1.5　元宇宙支撑技术和生态要素

本节将介绍一些科技与生态系统的内容，更多的技术细节参阅后面的章节。如前所述，我把元宇宙定位成生态系统，它的发展需要多种具体技术支撑，只有支撑技术达到硬性指标才能实现理想状态的元宇宙体验。我们在之前的工作[1]中总结了八大支撑技术和六大生态要素（见图1-6）。八大支撑技术包括用户交互、扩展现实、计算机视觉、人工智能/区块链、机器人/物联网、边缘/云、网络和硬件基础设施。六大生态要素包括社会接受度、安全和隐私、信任和责任、内容创作、虚拟经济以及虚拟化身。当然，元宇宙作为一个完整的生态系统可能还需要一些其他的辅助技术和生态要素，上述是我认为元宇宙中最重要的部分。

图1-6　元宇宙的支撑技术和生态要素

支撑技术最顶层的是扩展现实和用户交互。扩展现实中的增强现实可以帮助用户从现实世界无缝进入元宇宙，类似于元宇宙媒介。扩展现实中的虚拟现实可以帮助用户进入完全封闭的虚拟世界。用户交互包括在元宇宙内的用户间交互以及用户和数字孪生、原生内容的交互等。例如，在元宇宙中实现无键盘、鼠标打字，需要用户和数字孪生交互科技来实现；用户跟化身握手，需要更复杂的交互技术以满足用户和虚拟手触碰时的实感体验。这些技术的表现依赖下层科技，如扩展现实使用计算机视觉技术获得所处环境、人工智能和区块链技术实现智能可信的用户交互等。机器人/物联网、边缘/云和网络有助于提升用户交互和扩展现实的服务范围与性能。本书的第二部分将展开介绍其中的一些关键技术。

建立元宇宙需要支撑技术的同时也需要图1-6上半部的“软科技”来构建完整的生态系统。例如用户、艺术家或者建筑师在元宇宙里进行文创工作时，可以通过虚拟化身的形象出现，利用内容创作技术来创造数字作品。经济活动是维持生态系统持续发展的必要因素，元宇宙虚拟经济的发展可以满足用户希望在虚拟世界中获取财富的期待，其中部分经济收入也可用于元宇宙的运维服务。道德方面的考量对元宇宙的稳定发展同样至关重要。因为虚拟物体比现实物体更难管控，例如，如果用户的化身没有相应的限制，可能会出现有一定危害的自定义外表和不规范行为举止。元宇宙最终能否普及很大程度取决于社会的接受程度。

最近几年，Meta公司频繁爆出数据泄露的传闻，泄露的数据大多是用户的隐私数据。类似的问题到元宇宙时代可能会造成更严重的后果。当用户借助智能眼镜或者其他可穿戴设备进入元宇宙时，这些设备会采集用户的生理数据并储存在元宇宙中，如肌电设备会采集肌肉和神经的信号。这些数据附带很高的商业价值，如何保障这些隐私不外泄或者被运营商倒卖？这些问题的影响深远，同时也是元宇宙最终能否被大众接受的关键因素之一。在信任和责任方面，元宇宙也面临很多挑战。现实生活中，人们通过一些合作或接触达成和他人或机构间的信任。到了元宇宙时代，如何对不知道真实身份的化身建立信任？若恶意用户仿制别人的化身实施犯罪，如何归责？化身的原用户需不需要承担责任？通过什么机制去确认责任？在搞清楚这些“软科技”问题前，贸然建立的元宇宙生态可能会引发很多社会问题。本书的第三部分将对其中的一些关键社会问题展开介绍。

图1-7对元宇宙的支撑技术和生态要素进行了更细致的归纳，总结了各项支撑技术和生态要素对应的关键点。人工智能可以实现数字孪生的自动化，产生像《黑客帝国》里的Agent Smith（Smith是无用户参与、自主的人工智能，负责追溯犯罪、维持元宇宙里的秩序和运作）。区块链可以参与数据互操作、数据分享、数据确权等。以前，数码艺术发展较慢的主要瓶颈是数字确权，因为数码艺术品可以轻易被复制盗版，失去稀有属性从而快速贬值。现在的NFT可以提供数字产品确权，保障正版和作品的稀有属性，进而保障作品价值。

图1-7　元宇宙支撑技术和生态要素细节

扩展现实可以通过相机或者一些其他的输入方法，用图像、音频甚至气味来增强用户对现实的感受。2021年，扩展现实领域获得了一些突破性的工作进展，实现了用全息投影呈现高保真影像，不需要借助显示设备或者眼镜，就能直接在空间中看到影像的效果。如图1-8所示，图中右侧的全息影像采用飞秒激光技术，相较纳秒激光更为安全，而且手触动影像时能产生轻微的触感，增强用户体验实感。这些技术可以用来创建按钮或其他交互式全息控件。

图1-8　全息影像

同时，扩展现实支持多人交流、协同创作。如图1-9所示，多位艺术家穿戴多种设备，通过手势、文字、语音等进行交流，实现协同创作。这里只简要介绍几种科技和生态要素，更多信息欢迎查阅我们的论文（参见本章的参考文献）。

图1-9　协同创作