元宇宙学习笔记：了解其背后的技术原理

1、元宇宙的概念和定义

Metaverse，字面意义为meta（超越）+ universe（宇宙）的结合，中文翻译为元宇宙， 可理解为通过技术搭建的、基于现实世界的、拥有独立完整价值体系和经济闭环的永续的虚拟世界。

维基百科将其定义为 " 一个集体虚拟共享空间，由虚拟增强的物理现实和物理持久的虚拟空间融合创建，包括所有虚拟世界、增强现实和互联网的总和。" 

最早由科幻作家尼尔•斯蒂芬森在1992 年的小说《雪崩》中首次提出。尼尔假设：“未来通过设备与终端，人类可以通过连结进入计算机模拟的虚拟三维“现实”，现实世界的所有事物都被数字化复制，人们可以通过数字分身在虚拟世界中做任何现实生活中的事情，虚拟世界的行动还会影响现实世界。”

简而言之，Metaverse 是一个数字世界，在那里我们能想象到的任何东西都可以存在。通过扩展现实 (XR) 技术，我们可以扩展自身的视觉、听觉和触觉，将数字物品融入现实世界，或随时进入完全沉浸式的 3D 环境。从本质上讲，Metaverse 将成为物理世界之间的桥梁，是物理世界的数字镜像，以及由人类想象力构建的数字世界。

2、互联网的发展与元宇宙背后的技术

互联网的发展史：天风证券研究所

• 交互性3D技术

构建 Metaverse，需要借助 3D 技术对现实世界的扫描。在 Metaverse 中，优质的用户体验来自真实的沉浸感，而沉浸感基于优秀的 3D 效果。无论是在 Metaverse 中创建独特的个人形象进行社交，还是进行虚拟物品买卖，都需要对对象（社交媒体中的你本人、想要售卖的产品，比如游戏皮肤、虚拟土地上的建筑物等）进行建模。

• XR

Metaverse 可以在增强现实技术（XR，包括 VR 和 AR）的基础上创建完整的世界，这使我们可以体验到比现有的 VR 体验更真实的版本。同时也可以创造新的商业模式（例如虚拟服装试穿和汽车陈列室等虚拟购物方式）、创造新的工作形态、塑造新的社交模式。

• AI

一是人工智能可以用来创建、审计和保护智能合约，人工智能与 Metaverse 的结合可以提高对于大量数据进行可信的数字分析和决策的能力。

二是人工智能可以将虚拟世界中的人从重复性劳动中解放出来。

三是人工智能可以丰富虚拟世界中的生物形态。

最后，人工智能具有强大的学习能力和创造能力，可以有效改进现有软件和流程。

• 5G

元宇宙的基础是共享的数据、共享的计算和共享的带宽，当它们结合在一起时，它可以扩展我们作为一个物种能够共同完成的事情的范围。

构建完全交互式的 3DMetaverses，需要海量来自视频和让人身临其境的声音的纹理媒体，这依赖于比视频或其他内容所需的文件类型密集得多的大量数字文件。5G 的峰值上传和下载速度明显快于 4G，可以处理这些更大的文件。越来越多的 5G 接入可以通过提供使数字世界正常运行的速度和能力 , 来支持 Metaverse 的持续发展。

• NFT

在 Metaverse 中制造和交易的类似物品被称为非同质化代币 (NFT)。NFT 是由区块链技术支持的数字对象，可证明其真实性，而且通常是独一无二的。NFT 可以是任何东西，从个性化的“皮肤”或服装，用于化身到数字艺术，可以无限地交易，每笔交易的价值都有可能增长。在 Metaverse 中，它们的所有权不限于任何单一平台，因此跨平台的广泛交易可以被实现。

• 分布式计算和分布式存储

在 Metaverse 的世界，计算的任务也应该是分布式计算，不可能由一个中心平台来完成，所以不会是超算的。那么存储也会是一样，应该是分布式存储，不可能是单一的存储中心。所以 Metaverse 的整个发展，我觉得会驱动 Web 3.0 的成形。Web 3.0 分布式的计算、存储也会促进 Metaverse 更好地发展。

资料来源：《一览 Metaverse 背后的技术支撑：交互性 3D，XR，AI 及 5G》

《梁信军：隐私计算、区块链、AI——支撑起未来数据经济基础设施的「三驾马车」》

3、微观-元宇宙的要素

Roblox（一家提供沙盒类游戏创作和在线游玩的游戏平台）列出了平台具有通向元宇宙的8个关键特征：

• Identity（身份）：自由创造，虚拟形象，第二人生

• Friends（社交）：下一代社交媒体，虚拟世界交友

• Immersive（沉浸感，身临其境）：VR沉浸体验，互联网具象化

• Anywhere（随地）：低门槛，高渗透率，多端入口

• Variety（多样性）：虚拟世界拥有超越现实的自由与多元性

• Low Friction（低延迟）：5G，云游戏/世界，性能、功能、成本改善

• Economy（经济）：UGC创造价值，与现实经济打通

• Civility（文明）：虚拟世界的社会、法度、文明、“国家”

资料来源：《天风证券-Roblox深度报告：Metaverse第一股，元宇宙引领者》

4、宏观-元宇宙的架构

万向集团肖风博士对元宇宙进行了宏观的分析：

最底层是物理层，包括AR、VR、MR、XR等都是元宇宙的物理层。

第二层是数据层，如果认可元宇宙是数字世界、虚拟世界里的东西，则必须有数据层，没有数据是没法建立起元宇宙平台的。

第三层是算法层，算法层在这里更多是指AI在元宇宙里起到的作用。

第四层是治理层，元宇宙一定不是公司制的，就像扎克伯格说的那样，元宇宙不是平台或公司的，是无数中心化机构和无数个人共同参与构建的，应该是分布式的、去中心的、自组织的。

第五层是激励层。经济激励模型分为两种，一是有一套货币系统，玩家也好、元宇宙的参与者也好，参与到里面，可以用法币购买元宇宙的Token，Token可以在元宇宙里购买很多东西。但元宇宙世界里有“边玩边赚”的模式，因此需要一套权益激励系统。参与者参与其中，做出贡献，累计积分，积分可以兑换元宇宙的权益——Token。参与者越来越多、参与的时间越来越长，Token的价值越来越高，所有参与者在里面因为Token得到了权益报酬。激励层不仅仅只有货币系统，还有金融系统在。

第六层是应用层。这一层中有各种各样的应用，用于数字化生存和数字化生产。

在元宇宙的经济模型层面，肖风认为“任何经济价值的捕捉都来自于系统的内部，而非向外索取，在元宇宙里内容创作者是驱动经济发展的主要动力。”

在商业层面上，元宇宙是真正的无限“游戏”。元宇宙里没有时间、没有空间、没有终局、不是零和游戏，而是无限游戏。每个人在元宇宙中的数字化身，可以通过AI训练，按照你以肉体实际存在时的生活逻辑，帮助你延续数字化的生命。

此外，元宇宙应该是三维空间甚至是四维、五维空间的商业活动，在更高的维度，开拓出新的世界、新的经济体，以及新的好玩的东西。

资料来源：《万向区块链肖风：元宇宙——下一代网络平台》

5、元宇宙面临的挑战与未来

目前元宇宙发展面临的三个挑战：

第一，受到硬件设备的限制，目前用户只能获得有限的沉浸感。

第二，大多数虚拟环境相对独立，无法相互联动、形成整体的世界观。

第三，要发展成真正与物理世界对等的，还缺乏货币、金融系统以及制度的建设，尤其是在货币层面的共识。

关于元宇宙何时会迎来爆发，天风证券研究认为，“硬件革命推动内容形式重构，VR最可能成为Metaverse虚拟世界入口”。同时，天风证券也对元宇宙的发展阶段进行了预测分析：

• Metaverse发展的第一阶段会是社交+游戏元宇宙，例如：Roblox，Horizon。

• VR元年：以社交+游戏为核心的Metaverse会持续至少5-10年。

• Metaverse生态圈走向成熟需要时间积累：游戏UGC门槛进一步降低，VR硬件普及率提升，游戏性能持续突破，游戏内容膨胀/扩张。

 资料来源：《天风证券-Roblox深度报告：Metaverse第一股，元宇宙引领者》