Web 3.0 和未来的元宇宙：去中心化和互操作性

虽然许多人对 Metaverse 或虚拟世界的概念很感兴趣，但大多数人对其基本技术缺乏清晰的了解。需要注意的是，特定的元宇宙不会简单地自行实现，而是需要各种基础技术。

幸运的是，科学界在发明和发现支持元宇宙的众多技术方面取得了奇迹般的进展，例如高性能计算 (HPC)、云计算、触觉反馈设备和区块链技术。

尽管已经开发了一些基于元宇宙的游戏，例如 Sandbox、Decentraland 和 Upland，但元宇宙的全部潜力尚未发挥出来。因此，在这个快速发展的领域仍在进行广泛的研究和开发，例如开发新的虚拟现实硬件、空间计算、先进的支持区块链的元宇宙、人工智能和机器学习等等。

在本文中，让我们探讨其中一些即将影响 Metaverse 未来的值得注意的技术。

未来元宇宙的技术

近年来，Metaverse 的概念受到了极大的关注，并且随着它的不断发展，有几种技术有望在塑造其发展过程中发挥重要作用。

1.IoT（物联网）：

从本质上讲，物联网是指利用软件、传感器和各种技术交换数据和指令并连接到互联网上的多个网络的物理设备网络。

根据Statista的预测，全球物联网 (IoT) 设备的数量预计将从 2020 年的 97 亿增加近两倍，到 2030 年将超过 290 亿，如下图所示。到 2030 年，中国预计将拥有最多的物联网设备，大约有 50 亿台消费设备。

以下是为什么物联网设备对于良好运行的元界如此重要的几点需要注意：

• Metaverse 的目标是建立一个完全身临其境的数字世界，以各种方式模拟物理世界。然而，在不访问真实世界数据的情况下实现物理世界的准确复制是一项具有挑战性的任务。这就是 IoT 设备发挥重要作用的地方，因为它们可以收集现实世界的数据并将其迅速传输到 Metaverse。这些数据允许虚拟环境对物理世界的变化做出反应，从而带来更灵敏和更逼真的体验。
• 目前，5G 技术已经问世，科学界正在积极致力于下一代互联网连接的发展，即 6G。5G 和即将推出的 6G 技术的集成有助于使物联网设备高效运行，从而创建增强的虚拟体验。例如，物联网设备可以收集与交通模式、天气状况或环境因素相关的数据，并将其作为实例传输到元宇宙，在这种情况下需要最快的互联网连接。为了实现更好的 Metaverse，可靠和强大的无线互联网连接至关重要，确保从世界任何地方无缝访问虚拟世界。
• 单向物联网设备可以通过收集交通模式、天气状况或环境因素等各方面的数据来发挥作用。然后可以将这些数据传输到 Metaverse，用于创建更加逼真和动态的虚拟环境。Metaverse 可以通过使用这些数据来适应现实世界事件的变化，从而为用户带来更加身临其境和响应迅速的体验。
• 除了收集真实世界的数据外，物联网设备还具有促进物理世界和虚拟世界之间轻松交互的附加功能。实现这一目标的方法之一是使用物联网设备来控制元界内的智能家居设备，例如照明或恒温器。这一创新功能使用户能够轻松地从虚拟世界控制他们的物理环境，从而实现无缝体验。

2. 人工智能（AI）：

人工智能通过创建一个公平透明的系统来帮助实现元宇宙中各种服务的自动化，因为它可以在虚拟空间中实现栩栩如生的体验。它绕过了与情绪、错误和感受相关的人为干预，同时为用户提供各种服务，如聊天机器人、交易处理、头像创建、数字资产管理、具有机器学习功能的下一级游戏体验等等。AI在各个领域都展现出强大的影响力，元界也不例外。深刻理解人工智能在科技领域重要性的各国政府和私营部门都在投入大量资金进行人工智能开发。

这里有一些例子：中国的人工智能发展计划、NVIDIA的人工智能计划、谷歌的 DeepMind、美国国家人工智能计划和亚马逊的人工智能研究。

谷歌已经开始了自己的工作谷歌人工智能量子，旨在超越经典能力，它与先进的量子计算有关。尽管量子计算对 Metaverse 的影响的全部范围尚未完全实现，但有几个潜在的应用程序可能会在未来彻底改变该领域，这就是值得一提的原因。

量子计算有能力解决经典计算机无法有效解决的复杂计算问题。例如，量子计算可用于模拟复杂的化学反应和优化问题，这将有助于为虚拟世界开发先进材料。此外，量子计算可用于增强 AI 算法，创建更智能和响应更快的虚拟环境。

此外，它可能在 Metaverse 的密码学中发挥重要作用，因为它可能会破坏当前使用的几种加密方案，使它们成为为 Metaverse 开发安全通信系统的理想候选者。

ChatGPT 作为一种语言模型，有潜力为 Metaverse 的新兴技术做出重大贡献。它可以通过多种方式为 Metaverse 技术做出重大贡献。它可以帮助创建更智能的聊天机器人，以类似人类的方式与用户交互。此外，它还可以帮助开发自然语言处理 (NLP) 技术，这对于元界用户之间的无缝通信至关重要。

此外，ChatGPT 可以通过创建周围环境的文本描述来生成逼真的虚拟环境。它还可以帮助开发可以执行各种任务的虚拟助手，包括安排事件、预订约会，以及为用户在 Metaverse 中的查询提供实时答案。

Metaverse 拥有让企业在未来蓬勃发展的巨大潜力，它提供广泛的服务，例如使用 IBM Watson AIOps 等平台的 AIOps（AI 驱动的运营）、包括 NFT 在内的数字资产、强大的身份和数据管理解决方案、AI 机器人和数字人类、研究和教育能力以及多语言可访问性，将全球社区与 Microsoft Azure Metaverse 等平台和许多其他创新产品连接起来。

基于先进的 AI，未来的 Metaverse 可以作为一个福音，为企业提供有效运营的工具和技术，并推动数字领域的成功。

3. 量子计算：

对于特定类型的元界生态，基于去中心化方式的服务交付应该是快速、高效和安全的，让用户有信心并得到适当的服务。基于量子计算机的量子计算目前正在开发中，但预计它将成为未来 Metaverse 的强大基础技术。基于此，

量子密码学目前正在开发中，在未来，它可能会被证明是一种改变游戏规则的高级加密技术，可以保护元宇宙。历史表明，随着技术的进步，最初看似不可能的事情可以成为可能。

创建安全加密具有挑战性，但量子密码学在理论上可能是一个例外。Google AI Quantum 的研究人员进行了一项量子霸权使用可编程超导处理器进行实验。他们设法构建了一个新的 54 量子位处理器，可以在短短 200 秒内提供输出。

尽管如此，世界上最快的超级计算机在 10,000 年内仍能取得同样的结果，也能完成同样的产品。

图自 Google AI Quantum：证明量子霸权的过程

这是为未来数字化世界构建强大的量子计算机的一个好兆头。量子计算与超高速互联网连接的结合有望为所有人提供最好的 Metaverse。

4. 延长现实 (XR)：

引入该术语是为了引用扩展现实，它包含所有技术，例如虚拟现实 (VR),增强现实 (AR)， 和混合现实 (MR)旨在结合真实的物理世界和虚拟世界。如果我们定位 VR、AR 和 MR 这三种技术，我们会发现它们之间存在一些差异。尽管如此，他们所有人的相似之处在于他们更喜欢计算机显示和图形技术来平稳运行。在元界中，XR 看起来是不可或缺的，因为整个元界生态将基于它。

学分：路易斯·罗森伯格

XR本质上是帮助用户访问元界中的虚拟3D图形，所以硬件和软件生产方喜欢用“XR”这个词来结合基于AR和VR的产品和服务。第一代基于 XR 的应用程序是微软的全息镜头，允许用户虚拟体验 3D 对象。

5. 区块链技术：

区块链技术帮助 Metaverse 去中心化，任何类型的用户都可以不受限制地访问。先进的区块链技术通过确保透明、安全和公平的生态系统，使元宇宙中的现实民主化。在发明比特币区块链网络之后，正在构建不同的下一代区块链技术，采用不同的共识算法。尽管如此，支持功能良好的 Metaverse 充分发挥其潜力的先进区块链技术的开发过程仍在进行中。

到目前为止，可扩展性、存储限制（去中心化存储）、延迟、高区块链开销和安全性是需要解决的问题。强加密是最好的区块链技术必须具备的功能，以保护数据以在 Metaverse 生态系统中提供几乎零延迟的所需功能。不仅如此，区块链在推动基于元界的 DeFi 方面发挥着至关重要的作用。读者可以查看此已发布黑客午宴故事.

6. 网络 3.0：

Web 3.0 是互联网的进化版本，旨在更加去中心化和民主化。它建立在现有的 Web 2.0 之上，引入了区块链、去中心化数据存储、智能合约和云计算等新技术。这个升级版的互联网旨在创造一个更先进、开放和透明的在线环境，让用户可以更好地控制他们的数据、身份和交互。用户将不再需要依赖中央权威机构，例如电子商务平台、社交媒体网站或搜索引擎。相反，他们将能够访问在对等网络上运行的去中心化平台和应用程序，从而为他们提供更大的隐私、安全和自主权。

Web 3.0 的创建者旨在增强各种系统和技术之间的互操作性，从而带来更加无缝和集成的在线体验。为实现这一目标，他们依靠允许不同应用程序和平台有效通信的开放标准、协议和 API。

Web 3.0 有可能通过促进互操作性和安全交易在 Metaverse 的开发中发挥重要作用，为用户创造更身临其境的体验，更好地控制他们的数字资产和身份。先进的区块链技术也在不断涌现，为 Web 3.0 赋予未来元界更理想的功能，使其成为首选技术。

7. 边缘计算：

创建一个功能齐全的 Metaverse 可能是一项艰巨的任务，需要巨大的资金和协作努力。为了实现这一目标，谷歌和微软等主要参与者正在集中资源构建未来的 Metaverse。一个主要挑战是延迟问题，这可以通过利用边缘计算在本地存储数据并减少网络拥塞来解决。随着无数设备连接到元界，需要实时管理和交付的数据量将显着增加。边缘计算可以提供必要的计算能力来支持整个元界生态。

资料来源：埃森哲

边缘计算如何可能集成到 Metaverse 中的示例，Metaverse 是一个虚拟现实 (VR) 空间，用户可以在其中与数字环境以及彼此进行交互。这里有几种可能性：

实时渲染：

在元宇宙中，用户会期待高质量的图形和身临其境的体验。边缘计算可用于将实时渲染复杂图形和动画所需的处理能力从用户设备卸载到边缘服务器。这些靠近用户的服务器将处理渲染计算并将渲染的帧发送回用户的设备，从而减少延迟并提供流畅、无延迟的 VR 体验。

物体识别和跟踪：

边缘计算可以在 Metaverse 中实现实时对象识别和跟踪。边缘服务器可以处理来自用户 VR 设备的视觉数据，以识别对象或化身，跟踪他们的动作，并根据这些信息进行交互。例如，用户可以在 Metaverse 中拥有可以被其他用户识别和操作的虚拟对象，从而带来交互式和动态的虚拟体验。

内容分发：

边缘计算可以促进 Metaverse 中的有效内容分发。边缘服务器可以缓存和交付经常访问的虚拟资产，例如 3D 模型、纹理和音频文件，更靠近用户的设备，从而减少远距离传输数据的需求并最大限度地减少延迟。这将导致更快的内容加载时间、更顺畅的交互以及更无缝的 Metaverse 体验。

个性化和定制：

边缘计算可以在 Metaverse 中实现个性化和定制化的体验。边缘服务器可以处理用户偏好、行为数据和其他上下文信息，以实时提供定制的内容、推荐和交互。例如，边缘服务器可以分析用户的浏览历史、位置和社交媒体活动，以创建个性化的虚拟环境或提供相关的虚拟广告。

安全和隐私：

边缘计算可以增强 Metaverse 中的安全性和隐私性。边缘服务器可以实时分析用户数据，以识别潜在的安全威胁、检测恶意活动并提供主动的安全措施。此外，边缘服务器可以在本地处理用户数据，减少将数据传输到中央服务器的需要，这有助于保护用户隐私并减轻与元界数据安全相关的担忧。

传统的集中处理的云计算方法可能是不太可靠的选择，因为它们会在元界生态系统中冒单点故障和网络拥塞的风险。

8.数据中心和网络基础设施：

在元界生态系统中，连接到区块链网络的去中心化计算机集群共享计算能力。边缘计算通过允许将必要的数据存储在本地来增强用户体验。例如，如果一个化身希望与另一个化身进行交流，则必须在本地下载基本信息以避免中断数据交换过程。随着数十亿台设备在 Metaverse 中同时连接，将会出现数据交换和传输的激增，需要超高速的互联网连接。虽然一些国家已经开始实施 5G 无线互联网连接，但未来的 Metaverse 将需要更多。

图片：剑桥大学出版社

诺基亚、华为和三星等其他知名品牌声称他们已经在开发 6G 互联网连接。如果 6G 成为主流，它也将改变我们与这个世界互动的方式，因为超快的互联网连接可以无缝访问 Metaverse 中的所有内容。

九、硬件设备：

好消息是 IC 芯片制造取得了重大进展，因为研究人员已经发现了如何构建几纳米级的最小设备。最近，IBM 宣布它创造了最强大和最小的微芯片。微芯片是用于访问 Metaverse 的任何电子元件或设备的构建块。强大的微芯片有助于构建小巧但功能强大的设备，例如 AR 眼镜、腕带、VR 耳机、元触觉手套、智能手机、不同的传感器和 PC。未来，最强大的头戴式眼镜和其他元界兼容设备可能会取代智能手机和 PC。

10.3D重建：

将在元界中进行3D建模或重建过程，将自然物理对象转化为3D虚拟现实。比如你要卖掉你的物质，就得在元宇宙虚拟化成一个3D的虚拟物件，跟实物几乎一模一样。

3D 建模的示例图像

通过让用户拥有逼真的体验，这项技术可以极大地改变游戏和其他行业。一些公司可以使用这项技术为他们的客户提供虚拟旅游。

总结：

目前正在开发的新兴技术表明 Metaverse 的前景广阔，尽管它仍处于早期阶段。正如过去体积更小但功能更强大的笔记本电脑和智能手机取代了功能较弱的前辈一样，专为 Metaverse 设计的设备可能会在未来几十年内取代当前的低容量计算机和智能手机，因为它们变得更加先进。在这里，Web 3.0 增强了 Metaverse 体验。然而，必须解决一些挑战，例如保护用户数据和隐私，以及确保物联网设备的安全以防止它们成为黑客的目标。尽管存在这些挑战，但为开发 Metaverse 所做的持续努力令人鼓舞，未来会怎样还有待观察。只有时间会给出答案。