02 从未来情景看元宇宙

2007年，加速研究基金会（Acceleration Studies Foundation）在“元宇宙路线图”（Metaverse Roadmap）项目中，从短期和长期的观点对元宇宙的未来做了情景规划（Scenario Planning）。

要理解情景规划的概念，首先我们要明白未来是难以预测的，因此我们需要根据不同的不稳定因素来假定多种未来可能发生的情景，然后针对不同的情景来规划相应的应对策略。

进入21世纪，呈指数增长的信息中混杂着信号和杂音，这就使得不稳定因素增多，于是情景规划的重要性再次受到关注。在“元宇宙路线图”项目中，加速研究基金会首先从两个层面设定了两种不稳定性较高的重要因素，并设想了四种可能会发生的情景，这当中涵盖了许多重要内容，以至于近来有人将这四种情景当作元宇宙的四个核心领域来讨论。

在2007年制定“元宇宙路线图”时，这四种情景还只是四种可能性，但随着技术的迅速发展和社会的主动接纳，如今它们已全部成为现实。它们在发展形势和速度方面虽然有一定程度上的差异，但至今仍在不断进化中。因为这四种情景的划分很明确，所以我们将它们理解为元宇宙的四个领域也无妨，实际上也有许多人是这么理解和介绍元宇宙的。

元宇宙的情景规划首先分别从两个层面设定了不稳定因素并将其分别置于两条坐标轴上，一个层面是要看内容和应用程序经过电脑模拟之后是变得更加虚拟化还是更能增强现实；另一个层面从用户的角度来看，要看是更偏向个人领域的内在原因还是用户与外部交互的外在原因。然后以这两条轴来划分四个象限，每个象限代表一种情景。个人领域部分可以分为增强现实和实现虚拟化两种情景；同样，与外部交互的领域也可以分为两种，一种是将现实增强的情景，另一种虽然也是与外部交互的情景，但是是基于现实世界场景进行虚拟化的情景。

尽管发展速度和普及程度在不同的领域会有所差异，但就整体而言，实现起来较为容易的生命记录（Life Logging）领域普及度较高，其次为虚拟世界和镜像世界，而这两个领域也正在发生巨大的变化。

增强现实技术

在科幻电影中经常会出现增强现实的相关场面。比如在《星球大战》中，我们经常能看到里面的角色通过三维全息投影的方式出现在遥远的飞船里进行交流的场景。像这样的技术叫作遥现（telepresence），它利用电脑特效将虚拟的人物或信息投射到现实世界当中。这时用户实际所在的物理空间即为基础场景，而增强现实就是在基础场景之上投影虚拟的信息或物体，增强用户的视觉和感受。

在增强现实技术中，用户所在的物理空间至关重要。为了将虚拟的物体或信息应用到现实世界中，设备与技术同样也是必不可少的要素。

想必大家都在有湖水或喷泉的地方见过投影在水幕上的电影或动画。可能会有人认为这也是现实空间与虚拟信息的结合，因此也属于增强现实的一种。

但值得注意的是，它与我们所定义的增强现实有一个本质上的区别，就是缺少了交互的环节，它不会根据实际情况做出相应的灵活反应。换言之，假如这个水幕电影音乐喷泉能与用户实现交互，实时做出相应的反应，那么它就可以被看作是一种增强现实的体现。

日本有一个叫作TeamLab的科技艺术团体，他们的作品则与增强现实的标准相符。日本东京台场的森大厦数字艺术美术馆正在展出他们的作品《无界》（Borderless），为了与观众产生交互，展馆里设置了数百台投影仪和摄像头。投影仪将流动的瀑布和翩翩起舞的蝴蝶等画面投射到白色的墙面上，当摄像头采集到观众脚踩和触摸的动作时，这些图像和画面都会随之发生相应的变化。

要根据情况实时做出反应，设置就必须具备一些要素，比如“位置信息”就是其中最重要的一个要素。这里所讲的位置信息包括GPS位置信息和空间信息，GPS位置信息指的是利用从卫星接收到的电波精准定位的经纬度坐标，空间信息指的是能够反映空间特性的信息。位置信息的输入源十分多样化，在室内或阴影区域无法接收卫星信号时，人们可以通过A-GPS和无线AP信号定位，又或者在信标（Beacon）上收集位置信息等。

位置信息之所以重要，是因为在用户的物理环境基础上，这一信息可以实现最多元化的应用，也可以在增强现实中连接大量数据。其中在与基于地图的服务联动时，这一信息尤为重要。像这样以位置信息为基础，结合空间的特性，再加上时间信息，用户和环境就可以实现实时交互了。

为了将基于定位的各种服务与用户的实际情况联动起来，空间信息是必不可少的要素，它包括从摄像头、激光雷达（LiDAR）等图像传感器输入的视觉信息或是构建三维模型的数据。通过增强现实设备和云计算处理分析后，视觉信息可为用户提供更准确、更丰富的信息。比如视觉信息与位置信息、地图数据联动后，用户可以获得非常准确的导航服务或兴趣点（Point of interest）信息；同时，通过识别同一个空间里的其他人或物，它也能够实现与物理空间里的场景自然联动等多种服务。

这一技术被命名为增强现实的最大原因就是，它以现实物理位置和空间为基础，达到增强用户体验和使用感受的效果。在用户见到的增强现实技术中，视觉信息是最直接和最快的要素。因为要把虚拟的信息或物体自然协调地投射到用户看得见的实际物理空间中，并根据用户的行为和动作做出实时反应，在这个过程中最需要的是运算能力。又因为要通过显示器来体现真实感，所以这也是最难及最受制约的因素之一。

增强现实技术要求用户和外部环境保持同步，因此当用户采取行动或做出特定动作时，为了准确掌握其意图和情况，我们需要借助各种传感器来追踪用户的行为，比如接收到向右转头、走路或者看向某物等各种各样的用户行为后，再将其反馈给视觉或听觉。

从宏观来看，前面提到的摄像头也属于这个领域的技术成果，所以这也是增强现实技术被归类为与外部交互情景的最大原因。

在此情景中，增强现实技术与现实世界产生连接后形成的虚拟空间才具有元宇宙的属性，而仅以标记技术为基础的物体识别技术并不属于元宇宙的范畴，这一点很重要。换言之，增强现实技术只是构建元宇宙的道具，但其本身并不能代表元宇宙。

综上所述，增强现实情景以物理现实世界为基础，连同能够与外部世界产生交互的各种应用程序共同发展，并向着更广的领域拓展，尤其是基于智能手机的增强现实应用有望推动第二个鼎盛时期的到来。

其实在2007年苹果手机首次面世时，利用苹果手机的传感器和GPS信息与摄像头联动的增强现实应用程序一下暴增，但由于性能的局限性和各种技术上的限制导致发展势头有所减缓。近年来，智能手机上开始装有高性能多核图形处理器，随着无线宽带网的发展和摄像头、显示器性能的提高，智能手机的增强现实应用程序再一次迎来巅峰期。

虚拟世界

虚拟世界不仅是用户存在的空间，一起参与的其他用户、物体、内容等一切场景都是通过计算机特效虚构和模拟出来的，所有的信息和互动也都在虚拟世界里实现，即一切以用户为中心的交互都发生在虚拟世界里。同时，虚拟世界也指多个用户一起连接互动的虚拟化共享空间，同时连接的用户数从几十人到几十万人、几百万人不等。虚拟世界可以是用二维平面表现的空间，也可以是让人身临其境的三维空间，它是一个以数字信息为基础，由计算机合成的、不受约束的想象世界。

尤瓦尔·赫拉利曾说过，人类与其他动物最大的区别是人类可以虚构，并且拥有将虚构的东西化作现实的能力。虚构的本领才是人类最厉害的特别之处，即使是无法变为现实或是难以想象的事物，也可以在虚拟世界中实现。

在虚拟世界里，一切想象皆有可能。是善是恶，可行抑或不可行等这些现实世界的价值标准在虚拟世界里并不适用，同样，现实世界中的物理定律或者技术限制在虚拟世界里也不具备任何约束力。在水里呼吸，没有任何装备也能飞向太空，瞬间移动，时间旅行，这些活动在虚拟世界里都可能得到实现，甚至我们还可以创造新的宇宙和新的生命体。

凡是我们在脑海中构想出来的画面都能体现在虚拟世界里。但虚拟世界并不与以用户为中心的外部物理环境产生交互，一切活动都靠电脑特效在虚拟的场景中实现。

虚拟世界是可交互数字空间，它将奇幻小说中充满想象力和虚构成分的故事用电脑特效技术呈现出来。用户可以在里边相互交流、见面、交换信息或做任务，以及完成在允许范围内的一切行动。

在理想情况下，虚拟世界具有无限的时间和空间，并且对参与人数没有限制。而实际上由于计算机运算能力和资源的限制，虚拟世界的规模受到了一定限制，但技术一直往消除限制的方向发展。

虚拟世界可以分为三大类；比如《魔兽世界》《英雄联盟》等基于任务导向型的多玩家游戏环境属于游戏型虚拟世界；而像《第二人生》这种基于日常生活与社会生活环境的空间则属于生活型虚拟世界；另外，与工作、教育、展示、会议、内容等特定目的相结合的虚拟空间则属于服务型虚拟世界。但是随着像《罗布乐思》（Roblox）、《我的世界》（Minecraft）这类兼容了以上三种类型的游戏不断出现，这个分类也就变得不再重要了，由目的和特性决定的兼容形态开始迅速进化。

虚拟化身是虚拟世界的核心要素，它代表用户的身份在虚拟世界中活动。因此，以虚拟化身为中心的交互在虚拟世界中非常重要。根据交互程度，虚拟空间可以分为两大类：一类是需要不断与其他用户进行交流，以沟通为中心、互动性很强的虚拟世界；另一类是没有互动或是尽可能减少互动的个人虚拟空间。另外，根据用户的动机和目的，虚拟空间也可以分为两大类：一类是像《第二人生》那样强调自由意志的虚拟世界，另一类则是基于任务和闯关体系的任务导向型虚拟世界。

生命记录

生命记录建立在现实世界的物理场景基础上，是以数字的形式记录和存储用户日常发生的事件。它以现实为基础，但不与外部发生交互，而是向数字空间拓展，生命记录是由用户的活动和参与构成的世界，在这个世界里人们可以根据生成数据的主体继续细分。一般来说最容易被认知的生命记录世界是指个人上传和分享自己的想法、生活见闻、新闻或日常照片的社交媒体或社交网络服务。

在Facebook、Twitter和Instagram等社交平台上，人们每天都撰写、上传和分享无数帖子。在这些数字化平台上，人们通过记录自己来分享他们想分享的时刻，与其他用户交朋友，通过相互发表评论、发起对话等方式互动。

生命记录的特点是，它虽然以我们所在的现实世界为基础，但是它生成和制作的所有信息、数据都以数字的形式记录并共享在平台上。

如果传感器或设备生成的用户数据也被记录和共享到数字空间中的话，那么这也属于生命记录的范畴。跑步记录器Strava、运动追踪器Endomondo、计步软件Pacer等应用程序可以通过智能手表或智能手机的传感器监测并记录用户的活动内容。

通过读取加速度传感器或陀螺仪传感器的数据，设备可以监测用户是在走路、跑步、骑自行车、爬山还是游泳。用户的活动激烈程度、消耗多少卡路里以及在某个路线上的移动速度，这些都可以记录和共享在生命记录里。在公开的活动记录中，其他用户可以对记录的数据表示支持或发表评论，就像他们对待自己撰写和分享的内容那样对其他人的分享给予回应和表示共鸣。

最近面世的大多数移动设备都配备了几十个传感器，在用户同意信息收集条款后，这些传感器可以详细准确地收集和记录用户活动数据，这些数据汇集在一起就形成生命记录的生态系统。

随着这种技术支持的实现，量化自我的趋势也变得更加活跃。这意味着设备可以记录和量化用户所有可测量的活动和身体变化。随着如智能手机这样具备监测功能的活动跟踪器等的出现，数据基础也在不断扩大。与此同时，通过测量、跟踪和记录环境的变化，设备将看似无关的数据连接起来后，还可以跟踪数据之间的关系和关联性，这样一来，个人用户就可以通过分析更加客观、有逻辑地了解自己。

在生命记录的情景中，个人的数据被记录和共享，生命记录朝着以用户为中心进行交互的领域不断发展，并正在开拓元宇宙里的连接空间。

镜像世界

镜像世界的领域同时属于计算机虚拟化和与外部交互的情景，它是以现实世界为原型构建或复制出来的数字世界。对镜像世界来说，能够多大程度地还原现实世界十分重要，但最关键的问题还是如何准确快速地将现实世界与虚拟化的镜像世界连接和同步起来。

谷歌地球是典型的镜像世界。它通过航空拍摄实际街道和建筑物，将其转换为三维模型呈现在数字平台上。虽然不是实时的，但它定期更新上传，所以可以反映出真实物理世界的变化。在空中飞行模式下，用户可以飞到任何地方的上空鸟瞰，大城市的所有建筑都经过平台详细构建，用户在点击放大后连建筑的细节都可以看到。从首尔出发，我们只需几秒钟就可以越过太平洋飞到内华达州的上空，当我们放大拉斯维加斯大道时，就可以看到以实际现实为原型，被缩小后建模而成的凯撒宫大酒店或梦幻酒店了。

虽然新冠疫情让海外旅行变为一件难事，但我们可以通过镜像世界飞到地球的任意地方参观。尽管镜像世界无法给予我们现实世界的真实性与体验感，但它通过数字技术实现对现实世界的镜像反映，我们可以把它看作元宇宙领域的一个重要情景。

类似的例子还有运用地图和坐标的地理信息系统的一系列平台，如谷歌地图和街景，这是镜像世界的标志性平台。早期的地图服务大都存在粗劣、不够精细等问题，但随着技术的发展，它现在已经变得十分细致和具体，并且还含有大量的信息和工具，所以镜像世界也在不断进化，它不再单纯地停留在二维信息的层面上，而是开始与用户们产生交互，与现实世界连接在一起等。

比如实时路况、道路交通事故、拥堵情况等信息会被同步反映到地图服务上，通过模拟选择开车或乘坐公共交通到达目的地，用户就可以查询到相应的最佳路线和最快路线。在移动的过程中，信息也会实时更新，用户可以获得新的路线通知或避开事故地点的提醒。像这样，地图服务已经可以通过数字技术模拟现实世界，并结合现实中的实时信息与用户产生交互了。

谷歌的街景功能是将360度全景摄像头拍摄出来的路景与坐标、方向相结合，然后通过实景照片呈现拍摄当时的实际景象，它与谷歌地球类似，但不是从鸟瞰图视角，而是从行驶车辆的视角镜像反映现实世界的。

另外，谷歌街景还在试验开发新的功能，让用户进入不同的场所观看和体验其内部场景，或者让他们进入博物馆或美术馆内间接观赏作品和场馆内部空间。如此一来，不必亲自去纽约，用户也能近距离地欣赏到纽约现代艺术博物馆的作品了，并且他们还能连线收听解说和导览。虽然镜像世界与虚拟世界的技术条件相同，但我们还是可以从虚拟化的场景是基于对现实的建模还是对想象的体现这一细微差异来区分它们的。

从镜像世界的属性来看，用户之间的互动并不多，但是导航正在朝着社交化的方向发展，比如在Waze这种在线地图应用上，用户们会将他们上传的信息共享给其他用户。虽然最新路况和注意事项很难实时反映到地图上，但用户们会在比较短的时间内将自己经过路段的路况共享到Waze上，以此弥补这部分的缺口。比如用户在哪个位置看见了躲在道路一旁执勤的警车，又有哪个路段存在危险坠落物等，他们将这些信息分享到镜像世界后，其他用户会经常从中受到帮助。

另外，在Kakao导航上可以显示出用户在地图上登录的兴趣点权重，从上面能看见有多少用户在地图上登录过哪家餐厅或咖啡馆等，其他用户则可以根据登录人数来判断这家店是否好吃、受欢迎程度如何。此外，导航还与Kakao地图的评论区关联，因此用户可以看到实际反馈和意见，也就是说，生命记录也可以与镜像世界相连。

镜像世界的另一条分支是“数字孪生”（Digital Twins），这一技术目前备受产业界关注。这是美国通用电气公司在开发智能工厂和虚拟制造的解决方案时提出的概念，它是指将现实世界中的实际设备、飞机发动机、工厂、生产设备、现场和发电厂等站点通过计算机进行模拟，并且实现虚拟化。

通过设置与现实世界尽可能相同的操作条件和参数，模拟设备或工厂的运行，设计者可以找到最佳调谐条件，或是发现造成运行问题的环境。在建设实际工厂或站点之前，设计者可以借助数字孪生技术模拟，提前验证施工过程中可能会出现的问题，将风险降至最低。早期的数字孪生模型以单纯的模拟目的为主，因此有人认为不能将它视为镜像世界。但随着其情景不断朝着与用户交互的方向前进和发展，现在人们已经可以充分地把数字孪生技术归为镜像世界了。

通过将安装在飞机发动机上的数百个传感器获得的实际测量值持续同步到数字孪生引擎模型中，我们可以预测发动机可能会发生的事故，因此提前更换零件，延长飞机安全使用寿命。工厂在实际运行设备时也可以通过安装好的传感器接收外部信息的输入，通过智能工厂的数字孪生，工厂就可以实现生产管理的优化和效率最大化，并对用户的操作和维护过程给予反馈。

在数字孪生中，通过模拟找到的最佳变量也可以自动应用于物理设备，相反，在物理设备中调配的设置也可以反映到数字孪生中，镜像世界根据目的和规模的不同正在向各种方向不断拓展。