很多人认为元宇宙是一种科技,是科技的集合。那么元宇宙是什么技术呢?
在科技飞速发展的背景下,不同类型的技术有着不同的技术发展目标,更多的是处于互不相同、无法互通、难以互通的状态。而超宇宙的提出,致力于各种科学技术的整合与融合。如果我们把一个具体的科学技术看成一个点或者一条线或者一个面,那么元宇宙就是由这些点、线、面组成的立方体。
从技术集成方面来说,元宇宙是一个随着具体技术的发展而从量变到质变的过程,它集成了很多科学技术。它基于头戴式全沉浸计算机(VR/AR)设备、区块链、数字双胞胎、大数据、物联网、人工智能、5G等科学技术,实现虚拟与现实的融合。
全沉浸体验:XR技术
XR技术又称增强现实技术,包括AR (Augmented Reality)、VR (Virtual Reality)和MR (Mixed Reality)技术,致力于将虚拟内容与真实场景融合。不同于文学、电影、网游等的二维界面体验。MetaUniverse采用头戴式3D显示界面(VR眼镜或AR眼镜等。),更加立体真实。XR技术非常重视用户的参与感。通过头戴式设备及其加工装饰生成数字虚拟空间,营造一种全沉浸的感官体验,让人感觉虚拟空间和真实空间没有太大区别。
形而上的虚拟现实(VR)设备,如触摸手套、沉浸式耳机、嗅觉模拟器等。可以模拟各种感官环境。人们可以充分利用感官来听、看、闻、触,创造出一个极其逼真的虚拟世界,会使形而上的人产生强烈的沉浸感。增强现实(AR)是一种在真实场景中投影虚拟对象的技术。用户可以通过使用AR HMD看到cg动画和真实物体相互叠加的世界。
目前VR技术还是集中在视觉和听觉处理上。体感手套可以用于简单的身体动作识别,但还没有广泛用于嗅觉和触觉体验。AR技术已经用于导航辅助和3D游戏。2019年,国外流行一款ar寻宝软件。它的想法是将虚拟宝藏随机叠加到真实空间中。用户可以通过手机摄像头找到肉眼看不见的AR物体。
高效运行:
人机交互技术
元宇宙虚实交互的逻辑在于,计算机感知人类的行为和意识,感知的结果作用于数字双胞胎,最终向外部人工智能设备输出人类的意识或指令。这是元宇宙连接物理世界和虚拟世界的重要技术基础,也就是人机交互的问题。
宇宙需要解决的第一个问题是开发一个合适的用户意识输入设备。如果机器能够方便高效地理解用户意识,它将能够更快地在虚拟或现实世界中做出反应。目前,现有的输入设备有鼠标、键盘、感应手套等。它们的缺点是不能解放用户的双手,准确反映用户的肢体动作。更高端的输入技术包括计算机人工智能诱导和脑机接口。
目前,计算机人工智能诱导仅仅停留在给出指令使人做动作进行判断(比如很多人脸识别系统要求人做左右转弯和开合动作进行验证)和对人的声音和表情进行情感识别,还没有达到通过人的动作和表情判断人的行为意图的程度。
然而,脑机接口技术仍处于初级阶段。2019年7月,美国Neuralink公司成功利用神经外科机器人将一根微米大小的''信号线植入人脑,然后通过USB-C接口读取大脑信号。这种技术显然对人体有害。在20世纪70年代
数字制图的世界:
数字双胞胎技术(Digital Twins)
数字孪生技术是集多物理、多尺度、多学科于一体的技术,具有实时同步、忠实映射、高保真的特点。耶鲁大学计算机科学家大卫格莱姆特(David Gelemter)曾在1991年描述过“镜像世界”:“将一些庞大的结构性运动的现实生活像镜像图片一样嵌入到计算机中,通过它你可以看到并理解世界的全貌。'
利用数字孪生技术,可以实时记录真实物体的所有数据,然后“复制”到元宇宙中,通过3D建模技术显示出来。因为数字双胞胎的数据是实时反映的,所以元宇宙中虚拟物体的图像参数也能如实反映其真实性。
目前,数字孪生技术已广泛应用于航空航天监控、高铁运行调度、工业实验、智能家居终端、健康监测手环等领域。在国内,由于成本和传感器数量的限制,data twin技术工业应用采集的参数类型有一定的局限性,显示形式也仅仅停留在计算机三维建模下的关键参数提取。在国外,宝马集团通过英伟达的Omniverse平台在电脑中创建数字化生产工厂,利用数据参数的反馈优化生产配置。美国联邦林务局使用NVIDIA 0mniverse平台,通过数字结对技术预测火灾趋势,制定防灾减灾计划。
自由编辑的授权:3D技术
和人工智能(AI)技术
宇宙中的人和事,可以是与现实中的人和事相对应的数字季节体,也可以是人们摄取、选择、重组后的创造物。也可以理解为,元宇宙构建的“平行宇宙”是多元的,它是基于现实世界的映射,但并不需要所有元素都与现实世界相同。
在元宇宙中,人的主观能动性和创造性会得到极大的释放。人们可以自由编辑和创作,设置不同的环境参数,模拟不同的生活场景,制作不同的虚拟事物,验证不同的理论猜想.这种供用户自由编辑的赋能,其物体形状的构建基于Metauniverse所拥有的一套简单的3D建模和真实感渲染技术,而其内部的变化或属性特征则基于人工智能的深度学习。
比如在元宇宙中,相当于火星环境的参数(如重力场、磁场、大气密度、温度、湿度等)的环境。)是通过3D技术和渲染构建的,其参数可以通过人工智能的深度学习模仿更真实的外部环境和材料变化的动态过程,从而达到对结构模型、材料强度、动力装置等进行测试和调整的目的。并使火星车的设计更加优化。
同时,数字二重身的创造并不一定要在元宇宙社交中完全等同于自身。数字“我”可以是物理“我”的完整克隆,也可以是我心中构想的角色。个体的多重身份可以在元宇宙中保持无缝的沉浸式交流,从而体验不同的场景,开始不同的人生。
目前三维建模技术和视图渲染技术已经相当成熟,软件有3Dmax、C4D、Maya、Rhino、AutoCAD等。广泛应用于影视特效制作、房地产建筑三维建模、工业效果展示等。MetaUniverse在这方面的首要解决方案是如何将现有的视图和渲染技术简化并集成到MetaUniverse系统中,以便用户可以更方便地进行编辑和创建。
安全交易:区块链技术
在Metauniverse的创作、社交、购物或游戏中,不可避免的会发生交易,区块链技术的唯一性和保密性保证了数字资产的安全性。元宇宙用户编辑创作产生的内容属于用户的个人数字资产,这种创作也极大地丰富和扩展了元宇宙的内容,而区块链科技为这些数字资产提供了安全保障,可以极大地推动元宇宙创作的去中心化进程,使元宇宙经济模式更加开放、扁平化、平等化。区块链具有分布式、强加密、不可篡改、唯一指向等技术优势。使得数据资产的安全性有了技术逻辑的保障。
NFT是区块链上的一个数据单元,它可以定义元宇宙中数字资产的所有权。与当前计算机数据的可复制性不同,NFT提供了一种有效的方式来证明数字资产是唯一的和不可替代的。人们可以使用区块链技术加密货币来交易他们的数字资产或进行经济活动。目前,区块链的发展受到各国政府和企业的重视。比特币是区块链技术的首次应用,许多政府也在使用区块链技术构建自己的主权数字货币,如中国正在构建的数字人民币。
来源:“龚欣头条”微信微信官方账号
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编辑:裴丽艳李
审核:邓景龙