來源：萬物智能視界

很多人覺得元宇宙就是一種科學技術，是科學技術的集合體。那么元宇宙具體是哪些技術的集合呢？

在科學技術高速發(fā)展的背景之下，不同的技術類型有著不同的技術發(fā)展目標，更多地呈現(xiàn)出互為不同、互不通約、難以進行技術交流的狀態(tài)，而元宇宙的提出便致力于對這一眾科學技術進行通約與整合，統(tǒng)攝于一。如果我們把具體的某一項科學技術當做一個點或一條線、一個面，那么元宇宙就是由這些點、線、面構成的一個立方體。

從技術整合方面來說，元宇宙是伴隨著具體的技術發(fā)展從量變到質變的過程，融合了一眾的科學技術，它基于頭戴式全身沉浸的計算機（VR/AR）設備、區(qū)塊鏈、數(shù)字孿生、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網、人工智能、5G等科學技術實現(xiàn)虛擬與現(xiàn)實的融合。

全身沉浸的體驗：XR技術

XR技術又稱擴展現(xiàn)實技術，包含了AR（增強現(xiàn)實）、VR（虛擬現(xiàn)實）、MR（混合現(xiàn)實）技術，致力于將虛擬的內容和真實場景相融合。區(qū)別于文學、影視、網絡游戲等的二維界面體驗，元宇宙采用頭戴式的3D顯示界面（VR眼鏡或AR眼鏡等），更加立體與真實。XR技術對用戶參與感極度重視，通過頭戴式設備及其處理裝飾生成數(shù)字虛擬空間，營造全身沉浸的感官體驗，使人感覺到虛擬空間和真實空間沒有太大差別。

元宇宙的虛擬現(xiàn)實（VR）設備如觸摸手套、沉浸耳機、嗅覺模擬器等可以模擬出各種感官環(huán)境，人們可以充分利用其感官去聽、看、聞、觸，營造出一種極度逼真的虛擬世界，這會讓身處元宇宙中的人產生一種強烈的沉浸其中的感覺。增強現(xiàn)實技術（AR）則是一種在現(xiàn)實場景中投射虛擬物象的技術，用戶利用AR頭盔顯示器，可以看到電腦圖形與真實物體多重疊加在一起的世界。

目前，VR技術還集中在視覺、聽覺處理上，體感手套可以進行簡單的肢體動作識別，但是對于嗅覺、觸覺等體驗還沒有得到廣泛的應用。AR技術則已使用在輔助導航和3D游戲中。2019年國外曾有一款較為風靡的AR尋寶軟件，其思路就是將虛擬寶物隨機疊加到現(xiàn)實空間中，用戶通過手機攝像頭可以發(fā)現(xiàn)肉眼所看不到的AR物件。

高效便捷的操作：人機交互技術（HCI）

元宇宙的虛實交互邏輯在于，通過計算機對人的行為和意識進行感應，通過感應的結果作用于數(shù)字孿生物上，最后輸出人的意識或指令到外端的人工智能設備上，這是元宇宙打通物理世界和虛擬世界的重要技術基礎，即人機交互的問題。

元宇宙首先需要解決的問題是開發(fā)出適用的用戶意識輸入設備，機器若能便捷高效地理解用戶意識，就能更快地在虛擬或現(xiàn)實世界中作出反映。目前現(xiàn)有的輸入設備是鼠標、鍵盤、感應手套等，它們的缺點是不能解放用戶的雙手并準確地反映他們的身體運動。更高端的輸入技術有計算機人工智能感應和腦機接口。

目前計算機人工智能感應僅停留在給出指令讓人做動作來判斷（如許多人臉識別系統(tǒng)要求人們做出左右轉和張閉口的動作以進行核驗）和對人的聲音、表情的情緒識別，還尚未達到通過人的動作表情判斷人行為意圖的程度。

而腦機接口技術目前還處在起步階段。2019年7月，美國Neuralink公司成功利用一臺神經手術機器人向人腦中植入微米級的''信號線”，然后通過USB-C接口讀取大腦信號，這種技術顯然對人體有所損傷。同年，美國加州大學的研究團隊首次通過非植入手段從大腦活動中提取人類說出某個詞匯的深層含義，并將提取的內容迅速轉換成文本。

數(shù)字映射的宇宙：數(shù)字孿生技術（Digital Twins）

數(shù)字孿生技術是一種集成多物理、多尺度、多學科屬性的技術，具有實時同步、忠實映射、高保真度特性。耶魯大學計算機科學家David Gelemter曾在1991年描述了“鏡像世界''的樣子：“將一些巨大的結構性的運動的真實生活，像鏡像圖景一樣嵌入到電腦中，通過它你能看到和理解這個世界的全貌。"

利用數(shù)字孿生技術可以將現(xiàn)實中的物的各項數(shù)據(jù)實時地記錄下來，再“拷貝”到元宇宙中通過3D建模技術顯示出來。由于數(shù)字孿生的數(shù)據(jù)是實時反映的，因此元宇宙中虛擬物的形象參數(shù)也能忠實地反映其現(xiàn)實的狀況。

目前，數(shù)字孿生技術己廣泛應用于航天監(jiān)測、高鐵運營調度、工業(yè)實驗、智慧家居終端和健康監(jiān)測手環(huán)等領域。在國內，由于成本與傳感器數(shù)量的限制，行業(yè)應用數(shù)據(jù)孿生技術收集的參數(shù)類型有一定的局限性，顯示的形式也只停留在計算機3D建模下的關鍵參數(shù)提取。在國外，寶馬(BMW)集團通過英偉達的Omniverse平臺在計算機中創(chuàng)建數(shù)字化工廠，利用數(shù)據(jù)參數(shù)的反饋對生產配置進行優(yōu)化。美國聯(lián)邦森林服務局則利用英偉達0mniverse平臺，通過數(shù)字孿生技術預測火災動向，制定防災減災方案。

自由編輯的賦能：3D技術與人工智能（AI）技術

元宇宙的人與物可以是現(xiàn)實中對應人與物的數(shù)字孿生體，也可以是人們經過攝取、選擇、重組的創(chuàng)造物。也可以這么理解，元宇宙構建的“平行宇宙”是多元的，它基于現(xiàn)實世界的映射，卻不需要所有元素都與現(xiàn)實世界相同。

在元宇宙中，人們的主觀能動性與創(chuàng)造性將被極大釋放。人們可以自由地編輯創(chuàng)造，設置不同的環(huán)境參數(shù)、模擬不同的生活場景、制造不同的虛擬事物，驗證不同的理論猜想……這種對用戶自由編輯的賦能，其事物外形構建建立在形成一套元宇宙自有的簡易3D建模與逼真渲染技術之上，而其事物內在變化或屬性特征則建立在人工智能的深度學習之上。

例如，在元宇宙中通過3D技術和渲染構建一個與火星環(huán)境的各項參數(shù)(如重力場、磁場、大氣密度、溫度、濕度等)等同的環(huán)境，其參數(shù)通過人工智能的深度學習能模仿更逼真的外在環(huán)境與材料變化的動態(tài)過程，從而達到試驗與調整新型火星車的結構模型、材料強度、動力裝置等目的，使火星車的設計更加優(yōu)化。

同時，在元宇宙社交中，數(shù)字分身的創(chuàng)造亦不必完全等同自身。數(shù)字的“我”既可以是物理的“我''的完全克隆版，也可以是''我”內心構想出來的角色。個人的多重身份可以在元宇宙中保持無縫、沉浸式的交流，從而體驗不一樣的場景、開啟不一樣的人生。

目前，3D建模技術和視圖渲染技術已經相當成熟，有諸如3Dmax、C4D、Maya、Rhino、AutoCAD等軟件，被廣泛用于影視特效制作、房地產建筑立體建模、工業(yè)效果展示等方面。元宇宙在這方面首要解決的是如何將現(xiàn)有的視圖和渲染技術簡化融合到元宇宙系統(tǒng)中，從而讓用戶更便捷地編輯創(chuàng)造。

安全可靠的交易：區(qū)塊鏈技術

在元宇宙的創(chuàng)造、社交、購物或游戲中，不可避免地將產生交易行為，而區(qū)塊鏈技術的唯一性和保密性特征確保了數(shù)字資產的安全。元宇宙用戶編輯創(chuàng)造生成的內容屬于用戶的個人數(shù)字資產，同時這種創(chuàng)造也極大地豐富和擴展了元宇宙的內容，而區(qū)塊鏈技術則為這些數(shù)字資產提供了安全保障，可極大促進元宇宙創(chuàng)作的去中心化進程，使元宇宙經濟模式更開放化、更扁平化、平等化。區(qū)塊鏈具有分布式、強加密、不可篡改、唯一指向等技術優(yōu)點，使得數(shù)據(jù)資產的安全得到了技術邏輯上的保障。

NFT是區(qū)塊鏈上的一個數(shù)據(jù)單元，它可以在元宇宙中定義數(shù)字資產的所有權。區(qū)別于當前計算機數(shù)據(jù)的可復制性，NFT提供了一種有效的方法來證明數(shù)字資產是唯一性的和不可替代性的，人們可以使用區(qū)塊鏈技術加密貨幣來交易他們的數(shù)字資產或開展經濟活動。目前，區(qū)塊鏈的發(fā)展受到各國政府和企業(yè)的重視。比特幣是區(qū)塊鏈技術的第一個應用，許多政府也在利用區(qū)塊鏈技術加緊構建自己的主權數(shù)字貨幣，如我國正在構建的數(shù)字人民幣。