推動元宇宙發展的7大技術

2023年11月07日 15:55

元宇宙是3D數字世界概念，由虛擬空間構成，個人通過創建的虛擬化身即可在其中探索遨游。人們能在元宇宙中玩游戲、購物，與好友在虛擬咖啡店閑聚，和同事在虛擬辦公室中協作等等。有些視頻游戲和辦公社交工具在其生態系統中已采用某些元宇宙元素。

Decentraland和The Sandbox等加密貨幣項目率先投入運行各自的數字世界。然而，元宇宙依然是一個新興概念，大多數功能仍在開發中。Facebook（現名“Meta”）、微軟和英偉達等公司也開始創建自己的元宇宙產品。

為打造身臨其境的元宇宙虛擬體驗，科技公司紛紛整合尖端科技，以推動3D世界發展。這些技術包括：區塊鏈、增強現實(AR)、虛擬現實(VR)、3D重建、人工智能(AI)以及物聯網(IoT)。

導語

元宇宙的概念最初由尼爾·史蒂芬森(Neal Stephenson)于1992年提出。他在科幻小說《雪崩》中虛構了一個網絡世界，人們使用數字化身在其中探索遨游，逃離現實世界。幾十年后，科技巨頭紛紛開始構建充滿未來感的元宇宙。什么是元宇宙？大公司是如何利用前沿科技一步步去實現的？

什么是元宇宙？

元宇宙是3D在線數字世界概念，其中包含虛擬土地和物品。讓我們暢想這樣一個世界：人們在家中舒適地遠程辦公、造訪虛擬博物館去欣賞最新的藝術作品、在虛擬演唱會與搖滾樂隊粉絲嗨翻全場。

Axie Infinity、The Sandbox和Decentraland整合了元宇宙的某些內容，將日常生活的種種元素融入到網絡世界。但是，元宇宙仍處于開發中。沒人能夠預見，未來是僅有一個規模宏大、包羅萬象的元宇宙，還是有多個元宇宙供大眾游歷穿梭。

這個概念仍在不斷發展，并有望打破視頻游戲和社交媒體平臺界限。遠程辦公、Decentralization治理以及數字身份只是元宇宙支持的部分潛在功能。元宇宙可通過連接VR頭戴式耳機和眼鏡變身多維空間，用戶實地四處走動就能探索3D空間。

元宇宙的最新發展

2021年10月，Facebook更名為Meta，自此，“元宇宙”成為熱詞新寵。為重塑品牌形象，這個社交媒體巨頭于2021年投放大量資源，并斥資至少100億美元到“Reality Labs”新部門。首席執行官馬克·扎克伯格堅信，未來的元宇宙內容、軟件、增強現實和VR頭戴式耳機開發，會和智能手機一樣普及。

新冠疫情的蔓延加快了元宇宙的開發進程。越來越多的人開始遠程辦公，因此，大眾對彼此聯系交互方式的多樣化需求也隨之增加。同事之間使用虛擬3D空間參與會議、跟進工作進度以及協同合作正日漸風行。2021年11月亮相的Microsoft Mesh就是一個很好的例子。用戶在這個沉浸式空間中使用虛擬化身交流協作，讓遠程團隊會議更具交互性，更加富有樂趣。

一些線上游戲同樣對元宇宙敞開懷抱。《寶可夢Go》是首款打造這一概念的AR手游，用戶使用智能手機App就能在現實世界中捕捉虛擬的寶可夢。另一款熱門游戲《堡壘之夜》則將產品延伸到數字世界中的各種豐富活動，包括主辦品牌活動和演唱會。

除了社交媒體和游戲平臺，英偉達等科技公司也在虛擬世界中開辟全新機遇。Nvidia Omniverse作為開放式平臺，旨在將3D空間連接到共享環境中，以此促進工程師、設計師和創作者之間的虛擬協作。目前，該平臺已應用到多個行業當中。例如，寶馬集團正使用Omniverse的智能生產來縮短生產時間和提高產品質量。

推動元宇宙發展的關鍵技術

為了讓元宇宙體驗更加身臨其境，各大公司利用前沿技術來打造3D世界，其中包括：區塊鏈、增強現實(AR)、虛擬現實(VR)、3D重建、人工智能(AI)以及物聯網(IoT)。

區塊鏈與加密貨幣

區塊鏈技術為所有權數字證明、數字化收藏品、價值轉移、治理、可操作性以及互操作性提供透明公開的Decentralization解決方案。用戶在3D數字世界中辦公或社交時，即可使用加密貨幣轉移價值。

例如，在Decentraland中，加密貨幣可用于購買虛擬土地。玩家使用游戲加密貨幣MANA，即可購買16x16米大小的非同質化Tokens(NFT)地塊。受區塊鏈技術加持，這些虛擬土地的所有權得以建立并擁有安全保障。

加密貨幣有望在未來成為激勵手段，讓人們在元宇宙中開展實際工作。當越來越多的公司將辦公環境轉為線上，開展遠程工作，可能還會涌現出一些和元宇宙相關的工作機會。

如需更深入地探討這些領域，敬請閱讀《什么是元宇宙？》。

增強現實(AR)和虛擬現實(VR)

增強現實(AR)和虛擬現實(VR)能讓我們獲得身臨其境的3D交互體驗。這是我們通往虛擬世界的起點。增強現實(AR)與虛擬現實(VR)有什么區別？

增強現實使用數字視覺元素和角色來變換現實世界，比虛擬現實的使用更普遍，幾乎能在所有帶有攝像頭的智能手機或數碼設備上使用。通過增強現實應用程序，用戶能以交互式數字視覺效果查看周圍環境，類似于《寶可夢Go》手游的體驗。玩家只要打開手機攝像頭，就能在現實世界中看到寶可夢。

虛擬現實的運作方式則有所不同。虛擬現實跟元宇宙的概念大同小異，都是打造完全由計算機生成的虛擬環境。用戶戴上VR頭戴式耳機、手套和傳感器就能在其中探索。

增強現實和虛擬現實的運作方式是元宇宙的早期雛形。虛擬現實已經打造出融合虛擬視覺內容的數字世界。隨著技術愈漸成熟，虛擬現實可通過VR設備進行實體模擬，從而提升元宇宙的使用體驗。用戶將能夠與來自全球各地的人們交互，并感受和聆聽彼此。考慮到元宇宙熱度不減，我們能預見到，在不久的將來，會有越來越多的元宇宙公司投資開發AR和VR設備。

人工智能(AI)

近年來，人工智能(AI)在我們的生活中獲得廣泛應用，涉及商業策略規劃、決策制定、面部識別以及快速計算等方面。最近，專家開始探索利用人工智能打造沉浸式元宇宙的可能。

人工智能能以閃電般的速度處理海量數據。結合機器學習技術，人工智能算法學習過往迭代、參考歷史數據，最終輸出獨到洞察。

在元宇宙中，人工智能可應用到不同場景的非玩家角色(NPC)。非玩家角色屬于游戲環境的一部分，每款游戲中幾乎都有它的身影，其主要功能是與玩家互動。憑借人工智能的處理能力，非玩家角色可在3D空間內與用戶進行逼真對話或執行特定任務。與真人用戶不同，人工智能的非玩家角色能夠獨立運行，并供數百萬玩家同時使用。此外，還可進行多種語言設置。

人工智能的另一項潛在應用是創建元宇宙的虛擬化身。人工智能引擎通過分析2D圖像或3D掃描，進而生成真實感和精確度更高的虛擬化身。人工智能還能打造豐富的面部表情、發型、服飾和特征，讓創建出的數字人物變得栩栩如生，動態效果更佳。

3D重建

3D重建不屬于新技術，在新冠疫情期間，使用率一直在增加，尤其是房地產行業，潛在買家無法在封城時親自實地考察房產。因此，有些中介采用3D重建技術打造虛擬看房之旅。和我們憧憬的元宇宙一樣，買家無需踏出家門半步，就能隨處考察和購置夢寐以求的新房產。

元宇宙面臨的一大挑戰是打造近乎現實世界的數字環境，而憑借3D重建，就能構建出逼真自然的空間。我們通過特殊3D攝像頭渲染建筑物、實際位置和物體，即可構建具有照片級真實感的3D模型，從而把真實世界網絡虛擬化。然后，我們把3D空間數據和4K高清攝影作品傳輸至計算機進行處理，并生成元宇宙虛擬副本，供用戶體驗。這些現實世界物體的虛擬副本也叫“數字孿生”。

物聯網(IoT)

物聯網(IoT)概念于1999年首次提出。簡單來說，物聯網是將現實世界的萬事萬物通過傳感器和設備連接到互聯網的系統。這些設備連接到互聯網之后，都帶有唯一標識符，并可自動發送或接收信息。目前，物聯網正在將恒溫器、聲控揚聲器和醫療設備等各種各樣海量類型的數據連接起來。

物聯網在元宇宙的一大應用是收集和提供現實世界的數據，以此提高數字表示的準確性。例如，物聯網數據傳送可以根據當前天氣或其他情況，改變某些元宇宙物體的運行方式。

物聯網實施讓3D世界與現實生活中大量設備無縫順暢連接，這樣即可在元宇宙中創建實時模擬。為了進一步優化元宇宙環境，物聯網使用人工智能和機器學習來管理收集到的數據。

元宇宙面臨的挑戰

元宇宙仍處于開發的早期階段，還面臨著身份認證和隱私管控等諸多挑戰。在現實生活中，個人身份識別通常不難。但是，如果人們以虛擬化身在數字世界中穿梭，就很難對其進行身份識別或驗證。例如，不法分子甚至機器人可以偽裝成他人進入元宇宙。然后，他們借此損害他人名聲或詐騙其他用戶。

另一個挑戰是隱私問題。元宇宙依靠AR和VR設備提供沉浸式體驗。這些帶有攝像頭功能和唯一標識符的技術最終可能會導致個人信息意外泄露。

總結

元宇宙目前仍處于開發當中，但是許多公司已經開始探索其發展潛力。加密貨幣領域誕生了Decentraland和The Sandbox這樣令人矚目的項目，而微軟、英偉達和Facebook等大公司也開始涉足其中。隨著增強現實、虛擬現實和人工智能技術的進步，我們還將見證這些無邊界的虛擬世界展示出令人期待的全新功能。

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