一、區(qū)塊鏈技術
區(qū)塊鏈起源于比特幣。2008 年 11 月 1 日,一位自稱中本聰(Satoshi Nakamoto)的學者發(fā)表了《比特幣:一種點對點的電子現(xiàn)金交易系統(tǒng)》一文,闡述了基于 P2P 網絡技術、加密技術、時間戳技術、區(qū)塊鏈技術等電子現(xiàn)金交易系統(tǒng)的構架理念,這標志著比特幣的詔生。兩個月后理步步入實踐,2009 年 1 月 3 日第一個序號為 0 的創(chuàng)世區(qū)塊誕生,幾天后 2009 年 1 月 9 日出現(xiàn)序號為 1 的區(qū)塊,并與序號為 0 的區(qū)塊連接接形成了鏈,這標志著區(qū)塊鏈的誕生。
區(qū)塊鏈是一種融合現(xiàn)有多種技術的新型分布式計算和存儲范式。狹義來講,區(qū)塊鏈是按照時間順序將數(shù)據區(qū)塊依次連接形成的一種鏈式數(shù)據結構,是以密碼學方法保證數(shù)據區(qū)塊的不可篡改和不可偽造的分布式賬本。廣義來講,區(qū)塊鏈是利用塊鏈式數(shù)據結構驗證與存儲數(shù)據、利用分布式節(jié)點共識算法生成和更新數(shù)據、利用密碼學方式訪問和傳輸數(shù)據、利用智能合約編程和操作數(shù)據的一種全新的分布式基礎架構與計算范式。
元宇宙擁有屬于自己的經濟系統(tǒng)以及數(shù)字資產的構建,需要區(qū)塊鏈技術的大力支撐。DeFi具有去中心化、規(guī)則透明、開放、高效、可靠、公平、安全的特點,使得元宇宙中的價值歸屬、流通、發(fā)現(xiàn)和虛擬身份的讓證成為可能。而NFT由于其獨一無二、不可復制、不可分割的特性,天然具有收藏屬性,因此可以用于記錄和交易數(shù)字資產,如藝術品、游戲道具等。
二、交互技術
XR(Extended Reality,擴展現(xiàn)實)是指通過計算機將現(xiàn)實與虛擬相結合,打造一個人機交互的虛擬環(huán)境,是VR(Virtual Reality,虛擬現(xiàn)實)、AR(Augmented Reality,增強現(xiàn)實)、MR(Mixed Reality,混合現(xiàn)實)等多種技術的統(tǒng)稱。
VR是模擬一個虛擬世界,利用計算機生成一種模擬環(huán)境,使用戶利用設備沉浸到該環(huán)境中,讓人有種身臨其境的感覺,強調用戶與虛擬世界的實時交互,從而帶來封閉式、沉浸式的虛擬世界體驗,這個虛擬世界不是我們直接就能看到,而是利用設備(比如戴上VR眼鏡)才能看到,故稱為“虛擬現(xiàn)實”。
AR是一種將現(xiàn)實世界信息和虛擬世界信息“無縫”集成的新技術,它把原本在現(xiàn)實世界的一定旪間空間范圍內很難體驗到的實體信息(視覺、聽覺、味覺、觸覺、嗅覺等信息),通過計算機等科學技術,模擬仿真后再疊加到現(xiàn)實世界,被人類感官所感知,從而達到超越現(xiàn)實的感官體驗,現(xiàn)實的環(huán)境和虛擬的物體實時地疊加到了同一個畫面或空間同時存在,從而實現(xiàn)對現(xiàn)實世界的“增強”,故稱為“增強現(xiàn)實”。
VR和AR各自還沒有走到極致,然而已經有了融合的跡象,這就是MR。將現(xiàn)實世界和虛擬世界混合在一起,產生新的可視化環(huán)境,環(huán)境中同旪包含了現(xiàn)實物體與虛擬信息,并且必項是“實時的”,以增強用戶體驗的真實感,這被稱為“混合現(xiàn)實”。
目前用戶與AR、VR、XR、MR交互的方式主要有5種:以眼球追蹤為主的眼控交互,以自然語言為主的語音交互,以肢體為主的手勢交互和以神經元為主的腦機(接口)交互。
三、電子游戲技術
電子游戲技術的核心是游戲引擎,游戲引擎包含渲染引擎(即“渲染器”,含二維圖像引擎和三維圖像引擎)、物理系統(tǒng)、碰撞探測系統(tǒng)、光影、動畫、粒子特效、音效、腳本引擎、文件管理、網絡特性、編輯工具、插件、人工智能等,幾乎涵蓋了開發(fā)過程中的所有重要環(huán)節(jié)。
另一項重要技術就是實時渲染技術,人們在電腦、電規(guī)、手機、VR眼鏡里看到的3D物體,都是由2D的圖像整合形成的。渲染就是通過計算機視覺把3D模型轉換為2D圖像過程,好比在現(xiàn)實生活中對一個場景進行拍照或錄像。實時渲染的本質就是圖形數(shù)據的實時計算和輸出。最典型的圖形數(shù)據源是頂點。頂點包括了位置、法向、顏色、紋理坐標、頂點的權重等。實旪渲染技術一直在推動著游戲產業(yè)的發(fā)展,高度真實和可編程是實時渲染技術未來發(fā)展的兩大特征。
除此之外3D建模也是電子游戲技術的重要技術。3D建模可以將真實世界中的物體進行數(shù)字化,從簡單的幾何模型到復雜的角色模型;從靜態(tài)單個產品顯示,到動態(tài)復雜的場景展示。講多行業(yè)都會涉及到3D建模,如影視動畫、游戲設計、工業(yè)設計、城市設計、建筑設計、室內設計、產品設計、景觀設計等。通過對物理空間的全尺度3D建模,我們可以得到與現(xiàn)實世界完全一致的數(shù)字孿生世界,這也是實現(xiàn)元宇宙的重要基礎。未來,3D建模技術發(fā)展也會逐漸融入大數(shù)據、云計算、人工智能等技術,實現(xiàn)自動化建模,為元宇宙的實現(xiàn)提供數(shù)字底板。
四、人工智能技術
目前,人工智能技術從能力維度可分為三類:第一類為運算智能,即幫助機器具備“能存會算”的能力,主要涉及計算機和朋務器的存儲和計算技術;第二類是感知智能,機器“能聽會說、能看會看”的能力,主要涉及語音合成、語音識別、圖像識別等技術;第三類是認知智能,即機器“能理覽會思考”的能力,主要涉及虛擬助理、智能客服、機器翻譯等技術。
而在元宇宙的各個層面、各種應用、各個場景下,人工智能無處不在,比如區(qū)塊鏈中的智能合約、人機交互中的腦機接口、電子游戲中的代碼人物物品乃至情節(jié)的自動生成、元宇宙中虛擬人物的語音識別與語音合成、不同語言之間的機器的翻譯、AIoT、5G/6G/算力網絡中的網絡AI、數(shù)字孿生中的全生命周期管理……人工智能滲透到方方面面,助力元宇宙構建虛實融合的數(shù)字生活空間。
五、網絡及運算技術
網絡與算力是元宇宙無法避開的技術難題。在當前,為了滿足元宇宙對信息處理的巨大算力需求,將大量閑散算力進行統(tǒng)一管理和調度,通過網絡將閑散計算資源節(jié)點連接在一起,再通過網絡將計算資源提供給需要的應用和朋務,這種基于網絡匯聚計算資源,對算力進行統(tǒng)一管理和調度,實現(xiàn)連接和算力的全局優(yōu)化,為上層業(yè)務提供算力服務,并最終為客戶提供應用的系統(tǒng),被稱為“算力網絡”。
算力網絡是應對算網融合發(fā)展趨勢提出的新型網絡架構。網絡將從“連接”走向“連接 計算”,實現(xiàn)算力在網絡中的可管、可控、可用。算力網絡是一種根據業(yè)務需求在云、網、邊、端之間按需分配和靈活調度算力資源、算法資源、存儲資源和網絡資源的新型信息基礎設施。算力網絡旨在打造CPaaS(Computing Power as a Service,算力即服務)。
未來元宇宙龐大的數(shù)據量,對算力的需求幾乎是無止境的。算力網絡將向泛在計算與泛在聯(lián)接緊密結合的方向演進,推動計算與網絡深度融合,為元宇宙提供智能、泛在、柔性、協(xié)同、至簡、安全的 CPaaS。物聯(lián)網為元宇宙收集海量數(shù)據,6G 的“空-天-地-?!币惑w化網絡架構為元宇宙提供“智慧連接”“深度連接”“全息連接”“泛在連接”,助力用戶實現(xiàn)“一念天地,萬物隨心”的元宇宙式沉浸體驗。