浅析元宇宙特征技术

元宇宙是对传统网际网络的超越

在《探索元宇宙》系列文章中我们曾总结「元宇宙数字世界为一个大规模的、可互动操作的即时影像渲染3D虚拟世界网络，可以具有个人身分识别、业务资料连续性和无限用户同步的持续体验，元宇宙是物理世界和数字世界的新融合，展现物理与数字交互的下一阶段」。那么它和传统网际网络相比，主要是超越哪些方面呢？

首先是体验的再一次升级
回看网际网络的发展历史，我们可以看到体验始终是网际网络发展的驱动力—从文字到图片、影音和直播。我们借由这些体验的升级，建构跨越空间的虚拟团队、虚拟社区，远在世界各地的人们能够线上一起上课讨论，一起锻炼分享，这些都带来了新的生活方式，也因此催生了新的商业模式和机会。

我们可以说传统网际网络带来的这些体验升级，让建构虚拟世界从无到有，而元宇宙将透过提供沉浸式体验升级，让虚拟世界和物理世界贯通融合。沉浸式体验（Immersive Experience）带领用户进入一个和当前现实世界平行的虚拟世界，在这个高真实度的虚拟世界中，用户不但能够看到自己的环境，还可以和环境互动，这种体验让用户完全地置身虚拟世界中，逼真的临场感让人分不出是虚拟还是现实。

元宇宙支援建构物理世界的数字镜像，自然化人机互动方式，透过数字孪生实现虚拟世界和物理世界的贯通融合，以数字化体验为驱动力，为人们认识、理解和改造世界提供新的数字化途径。这种体验带来虚拟和现实的融合，对临场感体验有强烈要求的医学、教育、娱乐等，提供巨大的想像和创新空间。我们相信在用户沉浸式体验方面的提升甚至改变，是区别元宇宙与传统网际网络的显著特征，也将是元宇宙相发展的主要驱动力之一。
其次它带来数字信任体系的升级
体验的升级，让人们越来越认为虚拟世界与物理世界同样真实。为了让人们能够在数字世界进行社会活动，现实社会的运行机制（比如如何界定所有权、法遵性？如何做价值交换？）也需要镜像到虚拟世界中。

人类历史经验显示信任体系是合作的核心，所以数字化信任是建立数字化社会运行机制、商业活动的基础。我们看到传统网际网络技术在解决这类问题上遭遇瓶颈，网络犯罪（比如窃取帐户的网络钓鱼、各种线上诈欺、勒索软体攻击和传播恶意软体等）是大家广泛讨论的一个问题，由于人们相信虚拟关系和财产是真实的，网络霸凌、游戏作弊和人际关系作弊的危害性都会增加。随着虚拟关系和财产的价值认可度越来越高，这种利用虚拟环境进行违法犯罪的不法行为将增加。

另外一个例子是近年来围绕个人隐私资料出现的各种问题。高度中心化的网际网络平台有大量的个人资料，使得平台在数字化世界拥有无法约束的权利，也因此有用户的信任危机。元宇宙将整合分散式运算和区块链等技术为这类问题提供解决方案。
场景和应用开发的成本更大幅度降低
最后我们预见元宇宙将提供前所未有的基础设施来协调大量的分散式运算，把场景和应用开发的成本更大幅度地降低。在去中心化的趋势下，更多的组织和个人将参与到虚拟场景建构中。场景建构就是虚拟世界中探索世界，改变世界的行为，因此元宇宙需要能做到大范围低成本，让非专业人员建构场景。

驱动和塑造元宇宙的关键技术

现实模拟技术带来超乎想像的沉浸式体验
首先支持现实模拟的技术就是空间3D重构和物联网（IoT）技术。3D重构技术对于在元宇宙中建立逼真的空间非常重要，有助于在遵循物理学和科学一般规律的同时，保持元宇宙中的真实感建筑、对象和物理位置，而物联网技术支持元宇宙与现实设备之间的连接。其次是即时模拟技术，在3D重构和IoT技术的基础上，结合渲染和模拟模型实现即时物理场景的模拟，目前几乎所有3D即时图像游戏都是透过一系列被称为着色器程式方式来生成即时图像，透过还原光子在不同材料的反射效果来模拟即时图像的还原，从而达到光线追踪效果，这样使得即时图像变得更为绚丽和逼真。例如，有一个平台案例是执行模拟流体动力学，未来可以平台能精准的模拟一条河流，或模拟一栋高层建筑的整个暖气和空调系统。
神经机械控制设备技术将沉浸式体验延伸至现实世界
神经机械控制是人类感觉和机械运动系统与电脑系统的整合，例如影音游戏输入／输出设备、穿戴式设备、手机扩充设备和虚拟实境耳机都是将人的感觉与物理设备进行连接整合。受益于网络的高速化和电脑设备小型化，设备运算能力提升使得设备贴近人体具备技术的可能性，以往人与数字世界是独立的，人从外部与数字世界互动，未来，在神经机械的整合下，人类将进入数字世界，元宇宙不光是我们进入的地方，亦将无处不在，和我们将融为一体。传统「智慧型手机」的内涵和外部延伸将发生改变，将演变为新一代元宇宙互动的随身设备，我们看到现在透过虚拟实境耳机可以沉浸式地进入虚拟空间，未来，我们甚至可能拥有功能性智慧隐形眼镜，这些设备能对我们的眼睛、头部位置和手势做出反应，当这些设备成为智慧眼镜时，我们能够将这种体验带到我们周围的现实物理世界，例如光场技术甚至可以让我们将光子及其伴随的景深投射到视网膜上，让你的眼睛专注于虚拟场景的不同部分，从而获得真正的全像体验。智慧设备将解读我们的语音指令、手势和生物特征，神经接口甚至可以让我们的设备理解我们的意图。
人工智慧（AI）技术将提升沉浸式体验的层次
AI技术赋予元宇宙世界中虚拟人NPC（Non-Player Character），拥有和人一样高真实度的行为。AI技术在元宇宙中的另一个重要应用是提供自动生成2D或是3D动画（avatar）的可能，可以根据真人的2D或是3D的影像扫描，生成逼真的、动态的数字动画。
区块链技术使数字化信任成为可能
建立数字化信任的核心技术是区块链，一种分散式帐本技术。区块链允许无信任的数据交换，分散的授权和认证，对交易纪录的历史和起源进行追踪，数字化资产稀少性证明等。区块链被认为是「无需信任」可信任技术，人们不需要信任任何一个权威，只需要信任区块链技术本身，这种技术信任将对元宇宙的民主产生影响。区块链智能合约应用促进去中心化的贷款、去中心化的金融和去中心化的资产交换。不可替代资产的兴起可能会成为新一代游戏、客制化身和元宇宙体验中虚拟商品的基础。
低代码开发技术大幅降低场景生成的成本
低代码和无代码开发技术提供更高级别的抽象化（如视觉化开发框架和拖放工具），以取代流程、逻辑和应用程式的手工编码。低代码平台的最大价值在于业务人员（非程式设计师）可以做一些程式设计师以前做的工作，在低代码平台的趋势下，无伺服器架构（serverless architecture）将是未来的趋势，有越来越多创建者工具结合元宇宙的各参与者，被用于建构元宇宙，建立元宇宙社区、编写复杂行为脚本和参与指定商业规则等。对于低代码平台而言，如何能适应标准化和成熟度高的企业，又能兼顾小微企业和个人客户，将会成为挑战。
分散式边缘运算升级元宇宙运算力
元宇宙强化高度去中心化，分散式的趋势让未来网络运算能力的重点将转向网络的边缘侧，这就意味着数据和资讯的预处理部分将可就地完成，未来需要计算设备和数据源的快速互动操作，就地就可对数据和资讯进行分析，从而大幅减少服务端或者中心端的运算力需求，长期来看，这种边缘运算能力会成为元宇宙主要运算能力的提供者。