必读：支持元宇宙框架的八类必要技术

文章转载来源：元宇宙Lab

元宇宙是利用科技手段进行链接与创造的，是与现实世界映射和交互的虚拟世界，是具备新型社会体系的数字生活空间，是人们的想象与现实技术条件之间的耦合。在不同的技术条件下，元宇宙的形态和实现方式都完全不同。这意味着，如若想真正了解元宇宙发展的现状、洞悉元宇宙未来可能发展的方向，就必须对与之相关的技术有一定的认知。

与元宇宙相关的技术绝对称得上错综复杂。现如今我们看到的各种各样科技感十足的名词—AR、VR、区块链、人工智能、物联网....等等都能够和元宇宙找到交际，但是并非都是哗众取宠的，从技术角度来看，元宇宙确实关联甚广，很多技术的变化都会对元宇宙的建设产生巨大的影响。

由于与元宇宙相关的技术过于纷繁复杂，行业内资深人士出于方便讨论考虑，将其中的关键技术分为了八大类：

一、区块链技术（Blockchain technology）

二、交互技术（Interactive technology）

三、通信技术（Communication technology）

四、云计算和边缘计算（Cloud Computing and Edge Computing）

五、高性能计算和量子计算

（High Performance Computing and Quantum Computing）

六、物联网（Internet of Things）

七、网络技术（Network technology）

八、人工智能技术（Artificial intelligence technology）

以上就是如今支撑元宇宙发展的八大技术体系，接下来，小编将逐一对这八大类技术的基本状况一一进行介绍，让大家对于如今的元宇宙有一个更好的认知。

想必大家都不陌生，区块链是一个共享、不可篡改的账本，旨在促进业务网络中的交易记录和资产跟踪流程。资产可以是有形的（例如房屋、汽车、现金、土地），也可以是无形的（如知识产权、专利、版权、品牌）。几乎任何有价值的东西都可以在区块链网络上进行跟踪交易，从而降低各方面的风险和成本。

对于元宇宙，区块链技术极其重要，也是非常容易适应元宇宙的重要底层技术。就例如元宇宙的最基础保障，同样一份文件很难区分谁是复制品，区块链技术很完美的解决了这一点，利用防篡改和可追溯性使得区块链天生具备了“防复制”的特点，这也是为什么诞生超10年的BTC网络一直没有出现过被黑客攻击的问题。

区块链为元宇宙带来的不仅仅是最基础的保障，还为元宇宙带来去中心化的支撑，因为元宇宙本质上也是一个去中心化的虚拟世界，去中心化的区块链技术将大大有助于这一理念的贯彻落实，为元宇宙提供数据去中心化、储存—计算—网络传输去中心化、规则公开、资产等支持。

              （元宇宙概念热门区块链项目）

元宇宙作为科技的集大成者，绝对离不开区块链的加持，因此我们既需要关注元宇宙的发展，也需要关注其重要底层技术区块链的进展，而两者的有效融合才会带来新的商业创新。

交互技术又称交互设计，通常缩写为IxD，是“设计交互式数字产品、环境、系统和服务的实践”。交互式设计在创造物理（非数字）产品、探索用户如何互动的过程中，也是非常有用的。常见的交互设计包括设计、人机交互和软件开发。交互式设计对形式很感兴趣（与其他设计领域相似），它的主要关注点是行为。交互式设计不是去分析实物的现状，而是尽可能的综合与想象。这种交互设计元素体现在设计领域，而非科学或工程领域。尽管像关键工程这样的学科非常关注技术利益相关者的设计，而交互式设计则关注满足用户的需求，并在相关的技术或业务范围内优化用户。

交互技术为元宇宙提供了沉浸式虚拟现实体验阶梯，例如VR、AR、MR、全息影像技术、脑机交互技术还有传感技术。元宇宙可以在增强现实技术（包括AR、VR）的基础上创建一个完整的世界，它允许我们体验比现有VR体验更真实的版本。VR体验中的访问空间通常是静态的，在构建的时候不会改变。在元世界里，内容由用户自己输入，随时可以改变。例如，留在星联中，所有的艺术家、音乐家、3D设计师、作家等都可以使用多种开发工具进行创作，这就带来了无限可能。

通信技术，又称通信工程是电子工程的重要分支，同时也是其中一个基础学科。该学科关注的是通信过程中的信息传输和信号处理的原理和应用。通信工程研究的是，以电磁波、声波或光波的形式把信息通过电脉冲，从发送端（信源）传输到一个或多个接收端（信宿）。

元宇宙的使用会产生巨大的数据吞吐，而与此同时，人们对VR和AR的普遍使用则会要求更低的延迟。为了同时满足高吞吐和低延时的要求，就必须使用更高性能的通信技术。不过元宇宙与通信技术相关的概念是由“5G”时代的到来才开始逐渐普及以致被疯狂炒作的。因为5G的“更高网速、低延迟高可靠、低功率海量连接”等特性才能满足元宇宙所需的大量创新，甚至可能将来还会用到“6G”而且未来通信网络也会应用到更多的场景。

简单地说，云计算就是计算服务的提供（包括服务器、存储、数据库、网络、软件、分析和智能）—通过 Internet（云）提供快速创新、弹性资源和规模经济；边缘计算是指在用户或数据源的物理位置或附近进行的计算，这样可以降低延迟，节省带宽。二者之间的主要区别在于，在云计算框架下，数据收集、处理、分析于集中的位置，而边缘计算框架下，在靠近设备（数据源）的位置，就近替代近端服务。由于边缘计算的应用程序在设备（边缘）侧发起，其网络服务响应可以更快，在实时性、安全性与隐私保护等方面更具优势。

正处于起步阶段的元宇宙，若想实现沉浸式、低延迟、高分辨率等功能离不开现实世界中数字基础设施的支撑，包括计算能力、3D视觉效果、虚拟现实技术、互联网连接和其他功能，而云计算则是其中的重要组成部分。作为一个全新的食物，元宇宙的发展需要大规模的计算和存储。更真实、更完整的体验意味着大量的数据交互，真实世界的计算机和存储能力直接决定了元宇宙的规模和完整性。可以说，没有强大的云计算和大数据能力，很难在元宇宙领域的竞争中占据主导地位。云计算能够影响元宇宙发展的因素有公平的竞争赛道、易于访问、零宕机还有良好的用户体验。

随着虚拟人等应用不断发展成熟，对于计算的容量和实时性的要求也在不断提高。在这种趋势下，边缘计算更有望成为元宇宙重要支撑。作为云计算的延伸，边缘计算被视为新一轮科技革命中必不可少的驱动因素。元宇宙对网络传输提出了更大带宽、更低延时、更广覆盖的要求，相较于云计算而言，更需要借助边缘计算技术，以保障所有用户获得同样流畅的体验。

正当全世界都在对元宇宙表现出无限的憧憬时，英特尔公司却跑出来给“元宇宙热”泼了一盆冷水。不久前，美国科技媒体网站The Verge发表了一篇文章，文中援引了英特尔高级副总裁兼加速计算系统和图形部门负责人拉贾·科杜里（Raja Koduri）对元宇宙的一段评论。科杜里认为：“元宇宙可能是继互联网和移动互联网之后的下一个主要计算平台。但是，我们今天的计算、存储和网络基础设施还根本不足以实现这一愿景。”需要指出的是，科杜里对于算力的条件尤其表示担忧，他说：“实现元宇宙所需要的算力将会是现在全部算力的一千倍。”如果科杜里的判断是正确的，那么算力的制约就会成为进入元宇宙的最大障碍。想要真正拥抱元宇宙，就必须努力突破这一瓶颈。

从目前来看，突破算力瓶颈有着多种可能的技术路径。包括高性能计算、量子计算、神经形态计算、概率计算等。限于篇幅，这里将主要介绍高性能计算和量子计算。所有高性能计算，通俗来说，指的就是利用聚集起来的计算能力来处理标准工作站无法完成的数据密集型计算任务。如果说高性能计算是在运算资源的分配上下功夫，那么量子计算就是试图改变经典计算的整个逻辑来提升运算效率了。量子计算的基本单位是量子比特，它的形态则可以是一个向量。这样一来，量子存储器就比经典的存储器具有很大的优势。

如果我们希望在元宇宙当中用上量子计算的威力，就必须先找出适合量子计算应用的问题和场景，然后再找到相应的算法。与此同时，我们也必须认识到，虽然量子计算的研发和探索十分重要，但是它和对其他技术路径的探索之间更应该是互补，而不是替代的关系。

物联网（IoT，Internet of things）即“万物相连的互联网”，是互联网基础上的延伸和扩展的网络，将各种信息传感设备与网络结合起来而形成的一个巨大网络，实现任何时间、任何地点，人、机、物的互联互通 。

物联网技术，是其中十分重要的一环，本质上，它是真实宇宙与虚拟“元宇宙”的链接，是元宇宙提升沉浸感体验的关键所在。物联网的首要条件是设备能够接入互联网实现信息的交互，无线模组是实现设备联网的关键环节，起到打通感知层和网络层的作用。

站在网络空间的角度看，元宇宙是“网络接入终端”在支持三维显示和交互之后，互联网应用的重大升级换代。如果类比移动互联网的发展历史，这种升级换代有较大可能带来新一轮的产业洗牌。而为不断涌现的新型应用提供更好的网络支撑和网络服务，一直都是网络技术发展的重要动力。

同时，我们可以越来越清楚地看到，元宇宙、车联网、工业互联网等正在兴起的新型互联网应用，与传统的基于PC和手机终端的互联网应用相比，对网络的安全性、低时延、确定性、可靠性等方面的需求带来了本质的提升。只有网络基础设施满足了它们的需求，这些新型互联网应用才能从概念变为现实。如果无法做到的话，也许这一轮元宇宙的概念会与14-15年爆炒的VR/AR概念一样，昙花一现。

在元宇宙的世界里，人们可以不再受到物理世界的限制，实现空间里的互动。但是，要想实现元宇宙，必须拥有真实的基础设施作为保障，而人工智能就是这把链接虚拟与现实世界的钥匙，并赋予元宇宙智能“大脑”和创新内容，降低用户内容创作门槛。

目前，在底层算法的进步和数据资源日益丰富的背景下，人工智能对各种应用场景的赋能正在改变着各行各业。对元宇宙这样一个庞大的系统而言，其内容的丰富程度要远远超出想像。并且，内容将以实时生成、实时体验、实时反馈等形式呈现给人们。对于供给效率的要求将远超人力所及，需要更加成熟的人工智能技术为内容生产赋能，实现想即得。

元宇宙边界在不断扩展，满足不断扩张的内容需求，还需要通过人工智能辅助内容生产/完全人工智能内容生产。只有凭借人工智能赋能下的AI辅助内容生产和完全AI内容生产，才能够满足元宇宙不断扩张的内容需求。

......

对于元宇宙，科幻小说《雪崩》给我们带来了无限的畅想，那平行于现实世界的虚拟数字世界，到现在看来，描述的还是超前的未来世界。当然，我们每个时代都有人们对于元宇宙付出实践，不过每个时代关于元宇宙的实现又各不相同，这种差异的背后是技术的差异。在如今看来以上的八类科技技术的发展状况必将会对元宇宙的实现形态起到决定性的作用，而这些技术的走向，也会左右元宇宙发展的方向。