元宇宙，分三层！中国香港中文大学再现「校园元宇宙」原型

在过去的几个月里，「元宇宙」一词屡屡登上热点。

元宇宙一个 3D 虚拟空间，用户可以通过他们的化身与其他人和软件应用程序进行交互。虚拟现实和增强现实等多媒体技术的快速发展无疑加速了元宇宙的发展。

同时，这个虚拟世界肯定会受益于区块链的技术进步，这将有助于建立一个公平、自由和可持续的虚拟社会。

中国香港中文大学的研究人员为宇宙提出了一种基于区块链的三层架构，分析和讨论了我们必须考虑的几个主要挑战，以此增强极其庞大复杂的虚拟世界。

研究人员还实现了所谓「校园元宇宙」原型，他们正在其中进行不同的研究以进行进一步研究。比如下面这样的场景：

目前，我们还处于元宇宙开发的早期阶段，因此尚不存在一致的架构定义。出于这个原因，研究人员提出了下图所示的三层架构，将我们的物理世界与虚拟的元宇宙连接起来。

本文提出的元宇宙三层架构

基础设施层：随时可访问的计算设备

基础设施层包含支持虚拟世界操作所需的物理世界的基础设施，如计算、通信、区块链和存储 。

计算与通信：由于应用于大型多媒体系统，元宇宙需要巨大的计算成本。因此，我们需要增强用户体验，同时考虑如何支持这种消费，同时协调不同的计算资源，如云计算和移动设备。

同时，元宇宙应该可以随时随地访问，因此我们还需要设计能够实时传输大规模虚拟数据的方法。

区块链和存储：通过元宇宙，世界各地的许多人将产生大量数据。因此，另一个重要的基础设施将是大容量存储。同时，区块链应该被纳入虚拟世界，以保证去中心化和公平。

交互层：身临其境的数字体验

身临其境的用户体验：为保证身临其境的用户体验，元界将允许用户通过虚拟现实（VR）、增强现实（AR）和触觉设备等技术来控制他们的化身。例如，一个挑战将是如何理解用户在交互过程中的情绪，以增强他们在虚拟世界中的体验。

数字孪生：数字孪生是我们物理世界中存在的对象的虚拟副本。这些物理对象的状态与其对应的虚拟副本之间将存在一致性。

中国香港中文大学「校园元宇宙」中的交互层，包括位置服务和内容创意编辑等要素

应利用物联网技术来收集与物理对象相关的数据，以更新其数字双胞胎。同时，应用于虚拟世界中的数字孪生的操作将被传输到物理设备，以改变物体的真实世界状态。

内容创建界面：为了在虚拟世界中准确重建现有的实体建筑，用户可以使用 Maya 或 Blender 等 3D 建模软件应用程序。

但是，此类应用需要专业知识和经验。因此，我们在开发元宇宙时将面临的一个关键挑战是：如何使用现有或新颖的交互方式简化用户的内容创建过程？

生态系统层：以UGI为中心

用户生成内容：在元界中，许多用户的目的将是自由探索虚拟世界并创建自己的内容。这意味着虚拟世界需要所有权。这就是为什么您可以看到对基于区块链的不可替代代币 (NFT) 的巨大期望。

事实上，它们可用于证明数字资产是独一无二的且不可互换的。通过这种方式，用户可以将他们的创作作为 NFT 存储在区块链上，并进行交易以赚钱。

「校园元宇宙」中的生态系统层，包括买卖服务和留言板等要素

经济学：基于智能合约和 NFT 实现去中心化金融的主要问题是我们要应对潜在的外部攻击。因此，网络安全将成为虚拟世界应用程序的另一个重要组成部分。

人工智能：人工智能 (AI) 已经在分析和理解世界各地生成的大数据流方面发挥了重要作用。考虑到元宇宙，人工智能肯定会用于创建非玩家角色 (NPC)，即由计算机控制的角色，例如作为敌人或伙伴。

NPC 能够为用户提供挑战和帮助，并支持任何故事情节。我们需要利用深度学习和强化学习等人工智能技术在计算机视觉和自然语言处理（NLP）方面取得令人难以置信的进步，以增强用户体验，提高元宇宙中 NPC 的理解和沟通能力。

总而言之，在本文中元宇宙的三层架构包括基础设施层、交互层和生态系统层，并详细讨论了每一层的关键构成。

从代表性应用来看，元宇宙显着体现了以人为本的计算愿景，在可访问性、多样性、平等性和人性化方面对社会非常有利。

研究人员表示，未来，将不断改进我们的原型并继续进行与元宇宙相关的研究。不仅限于提出的问题，元宇宙中有许多研究课题是必须研究的。目的就是为了让更多的人关注元宇宙，共同创造一个更美好的社会。

参考资料：

https://www.marktechpost.com/2022/02/13/researchers-from-china-analyzed-open-challenges-about-the-metaverse-and-proposed-a-blockchain-based-three-layer-architecture-to-connect-the-physical-and-the-virtual-worlds/

https://arxiv.org/pdf/2108.08985.pdf