推动元宇宙发展的7大技术

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摘要

元宇宙是3D数字世界概念,由虚拟空间构成,个人通过创建的虚拟化身即可在其中探索遨游。人们能在元宇宙中玩游戏、购物,与好友在虚拟咖啡店闲聚,和同事在虚拟办公室中协作等等。有些视频游戏和办公社交工具在其生态系统中已采用某些元宇宙元素。

Decentraland和The Sandbox等加密货币项目率先投入运行各自的数字世界。然而,元宇宙依然是一个新兴概念,大多数功能仍在开发中。Facebook(现名“Meta”)、微软和英伟达等公司也开始创建自己的元宇宙产品。

为打造身临其境的元宇宙虚拟体验,科技公司纷纷整合尖端科技,以推动3D世界发展。这些技术包括:区块链、增强现实(AR)、虚拟现实(VR)、3D重建、人工智能(AI)以及物联网(IoT)。

导语

元宇宙的概念最初由尼尔·史蒂芬森(Neal Stephenson)于1992年提出。他在科幻小说《雪崩》中虚构了一个网络世界,人们使用数字化身在其中探索遨游,逃离现实世界。几十年后,科技巨头纷纷开始构建充满未来感的元宇宙。什么是元宇宙?大公司是如何利用前沿科技一步步去实现的?

什么是元宇宙

元宇宙是3D在线数字世界概念,其中包含虚拟土地和物品。让我们畅想这样一个世界:人们在家中舒适地远程办公、造访虚拟博物馆去欣赏最新的艺术作品、在虚拟演唱会与摇滚乐队粉丝嗨翻全场。

Axie Infinity、The Sandbox和Decentraland整合了元宇宙的某些内容,将日常生活的种种元素融入到网络世界。但是,元宇宙仍处于开发中。没人能够预见,未来是仅有一个规模宏大、包罗万象的元宇宙,还是有多个元宇宙供大众游历穿梭。

这个概念仍在不断发展,并有望打破视频游戏和社交媒体平台界限。远程办公、去中心化治理以及数字身份只是元宇宙支持的部分潜在功能。元宇宙可通过连接VR头戴式耳机和眼镜变身多维空间,用户实地四处走动就能探索3D空间。

元宇宙的最新发展

2021年10月,Facebook更名为Meta,自此,“元宇宙”成为热词新宠。为重塑品牌形象,这个社交媒体巨头于2021年投放大量资源,并斥资至少100亿美元到“Reality Labs”新部门。首席执行官马克·扎克伯格坚信,未来的元宇宙内容、软件、增强现实和VR头戴式耳机开发,会和智能手机一样普及。

新冠疫情的蔓延加快了元宇宙的开发进程。越来越多的人开始远程办公,因此,大众对彼此联系交互方式的多样化需求也随之增加。同事之间使用虚拟3D空间参与会议、跟进工作进度以及协同合作正日渐风行。2021年11月亮相的Microsoft Mesh就是一个很好的例子。用户在这个沉浸式空间中使用虚拟化身交流协作,让远程团队会议更具交互性,更加富有乐趣。

一些线上游戏同样对元宇宙敞开怀抱。《宝可梦Go》是首款打造这一概念的AR手游,用户使用智能手机App就能在现实世界中捕捉虚拟的宝可梦。另一款热门游戏《堡垒之夜》则将产品延伸到数字世界中的各种丰富活动,包括主办品牌活动和演唱会。

除了社交媒体和游戏平台,英伟达等科技公司也在虚拟世界中开辟全新机遇。Nvidia Omniverse作为开放式平台,旨在将3D空间连接到共享环境中,以此促进工程师、设计师和创作者之间的虚拟协作。目前,该平台已应用到多个行业当中。例如,宝马集团正使用Omniverse的智能生产来缩短生产时间和提高产品质量。

推动元宇宙发展的关键技术

为了让元宇宙体验更加身临其境,各大公司利用前沿技术来打造3D世界,其中包括:区块链、增强现实(AR)、虚拟现实(VR)、3D重建、人工智能(AI)以及物联网(IoT)。

区块链与加密货币

区块链技术为所有权数字证明、数字化收藏品、价值转移、治理、可操作性以及互操作性提供透明公开的去中心化解决方案。用户在3D数字世界中办公或社交时,即可使用加密货币转移价值。
例如,在Decentraland中,加密货币可用于购买虚拟土地。玩家使用游戏加密货币MANA,即可购买16×16米大小的非同质化代币(NFT)地块。受区块链技术加持,这些虚拟土地的所有权得以建立并拥有安全保障。

加密货币有望在未来成为激励手段,让人们在元宇宙中开展实际工作。当越来越多的公司将办公环境转为线上,开展远程工作,可能还会涌现出一些和元宇宙相关的工作机会。

如需更深入地探讨这些领域,敬请阅读《什么是元宇宙?》

增强现实(AR)和虚拟现实(VR)

增强现实(AR)和虚拟现实(VR)能让我们获得身临其境的3D交互体验。这是我们通往虚拟世界的起点。增强现实(AR)与虚拟现实(VR)有什么区别?

增强现实使用数字视觉元素和角色来变换现实世界,比虚拟现实的使用更普遍,几乎能在所有带有摄像头的智能手机或数码设备上使用。通过增强现实应用程序,用户能以交互式数字视觉效果查看周围环境,类似于《宝可梦Go》手游的体验。玩家只要打开手机摄像头,就能在现实世界中看到宝可梦。

虚拟现实的运作方式则有所不同。虚拟现实跟元宇宙的概念大同小异,都是打造完全由计算机生成的虚拟环境。用户戴上VR头戴式耳机、手套和传感器就能在其中探索。

增强现实和虚拟现实的运作方式是元宇宙的早期雏形。虚拟现实已经打造出融合虚拟视觉内容的数字世界。随着技术愈渐成熟,虚拟现实可通过VR设备进行实体模拟,从而提升元宇宙的使用体验。用户将能够与来自全球各地的人们交互,并感受和聆听彼此。考虑到元宇宙热度不减,我们能预见到,在不久的将来,会有越来越多的元宇宙公司投资开发AR和VR设备。

人工智能(AI)

近年来,人工智能(AI)在我们的生活中获得广泛应用,涉及商业策略规划、决策制定、面部识别以及快速计算等方面。最近,专家开始探索利用人工智能打造沉浸式元宇宙的可能。

人工智能能以闪电般的速度处理海量数据。结合机器学习技术,人工智能算法学习过往迭代、参考历史数据,最终输出独到洞察。

在元宇宙中,人工智能可应用到不同场景的非玩家角色(NPC)。非玩家角色属于游戏环境的一部分,每款游戏中几乎都有它的身影,其主要功能是与玩家互动。凭借人工智能的处理能力,非玩家角色可在3D空间内与用户进行逼真对话或执行特定任务。与真人用户不同,人工智能的非玩家角色能够独立运行,并供数百万玩家同时使用。此外,还可进行多种语言设置。

人工智能的另一项潜在应用是创建元宇宙的虚拟化身。人工智能引擎通过分析2D图像或3D扫描,进而生成真实感和精确度更高的虚拟化身。人工智能还能打造丰富的面部表情、发型、服饰和特征,让创建出的数字人物变得栩栩如生,动态效果更佳。

3D重建

3D重建不属于新技术,在新冠疫情期间,使用率一直在增加,尤其是房地产行业,潜在买家无法在封城时亲自实地考察房产。因此,有些中介采用3D重建技术打造虚拟看房之旅。和我们憧憬的元宇宙一样,买家无需踏出家门半步,就能随处考察和购置梦寐以求的新房产。

元宇宙面临的一大挑战是打造近乎现实世界的数字环境,而凭借3D重建,就能构建出逼真自然的空间。我们通过特殊3D摄像头渲染建筑物、实际位置和物体,即可构建具有照片级真实感的3D模型,从而把真实世界网络虚拟化。然后,我们把3D空间数据和4K高清摄影作品传输至计算机进行处理,并生成元宇宙虚拟副本,供用户体验。这些现实世界物体的虚拟副本也叫“数字孪生”。

物联网(IoT)

物联网(IoT)概念于1999年首次提出。简单来说,物联网是将现实世界的万事万物通过传感器和设备连接到互联网的系统。这些设备连接到互联网之后,都带有唯一标识符,并可自动发送或接收信息。目前,物联网正在将恒温器、声控扬声器和医疗设备等各种各样海量类型的数据连接起来。

物联网在元宇宙的一大应用是收集和提供现实世界的数据,以此提高数字表示的准确性。例如,物联网数据传送可以根据当前天气或其他情况,改变某些元宇宙物体的运行方式。

物联网实施让3D世界与现实生活中大量设备无缝顺畅连接,这样即可在元宇宙中创建实时模拟。为了进一步优化元宇宙环境,物联网使用人工智能和机器学习来管理收集到的数据。

元宇宙面临的挑战

元宇宙仍处于开发的早期阶段,还面临着身份认证和隐私管控等诸多挑战。在现实生活中,个人身份识别通常不难。但是,如果人们以虚拟化身在数字世界中穿梭,就很难对其进行身份识别或验证。例如,不法分子甚至机器人可以伪装成他人进入元宇宙。然后,他们借此损害他人名声或诈骗其他用户。

另一个挑战是隐私问题。元宇宙依靠AR和VR设备提供沉浸式体验。这些带有摄像头功能和唯一标识符的技术最终可能会导致个人信息意外泄露。

总结

元宇宙目前仍处于开发当中,但是许多公司已经开始探索其发展潜力。加密货币领域诞生了Decentraland和The Sandbox这样令人瞩目的项目,而微软、英伟达和Facebook等大公司也开始涉足其中。随着增强现实、虚拟现实和人工智能技术的进步,我们还将见证这些无边界的虚拟世界展示出令人期待的全新功能。

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