21世纪是一个科技概念风起云涌的时代，从Web2.0、云计算、物联网、大数据、3G/4G/5G、工业4.0到人工智能、数字孪生、区块链、城市大脑。2021年，元宇宙在英伟达、脸书、微软等机构的推动下成为新的科技热点。

   2021年10月31日，Facebook改名为Meta,使得元宇宙的热度进一步升温。到目前为止，关于元宇宙是什么还没有统一的定义，一些比较典型的定义包括：

   元宇宙是通过虚拟增强的物理现实，呈现收敛性和物理持久性特征的，基于未来互联网的，具有连接感知和共享特征的3D虚拟空间；

   元宇宙是整合多种新技术而产生的新型虚实相融的互联网应用和社会形态，它基于扩展现实技术提供沉浸式体验，基于数字孪生技术生成现实世界的镜像，基于区块链技术搭建经济体系，将虚拟世界与现实世界在经济系统、社交系统、身份系统上密切融合；

   “元宇宙”是一个平行于现实世界，又独立于现实世界的虚拟空间，是映射现实世界的在线虚拟世界，是越来越真实的数字虚拟世界；

   ……

   虽然元宇宙的定义和理解很多，但3D、三维沉浸式、虚拟现实、VR/AR是其中最突出的关键词，元宇宙的本质含义是什么？为什么会在这个时间点爆发？是产业发展必然还是炒作，它未来发展趋势是什么？面对一个新爆发的科技概念，有必要从科学理性的角度对这些问题进行分析与探讨。

 

世界数字大脑的发育与元宇宙的关系

 

   种种迹象表明，21世纪以来，以互联网为核心的世界科技生态呈现出越来越多的类脑特征，诸多前沿科技的出现，也包括这次元宇宙的爆发，可以看作是这个世界级数字大脑各个神经系统不断发育的产物。

   2019年出版的《崛起的超级智能》曾经绘制了一幅世界数字大脑的发育示意图，这张图中预言在混合智能和云反射弧之后，世界数字大脑的思维空间和梦境空间将成为新的热点，而它们与元宇宙存在着密切的关系。

   从这幅图中可以看出：社交网络对应了神经元网络；云计算对应中枢神经；3G/4G/5G对应神经纤维；物联网对应感觉神经系统；工业互联网/云机器人/智能驾驶对应运动神经系统；大数据/人工智能对应驱动世界数据大脑运转的基础和动力；企业大脑/城市大脑/工业大脑对应世界数字大脑的初步成型；元宇宙对应了世界数字大脑的思维空间和梦境空间的形成。

   从本质上说，2021年兴起的元宇宙可以看作是世界数字大脑思维空间和梦境空间在大数据、虚拟现实、数字孪生等技术的推动下不断成熟后的产业化名称。

 

数字空间如何进化形成元宇宙

 

   2021年元宇宙突然爆发，Facebook宣布改名为Meta，全面进入元宇宙，引发了产业界的极大关注。同一年，字节跳动以90亿的价格收购国内VR行业头部厂商PICO。而在2020年，腾讯提出了全真互联网，希望借助VR、AR技术逼真还原身临其境般的体验。

   由此可见，世界最重要的社交网络巨头都通过不同的方式涉足元宇宙领域，这说明社交网络与世界数字大脑思维和梦境空间的形成有着密切的关系。下面，我们来看一下以社交网络为代表的数字空间是如何一步步演化并形成元宇宙和世界数字大脑的。

   1969年，互联网诞生，元宇宙的实现有了全球化的软硬件基础。1989年，万维网标准开始制定，为WEB技术的发展奠定了基础，1990年到1998年，人类用户主要通过字符化的电子公告牌（BBS）进行信息交互。这时，在数字空间中没有数字世界环境的构建，没有明确的个人角色，用户交互界面以字符为主。

   1998年到2003年，博客开始兴起，数字空间出现了独立的“数字人”角色，这时主要表现形式为字符和图片构成博客个人空间的主体，自此，互联网用户有了个人身份和角色。在数字空间中发言和展示个人信息内容，这时用户交互界面以字符为主，开始出现图片。

   2004年，社交网络开始兴起，FB正式上线，QQ、Twitter、微博不断出现并高速发展，数字空间中，数字人（个人用户空间）与数字人可以进行信息交互，形成社交网络和社交关系。

   2009年，移动互联网进入3G时代，随着智能手机的广泛应用，数字空间伴随社交网络的应用范围扩大而进一步扩大，此后大量的图片，声音元素丰富了虚拟数字空间的内容。

   2013年，以FB购买OC为标志，虚拟现实成为产业热点，但是由于VR眼镜不成熟，社交网络巨头和消费者对虚拟现实社交网络准备不足。到2019年，虚拟现实热潮退去。数字空间向三维化阶段进化的第一次努力失败。

   2014年，4G网络兴起，立博体育:年5G开始兴起，视频开始成为社交网络为基础的数字空间的重要内容形式。互联网用户主要通过二维的智能手机屏幕浏览三维的视频内容。

   立博体育:年，电子商务和知识付费、NFT、虚拟货币在社交网络为基础的数字空间中初步成熟并广泛应用。

   2020年，以城市大脑、数字政府、组织化转型为主的产业化持续拓展社交网络和数字空间并向万物互联、万物交互方向演进，但仍然处于萌芽状态。

   2021年，元宇宙兴起，其核心目的是引导社交网络为核心的数字空间进化到三维化的数字人和数字环境，形成一个世界统一的沉浸式体验的三维数字世界空间，人与人、人与物、物与物的交互场景既可以是现实世界的镜像，也可以是创意设计出的数字想象世界。元宇宙的兴起可以看做是数字空间向三维化阶段进化的第二次尝试。

   从以社交网络为核心的数字空间发展看，元宇宙是社交网络从人与人的社交，发展成为人与人、人与物、物与物的大社交网络后，其构成的数字空间从二维向三维进化的产物。目前关于元宇宙的社交、商业交易等特征在社交网络中都能找到，唯一欠缺的是三维化和沉浸感。

 

元宇宙与人类群体梦境的构建

 

   在电影《盗梦空间》中，男主角和妻子在梦境中生活了50年，从楼宇、商铺、河流、浅滩到一草一木，这两位造梦师用意念建造了属于自己的梦境空间。这科幻的情节在世界数字大脑的发育过程中，也开始走入人们的日常生活。

   每天，人类与世界各个角落的传感器、智能设备一起向世界数字大脑贡献着数以亿万的数据，一方面是自然语言处理、深度学习算法、模式识别对这个庞大数据的处理，这是世界数字大脑产生记忆和思考的基础。另一方面，从上面的数字空间演化过程可以看到，以互联网为代表的科技生态在过去50年的时间里，其内容展示也经历了从一维、二维到三维的阶段。当世界数字大脑内容展示的三维阶段到来时，也正是世界数字大脑梦境技术成熟的开始。

   事实上，人造梦境早有萌芽，早在1915年，世界上第一场3D电影在纽约阿斯特剧场上映，电影中的人物栩栩如生，好像生活在我们身边，让人产生身临其境的感受。到20世纪60年代，图形学之父Ivan Sutherland开发出世界上第一个虚拟系统和头盔式显示器。此后40年间，不断有人试图挑战虚拟现实技术，希望将之变成普及大众的一项技术。

   随着世界数字大脑的日臻成熟，虚拟现实技术开始进入到一个全新的时期，与传统虚拟现实不同，这一全新时期不再是单机版的虚拟图像展示，也不是看到眼前巨幕展现出来的三维立体画面（VR)。它开始与移动互联网、大数据、人工智能结合得更加紧密，以庞大的数据量为基础，让人工智能服务于虚拟现实技术，让人类大脑产生错觉，将视觉、听觉、嗅觉、运动等神经感觉与世界数字大脑的梦境系统相互作用，使人们在其中获得真实感和交互感。

   Oculus公司的兴起是世界数字大脑进入元宇宙或梦境时代的重要标志。虽然在Oculus诞生之前，VR领域已经发展了很多年，但昂贵的设备，工业、军事等狭窄的应用场景限制了VR的普及。Oculus成立于2012年，它在当时最大的特征是用极低的成本实现普通用户对虚拟现实的真实体验。

   2014年，Facebook宣布以20亿美元收购Oculus。这次收购，引爆了整个虚拟现实产业。世界范围包括谷歌、三星、索尼、HTC、微软以及数十万家创业企业也快速进入到这个领域，极大地促进了整个虚拟现实产业快速发展，而这些企业恰恰也是今天大力推动元宇宙的重要力量。

   2017年举办的Oculus Connect大会上，Facebook首席执行官马克•扎克伯格宣布，未来的目标是要让10亿人使用虚拟现实进行“梦境”般的社交和体验。将社交放到VR平台上，对于Facebook来说是一种战略上的考量。今天，Facebook在全球范围的用户量已经突破30亿，接下来10亿用户的增长，一方面来自于发展中地区的新增用户，另一方面或将来自于VR等新的社交形式，因而Facebook借助元宇宙的热潮将名称改为Meta，表明Facebook是这次元宇宙热潮的最大推手和受益者，目标依然是希望完成它在2017年提出的梦想，让人类实现“梦境”般的社交和体验。

   在Facebook、谷歌、三星等巨头的规划中，人类用户可以在世界数字大脑的梦境中在线参观外地甚至国外的艺术展览馆、科技博物馆，同时基于社交的交互系统，在线的“梦境者”可以进行交互活动，更有可能实现的是名人的虚拟演讲活动、虚拟演唱会等等。由此可见，元宇宙可以看作是实现人类群体梦境的技术基础。而这个基于世界数字大脑的群体梦境的形成将对未来人类社会的生活方式产生颠覆性的巨大影响，同时对人工智能、5G通信、高端芯片、新兴显示等领域也将产生巨大的拉动效应。

 

元宇宙的意义和存在的问题

 

   世界数字大脑的梦境的形成和由此进化出的元宇宙正在为人类提供革命性的新体验，它不但能将现实世界的场景映射到数字空间中，同时也可以将人类的幻想和想象通过数字化进行呈现，人类可以身临其境地体验只有在梦境中才能出现的场景。

   更为重要的是，在元宇宙中很多科学思想实验有可能用一种更为身临其境的方式展现，而且通过群体参与的方式不断改进、优化，也包括很多科技的知识性教育，商业工程和军事的训练也可以在元宇宙中以一种更为形象化的方式进行，这对于人类的创新、探索和知识传承有很大的意义。

   元宇宙在产业界产生如此大的影响，与它的确存在革命性、颠覆性的未来趋势有关。在为元宇宙的未来兴奋的同时，我们也应该看到另外一面。

   当前万物互联与万物交互刚刚萌芽，短视频社交初步成熟，但从科技的发展节奏看，元宇宙跳过了科技发展的一个重要环节，那就是数字空间的基础，社交网络还没有完成向大社交网络的进化。数字空间依然没有为全面从二维进入三维做好准备。更为重要的是，人类进入元宇宙时，在脑和眼睛的生理适应性上还存在重大瓶颈。

   第一个重要的障碍是用户眩晕症问题，头晕、恶心、失衡等症状在虚拟现实用户当中非常普遍。奥地利虚拟现实公司Junge Rmer展开的一项调查显示，在991位受访者当中，超过75%的人至少存在其中一种症状。

   调查还显示，这些负面影响对于首次使用VR设备的用户表现得尤为强烈。另外，这些症状的持续时间与使用时长也保持着几乎线性的关系。这个问题目前仍然属于一个没有被克服的脑科学问题，为人类实现元宇宙梦想埋下了第一个障碍。

   第二个重要障碍是长时间使用VR眼镜容易造成近视，会干扰双眼视功能发育。因为VR眼镜与双眼瞳距有偏差，易引发眼睛疲劳、晕眩，部分会有恶心头晕症状，立博体育在线:一家电视台曾经做过VR对眼睛影响的试验，实验结果显示，观看VR视频30分钟后，被测试者的眼部调节功能明显下降，人眼看到的东西会直接影响人的大脑。

   对于一项新技术，青少年用户往往是最热情的第一批用户，但由于元宇宙本身的特点，导致对青少年的健康存在巨大风险，而且这种风险也同样影响到所有用户，这也许是大自然“看不见的手”用来阻止人类过于沉迷于元宇宙的调解手段。因此VR眼镜为入口的三维数字世界（元宇宙）很可能无法颠覆智能手机为入口的二维数字世界。

   由此对未来的一种判断是，人类80%时间依然会通过智能手机的二维数字世界进行互动，20%的时间才需要进入到元宇宙中开展游戏、电影、体验等活动。■

（作者系立博体育在线:科学院虚拟经济与数据科学研究中心研究组成员，南京财经大学教授）

《科学新闻》 (科学新闻2021年12月刊 AI)