來源：IT之家

2021年10月28日，全球互聯(lián)網(wǎng)社交媒體巨頭臉書（Facebook）宣布將現(xiàn)有公司改名為“meta”，公司未來發(fā)展聚焦于建立“元宇宙（metaverse）”。元宇宙概念被瞬間引爆，各大科技公司紛紛跟進，推出技術發(fā)展規(guī)劃；媒體推波助瀾，鋪天蓋地的宣傳；資本也摩拳擦掌，躍躍欲試。

公眾更多聚焦于游戲、社交、娛樂等2C（面向消費者市場）的元宇宙場景，而元宇宙技術的發(fā)展對于2B（面向企業(yè)市場）市場會產(chǎn)生革命性的影響。對于正在從制造大國向制造強國轉變戰(zhàn)略過程中的中國，或更加需要關注元宇宙技術應用于在工業(yè)信息化上所可能帶來的產(chǎn)業(yè)變革。

與此同時，包括元宇宙在內的未來技術發(fā)展會不斷改變商業(yè)世界，也會改變我們的生活以及社會治理方式。在技術規(guī)模普及的當代，我們更應考慮科技與人的問題，尤其是如何提前預防技術給人和社會帶來的負面影響，怎樣把科技力量轉化成對人更有用的價值。對于熱烈討論的“元宇宙”話題，我們需要對進行熱話題背后的冷思考，通過多個角度探討元宇宙技術的發(fā)展如何更普惠、更負責。

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元宇宙是什么？從“第二人生”說起

“第二人生（Second Life）是一個應用程序，它允許人們在網(wǎng)上的虛擬世界或元宇宙中為自己創(chuàng)建一個數(shù)字化身（Avatar），從而擁有第二人生。”這是維基百科上對“第二人生”的描述。是的，元宇宙的概念在差不多二十年前因“第二人生”火爆一時。回答元宇宙是什么，大多可以在“第二人生”中找到答案。

?在“第二人生”設計的元宇宙秩序中，居民可以在網(wǎng)絡虛擬世界中購買地產(chǎn)，在地產(chǎn)上創(chuàng)建和發(fā)行各種數(shù)字作品，居民對虛擬地產(chǎn)及創(chuàng)建的數(shù)字作品擁有所有權。

?“第二人生”中發(fā)行了虛擬貨幣“Linden Dollar (L$)”，用以數(shù)字作品交易。Linden Dollar在專門設置的交易所LindeX里可以按動態(tài)匯率兌換成美元。

?“第二人生”為公司用戶提供了在三維虛擬世界中創(chuàng)建虛擬工作場所的選項，用以員工的會議、活動、培訓等溝通類任務，同時也可以提供給客戶作為演示中心，試用新產(chǎn)品。例如科技企業(yè)IBM在“第二人生”中購買了十多個島嶼，構建了產(chǎn)品培訓和演示中心。

?馬爾代夫、瑞典、愛沙尼亞、哥倫比亞、塞爾維亞、北馬其頓、菲律賓、阿爾巴尼亞、以色列、馬耳他等國政府在第二人生中開建了大使館。

?“第二人生”的虛擬世界中出現(xiàn)了各種藝術展、體育比賽、遠程教育、宗教儀式、科學活動等，甚至還出現(xiàn)了“騷亂”和“示威游行”。“第二人生”中的媒體和社交媒體也自然而然成為虛擬世界中大眾傳播的重要工具。

?因其巨大的商業(yè)前景，“第二人生”在2006年5月登上了《商業(yè)周刊》的封面，報道里特別介紹了一位靠第二人生中數(shù)字商品交易而誕生的百萬富翁，一時間成為新的社會現(xiàn)象和跨界潮流。

今天公眾對于元宇宙討論的大多數(shù)場景，在“第二人生”中或多或少有過落地嘗試。自2007年月活用戶突破100萬里程碑后，“第二人生”開始從巔峰悄然滑落，新一代的年輕人將這種社交沉迷轉向Facebook和Instagram。今天，當更新一代的年輕人從Facebook涌向TikTok和Snapchat的時候，已經(jīng)越過巔峰時刻并麻煩纏身的Facebook突然改名并全面擁抱元宇宙，不由得讓人懷疑其真實動機。資本市場的興奮程度顯然超過了科技圈，一個新的投資熱點已經(jīng)呼之欲出，元宇宙會不會再次成為科技泡沫呢？

02

人機交互技術的發(fā)展，從1D、2D到3D 交互

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基于字節(jié)流的一維（1D）交互

1969年10月29日，利用分組交換技術，美國斯坦福研究院（SRI）的一臺計算機與加州大學洛杉磯分校（UCLA）的一臺計算機實現(xiàn)了遠程連接，這是計算機網(wǎng)絡發(fā)展的歷史起點。一直到上世紀八十年代初，構成 Internet 架構的TCP/IP協(xié)議才開始大規(guī)模部署。而在此之前的1978年，伴隨著計算機網(wǎng)絡在校園里面的逐步延伸，一種純文字界面的MUD（Multiple User Domain）網(wǎng)絡游戲已經(jīng)開始在北美大學校園里逐漸流行。早期MUD系統(tǒng)由一個服務器負責處理虛擬世界的所有運算，那時候的計算機終端還是文字界面，玩家使用遠程終端程序（如telnet）連入服務器即可進行的聯(lián)機游戲，在客戶端的遠程終端程序負責顯示服務器傳回的消息以及將玩家輸入的命令發(fā)送至服務端。

MUD中玩家扮演虛擬世界中的角色，系統(tǒng)會輸出一段簡短文字描述玩家所處位置的場景，而玩家也借由輸入文字命令與之交互。一維（1D）字符流的輸入、輸出方式構成了第一代元宇宙的技術基礎。

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鼠標和圖形引擎技術帶來的2D交互

在計算機進入PC時代以后，隨著計算機在圖像、圖形等方面計算能力的不斷加強，利用圖形引擎可以渲染出更復雜、更逼真的虛擬世界，MUD開始被圖形化，逐步升級成為今天大家熟知的多人在線角色扮演游戲（MMORPGs），比如今天大家熟悉的王者榮耀、魔獸爭霸等。

在發(fā)明 MMORPG這個名詞之前，這種風格的游戲一開始其實就被稱呼為圖型化MUD。第一代MMORPG游戲設計師也多都源自于MUD的開發(fā)者或者玩家，如第一個3D MMORPG游戲Meridian59的開發(fā)者Brian Green、索尼在線娛樂的首席創(chuàng)意官Raph Koster、EverQuest游戲的主要設計師Brad McQuaid等。隨后不久，就出現(xiàn)了本文第一章中介紹的 “第二人生”，一個沒有故事劇本的MMORPG平臺。利用計算機圖形學技術發(fā)展帶來的渲染能力，玩家實現(xiàn)了利用鼠標和鍵盤同虛擬世界實現(xiàn)二維（2D）的互動。

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AR/VR技術賦能3D交互

隨著增強現(xiàn)實 (Augmented reality/AR)和虛擬現(xiàn)實技術 (Virtual Reality/VR)不斷發(fā)展、成熟，新一代人機交互技術架起了一座打通數(shù)字世界和物理世界的橋梁，人機交互的方式從虛擬世界擴展到虛擬和現(xiàn)實世界的二元融合，玩家同虛擬世界實現(xiàn)了空間上的三維（3D）互動。

利用AR技術，用戶可以在現(xiàn)實世界中增加虛擬場景，例如一些虛擬物品、人物、數(shù)字信息和相關的交互形式等。你可以在逛街的時候像在電商網(wǎng)站上類似的交互方式瀏覽、搜索附近的商品打折信息、尋求購物路線引導、對商家和產(chǎn)品分享個人評論等。你可以在現(xiàn)實世界中和虛擬世界里的熊貓玩耍、拍照留念。

相對于AR技術，大家或許對VR技術更加熟悉，各種品牌的VR眼鏡已經(jīng)進入尋常百姓家，商場里面有年青人愛玩的VR游戲，戴上VR眼鏡，你可以迅速進入3D虛擬時空，把你帶入地球另一邊正在舉行的音樂會現(xiàn)場，也可以瞬間穿越時空，到達太陽系的邊緣。VR也被用于很多極限場景下的培訓，例如火山口的科考、太空站里面的檢修，場景既可以是利用計算機虛擬出來，也可以虛實結合。未來，探險隊員可以戴上VR眼鏡和控制器遠程遙控海底的無人潛艇在馬里亞納海溝采集礦石樣本， 外科大夫可以戴上VR眼鏡和手術機器人協(xié)同給太空站中的宇航員做遠程微創(chuàng)手術。

AR/VR技術結合運用于元宇宙場景，一下子打通了虛擬世界和物理世界的界限，結合機器人技術，兩個世界的交互提升到可以互操作，兩個世界徹底融合。在這一代元宇宙技術框架下，會誕生一群新的初創(chuàng)企業(yè)、一批新的業(yè)務場景、一系列行業(yè)被新技術賦能而改造。

03

構建新一代元宇宙所面臨的技術挑戰(zhàn)

為了實現(xiàn)虛實結合、虛擬世界和物理世界實現(xiàn)互聯(lián)并可以做到互操作，元宇宙需要強大的云和端上的算力支撐。

圖表 5.用AR增強現(xiàn)實技術重塑藝術展品，藝術家畫作結合AR技術，極大地增強觀眾與畫作的互動感，讓二維的畫作在虛擬世界里流動起來。

從技術的維度看，新一代元宇宙需要利用技術構建以下四層能力：

第一層是幾何建模，建立世界的幾何模型，包括物體，人物，場景等等。物體要可以被操作，結構要可以重新組合。

圖6.大規(guī)模場景移動掃描設備

傳統(tǒng)計算機幾何建模需要利用CAD軟件，這需要消耗巨大的專業(yè)人力成本，在大規(guī)模使用中局限性非常大。結合圖像采集、雷達掃描、遙感照片等2D圖像數(shù)據(jù)采集方式通過計算機圖形技術進行3D幾何重建，是目前經(jīng)濟上可行的一種技術方案，并已經(jīng)在很多領域開始試用推廣。

第二層是模擬仿真，對虛擬世界中的動態(tài)行為建模，讓虛擬世界活動起來。水要能往低處流，扔一塊石頭可以打碎玻璃，虛擬角色可以對外部輸入做出合理的反應。第一層和第二層的技術能力一起構建了一個虛擬世界。

事實上，這一層的難度用目前的經(jīng)典計算機體系來解決是極其困難的，即便是模擬出奶泡倒入咖啡這樣簡單的過程，也需要一個龐大的超級計算機才可以完成。諾貝爾物理獎得主、量子電動力學專家費曼在1981年的一篇文章里面已經(jīng)給了非常清晰的斷言：只有量子計算機才可以完美的解決物理世界模擬的問題，而目前經(jīng)典計算機只能對這一過程做非常簡化的近似模擬。

第三層是虛實融合，虛擬世界的信息疊加到現(xiàn)實世界展示，把虛擬世界的信息和真實世界融合起來。真實世界的任何物品都被一層信息包裹著，并針對不同用戶呈現(xiàn)出不同的內容，個性化推薦將無時不刻的發(fā)生。AR/VR、腦機接口是目前這一層中的技術研究熱點。

第四層是虛實聯(lián)動，虛擬世界的行為在現(xiàn)實世界產(chǎn)生反饋，把虛擬世界的改變自動閉環(huán)到真實世界上。即通過改變虛擬世界而改變對應的真實世界。這個需要依賴機器人技術。這樣可以在虛擬世界里面進行仿真、規(guī)劃，尋找到最優(yōu)方案，然后自動落實到真實世界。現(xiàn)實世界的機器人、虛擬世界的NPC（non-player character非玩家角色）都需要人工智能技術在底層支撐。

如果將3D元宇宙的技術愿景變成現(xiàn)實，除了虛實融合層需要解決AR/VR技術實用化的門檻，在第一、第二和第四層還有眾多的技術難點需要突破。在技術的前方還有腦機接口、強人工智能、量子計算技術需要突破，元宇宙技術的未來將延續(xù)技術發(fā)展的客觀規(guī)律、不斷迭代，路漫漫其修遠兮。

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元宇宙應用主戰(zhàn)場，從2C到2B

在這一輪元宇宙的熱烈討論中，公眾多聚焦于游戲、社交、娛樂等2C的場景。事實上，元宇宙技術的發(fā)展對于遠程工作、電子商務、軟件開發(fā)、工業(yè)設計、智能制造、城市管理等2B的業(yè)務場景更容易產(chǎn)生變革性的影響。元宇宙技術所代表的新一代信息化方式和工業(yè)化的融合將進一步推動人類社會兩個重要發(fā)展歷史進程的交匯深度和廣度，尤其對于中國從制造大國向制造強國轉變的戰(zhàn)略過程中，迫切需要元宇宙這種構建和支撐兩化深度融合的技術體系。

基于元宇宙技術搭建的信息物理系統(tǒng)通過集成先進的IoT、機器人、AR/VR、新一代無線通信和人工智能等技術，構建出物理空間與信息空間中人、機、物、環(huán)境、信息等要素相互映射、適時交互、高效協(xié)同的數(shù)字孿生系統(tǒng)，實現(xiàn)系統(tǒng)內資源配置和運行的按需響應、快速迭代、動態(tài)優(yōu)化。將元宇宙和智能制造技術相結合，會催生出更智能化的技術裝備、協(xié)同化的產(chǎn)品創(chuàng)新體系、柔性化的生產(chǎn)方式、集約化的資源利用以及精準化的管理模式。

?生產(chǎn)流程設計：在元宇宙中，您可以輕松地拖放生產(chǎn)設備、修改生產(chǎn)流程，并通過虛擬世界的仿真模擬來優(yōu)化制造中的生產(chǎn)效率、提高生產(chǎn)的安全性。

? 產(chǎn)品設計：元宇宙可以構建更易于多方互動的開放式產(chǎn)品設計平臺，實現(xiàn)將銷售商、最終用戶等在內的相關方納入到產(chǎn)品的設計階段中。平臺還可以很容易支持眾包式的產(chǎn)品設計方式，根據(jù)反饋進行設計迭代，構建協(xié)同化的產(chǎn)品創(chuàng)新體系。

?全供應鏈可視化：在元宇宙中，客戶可以在全供應鏈數(shù)字孿生的3D系統(tǒng)中實時看到所購買商品的交付狀態(tài)，將供應鏈流程的可視化提高到前所未有的程度。

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元宇宙中的公平與正義、法律與倫理

技術改變著商業(yè)，也改變著生活和治理方式。在技術規(guī)模普及的當代，更應該考慮科技與人和社會的問題，尤其是如何提前預防技術給人和社會帶來的負面影響，以及怎樣把科技力量轉化成對人更有用的價值。只有充分考慮到科技的負面影響，甚至是災難性影響，才能引導我們去找到解決這些負面影響的辦法和思路。

首先，盡管稱作“元宇宙”，但實際上還是通過信息技術把現(xiàn)實中的人和事虛擬化之后形成新的存在。無論是平臺還是政府監(jiān)管部門，都可以通過一套用戶認證和賬號體系把虛擬的人及背后的真人映射起來。不管這個賬號生成多少個虛擬形象，在數(shù)字世界中，只要抓住這一個賬號，就抓住了治理方式的關鍵。

第二，數(shù)字化基礎設施可采用按等級分類管理的方式，把系統(tǒng)拆解成各個結構體系，通過不同的權重進行分級管理。

第三，需要建立新的法律制度對數(shù)據(jù)資產(chǎn)予以保護，法制建設應在新技術應用產(chǎn)生的新物種和新應用的基礎上進行。

既然虛擬網(wǎng)絡世界與真實世界既是孿生的，又是錯位的，那么現(xiàn)有的法律體系對虛擬世界適不適用？需不需要創(chuàng)造專門的法律體系？面對新的挑戰(zhàn)，較好的辦法是先倡導道德、倫理、教育、規(guī)范和行為約定，在探索出一些治理經(jīng)驗之后，再用法律固化。法律的成本很高，所以，可先用軟一些的手段，等發(fā)展趨勢清晰之后再用法律確認。另外，開發(fā)商和技術提供商需要負起責任。無論技術的提供者，還是系統(tǒng)運營者，都應該樹立良好的道德，對打造一個積極的虛擬世界承擔責任。

技術是中性的，但這一輪技術革命與工業(yè)革命的動力技術帶來的變革不同。工業(yè)革命中，通過動力或機械的變革解放了人類四肢，改變了人類社會的體力結構。人通過蒸汽機、機械系統(tǒng)助力，把想法和動作在系統(tǒng)中放大。當存在一個外在系統(tǒng)能夠實現(xiàn)自身體能所能實現(xiàn)的所有功能時，人類整體的體力是在衰退的。換句話說，通過工業(yè)技術帶來的分工，人的體力能力降低了，更多是通過大腦在工作。與工業(yè)革命最大的不同在于，信息革命是把人和物數(shù)字化，它構建了一個原子與比特的平行世界，作用于人的大腦，將增強人類的五官感知能力，進而形成了人類社會的意識網(wǎng)絡。

不管未來是“元宇宙”也好，虛擬現(xiàn)實技術也好，在各種應用大規(guī)模普及后，產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)沉淀，也將會演化為各種強大的智能系統(tǒng)、數(shù)據(jù)系統(tǒng)，或者成為系統(tǒng)智能。這些系統(tǒng)把人的智力加總在一起，形成了強大的智能。在這個過程中，因為很多時候不需要動腦子，分工給一個“外掛”的系統(tǒng)去解決問題。那么，人整體的智力水平會降低嗎？

“元宇宙”超越現(xiàn)有世界，超越了時間和空間，創(chuàng)造出新的數(shù)字化身份。這套數(shù)字化身份系統(tǒng)在現(xiàn)有世界中可能并不重要，但它能夠在虛擬現(xiàn)實中創(chuàng)造出虛擬人物。通過系統(tǒng)，這些虛擬人物會得到“永生”，這些“永生”背后都有各種各樣的代理人和代理機器。因此，數(shù)字化的身份和形象將會是“元宇宙”討論的最主要問題。一個有趣的現(xiàn)象是，在“元宇宙”中，虛擬化的人會選擇什么性別？涉及的法律問題如何處理？現(xiàn)實中的人可以擁有多個虛擬形象？“元宇宙”中的人類可以存在一百年、一千年，沉淀下的數(shù)據(jù)在知識產(chǎn)權保護期結束后，會出現(xiàn)什么情況？這些涉及倫理和隱私的問題都需要以善為指針展開討論。