Metaverse技術支撐：區塊鏈、遊戲化、網絡計算與顯示 https://www.chainnews.com/articles/489350034128.htm 原文標題：《概念熱炒的當下，人人都在定義的元宇宙究竟靠哪些技術作支撐？》 撰文：MetaverseHub 關於元宇宙的故事似乎還可以講很久，畢竟元宇宙的落地總有種讓人摸不著邊際的感覺， 但事實真的如此嗎？ 盡管元宇宙在之前 A 股熱潮時湧現了許多與元宇宙相關的技術出現，也有人稱其為「所 有技術都與元宇宙相關」，更神奇的還有海外極客給出的一張非常有代表性的圖片。 通過上圖我們發現，那些 2020 年的獨立創業賽道，到了 2021 年似乎都可以和元宇宙掛 上鉤，甚至當我們第一眼掃過去時，會發現好像事實真的如此，但我們不禁會問，真正的 元宇宙究竟需要怎樣的落地技術支撐，與其他技術又會如何結合？ 為此我們嘗試從元宇宙的四大基本要素「BAND」的維度為大家梳理下元宇宙的落地技術（ 4 個大方向，19 個細分領域），當然，這里的 BAND 是比較廣義的指代，與某些報告中 的可能有所出入。 Blockchain （區塊鏈） 首先，我們認為，區塊鏈應該是構成元宇宙比較重要的一環，比較元宇宙的出圈離不開一 些區塊鏈從業者的布道，因此我們先從區塊鏈技術講起。 區塊鏈技術 這里的區塊鏈技術主要是指非常底層的概念性分類，也就是大家更加熟知的公鏈、聯盟鏈 、私有鏈，可以說他們是區塊鏈最底層的一個分類，也是我們需要率先了解的東西，正是 因為有了他們，才構成了區塊鏈這樣廣袤的新賽道和新技術，也才讓區塊鏈技術有了基礎 應用。 簡單來說，公有鏈是對所有人開，任何人都可以參與；聯盟鏈只對特定的組織團體開放； 私有鏈主要對個人或實體開放，三者的包容性依次遞減，基本我們熟悉的區塊鏈都分不開 這三類，因此他們是我們對區塊鏈基礎的認知。而區塊鏈還有另一個最大的特點便是去中 心化且不可篡改，因此可以傳遞價值和權益，所以區塊鏈又叫做價值互聯網，而這也是讓 元宇宙更有價值更有真實感的最重要的基礎。 區塊鏈底層基礎設施 而談到元宇宙的應用，最核心的一個需求是它應該不是被一個主體所控制的，而應該是去 中心化的。因此，我們不得不提到一些區塊鏈領域特有的賽道，包括去中心化存儲、去中 心化網絡傳輸和去中心化計算。正如字面意思，作為一個元宇宙平台，我們需要借助這些 去中心化的底層技術來保證平台使用的安全，而不至於淪為中心化控制的工具，這對元宇 宙的發展來說，至關重要。 智能合約技術 而談到區塊鏈的應用，我們不得不提到智能合約，作為區塊鏈當下最重要、最基礎的功能 ，可以說已經覆蓋了我們幾乎使用的所有區塊鏈應用，不管是 Dapp、NFT、或者 DeFi， 甚至各類 GameFi，都依靠著智能合約才能有效運行。 當然，智能合約的發展也關系著下面我們提到的資產轉賬效率，尤其是元宇宙中的數字資 產，如果效率太慢或者轉賬費用太高，用戶體驗會大大折扣，這點在以太坊身上已經讓不 少人感觸頗大，因此我們也需要關注智能合約的發展，包括 EVM 或者 Wasm 合約的進展 。 加密資產標準 元宇宙中有一個比較重要的概念，他們構成了區塊鏈里非常重要的資產環節，甚至也因為 這個標準產生了像 NFT 這樣的應用，我們常常稱其為「加密資產標準」，比如我們熟知 的 ERC20 標準，或者 ERC721 標準等，這個標準定義了不同資產的交互，在未來才可能 成為元宇宙中數字資產流通的基礎。 或者說，我們可以理解為，加密資產的標準就好比美元和歐元的匯率一樣，只有這樣的前 提存在我們才可能完成元宇宙中各類資產的順利流通，而不會像現在各類遊戲道具一樣， 只能在一個領域流轉，這也是為什麽我們需要借鑒區塊鏈的去中心化，資產端也是另一種 體現。 隱私計算 對區塊鏈來說，有一塊特殊的領域，甚至可以說是一些極客開發者熱衷挑戰的方向，隱私 計算或者和隱私相關的東西總是讓人覺得有必要，甚至在互聯網越來越發達的今天，隱私 相關的概念也越來越受到關注，而區塊鏈作為密碼學領域的重要擴展，有望帶來更多的可 能。 而元宇宙中對隱私的需求，似乎更為重要，因此當 Facebook 宣布要進入元宇宙領域時， 用戶對其隱私保護的擔憂可能不亞於當年「斯洛登事件」，這也是為什麽我們需要隱私計 算的原因，而區塊鏈里的一些從業者現在正走在隱私保護的創業路上，不管是零知識證明 、可信計算、多方安全、AI 聯邦學習，他們在未來可能都會成為元宇宙中的「特色路線 」。 區塊鏈應用 最後，我們自然要說到大眾更熟知的應用上來，畢竟用戶最終使用的產品才是與元宇宙最 直接相關的東西，不管是 DeFi、NFT、GameFi，他們都或多或少都與元宇宙有了融合，像 我們熟知的 Axie Infinity、Decentraland，他們的出現和普及揭開了元宇宙的一部分面 紗，為我們展現了一些觸手可及的區塊鏈給元宇宙帶來的驚喜，不過這場大幕才剛剛拉開 帷幕，我們可以有更多期待…… Game （遊戲化） 遊戲引擎 遊戲引擎是指一些已編寫好的可編輯電腦遊戲系統或者一些交互式實時圖像應用程序的核 心組件，包括渲染引擎（即「渲染器」，含二維圖像引擎和三維圖像引擎）、物理引擎、 碰撞檢測系統、音效、腳本引擎、電腦動畫、人工智能、網絡引擎以及場景管理等等。 這些系統為遊戲設計者提供各種編寫遊戲所需的各種工具，其目的在於讓遊戲設計者能容 易和快速地做出遊戲程式而不用由零開始。簡單來說，遊戲引擎就是遊戲所需的各種現成 的要素和工具的集合，提供遊戲所需的各種半成品，再由遊戲設計師將內容添加進各種半 成品最終做成一款遊戲，而無需從最基礎的代碼做起。 而遊戲引擎的發展，將會決定我們在元宇宙中的圖像的發展以及讓我們有更加真實的體驗 。就像我們看一些海外大片里有許多以假亂真的特效，但這些特效都是由特效公司專門針 對電影的畫面進行的調整，工作量已經很大了。但是隨著遊戲引擎的發展，可以把遊戲內 的畫面做出能以假亂真的效果，相信在不久的將來，當我們通過一些 VR 設備進入到元宇 宙，所看到的世界是一個可以媲美電影級畫面的虛擬世界時，我們的眼睛甚至會欺騙我們 這是在真實的世界中而不是一個虛擬的世界。 實時渲染 實時渲染，也是遊戲引擎相關的重要技術，在了解實時渲染之前，我們需要先了解渲染是 什麽。渲染是處理器將需要計算的畫面信息，計算並「繪制」在顯示屏幕上的過程，也就 是讓計算機畫出所要求的畫面。這其中就主要分為離線渲染與實時渲染。 離線渲染，就是在計算出畫面時並不顯示畫面，計算機根據預先定義好的光線、軌跡渲染 圖片，渲染完成後再將圖片連續播放，實現動畫效果。實時渲染，是指計算機邊計算畫面 邊將其輸出顯示，優點是可以實時操控，缺點是要受系統的負荷能力的限制，必要時要犧 牲畫面效果來滿足實時系統的要求。 正如剛才介紹實時渲染時所說，往往會需要犧牲畫面效果來滿足實時畫面輸出的要求，由 於元宇宙是十分重視實時交互層面的，因此，實時渲染技術會是影響我們在體驗元宇宙時 ，感知到真實度與否的最直接的技術之一。 目前，比較前沿的實時渲染技術是光線追蹤技術，以及 DSLL 2.0 （深度學習超采樣）技 術。光線追蹤，是一種基於模擬真實光線彈射路徑渲染成像的技術。我們可以通過還原現 實光線的實際動態，能夠獲取改進的陰影效果、準確的全局照明、以及超逼真的反射效果 。 而 DSLL 2.0 則是一項開創性 AI 渲染技術，它利用 GeForce RTX™ GPU 上的專用 AI 處理單元-Tensor Core 將視覺保真度提升至全新高度。DLSS 利用深度學習神經網絡的強 大功能提高幀率，為遊戲生成精美清晰的圖像，一舉打破了以前性能和畫面無法兼得的窘 境。 建模技術 正所謂工欲善其事必先利其器，想要建設出千變萬化多姿多彩的元宇宙，需要大量建模來 豐富元宇宙，自然一款好的建模軟件是必不可少的。 而對於集硬件與軟件技術於一身的英偉達來說，建模正是他們擅長的領域。在今年 4 月 的英偉達 GTC 大會上，黃仁勳似乎是在自家廚房做了主題演講，直到 4 個月後的 8 月 2 日，英偉達官方才公布原來那次的主題演講，有一部分是虛擬的，虛擬的場景虛擬的黃 仁勳，竟然欺騙了全世界 4 個月，這儼然就是一場開在元宇宙的發布會。 隨後，英偉達於 2021 年 8 月 10 日正式宣布，全球首個為元宇宙建立提供基礎的模擬 和協作平台——NVIDIA Omniverse 將通過與 Blender 和 Adobe 集成來實現大規模擴展 ，並將向數百萬新用戶開放。 而對於元宇宙，英偉達有一個清晰的路線圖：第一階段，做得逼真。 利用 CG 技術和實 時光線追蹤渲染技術把數字人做得像真人一樣，比如發布會上出現 14 秒的黃仁勳數字人 分身。這一階段的代表技術就是 Omniverse，「已經非常成熟到位」。第二階段，通過要 素驅動數字虛擬人。第三階段，實現真實和虛擬世界的交互，包括數字人和真實人類之間 ，以及數字人和數字人之間的溝通交互。 當然，瞄準建模技術入局元宇宙的公司肯定不止英偉達，隨著建模技術的不斷叠代，也仿 佛我們現實中工程建設技術的進步，會支持我們更快更高水平地構建元宇宙。 人工智能 人工智能是研究、開發用於模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術及應用系統的 一門新的技術科學。它是一門涉及廣泛的技術，甚至可以說幾乎所有學科都可以結合 AI 進行新方面的探索。當然，在元宇宙領域人工智能可以無處不在，我們剛剛提到的渲染技 術中也都用到了 AI 技術。而在此處我們重點提及人工智能在構建元宇宙的豐富性上的能 力。 黃仁勳的虛擬發布會確實驚世駭俗，我們也見識到了 Omniverse 工具的制作能力，但是 這個虛擬發布會短短的 14 秒鐘卻需要總共 34 個 3D 美術師和 15 個軟件研究人員參與 ，如果真要用人工的方式去構建豐富的元宇宙，那得需要多少的時間和人力。所以，光 靠 UGC （用戶生產內容）和 PGC （專業生產內容）來構建元宇宙是十分耗時費力的，因 此一種以 AI 技術作為支撐的內容生產方式 AIGC 正在悄然興起中。 rctAI 正是一家運用運用人工智能為遊戲行業提供完整的解決方案，並利用人工智能生成 內容創造真正的 Metaverse。 一方面，可以通過 AI 為元宇宙自動生成相關的圖形構建元宇宙，而再輔以人工去微調精 修元宇宙的重要組件，大幅降低構建元宇宙的周期和人力。另一方面，AICG 還能利用算 法訓練 AI，讓 AI 有能力脫離編劇與策劃，對玩家的行為作出實時反饋，從而實現無窮 的劇情分支並節省大量的開發成本。如此一來，元宇宙里的虛擬人物就可以跳出遊戲 NPC 那種設定的既定模式，而是變成比 Siri 更智能的一個虛擬人，沒有固定的模式，還 能根據玩家的反饋而做出不同的反應，形成真正的完全自由、完全沈浸的元宇宙，這就如 同《失控玩家》里男主角 GUY 在覺醒後的反應。 Network （網絡計算） 網絡傳輸（5G/6G） 我們常說的 5G、6G，即第五代移動通信技術和第六代移動通信技術，很多人會認為它們 只是在 4G 的基礎上加大了帶寬和網速，但是移動通信技術的進步，與我們的生活和經濟 甚至是元宇宙的發展有著密不可分的聯系。 5G 具有高速度、低功耗、低時延、萬物互聯的特點，拿實時互動的遊戲來說，低時延很 大程度上決定了用戶的遊戲體驗，而隨著智能設備、可穿戴設備等聯網需求的增加，萬物 互聯能讓我們更快的邁入智能時代，VR/AR/MR 作為打開元宇宙大門的第一把鑰匙，5G 一 定是實現元宇宙落地的基礎。 再來說說 6G，它的流量密度和連接密度比 5G 提升至少 10 倍不止，除此之外，還能在 5G 萬物互聯的基礎上實現萬物智聯，在物理世界和虛擬世界的交互中，進一步增強沈浸 化、智慧化、全域化。盡管 6G 技術還在布局當中，但一旦實現，將會帶領元宇宙實現跨 越性的進步。 計算（雲計算、霧計算、邊緣計算） 互聯網 3.0 時代的到來，離不開計算的支撐，盡管雲計算已經走過了十年的歷程，但是 隨著物聯網的快速發展，數據傳輸量的增大，信息傳輸延時，數據安全性等問題日益凸顯 ，於是霧計算、邊緣計算等概念應需而生。 雲計算是一種在短時間內完成大量數據處理的集中式的計算，它能利用互聯網將數據上傳 到遠程中心進行分析、儲存和處理，為全世界提供服務，就好比是全國交通指揮中心。與 雲計算相比，邊緣計算更靠近設備端，數據不必再上傳到雲端，比如智能手機、ATM 機、 智能家居等設備上都可以完成邊緣計算，因此邊緣計算更像是某一個十字路口的交通警察 。而霧計算就是地方的交通指揮中心，可以理解為是本地化的雲計算，一方面減輕了雲計 算的承載壓力，另一方面分散式的特點使得其運算速度更快、時延更低。 作為實現元宇宙重要的後端基礎設施，未來元宇宙的實現一定伴隨著巨大體量的數據處理 需求，圖像渲染需求以及高擬真的用戶體驗，這些計算能在不同的環境和場景中提供不同 的功能，是元宇宙發展中不可或缺的一環。 網絡相關硬件 虛擬世界與現實世界相連接的橋梁已經初具模型，但是虛擬世界的呈現還需要更強大的基 建技術作為保障。一台電腦的運行離不開硬件為其提供物質基礎，中央處理器（CPU）、 存儲空間、圖形處理器（GPU) 等硬件都從不同程度上對電腦的性能產生影響，以及進入 元宇宙入口必不可少的 VR/AR/MR 技術的實現，同樣依賴於這些覆雜卻又功能強大的 CPU 、GPU，從而進一步強化用戶的真實感。當然不止於此，想要在元宇宙中獲得良好的體驗 ，強大的傳感器、超長續航的電池、更加擬真的畫面、豐富的觸覺反饋都需要性能更佳的 硬件作為支撐，它們對用戶在進入元宇宙入口後的沈浸感起到了關鍵的一步。 Display （顯示） VR/AR/MR 虛擬現實（Virtual Reality，VR）、增強現實（Augmented Reality，AR）和介導現實（ Mediated Reality，MR）實際上並不是指某種技術，而是一種概念。代表了真實的物理世 界和虛擬的數字世界共同組成的時空連續體。我們可以簡單的將其理解為，VR 是純虛擬 數字畫面，AR 是裸眼現實+虛擬數字畫面，MR 是數字化現實+虛擬數字畫面。 也就是說，VR 代表的是單純的用戶可以感知的虛擬數字畫面，比如說 Oculus Rift、 HTC 頭顯設備為我們帶來的 VR 遊戲、過山車等仿佛身臨其境般的體驗，讓用戶獲得更高 標準的虛擬現實體驗。 而 AR 在實現 VR 技術的同時，滿足了對裸眼現實的融合。在真實環境中增添或移除由計 算機實時生成的可以交互的虛擬物體或信息。 在普通用戶端，最常見可能是輕量 AR 設備，比如 Google Glass、Facebook 的 Ray-Ban Stories，在小範圍顯示數字信息，實現通過分布在每個人身上的相機來構建社 會的文明進步。重量級 AR 則是在現實中疊加 3D 數字模型，比如微軟的 Hololens。 而 MR 增將現實世界和虛擬環境相互融合，通過全息圖，打破了物理世界和虛擬世界的分 界。今年 4 月，英偉達發布會上的 CEO 黃仁勳竟然是計算機生成的，而時隔幾個月都無 人發現這一「騙局」。 那麽如何用一句話概括 VR、AR 和 MR 之間的關系，網絡上流傳著這樣的說法「夢見鬼， 看到鬼，和鬼在一起的區別。」 VR/AR/MR 是元宇宙重要的基礎設施，是其實現的基礎，並為 Game 提供了更多的可能性 。VR/AR/MR 的實現意味著「Avatar」可以與真實存在的人或物進行交互，並用根本上實 現用戶心目中的「理想世界」。 體感技術 體感技術指的是人們直接的使用肢體動作，與周邊的裝置或環境互動，而無需使用任何覆 雜的設備，支撐起了用戶在互聯網中的立體溝通。當前主流的體感技術依照體感方式和原 理的不同，可以分為三大類：慣性感測、光學感測以及聯合感測。 當前在體感遊戲中應用最廣泛的是聯合感測，通過在手柄中添加重力傳感器以及紅外線傳 感儀和動感 IR 照相機，識別物體的大小和形狀，實現具有增強效果的體感遊戲功能。其 代表廠商為任天堂與索尼。 這其實是一個非常重要的方向，體感技術和 VR/AR/MR 技術的結合可能會使得《頭號玩家 》的出現不再需要 VR 跑步機，用戶可以通過一種更加簡便易得的方式進入到元宇宙的世 界。同時肢體動作可以更好的反映到虛擬世界當中，實現本體與「化身」的完美適配。 全息影像 我們在介紹 MR 的時候提到了全息影像。全息影像是通過光學的手段呈現物體真實的三維 圖像的記錄和再現技術。 早在電影《鋼鐵俠》中，就有鋼鐵俠托尼利用全息投影檢修自己的設備。而在 2018 年， 「The Escape」在美國《達人秀》上首次亮相，演員通過選擇全息投影的「另一個世界」 在舞台上進行起飛、墜落和翻轉。這場精彩的表演由 Front Pictures、Red Rabbit Entertainment 和 PROFI LTD 三個創意團隊聯合創作完成。是一種視頻、交互、軟件工 程共同提供的創新性的視覺解決方案。 然而全息影像對於元宇宙的意義也就不言而喻了，這項技術模糊了物理世界和虛擬世界的 邊界，也許有一天，我們會化身蝴蝶呈現在親朋好友的身旁，真正意義上的領略莊周夢蝶 的肆意。 物聯網與智能硬件 物聯網與智能硬件在 Display 中構成了不可或缺的一環，它通過各種信息傳感器、射頻 識別技術、全球定位系統、紅外感應器、激光掃描器等各種裝置與技術，實時的采集需要 監控的物體或互動的事物的聲、光、熱、電、力學、化學、生物、位置等各種需要的信息 ，實現物與物、物與人、人與人之間的廣泛鏈接，實現物品的智能化管理。它是泛互聯的 重要組成部分，也是未來元宇宙世界不可或缺的一部分。 當前小米旗下智聯萬物的 AI 虛擬助理「小愛同學」已支持控制 70 個品類，2400 個設 備，擁有超過 1400 個功能。現在我們回到家就可以通過呼喚「小愛同學」播放喜愛的音 樂，查詢快遞、食譜、控制各類家居設備。當元宇宙和物聯網與智能硬件結合，我們能夠 在元宇宙中對物理世界的設備進行指令，想象一下，你和你遠在地球另一端的好友的化身 坐在自家的沙發上觀看國際頂級樂隊的演出。或者一邊控制物聯網設備準備煮紅酒，一邊 和千里之外的「女友「過聖誕節。會是怎樣浪漫的一種場景。 腦機交互 腦機交互的開端實際上源於人類的遺憾，當我們眼睜睜的看著霍金先生逐漸失去了行動的 能力，非常具有天賦的人因為病癥失去的不僅僅是現實的行動力，還有非凡的想象力。很 多人由於肢體的殘疾而導致生活品質的極具下降，引發了人性中的善良與悲憫，也推動著 腦機交互的發展。 科學家試圖通過人或動物與設備之間的某種聯系，讓信息得以傳遞和表達。將想法轉化為 行動，將感覺轉化為知覺。當前已經有很多公司在這些領域獲得了成功，馬斯克的 Neuralink 在腦機接口技術方面取得了重大突破，找到了高效實現腦機接口的方法。而法 國里昂的一位高位截癱患者在經過 20 多個月的訓練後，依靠介入頭部的 2 個傳感器， 實現了操控外骨骼設備來助力行走。然而未來的腦機交互可能會為我們帶來更多。 借助腦機交互可以讓用戶無需 AR/VR 設備，就可以在視覺皮層感受到元宇宙。用戶可以 通過意念對元宇宙進行控制，而無需額外的設備和操作。毫無疑問，腦機交互的出現和落 地應用會是元宇宙升級版的基礎。 展望未來 元宇宙有如此多的技術作為基礎，從另一個側面也可以看出，元宇宙很難靠單一的技術突 破而實現，現階段的元宇宙項目更多的是停留在元宇宙最初級的階段，要麽是元宇宙的雛 形，要麽是解決了元宇宙某個方面的一些問題，所以元宇宙如此龐大的體系，要真的能實 現到我們能夠感知到虛擬世界的魅力時，一定是需要多個技術協同發展達到一定程度後才 能實現。 不過好在，現在這個元宇宙正在被剛剛列舉的各個技術領域頂尖的公司所接納，也讓資本 認可了元宇宙的潛力，許多技術相關的公司也因為元宇宙的概念而獲得了新的融資。有了 資本的介入，元宇宙的發展便得到了新的助力，希望能夠再堅持幾年的發展後，元宇宙的 應用能夠帶來比較廣泛的造福效應，並真正傳遞到每個人，早日觸達我們心中所期望的真 的元宇宙。 --

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