五、元宇宙技术基础和初级生态

元宇宙产生的大背景，在于人类社交、游戏、购物等大量活动向数字世界进行迁移，因此为这个新世界带来更高的关注度和收入，进而有更多的资金涌入，有更好的产品出现，同时也驱动着人们对线上体验和虚拟世界进一步完善的渴望。

元宇宙可以视为一个创新科技的大集合，其技术基础常常用BIGANT来概括。

1．区块链技术（Blockchain）

区块链是支撑元宇宙经济体系最重要的技术基础，用户的虚拟资产必须能跨越各个子元宇宙进行流转和交易，才能形成庞大的经济体系。通过NFT（非同质化通证）、分布式自治组织DAO、智能合约、去中心化的金融DeFi等区块链技术和应用，成为激发创作者的经济时代，催生海量内容创新。基于区块链技术，将有效打造元宇宙去中心化的结算平台和价值传递机制，保障价值归属与流转，实现元宇宙经济系统运行的稳定、高效、透明和确定性。

区块链技术对于元宇宙至关重要，保障元宇宙居民拥有的数据权利，避免大公司对于数据的垄断和支配。分布式自治组织是建立在人工智能基础上，区别于当前互联网和虚拟世界的另一个重要特点。基于大数据的推荐算法出现后，机器逐渐代替了人们进行选择的过程，用户的选择权也变得越来越弱势。区块链技术是实现去分布式自治组织的最佳技术路径，基于区块链技术本身而搭建的开发者生态也将随之快速发展。基于去中心化网络的虚拟货币，使得元宇宙中的价值归属、流通、变现和虚拟身份的认证成为可能。

比特币可能会消失，但比特币利用区块链技术，在组织治理机制方面的工程实践意义，必将像明灯一样照亮人类资产数字化迁徙之路。NFT利用区块链加密技术，弥合了数字艺术中亟待解决的溯源、确权等痛点，成为目前艺术市场冉冉升起的一颗新星，受到了人们极大的关注。中央银行利用升级版的区块链技术，基于半开放式或部分去中心化的系统发行法定数字货币，这样就能以分布式账本的特点，直接监测每笔资金和交易的流向，以此打击新型网络犯罪行为。同时，法定数字货币系统还可以结合大数据分析技术，为国家货币政策提供货币总量、货币结构以及货币流通速度等全面而又精准的数据，从而帮助国家和政府制定更为灵活有效的政策。超越货币及金融领域的区块链技术，扩展至物流、人力资源、科学、教育等各行各业，可以建设去中心化解决方案的“可编程社会”。

2．交互技术（Interactivity）

交互技术分为输入技术和输出技术。输入技术包括微型摄像头、位置传感器、力反馈传感器、速度传感器等；输出技术包括头戴式显示器、触觉、痛觉、嗅觉甚至直接神经信息传输等，即各种电信号转换成人体感官刺激的技术。复合的交互技术如脑机接口，也是交互技术的终极发展方向。

元宇宙好像现实人生，没有重置、暂停或结束，而是无限期地持续。虚拟现实技术作为一种多源信息融合、交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真，不但能够使用户沉浸到该环境中，具有大量人类所拥有的听觉、视觉、触觉等感知功能，并且基于超强的仿真系统，用户在使用过程中得到环境最真实的反馈。玩家的沉浸感、对游戏角色的控制以及代入感成为影响游戏环境的重要因素。更加拟真、高频的人机交互方式，必定成为元宇宙实现的基础。

3．游戏引擎（Game）

游戏是生活的一部分，是大自然赐予我们的学习方式。文明就是在游戏中成长和发展起来的，游戏思维能带来革新创造。“游戏化”被广泛用于教育和商业管理。所有游戏被归结为两种：有限游戏和无限游戏。有限游戏的目的，在于胜利；无限游戏的宗旨，在于让游戏进行下去。游戏引擎包括3D建模和实时渲染，也包括数字孪生相关的3D引擎和仿真技术，其关键在于通过普及物理世界虚拟化、数字化工具，极大加速真实世界数字化的进程。

游戏引擎与交互技术的协同发展，是实现元宇宙用户规模爆发性增长的两大前提，前者解决的是内容丰富，后者解决的是沉浸感觉。《堡垒之夜》开发公司Epic Games就设计了宏伟的“元宇宙”计划，基于“Unreal引擎”打造元宇宙。事实上，《堡垒之夜》已经有了许多符合这一理念的元素，比如现场直播、自己的货币，等等。《堡垒之夜》举办了数场“音乐体验”活动，让艺术家们可以在游戏中与他们的音乐布景进行互动表演。

4．人工智能（AI）

人工智能技术在元宇宙的各个层面、应用、场景下无处不在，包括区块链里的智能合约、交互识别、游戏里的虚拟人物乃至情节的自动生成、智能网络管理、物联网数据等，还包括元宇宙里虚拟人物的语音识别、社交关系建立、虚拟场景建设等。我们相信，所有人都应该是新世界的构建者。元宇宙的创意工具生态系统，更加开放、易于掌握，可以帮助创作者在元宇宙建造中获益。

人工智能以基础设施的角色，参与到元宇宙的建设与发展中。人工智能内容生产分为两大部分：一是图像侧的人工智能，包括围绕人物角色展开的骨骼动画生成、面部表情生成、动作捕捉等技术，以及围绕空间场景展开的图像识别、场景生成、资产导入等技术，还包括围绕基础建设展开的渲染、建模、粒子系统等技术；二是逻辑侧的人工智能，包括围绕语言对话展开的语义理解、语言模型、人机对话等技术，还包括围绕决策逻辑展开的通用人工智能、场景化决策模型（多智能体单一目标、多智能体多目标）等。随着算法、算力及自动建模技术的进步，也提升了内容生产的效率，为元宇宙的自发有机生长提供了必要条件。

5．网络及运算技术（Network）

网络及运算技术，不是指传统意义上的宽带互联网和高速通信网，而是包含人工智能、边缘计算、分布式计算等，泛指的综合智能网络技术，网络已不再只是信息传输平台，而是综合能力平台。

元宇宙具有庞大的数据量，对算力的需求无限。云化的综合智能网络是元宇宙的底层基础设施，需要提供低延时、高算力、规模化接入，才能为元宇宙用户提供实时、流畅的沉浸式体验。云计算和边缘计算，让元宇宙用户拥有功能更强大、更轻量化、成本更低的终端设备。

全方位的交互机制，基于云的特点来重新考虑和实现，充分发挥云的优势，快速打造更丰富的数字内容，为满足用户需求，快速生成并迭代出个性化的内容，这些都是未来网络技术需要重点考虑和解决的问题。

6．物联网技术（Internet of Things）

5G网络的普及应用，为物联网的爆发提供了网络基础。只有真正实现了万物互联，元宇宙实现虚实共生才真正有了可能。物联网技术，承担了物理世界数字化的前端采集与处理，也承担了元宇宙虚实共生，以及平行空间的互动。物联网技术的发展，为数字孪生的虚拟世界，提供了实时精准的数据供给，元宇宙里的人足不出户就可以明察物理世界的秋毫。

元宇宙通过整合多种新技术而产生，形成虚实相融的新型互联网应用和社会形态。它基于扩展现实技术提供沉浸式体验，基于数字孪生技术生成现实世界的镜像，基于区块链技术搭建经济体系，将虚拟世界与现实世界在经济系统、社交系统、身份系统上密切融合，并且允许每个用户进行内容生产和环境设计。元宇宙不再是电子游戏，也不仅仅是3D技术构建的虚拟世界，而是虚实两重空间的互动交换，它具有持久性、可探索性、可调节性和商业性。元宇宙的构建与物联网技术密不可分。

元宇宙由大家熟知的互联网演变而来，其体系主要包括应用层、平台层、网络层和感知及显示层。

（1）应用层主要是元宇宙虚拟世界内的各种应用及内容。

（2）平台层包括内容平台、开发平台、分发平台以及底层操作系统。

（3）网络层包括各种算法和网络通信，包括基础通信网络层、互联网及物联网、云计算、云存储、人工智能、区块链、边缘计算，等等。

（4）感知及显示层是各种输入、输出设备，包括VR头显、智能手机、个人电脑、脑机接口、摄像头、体感设备、物联网传感器、语言识别设备等。

元宇宙的基础设施总共划分为五层，自上而下依次是物理层、软件层、数据层、规则层、应用层。物理层侧重硬件，成为产生数据、存储数据、分析数据和应用数据的载体。软件层侧重广泛应用的软件，基于物理层之上，成为加工、处理、分析数据的主体。数据层进一步抽象，形成重要的资产和新型生产要素，脱离软件层而独立存在。规则层则强调数字经济内在运行秩序，构建完善的监管体系。应用层就是构建其他层级之上的各类应用程序。元宇宙的建设不是来自于某个大公司，而是来自于用户，是每一个参与者创作、编程和设计的联合成果。元宇宙一旦建成，就会拥有自己的生命力，拥有自我调整和发展的内驱力。

《华尔街日报》曾登载了一个对“元宇宙”的概念科普，还上了推特美区的热搜。在这个互动科普页面当中，元宇宙被松散地定义为一个广泛存在的线上世界，人们通过数字替身进行交互。报道还提及，“元宇宙”包含第一人称观赛、在月球上行走、召开虚拟会议等沉浸式体验，当前的主要参与企业有Unity、英伟达（NVIDIA）、微软、脸书（Meta）以及Snapchat和Roblox 。英伟达、AMD、英特尔、亚马逊、微软等企业早已探索于基础设施层；而苹果、谷歌等企业已布局于人机交互层。

Roblox公司，作为首个将“元宇宙”写进招股说明书，并成功登录纽交所，立即引爆了科技和资本圈的游戏平台公司，提出了通向“元宇宙”的八个关键特征。

（1）身份。虚拟世界的身份跟物理世界一一对应，都有一个“化身”。

（2）朋友。在元宇宙当中拥有朋友，可以社交，无论在现实中是否认识。

（3）沉浸感。能够沉浸在元宇宙的体验当中，忽略其他的一切。

（4）低时延。元宇宙中的一切都是同步发生的，没有异步性或延迟性。

（5）多元化。元宇宙提供超越现实的自由和多元性。

（6）随地。可以使用任何设备登录元宇宙，随时随地沉浸其中。

（7）经济系统。包括数字创造、数字资产、数字市场、数字货币、数字消费。其特征明显区别于传统经济，表现为计划和市场的统一，生产和消费的统一，监管和自由的统一，行为和信用的统一。

（8）文明。元宇宙拥有共同的规则，共同的生活，演化成一个文明社会，成为一种虚拟的文明。

元宇宙实现的前提，是互通互联和身份统一。用户可以通过多种终端，比如手机、PC、VR等设备穿梭于数字世界，用同一个账号和身份，共享数据、金融、社交、电商等应用，无缝融入这个世界。重度的互联网生活方式，不会让用户脱离现实生活而无法生存，反而让用户获得了新的生活价值，不但维持收入上的可持续性，也让人生意义得以实现。

元宇宙被认为是一个集体虚拟共享空间，由虚拟增强的物理现实和物理持久的虚拟空间融合而创造，是所有虚拟世界、增强现实和互联网的总和。目前全球的企业、组织和用户希望共同打造属于未来的元宇宙，关键在于平台底层能否足够开放，是否能让大家非常方便地创建内容，能否让业余水平的开发者参与内容开发，因此，需要建立完整而清晰的交易规则，优质、完善的交易系统，才能激发创作者的参与热情，保证创作者长期的创作意愿。根据摩根士丹利发布的简报，元宇宙市场的潜在总规模将高达52万亿元人民币（约8万亿美元）。中国科技巨头也向着“元宇宙”大举进发，腾讯、华为、网易、字节跳动和阿里巴巴等中国互联网企业或将成为该领域的领跑者。百度于2021年已经发布了能够实现10万人同屏互动的元宇宙应用“希壤”。我们相信：开放而易于获取的元宇宙创意工具，会让参与者都能成为新世界的构建者和受益者。