姚前：元宇宙 通往未来的立体全息互联网空间

元宇宙英文名“Metaverse”。早在上世纪80年代，美国计算机教授弗洛文奇在科幻小说《真名实姓》中，构思了一个可以通过脑机接口进入并拥有感官体验的虚拟世界，这被视为“元宇宙”概念的雏形。1992年，美国著名赛伯朋克流科幻作家尼尔·史蒂芬森在其作品《雪崩》中正式创造了“Metaverse”一词。“Metaverse”由Meta和Verse组成，表示超越宇宙的意思，即一个平行于现实世界运行的虚拟空间。《雪崩》进行了形象的描述：“当进入元宇宙……每个人的化身都可以做成自己喜欢的任何样子，这就要看你的电脑设备有多高的配置来支持了。哪怕你刚刚起床，可你的化身仍然能够穿着得体、装扮考究。在元宇宙里，你能以任何面目出现：一头大猩猩，一条喷火龙……”。此后，许多科幻小说和科幻电影讲述了人们通过 Avatar（数字替身）进入虚拟世界的故事，比如《黑客帝国》《刀剑神域》《头号玩家》等。

2020年疫情发生后，因社交隔离，人们的许多活动被迫转为线上，有些通过在线视频开展，而有些则是在游戏的在线虚拟场景中举行。比如，加州伯克利大学在沙盒游戏《我的世界》（Minecraft）举行毕业典礼，毕业生们以虚拟形象齐聚校园参加毕业典礼；美国著名流行歌手 Travis Scott 在游戏《堡垒之夜》（Fortnite）中举办一场虚拟演唱会，吸引全球千万游戏玩家观众围观；全球顶级 AI 学术会议 ACAI 在游戏《动物森友会》上举办研讨会并由演讲者在游戏中播放 PPT 发表讲话等。这些吸引眼球的活动进一步激发了人们对虚拟世界的畅想，使“Metaverse”概念再次翻红。

2021年初，游戏公司Roblox把概念“Metaverse”写到了招股书，成为“元宇宙第一股”。上市当日，市值就达到383亿美元。紧接着，一些互联网巨头开始加入“Metaverse”这一概念热潮。Facebook CEO扎克伯格宣布5年内Facebook将努力把科幻小说中描绘的终极互联体验搬到现实世界，成为一家“元宇宙公司”。腾讯董事局主席马化腾在腾讯内部刊物提出与元宇宙高度相似的概念“全真互联网时代”,称其为“一个令人兴奋的机会”。

虽然元宇宙概念出现得很早，但迄今为止它还没有统一的定义。扎克伯格认为，“元宇宙的首要目的不是让人们更多地参与互联网，而是让人们更自然地参与互联网”。什么是“自然”？扎克伯格以VR 技术为例进行了阐述：“VR 技术能让人获得各种难以通过二维应用或网页实现的体验，例如跳舞，或不一样的健身方式。简而言之，VR 让人们在虚拟世界里更有‘在场’的感觉，能够自然和准确模拟人在现实世界的行为”。但“元宇宙不仅仅是 VR。它能通过所有不同的计算平台访问：VR、AR，也包括 PC、移动设备和游戏主机”。在他看来，元宇宙是一个永续的、实时的，且无准入限制（多终端）的环境。他建议“把元宇宙想象为一个实体互联网，在那里，你不只是观看内容，你整个人就身在其中”。可见，提供前所未有的交互性以及高度的沉浸感和参与感，是元宇宙不同于现有互联网的最大特征。元宇宙将使虚拟世界和现实世界、线上和线下高度融合。马化腾认为：“全真互联网是一个从量变到质变的过程，它意味着线上线下的一体化，实体和电子方式的融合。虚拟世界和真实世界的大门已经打开，无论是从虚到实还是由实入虚，都在致力于帮助用户实现更真实的体验”。

扎克伯格还认为，元宇宙必须具有互通性和可移植性：“你有自己的虚拟化身以及虚拟物品，可以瞬间移动到任何地方，而不是被困在某家公司的产品中”“在未来，如果听到某家公司在开发自己的元宇宙，就相当于现在你听到某家公司在开发自己的互联网一样可笑”。就像 W3C 万维网标准协议一样，元宇宙需要构建一个通用的协议让每家公司在共同且互通的宇宙进行开发。这同时也说明，元宇宙应满足技术开源和平台开源特性，否则就无法实现通用性。在开源的基础上，不同需求的用户都可以在元宇宙进行创造，形成原生虚拟世界，不断扩展元宇宙边际。元宇宙概念股Roblox 的联合创始人 Neil Rimer强调，“元宇宙的能量将来自用户，而不是公司”。即元宇宙由用户创造内容。

同时，不少业内人士还认为，如果元宇宙平台不会“暂停”或“结束”，无限期持续运行，那么在理想状态，元宇宙应该是去中心化的，这样不会因某方的加入或退出，而影响正常运行。更进一步说，元宇宙需要具备去中心的、避免被少数力量垄断的技术特点。它由许多不同的参与者以去中心化的方式运营，而不归属于某个公司。它是一个自治去中心化组织（DAO，Decentralized Autonomous Organization）。去年热议的区块链游戏Axie Infinity（单日营收接近2000万美金，超过《王者荣耀》营收两倍，是目前全世界营收最高的手机游戏）采用“去中心化”技术，运行在区块链分布式网络上，玩家对游戏账号和资产拥有完全所有权，它即被认为符合元宇宙特征，比如玩家创造内容、去中心化等。

为了实现上述元宇宙特点，需要多种先进技术的支撑。一是虚拟现实技术。包括沉浸式 AR/VR 终端、脑机接口、触觉手套、触觉紧身衣等先进设备，以及Avatar、动作捕捉、手势识别、空间感知、数字孪生等相关技术，为用户提供更加逼真、更加沉浸、更多感官的虚拟现实体验。就像电影《头号玩家》，玩家头戴VR设备，脚踩可移动基座后进入虚拟世界。在虚拟世界，每个动作都与真人的体感动作如出一辙，除了视觉和听觉外，玩家在虚拟世界中感受到的触觉甚至也可以通过特殊材料的衣服真实传导给本人。我们在今天的互联网上仅能传递视觉和听觉，而在元宇宙则可传递更丰富的感官体验，不仅传递视觉、听觉，还可传递触觉，甚至嗅觉和味觉。二是5G、边缘计算、云计算、AI、图像渲染等技术。要实现同现实一样“自然”“实时”的交互感觉，需要先进的高带宽网络通信技术使各种终端能随时随地、极低延迟接入元宇宙。通过图像渲染和AI技术，可提高用户在虚拟世界的实时拟真度，消除失真感。云计算可为用户提供顺畅无阻、即时反馈、稳定持久及虚拟共享的大规模交互与共享体验。三是区块链技术。区块链技术创造了一种建立在计算机算法之上的“无组织形态的组织力量”——DAO，符合元宇宙的去中心化特点。构建元宇宙这一庞大的去中心化系统，需要先进的区块链技术。四是芯片。要支持庞大的元宇宙运作，需要极强的算力支持，而算力的根基是芯片。

应该说，元宇宙是一个极为宏大的概念。它为我们描绘了一个前所未有的立体互联网虚拟空间。但要真正实现它，并不容易。其实，在前几年虚拟现实（VR）热潮中，“Metaverse”就被不断提起，当时国内翻译为“超元域”。时至今日，VR产品还没有达到广泛应用的成熟程度。一些业内专家认为，VR 要想做到适应手机使用的程度，必须做到 20g 以下。这是由我们人类的身体构造决定的，耳朵和鼻梁能承受的上限是 20g，例如眼镜。如果VR 头显重100g 或 200g，那么人们戴上超过 30 分钟就会非常难受。目前最好的VR产品 Quest 2 重量是 300g。要想做到 20g 以下，专家估计还得 5 到 10 年时间，至少最近两年还没看到技术上大的突破。除了重量，还要考虑VR分辨率。VR只有达到16K的分辨率之后，人们才会感觉到如同在现实世界一样，但当前市面上VR设备的分辨率最高支持4K。还有网络通信，电影《头号玩家》中描绘的元宇宙用户是上亿级的。如果要实现这样的元宇宙，6G都不够，估计要7G。否则，一旦设备运行时间过长，世界过于宏大，就会出现视觉上的纱窗效应和眩晕感。从重量300g到20g,从分辨率4K到16K，从网络通信5G到7G，并非是简单的数字加减，背后涉及芯片、电池、算力、基础网络的全面升级，甚至是革命性变革。

诚然如此，元宇宙仍不失为一个令人激动的梦想。它若能从当前的科幻小说、科幻电影转化为现实，势必将开创新的人类历史新纪元。这是一个正在发展的前沿领域，各界正在积极探索中。《元宇宙十大技术》这本著作全面而又深入地探讨了元宇宙的技术特征、前沿热点、场景应用和未来趋势，内容丰富，资料详实，语言生动，深入浅出。相信该著作的出版，必将大有裨益于学界业界。

是为序。