元宇宙的六大支撑技术

元宇宙不能只靠一张嘴，还需要实实在在的技术去堆砌。

元宇宙的英文是 Metaverse，Metaverse=Meta（超越）+Universe（宇宙），即超越现实癿虚拟宇宙。

元宇宙是众多新技术的集大成者，其中包括：区块链链（Blockchain）、人机交互（Interactivity）、电子游戏（Game）、人工智能（Artificial intelligence）、网络及运算（Network）、数字孪生（digital Twin）六大技术，一般被简称为“BIGANT”（大蚂蚁）。

具体来讲，元宇宙基于区块链技术搭建经济体系，基于人机交互技术实现更高维度，基于电子游戏技术提供沉浸式体验，基于人工智能技术进行多场景深度学习，基于网络及运算技术打造“智慧连接”“深度连接”“全息连接”“泛在连接”与“算力即服务”的基础设施，基二数字孪生技术生成现实丐界癿镜像，将虚拟世界与现实世界在身份系统、社交系统、经济系统上密切融合，赋能用户进行个性化内容生产和多元化世界编辑，构建虚实融合的数字生活空间。

区块链技术

区块链起源于比特币。2008 年 11 月 1 日，一位自称中本聪（Satoshi Nakamoto）

的学者发表了《比特币：一种点对点的电子现金交易系统》一文，阐述了基于 P2P 网络技

术、加密技术、时间戳技术、区块链技术等电子现金交易系统的构架理念，这标志着比特币的诏生。两个月后理步步入实践，2009 年 1 月 3 日第一个序号为 0 的创世区块诞生，几天后 2009 年 1 月 9 日出现序号为 1 的区块，并与序号为 0 的区块连接接形成了链，这标志着区块链的诞生。

区块链是一种融合现有多种技术的新型分布式计算和存储范式。狭义来讲，区块链是按照时间顺序将数据区块依次连接形成的一种链式数据结构，是以密码学方法保证数据区块的不可篡改和不可伪造的分布式账本。广义来讲，区块链是利用块链式数据结构验证与存储数据、利用分布式节点共识算法生成和更新数据、利用密码学方式访问和传输数据、利用智能合约编程和操作数据的一种全新的分布式基础架构与计算范式。

元宇宙拥有属于自己的经济系统以及数字资产的构建，需要区块链技术的大力支撑。DeFi具有去中心化、规则透明、开放、高效、可靠、公平、安全的特点，使得元宇宙中的价值归属、流通、发现和虚拟身份的让证成为可能。而NFT由于其独一无二、不可复制、不可分割的特性，天然具有收藏属性，因此可以用于记录和交易数字资产，如艺术品、游戏道具等。

交互技术

XR（Extended Reality，扩展现实）是指通过计算机将现实与虚拟相结合，打造一个人机交互的虚拟环境，是VR（Virtual Reality，虚拟现实）、AR（Augmented Reality，增强现实）、MR（Mixed Reality，混合现实）等多种技术的统称。

VR是模拟一个虚拟世界，利用计算机生成一种模拟环境，使用户利用设备沉浸到该环境中，让人有种身临其境的感觉，强调用户与虚拟世界的实时交互，从而带来封闭式、沉浸式的虚拟世界体验，这个虚拟世界不是我们直接就能看到，而是利用设备（比如戴上VR眼镜）才能看到，故称为“虚拟现实”。

AR是一种将现实世界信息和虚拟世界信息“无缝”集成的新技术，它把原本在现实世界的一定旪间空间范围内很难体验到的实体信息（视觉、听觉、味觉、触觉、嗅觉等信息），通过计算机等科学技术，模拟仿真后再叠加到现实世界，被人类感官所感知，从而达到超越现实的感官体验，现实的环境和虚拟的物体实时地叠加到了同一个画面或空间同时存在，从而实现对现实世界的“增强”，故称为“增强现实”。

VR和AR各自还没有走到极致，然而已经有了融合的迹象，这就是MR。将现实世界和虚拟世界混合在一起，产生新的可视化环境，环境中同旪包含了现实物体与虚拟信息，并且必项是“实时的”，以增强用户体验的真实感，这被称为“混合现实”。

目前用户与AR、VR、XR、MR交互的方式主要有5种：以眼球追踪为主的眼控交互，以自然语言为主的语音交互，以肢体为主的手势交互和以神经元为主的脑机（接口）交互

电子游戏技术

电子游戏技术的核心是游戏引擎，游戏引擎包含渲染引擎（即“渲染器”，含二维图像引擎和三维图像引擎）、物理系统、碰撞探测系统、光影、动画、粒子特效、音效、脚本引擎、文件管理、网络特性、编辑工具、插件、人工智能等，几乎涵盖了开发过程中的所有重要环节。

另一项重要技术就是实时渲染技术，人们在电脑、电规、手机、VR眼镜里看到的3D物体，都是由2D的图像整合形成的。渲染就是通过计算机视觉把3D模型转换为2D图像过程，好比在现实生活中对一个场景进行拍照或录像。实时渲染的本质就是图形数据的实时计算和输出。最典型的图形数据源是顶点。顶点包括了位置、法向、颜色、纹理坐标、顶点的权重等。实旪渲染技术一直在推动着游戏产业的发展，高度真实和可编程是实时渲染技术未来发展的两大特征。

除此之外3D建模也是电子游戏技术的重要技术。3D建模可以将真实世界中的物体进行数字化，从简单的几何模型到复杂的角色模型；从静态单个产品显示，到动态复杂的场景展示。讲多行业都会涉及到3D建模，如影视动画、游戏设计、工业设计、城市设计、建筑设计、室内设计、产品设计、景观设计等。通过对物理空间的全尺度3D建模，我们可以得到与现实世界完全一致的数字孪生世界，这也是实现元宇宙的重要基础。未来，3D建模技术发展也会逐渐融入大数据、云计算、人工智能等技术，实现自动化建模，为元宇宙的实现提供数字底板。

人工智能技术

AI（Artificial intelligence，人工智能）是研究、开发用于模拟和扩展人类智慧的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学，涉及到信息论、控制论、计算机科学、自动化、仿生学、生物学、心理学、数理逻辑和哲学等自然和社会科学。经过超过半个世纪的发展，人工智能已经度过了简单地模拟人类智慧的阶段，发展为研究人类智慧活动规律，构建具有一定智能的人工系统或硬件，使其能够进行需要人的智力才能进行的工作，并对人类智慧进行拓展的边缘学科。

目前，人工智能技术从能力维度可分为三类：第一类为运算智能，即帮助机器具备“能存会算”的能力，主要涉及计算机和朋务器的存储和计算技术；第二类是感知智能，机器“能听会说、能看会看”的能力，主要涉及语音合成、语音识别、图像识别等技术；第三类是认知智能，即机器“能理览会思考”的能力，主要涉及虚拟助理、智能客服、机器翻译等技术。

而在元宇宙的各个层面、各种应用、各个场景下，人工智能无处不在，比如区块链中的智能合约、人机交互中的脑机接口、电子游戏中的代码人物物品乃至情节的自动生成、元宇宙中虚拟人物的语音识别与语音合成、不同语言之间的机器的翻译、AIoT、5G/6G/算力网络中的网络AI、数字孪生中的全生命周期管理……人工智能渗透到方方面面，助力元宇宙构建虚实融合的数字生活空间。

网络及运算技术

网络与算力是元宇宙无法避开的技术难题。在当前，为了满足元宇宙对信息处理的巨大算力需求，将大量闲散算力进行统一管理和调度，通过网络将闲散计算资源节点连接在一起，再通过网络将计算资源提供给需要的应用和朋务，这种基于网络汇聚计算资源，对算力进行统一管理和调度，实现连接和算力的全局优化，为上层业务提供算力服务，并最终为客户提供应用的系统，被称为“算力网络”。

算力网络是应对算网融合发展趋势提出的新型网络架构。网络将从“连接”走向“连接+计算”，实现算力在网络中的可管、可控、可用。算力网络是一种根据业务需求在云、网、边、端之间按需分配和灵活调度算力资源、算法资源、存储资源和网络资源的新型信息基础设施。算力网络旨在打造CPaaS（Computing Power as a Service，算力即服务）。

未来元宇宙庞大的数据量，对算力的需求几乎是无止境的。算力网络将向泛在计算与泛在联接紧密结合的方向演进，推动计算与网络深度融合，为元宇宙提供智能、泛在、柔性、协同、至简、安全的 CPaaS。物联网为元宇宙收集海量数据，6G 的“空-天-地-海”一体化网络架构为元宇宙提供“智慧连接”“深度连接”“全息连接”“泛在连接”，助力用户实现“一念天地，万物随心”的元宇宙式沉浸体验。