【導讀】?從我在到我思;??元宇宙與Web3.0、區(qū)塊鏈、AI的關(guān)系;??元宇宙技術(shù)包含哪些?

日前，高效能服務器和存儲技術(shù)國家重點實驗室舉辦線上技術(shù)沙龍活動，首席研究員葉毓睿分享了他對“元宇宙、Web3.0、NFT/NFR”等技術(shù)發(fā)展的研究心得見解，通過對元宇宙及其技術(shù)原理、分類、場景等的分析，探討了推動元宇宙發(fā)展的潛在力量。線上線下200余人參加了活動。

?元宇宙是什么？（初期、中期、長期）

從奇點到元宇宙

我們先來看一下人類當下所處的物理宇宙是如何演化而來的？

先是有一個巨大的能量體，也即宇宙大爆炸之前的奇點，它是致密高熱的。爆炸的一瞬間，時間與空間誕生了。最初的高溫也隨著宇宙的膨脹慢慢的變低了，這138億年來我們的宇宙進行了一個從熱到冷的演化過程。

在大爆炸發(fā)生10-12秒后，電弱相互作用分離為電磁力與弱力，質(zhì)子和中子和它們的反粒子也形成了。在大爆炸發(fā)生10秒后，中子與質(zhì)子結(jié)合成了氫核與氦核。在大爆炸發(fā)生30萬年后，溫度已經(jīng)下降到3000開爾文（單位為開，以絕對零度作為計算起點，即-273.15℃=0開），電子與原子核（如氫核）結(jié)合，中性原子組成的氣態(tài)物質(zhì)成為了宇宙最常見的物質(zhì)。

氣態(tài)物質(zhì)在萬有引力的作用下慢慢凝聚，形成了密度相對較高的氣體星云，星云繼續(xù)聚集，逐漸誕生了星系與恒星。經(jīng)過了近138億年的漫長演化之后，就形成了我們?nèi)缃窨吹降挠钪妗?/span>

宇宙大爆炸，來源：wikimedia.org

從人類的角度來看，無論從時間還是空間來衡量，這都是一個宏大的宇宙。每一個星系是一個獨立的子宇宙，例如太陽系。星系包含恒星和行星，恒星發(fā)光發(fā)熱質(zhì)量大，行星圍繞恒星轉(zhuǎn)動，例如地球這顆行星圍繞著太陽這顆恒星轉(zhuǎn)動。地球是子宇宙里的一個小宇宙，這個小宇宙演化出的人類，已經(jīng)開始探索物理的星辰大海了，還將要創(chuàng)造元宇宙（探索意識的星辰大海）了。

一、物理宇宙、生命宇宙和元宇宙

按照地球、人類的角度來看，我們把宇宙演化分為五個階段，從宇宙0.0到宇宙4.0。

從宇宙0.0到宇宙4.0

1.零宇宙（奇點）是宇宙0.0

宇宙大爆炸之前，一切歸零，沒有大小、長短、時間。

2.物理宇宙是宇宙1.0

大爆炸后是物理宇宙。經(jīng)過30多億年的演化，也即距今100多億年前，地球出現(xiàn)了有機物（含有碳元素的化合物），有機物是生命產(chǎn)生的基礎(chǔ)。但那時還沒有出現(xiàn)生命。

3.生命宇宙是宇宙2.0

大約距今40億年左右，地球上出現(xiàn)了最早的生命（具有繁殖的特點），包括單細胞生物。雖然只由一個細胞構(gòu)成，但單細胞生物也能完成營養(yǎng)、呼吸、排泄、運動、生殖和調(diào)節(jié)等生命活動。

4.有人宇宙是宇宙3.0

距今300~400萬年前，地球上出現(xiàn)了最早的人類，能直立行走，制造簡單的工具。這是宇宙發(fā)展的一次重要里程碑。

5.元宇宙是宇宙4.0

近30年來，人類開始構(gòu)建持續(xù)共享的虛擬世界，將夢想照進可感知甚至可觸摸的數(shù)字世界。它是一個虛實融合，多維立體的，意識交換的數(shù)字空間，并將發(fā)展成為與人類社會、物理世界相互影響、相互促進的想象共同體。

人類在巖石上的繪畫，可以看成是遠古時期的“虛擬現(xiàn)實”，也可以視為是混沌初開的“元宇宙”。而后出現(xiàn)的傳說、宗教及衍生出來的信仰、文化、藝術(shù)、建筑、社群至今仍在影響著我們的生活。

為什么從奇點，到大爆炸后的夸克、中子、原子，會逐漸演化出有機生命、人類，進而又演化出元宇宙？

奇點是一個特殊的狀態(tài)，所有一切都匯聚在一個直徑為0的點，沒有前后左右的相對位置，沒有高低粗細的空間大小，也沒有過去現(xiàn)在未來的時間差異。從絕對意義來說，它是最有序的，它的熵是最低的。大爆炸一開啟，奇點這個“0宇宙”就宛如奔騰的河流，一瀉千里，滔滔不絕。而后開始有了分化，有了分別，因此就有了物與物的不同，此物與彼物在一些屬性上的不同；各種基本粒子自發(fā)地形成了不同的組合，組成更高層次的物，而這更高層的物又開始進行更多數(shù)量級的組合，最終形成豐富多彩的世界，包含了世間萬物。這是從無結(jié)構(gòu)化狀態(tài)向結(jié)構(gòu)化狀態(tài)，甚至向復雜系統(tǒng)的演進過程。實際上，當“物”有了結(jié)構(gòu)之后，就成為了“系統(tǒng)”，只不過所處層次的不同，“物”可能是渺觀系統(tǒng)、微觀系統(tǒng)、小系統(tǒng)、大系統(tǒng)、復雜巨系統(tǒng)中的一種。其中，渺觀是比微觀還要小的層次，這一觀點來源于我國著名科學家錢學森關(guān)于物質(zhì)世界層次新劃分的“五觀”論（脹觀、宇觀、宏觀、微觀、渺觀）。

結(jié)構(gòu)化的物，其組成要素也有“高低貴賤”之分，有些是主要成分，有些是次要成分。例如頭發(fā)與人的關(guān)系；頭發(fā)的主要成份是角質(zhì)蛋白。眾所周知，蛋白質(zhì)是生命的主要物質(zhì)基礎(chǔ)，但人掉了頭發(fā)，或者剪掉頭發(fā)后，人基本上還是原來那個人，人是主要成分；而掉的或剪掉的頭發(fā)相對于人而言，重要性低得多，是次要成分。

再如，原子核與電子。原子核極小，它的直徑在10-15m~10-14m之間，體積只占原子體積的幾千億分之一，在這極小的原子核里卻集中了99.96%以上原子的質(zhì)量。例如氧原子由一個原子核（原子核包含質(zhì)子和中子）和8個電子組成，原子核就是主要成分，電子也很重要，是構(gòu)成穩(wěn)態(tài)氧原子必不可少的，但它卻是次要成分。有些時候，受太陽紫外線、宇宙射線、雷電、風暴及空氣和山地巖石中放射性元素物質(zhì)等因素誘導，可能使得氧原子額外捕獲了新電子，這就形成了被譽為“空氣維生素”的負氧離子。因此，可以看出，物的層次越多，構(gòu)成物的組件越多，越是主次有別。

從原子到分子（含有機分子），再到由分子組成的有機物；其中，多個有機大分子可以形成多分子系統(tǒng)，有些多分子系統(tǒng)進化為原始生命。

武漢大學計算機學院蔡恒進教授曾提到：“生命的最初狀態(tài)應該是從單細胞開始，大多數(shù)人傾向于先考查細胞的構(gòu)造，認為先有細胞核而后才有細胞的整體。但也很可能是先產(chǎn)生了細胞膜，細胞膜不僅保護了細胞內(nèi)部物質(zhì)，而且使得細胞具備了能與外界區(qū)分開來的獨立性，在此之后細胞內(nèi)部才逐漸確定出細胞核和細胞質(zhì)等。隨著時間推移，細胞不斷進化，一方面功能為結(jié)構(gòu)的發(fā)展提供了指引和方向，另一方面，結(jié)構(gòu)的發(fā)展又進一步強化了功能本身，最終才形成完整且明晰的構(gòu)造。這個過程的要義是，功能與結(jié)構(gòu)糾纏在一起共同進化，而非先有明確的結(jié)構(gòu)才產(chǎn)生了相應的功能。”

隨著時間流逝，我們發(fā)現(xiàn)，演化過程中，物與物不斷的組合、分解、繼而在更高的層次上不斷再組合，也即不斷形成更復雜的結(jié)構(gòu)體，直至出現(xiàn)具有自我意識的人類。這些結(jié)構(gòu)體，還有蟻群、蜂巢、飛行的鳥群、蜜環(huán)菌等；有一個在美國發(fā)現(xiàn)的巨型蜜環(huán)菌，迄今已有2800多年，目前占地10平方公里，總體重高達上千噸。

在這過程中，重要的是細胞膜的形成，使得有些物質(zhì)開始有了邊界，能區(qū)別“自我”與“外界”，“我在”和“它在”。許許多多個具有不同屬性，甚至不同層級的“我在”物（生命有機體），不斷分化和組合，形成了人類，從而具備了“我思”的能力，進行自主選擇和進化。

二、從“我在”到“我思”

很多人都聽說過笛卡爾響徹寰宇的名句“我思故我在”，其實是指：“我思”可以明確我在思考這件事情本身是毫無疑問的，是存在的，這是高級生物具有的意識。

世間萬物為何能演化出越來越復雜的結(jié)構(gòu)體？為何人類還不斷發(fā)展，通過群聚形成了部落、城市、國家，甚至歐盟、聯(lián)合國，還在探索星辰大海，移民外星球？

我想這是因為，世間萬物都有一種與生俱來的，從“我在”（求知、求生存）到“我思”（求真、求發(fā)展），繼而幫助它物實現(xiàn)“我在”和“我思”的內(nèi)驅(qū)力。當然，這里所說的萬物，包括人在內(nèi)，主要是指那些能級不斷上升的人或物，如果按照馬斯洛的人類需求六層次論，就是那些自我實現(xiàn)，甚至自我超越的人。

“我在”表示存在、活著，表示我生存在這個世界上。先是感知世界，也即“求知”，也希望世界或者“它物”知道我的存在，有更多存在感；繼而追求更長久的生存，也即“求生存”，無所不用其極，并希望推動，“在”得更精彩更有影響力。“在”的那個物或生命體（也即它），首先是自我肯定，繼而希望被看到、被認可，被更多“它在”物感知到和認可“我在”物的存在和重要性?！拔宜肌北硎尽拔摇遍_始有了自我意識，能夠思考。為了探索真相、追求真理，也即“求真”，和進一步發(fā)展，也即“求發(fā)展”；不僅能夠感知外界，還能自主選擇，通過反饋，促進外界的變化，壯大自己或壯大以自己所屬的系統(tǒng)，也即改造世界。其實，“我在”物通過新陳代謝，也即吸納更多的能量或養(yǎng)料，實現(xiàn)到“我思”的轉(zhuǎn)變，逐漸開始具有思考的能力，有自我意識。需要注意的是，不只是人類才有自我意識，動物或多或少也有一些自我意識，一些思考的能力，例如烏鴉可以利用紅綠燈的間歇，將核桃類的干果丟到馬路上面，借用汽車壓碎核桃來獲得里面的果肉。

“我在”是世界萬物的第一需求?！拔以凇保蛘哒f“求知”、“求生存”的根本原因和蔡恒進教授提出的“自我肯定需求”類似。自我肯定需求是指：只要有可能，人對自己的評價一般高于他認知范圍內(nèi)的平均水平，在分配環(huán)節(jié)他更希望得到高于自己評估的份額。大多數(shù)情況下，總的自我肯定需求必定大于其所在社會的當下產(chǎn)出，這就形成了一個缺口，這個缺口對任何系統(tǒng)的管理者而言都是一個巨大的挑戰(zhàn)。為什么人類普遍對自己評價過高，希望獲得更多？是因為潛意識里感覺生存資源有限，需要確保吃穿用足夠，甚至還能富余不少，以應不時之需；本質(zhì)仍是為了求生存。

其實，“求真”、“求發(fā)展”，也是為了更好的“求知”、“求生存”。無論是知化，還是萬物都朝著一切皆計算機（或叫智能體）的方向發(fā)展，對應的就是“我在”到“我思”的躍升。當然，大部分的物，尤其是無機物，是通過人的幫助，來實現(xiàn)“我在”到“我思”的轉(zhuǎn)變。

宇宙有成物之美（促成“我在”），繼而成人之美（促成“我思”）。宇宙大爆炸后形成的有機物，通過自己的努力，從復雜結(jié)構(gòu)體，不斷演化成具有自我意識的生物，進而發(fā)展到高等生物，直至人類。人類又開始幫助更多的物，使其具備智能，也即“我思”的能力，將在更大的范圍內(nèi)形成人機結(jié)合的新宇宙。

致力于實現(xiàn)通用人工智能的全球著名計算機視覺專家朱松純教授，在2022年1月6日的文章《三讀<赤壁賦>，并從人工智能的角度解讀“心”與“理”的平衡》中提到：通用人工智能研究的目標就是要創(chuàng)造有自主的感知、認知、決策、學習、執(zhí)行和社會協(xié)作能力，符合人類情感、倫理與道德觀念的通用智能體。

1995年10月23日，科學家錢學森在給戴汝為、錢學敏的信中表示：“未來的人工智能工作是人機結(jié)合的一項‘大成智慧’工程！我們一旦進入這樣的人工智能世界，人類也跟著改造了，將會出現(xiàn)一個‘新人類’，不只是人，是人機結(jié)合的‘新人類’！

錢學森27年前的預言，我們可以看到越來越接近了。隨著人類不斷向外（探索星辰大海）、向內(nèi)（人體科學、腦科學）和向虛擬世界（未來將探索意識科學的元宇宙）進行深入的研究，人機結(jié)合這一新物種的各種組合、各種形態(tài)將不斷涌現(xiàn)。從剛開始作為人類體力的延伸和加強，繼而出現(xiàn)更多的，作為人類腦力的延伸和加強的結(jié)合體?？傊?，讓“物”能感知，能即時處理，實現(xiàn)從“我在”到“我思”的過渡，通過演化出新物種，人類將構(gòu)建更加波瀾壯闊的新世界。

人類打造的元宇宙，會有各種各樣的數(shù)字人，除了物理人的一個或多個化身之外，還有數(shù)字原生的虛擬人，未來還會出現(xiàn)各種各樣的，大量的NPC。漸漸的，NPC這一新物種也會不斷演化，也將呈現(xiàn)從“我在”到“我思”的演化，甚至自我復制，或和“它物”一起繁衍后代。

有趣的是，美國SpaceX太空探索公司創(chuàng)始人埃隆·馬斯克就曾公開表示，人類生活在所謂真實世界的概率只有十億分之一。換句話說，馬斯克認為人類極大概率是生活在高維智能體為人類創(chuàng)建的“元宇宙”。您認為呢？

?為什么出現(xiàn)元宇宙？

元宇宙之所以會出現(xiàn)，一方面是在個人的需求層面，為了滿足人不同的需求，體驗不一樣的人生。因為在物理世界中，人往往受制于環(huán)境、社交、經(jīng)濟等因素難以體驗，而元宇宙變成了一個很好的試驗田。另一方面是為了全人類的生存和發(fā)展，目前存在著人類快速繁衍和地球資源有限的矛盾，除了向外太空的探索之外，向內(nèi)探索也是一個能較快解決的方式，因此像云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、區(qū)塊鏈、交互技術(shù)、5G，以及元宇宙，能夠幫助優(yōu)化地球的資源配置和降碳增效，實現(xiàn)物盡其用，人盡其才。

元宇宙是一個持續(xù)共享、實時響應、多人發(fā)的數(shù)字新世界，這個數(shù)字世界不會憑空出現(xiàn)，它的搭建需要物理世界源源不斷的算力輸入。算力不僅支撐了數(shù)字人及其所在的虛擬社會的運行和發(fā)展，還支撐了數(shù)字人的思考和決策。如果要達到《雪崩》里描繪的metaverse體驗，算力至少要提升一萬倍；其中視覺的分辨率和刷新率一共超過20倍，其他感官至少10倍，并發(fā)人數(shù)從現(xiàn)有的100到5000人，至少50倍。不過，在算力提升到10000倍之前，并不是無所作為，隨著5G、VR/AR等設(shè)備的普及，應用場景帶來的挑戰(zhàn)會倒逼設(shè)備的迭代、算力的提升。這里的算力不是狹義上的解釋，而是一個比較廣泛的概念，包括計算、存儲、網(wǎng)絡(luò)、安全和AI的能力。

理想的元宇宙在算力上，比現(xiàn)在至少要提升一萬倍，而算力倍增給我們帶來了巨大的挑戰(zhàn)。另外，眾所周知，近些年來，摩爾定律放緩，每年晶體管密度的提升不到3%，如下圖，一方面，算力可能會成為元宇宙迅猛發(fā)展的掣肘，但同時元宇宙也會倒逼算力提供商們，盡其所能發(fā)展相關(guān)軟硬件和算法，例如，NVIDIA Onminverse、MetaEngine、ChatGPT、源1.0大模型等。

元宇宙面臨的算力挑戰(zhàn)

當前可以看到，采用異構(gòu)加速、多元融合等方式來應對。借助AI，英偉達在過去的4年內(nèi)將性能提升了16倍。需要指出的是，應用場景（元宇宙）和底層基礎(chǔ)設(shè)施（算力、存儲、網(wǎng)絡(luò)等元宇宙五大地基）是相輔相成，相互促進的；算力也是逐漸增加的，應用場景會“鞭打”算力?？偹懔γ刻嵘?0倍，預計就有一批新的應用橫空出世。正如，通信的2G成就了短信和自由通話，3G成就了移動互聯(lián)網(wǎng)下的彩信和語音，4G成就了在線視頻和直播。5G會成就什么呢？

元宇宙（Metaverse）帶來更多可能性

我們當下正處于多個宇宙（含元宇宙）并存的時代。從目前來看，元宇宙是多維共創(chuàng)互信網(wǎng)，它的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)是Web3.0，是下一代互聯(lián)網(wǎng)；從長遠看，它是下一代網(wǎng)絡(luò)——從物質(zhì)、能量、信息和價值，演化到創(chuàng)意、思想、意識的協(xié)作網(wǎng)絡(luò)。出現(xiàn)元宇宙的原因本質(zhì)上是人類的生存和發(fā)展的需要，它能幫助更多的人，能夠以低成本、更便捷的方式、享受更豐富的體驗。在元宇宙里面，用戶將集消費者、生產(chǎn)者、宣傳者、投資者等兩種或多種角色為一身。

?元宇宙該如何構(gòu)建？

從當下的技術(shù)生態(tài)來看，發(fā)展元宇宙產(chǎn)業(yè)，首先要考慮元宇宙平臺自身如何搭建，當平臺陸續(xù)完成之后，在此之上會有豐富的集成應用，包括像鄉(xiāng)村元宇宙、教育元宇宙、工業(yè)元宇宙、文旅元宇宙等，元宇宙的建設(shè)主要分成兩大類共十大技術(shù)。

元宇宙十大技術(shù)

首先是五大地基性技術(shù)，元宇宙是一個多人并發(fā)參與的、持續(xù)的、共享的數(shù)字新世界，數(shù)字世界不能憑空出現(xiàn)，需要物理世界源源不斷算力的輸入才能構(gòu)建，這里是泛概念的算力，包含了計算、存儲、網(wǎng)絡(luò)、AI以及系統(tǒng)安全等地基性的技術(shù)。

地基建設(shè)好后，可以比喻為形成了元宇宙的荒漠或者平地，要在荒漠或平地上建設(shè)村落、城鎮(zhèn)，甚至國家乃至文明，這個時候需要五大支柱性的技術(shù)，即交互與展示的技術(shù)、數(shù)字孿生與數(shù)字原生的技術(shù)、創(chuàng)建身份系統(tǒng)與經(jīng)濟系統(tǒng)的技術(shù)、內(nèi)容創(chuàng)作的技術(shù)、治理技術(shù)。理解這五類技術(shù)可以從現(xiàn)實的物理世界進行類比，物理世界當中包含了人、物、場、事件（發(fā)生歷程、生命周期），都可以通過數(shù)字孿生的方式映射到到元宇宙當中。

交互與展示技術(shù)目前應用較廣的是VR（虛擬現(xiàn)實）/AR（增強現(xiàn)實）、裸眼3D、全息投影、腦機接口等；而區(qū)塊鏈技術(shù)主要運用在元宇宙生活中數(shù)字人身份的創(chuàng)建和識別，以及數(shù)字資產(chǎn)的存儲和流通，也即構(gòu)建身份系統(tǒng)和經(jīng)濟系統(tǒng)；各種各樣的場景，比如像游戲、影視、話劇、旅游、會展等等都需要物理世界中架構(gòu)師進行內(nèi)容的創(chuàng)作，也即包含了引擎、平臺等內(nèi)容創(chuàng)作技術(shù)和工具；隨著人類逐漸從物理世界向數(shù)字世界的遷徙，漸漸地會形成群落，便需要共識、治理規(guī)則，乃至法律，也即治理技術(shù)。

由于目前處于元宇宙早期的階段，大家都還在“盲人摸象”。分析元宇宙產(chǎn)業(yè)，現(xiàn)階段可以簡單地按照十大技術(shù)來分類，每項技術(shù)其實都對應著較大的產(chǎn)業(yè)鏈。不過從長遠來看，元宇宙會成為一個創(chuàng)意的協(xié)作網(wǎng)，中長期后，元宇宙產(chǎn)業(yè)的分類會圍繞著創(chuàng)意的產(chǎn)品或者服務，從生產(chǎn)、流通、銷售和服務等維度來進行劃分。

?元宇宙與Web3.0、區(qū)塊鏈、AI的關(guān)系？

Web（World Wide Web）即全球廣域網(wǎng)，也稱為萬維網(wǎng)，它是一種基于超文本和HTTP的、分布式的超媒體系統(tǒng)。是建立在Internet上的一種網(wǎng)絡(luò)服務，為瀏覽者在Internet上查找和瀏覽信息提供了圖形化的、易于訪問的直觀界面，其中的文檔及超級鏈接將Internet上的信息節(jié)點組織成一個互為關(guān)聯(lián)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

表格源自摘自 李穎悟（長沙市政協(xié)委員, 湖南融鏈科技董事長），略有修改

Web1.0->Web2.0->Web3.0的發(fā)展過程其實就是從只讀->讀寫->可擁有；當然這里的可擁有，準確來說是用戶“可部分擁有”。

Gartner2022:區(qū)塊鏈和Web3的技術(shù)成熟度曲線（含元宇宙）

我們也可以把元宇宙看成是Web3.0的一個大的應用場景，而區(qū)塊鏈是元宇宙和Web3.0的底層技術(shù)。

元宇宙與Web3.0、DAO、區(qū)塊鏈

另外一個角度，區(qū)塊鏈是全網(wǎng)同步并鏈式追加的，加密的分布式共享賬本/日志集。這些變化的數(shù)據(jù)記錄下來后，如何利用這些數(shù)據(jù)產(chǎn)生價值？區(qū)塊鏈有著天然、內(nèi)生的日志集，我們要做的是：利用大數(shù)據(jù)分析或AI，發(fā)展更多用戶或精準營銷，才能進一步推高項目經(jīng)濟體的總價值。在AI是否會產(chǎn)生意識的問題上，葉毓睿研究員推測以區(qū)塊鏈(時間定序)和3D虛擬空間為基礎(chǔ)的永續(xù)運行的元宇宙，將給AI進化的機會。

元宇宙與Web3.0、AI

總結(jié)而言，AI是人的體力和腦力的延伸，代表了生產(chǎn)力，對應效率；區(qū)塊鏈是人與人之間平等、協(xié)作的延伸，代表了生產(chǎn)關(guān)系，對應公平。沒有公平，高效率無法持續(xù)；只注重公平，低效將導致共同貧窮。

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