转自 元宇宙共识圈
王恩东、倪光南、沈昌祥、郑纬民——四位中国工程院院士联袂力荐
倪健中、姚前、李正茂、朱嘉明、肖风、敖然等权威专家一致推荐
汇聚元宇宙技术专家及产业一线佼佼者倾力撰写
元宇宙技术普及读本重磅问世
详解十大技术 把脉数字经济 前瞻产业布局 助你领先一步
《元宇宙十大技术》由中国移动通信联合会元宇宙产业委组织撰写，是国内第一本全面剖析元宇宙技术原理、实践、趋势，以及相关生态和产业的书籍。本书将元宇宙技术体系归纳为五大地基性技术和五大支柱性技术，“五大地基性技术”包括：计算技术、存储技术、网络技术、系统安全技术和AI 技术；“五大支柱性技术”包括：交互与展示的技术、数字孪生与数字原生的技术、创建身份系统与经济系统的技术、内容创作技术和治理技术。
本书为读者提供了“五大地基性技术”作为底层，“五大支柱性技术”作为中间层，集成应用和行业元宇宙做为上层的多层框架。全书对元宇宙及其十大技术做了具有原创性且有深度，并兼有历史视角和哲学思辨的诠释，具有可观的知识含量，囊括了现阶段元宇宙涉及的几乎所有技术的演进脉络，并作了深入浅出的阐述；同时描绘了相关技术在元宇宙中的应用案例和前景，是一本不错的技术指南。这本书剖析了在未来元宇宙建构中，VR/AR等交互和展示、数字孪生、区块链、游戏和社交、AI、多元异构的计算架构、存储、网络等领域的技术原理和发展趋势，为有技术背景的读者思考和理解元宇宙技术发展提供了方向，留下了新的问题和思考空间。
叶毓睿，高效能服务器和存储技术国家重点实验室首席研究员，中国移动通信联合会元宇宙产业委员会联席秘书长，横琴数链数字金融研究院研究员。毕业于北京大学，在IT行业拥有近二十年工作经验。著有《软件定义存储》，译著有《VMware软件定义存储》，是自媒体“乐生活与爱IT”的作者。
李安民，中国移动通信联合会元宇宙产业委员会第一届联席主任委员，上海市政协委员，中国电信研究院二级正职副院长，博士、教授级高级工程师，享受国务院特殊津贴专家。以主要完成人身份参与的项目获得国家级管理创新一等奖1项、二等奖2项，国家科技进步二等奖1项，省部级科技进步奖一等奖1项、二等奖5项。在国内外核心刊物发表论文近20篇，出版著作3本。
李晖，中国移动通信联合会元宇宙产业委员会第一届常务副主任委员，物链芯工程技术研究院常务副院长，上海风语筑文化科技股份有限公司创始人、董事长，上海市静安区政协委员，上海市静安区工商联副会长，上海交大-南加州大学文化创意产业学院产业导师。毕业于上海同济大学建筑系。
岑志科，中国通信工业协会数字经济分会副会长，央链实验室首席专家，高级区块链产品架构师，贝塔科技创始人，“我的宇宙”产业空间创始人，获得多项实用新型专利证书及计算机软件著作证书。参与区块链BaaS服务平台原型开发、分布式节点数据可视化开发、Web3.0生态项目应用版块开发、全球分布式存储项目投资运营，专注打造元宇宙产业空间转化升级。
何超，中国移动通信联合会元宇宙产业委员会、中国通信工业协会区块链专委会和数字经济分会、中关村大数据产业联盟元宇宙智库委员会、物链芯工程技术研究院、央链实验室等机构创始发起人和秘书长，央链全球品牌持有人，链改行动发起人，“双11元宇宙日”倡导者，浙江“链上诗路”主创者。合著《链改：区块链中国方案》《链改：区块链中国思维》《元宇宙》等。
1、权威作者。本书作者有高效能服务器和存储技术国家重点实验室首席研究员叶毓睿，他曾代表中国移动通信联合会元宇宙产业委，参加录制湖南卫视《天天向上》“元宇宙”专场。还有中国电信研究院副院长李安民，上海风语筑文化科技股份有限公司创始人、董事长李晖，中国通信工业协会数字经济分会副会长岑志科，畅销书《元宇宙：开启未来世界的六大趋势》作者之一何超。本书的撰写获得了武汉大学教授，著名计算机专家蔡恒进、区块链专家高承实、歌尔集团技术总监迟小羽等的大力协助。
2、六大重磅作序人，他们是王恩东院士、沈昌祥院士、证监会科技监管局姚前局长、中国移联倪健中会长、著名经济学家朱嘉明、万向区块链董事长肖风。还有倪光南院士、郑纬民院士、中国电信李正茂总经理、音数协秘书长敖然、张新红、姚海军、谢长生、于佳宁、邢杰等一共60余位重磅专家在看过本书后撰写了赞誉和推荐语。
3、本书由中国移联元宇宙产业委组织撰写，技术剖析加应用落地，极具指导价值；内容过硬，案例丰富，可读性很高。当前市场上，描绘元宇宙来龙去脉和未来趋势的文章和书籍层出不穷，然而元宇宙应该如何构建值得深入思考；元宇宙的形成需要多种技术进行融合，而哪些是后台的地基性技术，哪些是前端的支柱性技术，这些技术的创新、融合如何推动商业的落地和经济的增长，等等，这些都是需要从业者和创意者了解的硬性知识。正是为解决以上这些重大问题，并探求基于数字化技术组合而在商业层面发生的颠覆性改变，《元宇宙十大技术》一书应运而生。这本书汇聚了元宇宙产业委顶级行业专家的多领域实践和最新调研，力求全面涵盖元宇宙时代的核心技术，包括五大地基性技术和五大支柱性技术的整合、辨析；系统地分析了与元宇宙相关联的产业。作为元宇宙大厦建设的地基性的参考书目，本书也探讨了元宇宙世界的内容创作以及治理甚至落地应用，最终引出建立“人类世超脑”“为元宇宙立心”的愿景，以期为大部分底层基础设施的智能水平、互操作性和流畅度获得质的飞跃贡献心力。
第二节 传统安全手段难以支撑元宇宙迈向星辰大海 125
第二节 虚实交融：AI弥补数字人和物理人之间的鸿沟 148
第三节 由虚返实：AI让元宇宙梦想照进现实 157
第三节 个人元宇宙交互设备：头戴式近眼显示 183
第四节 对另一个空间进行操作：三维空间交互 194
第五节 下一代感知交互技术：真三维显示、触觉嗅觉味觉交互 206
第九章 数字孪生与数字原生的技术：元宇宙的数字底座
第三节 迷你元宇宙：现实世界与元宇宙的界面 309
我们正在进入元宇宙的新时代。这个新时代，被很多人笼统地认为是Web3.0时代。
在元宇宙概念刚刚出现的时候，我国著名科学家钱学森就已经关注到并为元宇宙注入了极浓的中国文化味道。他将虚拟现实技术的元宇宙翻译为“灵境”，并描述了“灵境”之遥触、之遥知、之遥在的场景，以及灵境所展示出的奇妙的境界、虚幻的境界，等等。钱老曾在给中国工程院院士、计算机专家汪成为的信中如此写道：“我对灵境技术及多媒体的兴趣在于它能大大扩展人脑的知觉，因而使人进入前所未有的新天地。新的历史时代要开始了！”因而，钱老被尊称为我国的“元宇宙之父”当之无愧！
Web3.0时代的互联网，也就是元宇宙时代该如何发展？我们希望元宇宙一如二十年前的“互联网”，带来生产生活方式的深度变革，让物理化和信息化融合创造新的奇迹。对于这个奇迹，由中国移动通信联合会元宇宙产业委员会（简称元宇宙产业委）隆重推出的《元宇宙十大技术》一书中就有详细的论述。
2000年，由我主持发起并创立的中国移动通信联合会，经国务院总理办公会议批准、民政部注册登记，是中国移动通信领域唯一一家全国性的社会团体。到今天，联合会已经成立22年了。联合会成立时间虽然相对短暂，但却见证、推动了移动通信三个大时代的演进和发展。
第一个是始于“大哥大”的移动通信时代，即语音通话时代。第二个是智能手机出现后的移动互联网时代。第三个就是元宇宙新时代。
为推进我国元宇宙产业健康、有序、可持续发展，2021年10月15日，元宇宙产业委成立。作为国内首个元宇宙产业推进组织，元宇宙产业委聚焦共筑“元宇宙共识圈”，在国内外引发了巨大的反响。在各界热情参与的氛围中，元宇宙产业委开展了一系列的重大活动，尤其值得一提的是，2021年纪念钱学森诞辰110周年时，我们组织了主题为“元宇宙——灵境与科学艺术”的首届元宇宙产业论坛，以及湖南卫视《天天向上》节目邀请元宇宙产业委推荐制作元宇宙题材的专家和单位，本书作者之一叶毓睿先生作为专家代表、上海风语筑文化科技股份有限公司作为单位代表，共同参加了节目录制，为大众普及了元宇宙的实现方向。
在元宇宙产业委倡导的《元宇宙产业宣言》《元宇宙自律公约》等的基础上，2022年5月27日，我们举办了新一届“元宇宙共识大会”，再次形成共识，比如，我们拟定了《元宇宙公民守则》《元宇宙治理规则》《元宇宙技术通则》《元宇宙应用指南》《元宇宙标准指引》等，共同研讨了《元宇宙产业创新发展三年行动倡议》，探讨了工业元宇宙、文旅元宇宙、科教元宇宙、商贸元宇宙、金融元宇宙、大健康元宇宙、城市元宇宙、政务元宇宙等落地应用问题，启动了“元宇宙公共服务平台”，推进了“元宇宙创新成果”从概念到实验，再到试验，最后到全面实践、普遍融入，以谋求元宇宙快速健康可持续发展。
元宇宙产业委为夯实产业发展的根基，还与清华大学合作了《元宇宙发展与治理》课题，探索从监管治理的视角来分析、判断元宇宙合规发展的道路，旨在为参与课题研究和输出的单位带来社会影响力、赛道拓展力、企业担当力、市场竞争力、品牌背景力等“五力”的全方位提升。
当前市场上，描绘元宇宙来龙去脉和未来趋势的文章和书籍层出不穷，然而元宇宙应该如何构建值得深入思考；元宇宙的形成需要多种技术进行融合，而哪些是后台的地基性技术，哪些是前端的支柱性技术，这些技术的创新、融合如何推动商业的落地和经济的增长，等等，这些都是需要从业者和创意者了解的硬性知识。
正是为解决以上这些重大问题，并探求基于数字化技术组合而在商业层面发生的颠覆性改变，《元宇宙十大技术》一书应运而生。
这本书汇聚了元宇宙产业委顶级行业专家的多领域实践和最新调研，力求全面涵盖元宇宙时代的核心技术，包括五大地基性技术和五大支柱性技术的整合、辨析；系统地分析了与元宇宙相关联的产业。作为元宇宙大厦建设的地基性的参考书目，本书也探讨了元宇宙世界的内容创作以及治理甚至落地应用，最终引出建立“人类世超脑”“为元宇宙立心”的愿景，以期为大部分底层基础设施的智能水平、互操作性和流畅度获得质的飞跃贡献心力。
当然，我们回溯中国互联网的发展，无论是在技术上还是观念上，都呈现出更多改造物理世界基础设施和融合实体经济发展的工具属性。相较于欧美，在Web1.0时期，中国互联网处在一个相对乏善可陈的阶段。而进入Web2.0时代，中国互联网深度融入了全球实体经济与贸易的进程之中。
时下，Web3.0时代呼啸而来，中国的科技公司如何走向全球化，向世界提供Web3.0的“中国方案”；在“万物生长”的Web3.0时代，如何在这片土地上创造出下一代真正改变人们生活和交易的方式，进而诞生改变世界的伟大公司，《元宇宙十大技术》开启的Web3.0革命，正是我们对这些问题给出的答案。
元宇宙新时代集成了太多太多的期许、太多太多的行业、太多太多的文化和哲学思想，它是一个全方位的、多维的存在，它是属于整个世界、整个宇宙的。
在最近的200年，科学发展的速度一直在加快，我们现在达到了速度的极点。
我已经为数本有关元宇宙的专著撰写了序言。现在为叶毓睿、李安民、李晖、岑志科、何超等所著的这本《元宇宙十大技术》作序，对我来说还是颇有挑战性。因为这本书确实推高了人们对于元宇宙的认知层次。作者通过Helium、SETI@home和Pak的《合并》（Merge）项目来说明元宇宙未来将是“创意、思想、意识协作的下一代网络”，是“多维共创互信网”。
元宇宙不是海市蜃楼式的虚像，而是基于技术体系支持的“虚拟现实世界”。解读元宇宙的技术体系，几乎是认知元宇宙的前提。《元宇宙十大技术》一书提出了元宇宙“技术栈”的概念，将元宇宙技术体系归纳为五大地基性技术和五大支柱性技术。其中，元宇宙“五大地基性技术”包括计算技术、存储技术、网络技术、系统安全技术和AI技术；元宇宙“五大支柱性技术”包括交互与展示的技术、数字孪生与数字原生的技术、创建身份系统与经济系统的技术、内容创作技术和治理技术。书中进而为读者提供了元宇宙“五大地基性技术”作为底层，元宇宙“五大支柱性技术”作为第二层次的元宇宙“十大技术”架构图解。不仅如此，全书对上述十大技术做了具有原创性且有深度并兼有宏观和历史视角的诠释。特别值得肯定的是对如下几个技术的探讨。
第一，数字孪生技术。没有数字孪生，元宇宙无从谈起。书中首先探讨了数字孪生的五点共性：数字孪生是一种虚拟空间中的数字模型、数字孪生模型对应的是物理空间实体、数字孪生模型的生成方式是利用传感器采集的实时的以及历史的数据并通过数字化的方法抽象出来、数字孪生在时间轴上是覆盖对应实体的全生命周期的、数字孪生在功能上是映射与模拟和仿真。进而，提炼出如下的数字孪生定义：“数字孪生是针对物理世界中的实体，通过采集其实时数据并综合其历史数据，利用数字化的方法抽象出来的能够对该实体进行全生命周期映射、模拟和仿真的虚拟世界中的数字模型”。之后，通过时间、度、空间、数据、连接和应用等诸多维度，展现了“数字孪生的理想形态”。在这样的基础上，提出了由数据、建模计算、功能和体验四个层次组成的“数字孪生分层技术架构”。
第二，数字原生技术。书中这样描述数字原生的内涵：“数字原生是从虚拟的数字世界中产生并在数字世界中被使用、被拥有、被展现，从而产生其价值。即数字原生是生产人类物理世界存在之外的数字虚拟世界中的新场景、新物体、新‘人类’（虚拟数字人）”。数字原生对元宇宙的价值意义是重大的：“数字原生物和场将会是元宇宙中虚拟环境的主要构成，虚拟数字人会是元宇宙中的公民，与现实世界中人的化身共同组成元宇宙中的人类社会与文明。数字原生知识则可能给元宇宙乃至人类社会带来更深远的影响。”
第三，计算技术。因为元宇宙是基于数以亿计的个体设备组成的超大规模系统，对计算则形成了更多更大的挑战。“计算任务，跨越架构和平台”“计算位置，跨越云边端”“计算的交互，跨越虚拟和现实”。进一步分析，元宇宙计算呈现的一系列新的特征：一是软件实体和硬件平台分离，即软件工作任务，跟支撑它的硬件平台“解耦”；二是元宇宙计算的架构越来越多，设备形态也越来越丰富——系统层次结构导致 “集中和分布”并存；三是元宇宙计算的微观基础是“超异构计算”，即集合CPU、GPU（图形处理器）以及DSA（特定领域架构）各自的优势，从同构的CPU、异构的CPU + GPU，转换成CPU + GPU +各类DSA的超异构计算。为此，元宇宙需要计算技术的工艺创新和架构创新。
第四，存储技术。书中指出了数字资产如NFT或数字藏品存在的风险：链上索引所对应的原始数据实际多存放在中心化设备上，如加密朋克头像存放在区块链游戏初创公司Lava Labs的中心化服务器上，原始数据损毁将导致NFT失去意义。面对这一挑战，就需要区块链存储——一种去中心化的存储。此外，本书介绍了区块链存储的定义、来龙去脉和分类，并积极探索了可能的发展路径。有趣的是，围绕着所有权、运营权和使用权的三权分置，探索了资源利用率的变革。
第五，网络技术。书中提出了“元宇宙网络”的概念，即实现现实与虚拟的一种超连接，形成数字孪生环境和“人机物”的三元融合：一个物理人可以持续沉浸到数字人的世界，物理场景可以实时同步到元宇宙中。支持超连接的网络，需要覆盖更大的范围和具备时空连续性。为此，“除了传统的基于TCP/IP（传输控制协议/网际协议）的互联网之外，更多类型的异构网络需要被充分融合，实现万物互联、人机共生”。在技术层面上，元宇宙的内容体验需要网络高带宽，元宇宙的实时交互需要网络低时延，元宇宙的“人机物”互联需要异构网络融合。总之，元宇宙时代的网络，必须要能够提供稳定的、持久的实时连接，满足具有高带宽、低时延、高稳定性、去中心化等特点的数据传输要求。现在可以清楚地预见，5G/6G和Wi-Fi6/7将有助于现实和虚拟无缝地超连接，软件定义广域网（SD-WAN）也将有助于元宇宙的按需扩展和融合。总之，元宇宙网络是基于IT前沿技术 ，以超连接、广覆盖、强边缘、高智能为特征的网络体系。
第六，AI技术。无论元宇宙中的内容是凭空创造还是从现实中复制而来，AI将为元宇宙赋予创新的内容和智能的“大脑”。没有AI与元宇宙的结合，元宇宙的成长完全不可能。例如，GAN（生成式对抗网络）属于一种深度学习模型，它能够自动化生成内容或进行内容增强，使得AIGC成为元宇宙时代的重要内容来源。AI对于元宇宙的重要性，还体现在虚实交融：AI弥补数字人和物理人之间的鸿沟。因为只有通过强化学习，虚拟人才会更像物理人；通过联邦学习，物理人变成了数字人，也能保留隐私。总之，“元宇宙对现实的影响可以从智能的层次提升到智慧的层次。元宇宙从物理人的行为中学习智能，反之物理人也能从元宇宙中汲取智慧。得到这样的结论是源自人们对元宇宙提供的这个巨大的人与环境的模拟系统的观察”。进而可以设想，未来元宇宙对能源、算力、存储、带宽资源的分配也将AI化。书中关于元宇宙和人工智能的思考，符合“广义人工智能”的方向，即将以往基于逻辑的符号AI和现有的基于数据的神经AI结合的双向AI，因为广义AI可以满足知识迁移和互动、鲁棒性、抽象和推理的能力、高效性等人工智能的需求。
如果说，仅仅肯定这本书提出了关于元宇宙技术体系的整体图像，解析了其中的每项技术的结构、价值和技术发展方向，属于一本关于元宇宙技术性书籍，是对这本书价值的低估。这本书也是在探讨元宇宙技术背后的哲学意义，很有可圈可点之处。这本书在第一篇开宗明义地写道：“元宇宙：意识和生命的互联网”，并且以地球和人类的角度，将宇宙演化分为五个阶段：零宇宙（奇点）是宇宙0.0、物理宇宙是宇宙1.0、生命宇宙是宇宙2.0、有人宇宙是宇宙3.0、元宇宙是宇宙4.0。是否同意作者这样划分宇宙的演变阶段是一回事，将元宇宙纳入人类对宇宙认知的体系之中的提法，是很有启发性的。特别的是，作者将笛卡尔的“我思故我在”的命题，以及凯文·凯利在《必然》一书中提到的“知化”（cognifying）概念，引入到对于元宇宙的思考中，触及了元宇宙的核心问题：元宇宙是否将是一个基于人工智能，超越现实人类的，以原生虚拟人为主体的全新的“通用智能体”？
在书的最后部分，作者回归到人类意识发展与人工智能的未来：“人脑与超脑，都需要形成对‘自我’的观念。”机器在处理一些复杂任务时不得不拥有自我意识，因为人工智能技术使得人工意识成为现实，即机器的自我意识现在不是可能不可能的问题——机器人时代大幕已然揭开。元宇宙的重要功能则是提供这样一种人与机器的交互界面，创造人工智能突破性进展，加速后人类时代到来的契机。在这样的意义上，就不难理解：元宇宙中的一切皆计算机（XaaC）和一切皆服务（XaaS）联系在一起。因为元宇宙就是通过计算实现“意识的星辰大海”。
总之，这本书具有可观的知识含量，涉及技术的涵盖面宽广，基本囊括了现阶段元宇宙涉及的所有技术演进脉络并做了深入浅出的阐述。同时，作者描绘了相关技术在元宇宙中的应用前景，对大众读者起到了很好的科普作用。特别需要肯定的是，该书预测了在未来元宇宙建构中，异构芯片架构、指令架构、操作系统、虚拟化、数据中心、存储、网络、带宽等领域的发展方向，以及软件定义硬件，开源加速标准和接口统一的方向。作者关于元宇宙的这些深度思想，为有技术背景的读者思考元宇宙技术发展提供了方向，留下了新的问题和思考空间。
当然，本书存在一些问题，宇宙演变的五个阶段的说法较为新颖，但是作为科学探讨，则缺少深入论证。
特别请读者注意书的最后一个自然段：“随着人类的主观能力越来越强大、自由意志得到越来越充分的释放，人类对世界的认识一方面不断地向真实的物理世界靠拢，另一方面也在不断地寻求超越、逐渐发展而比物理世界更为强大。因此，我们有理由认为：随着认知的日益发展，人机的未来需要人类的设计和自由意志的指导，人类也才有可能成己而圣，为元宇宙立心，为万世开太平”。这是迄今为止，关于元宇宙价值的最有冲击性的文字。但我还是坚持人类需要谦卑的主张，看到自己的极限，包括人工智能和元宇宙网络，以及元宇宙的极限。最后，我以美国计算机科学家、首届图灵奖获得者艾伦·佩利（Alan Perlis，1922—1990）的一段话作为结语：“花一年时间在人工智能上就足以使人相信上帝。”
