当我们在谈论元宇宙时，我们在谈论什么——一种Human-Centered Computing 视角

卢 暾

事实上，我们与理想状态下的Metaverse 还有很长的距离，现在我们对元宇宙的讨论还处于向着夸大预期的顶峰前进的阶段。

我的话题分两段，前半段相对宏大一点，也就是说，既然要谈元宇宙，至少要了解这个概念的范围；由于元宇宙的研究涉及各个学科，所以，题目的后半段主要从我的研究方向出发，对元宇宙做了一个聚焦，即“以人为中心的计算”的视角。

一、元宇宙是以人为中心的计算

前面听两位社会科学家讲的时候，我们的积极性被调动得很高，那么贾韬老师的报告，又把我们拉回到技术现实上，从研究角度来说，我的观点可能居于两者之间。

什么是“以人为中心的计算”？大家如果对计算机领域有所了解的话，会知道计算机很多的研究方向，按照ACM（美国计算机学会）的计算分类系统，“以人为中心的计算”（Human-Centered Computing），就是其中非常重要的一个跨学科研究方向，与硬件、软件、系统、网络、理论、安全等属同级研究分支（概念）①Association for Computing Machinery (ACM), ACM Computing Classification System, 2022-03-01, https://dl.acm.org/ccs.。“以人为中心的计算”特别关注从人的角度出发来看待技术系统以及人与技术系统之间的交互，它是社会科学、行为科学以及计算机科学和信息科学的互动融合，主要关注以下三个方面的研究②National Science Foundation (NSF), Human-Centered Computing (HCC), 2022-03-05, https://beta.nsf.gov/funding/opportunities/iis-human-centeredcomputing-hcc.。第一，“以人为中心的计算”首先关注的是设计新的计算系统，这种计算系统能够增强或者是放大人类的各种物理的、认知的、社会的能力，从而实现个体和群体的目标。大家可以对应我们讲的研究内容和元宇宙之间的关联，元宇宙就是一种新的计算系统，现在已经有人把它叫作Metaverse Computing，它是如何来增强、放大人类的各种物理的（元宇宙系统中则要加上虚实融合、虚实融生）、认知的和社会的能力的，这是第一个要关注的问题。第二，如何评估这种计算系统，包括这个系统的收益、效果和风险等。第三，我们如何来理解这种计算系统。这个系统中间有人，有技术，还有特定的场景，它的核心特征是什么，它们的关系是什么，各种元素之间是如何进行交互的，交互机理有哪些，以及这些因素整体上如何塑造了现实的影响和效果。这都是理解元宇宙系统要面临的问题。从“以人为中心的计算”的视角来看元宇宙，这是我今天的报告主要的出发点。

我第一次看到元宇宙，大概是在两三年前，那时大家还是非常理性的，没有大规模地讨论，也没有产生这么大的社会影响。去年当Facebook 提元宇宙的时候，我记得很清楚，当时在刷朋友圈，发现了这么一条消息，而且是铺天盖地的。我当时在想，这又是一个业界大力推崇的新型计算场景，这个场景会催生什么技术革新，对人类会有什么创造性的、突破性的、颠覆性的影响？在我进一步了解了元宇宙“纷繁复杂”的定义之后，从技术的角度来说，我已经“放心”了。所以，就元宇宙的“冷”和“热”而言，从“以人为中心的计算”的角度来说，在我们这个研究领域，其实一直都在做相关的研究，包括刚才刘永谋老师介绍的人机交互、计算机支持的协同工作、社会计算、普适计算、可视化等等，而且这个领域特别关注在物理—信息—社会中，人—机—物融合场景下围绕个体、组织和群体涌现的现实、虚拟和混合等的核心技术，及其相互的关联、融合与影响。所以至少从技术的角度来说，我是非常冷静地来看待元宇宙的。

二、被夸大的技术预期

大家可以看到很多关于元宇宙的定义，比如说把它定义为一种持久的、持续的、身临其境的数字环境，能够把我们的工作、生活、娱乐都联系在一起；也有稍微技术一点的定义，认为元宇宙是由独立的或者是相互连接的网络所组成的一种系统；还有一些从内容本身出发的定义，会谈到分散协作，可互操作，跟物理世界有实时的交互融合，有相互的索引和导向；再往深层次会谈到身份的问题、沉浸感的问题，低延迟交互等。这些都是从不同侧面对元宇宙的定义。但是我们很难从这些定义里面直接看到其中的技术挑战有哪些，这些定义只讲了它可能具有的一些属性或者相关的一些概念。大数据也好，人工智能也好，云计算也好，区块链也好，这些都是Metaverse 里面很重要的技术点，事实上很早就有相关的研究了。那么这些技术关联、融合和演进，会在什么时候涌现和爆发，最后会产生什么颠覆性影响，我们还是要冷静地来看待。这里我借用一下Gartner 公司的技术成熟度曲线，即The Hype Cycle①Marcus Blosch,Jackie Fenn,Understanding Gartner’s Hype Cycles,2018-08-20, https://www.gartner.com/en/documents/3887767.，来说明一下。这个曲线将每一项技术的发展趋势分为创新的萌芽期、过热期、幻灭之后的低谷期、低谷之后的复苏期和成熟期五个阶段。目前按照Gartner 的技术成熟度曲线的预测，一个完整的Metaverse 至少还需要八年的时间才能开发出来。事实上，我们与理想状态下的Metaverse 还有很长的距离，现在我们对元宇宙的讨论还处于向着夸大预期的顶峰前进的阶段。大家可以回想一下，VR 相关技术很早就起步了，后续出现了大量虚拟现实公司，但到2017 年的时候经历了VR 的寒冬，也就是这个技术曲线里面的低谷。那现在借着元宇宙是不是会有一个复苏期，能够复苏到什么程度，我觉得值得学界和业界的特别关注和思索。

三、支撑未来的元宇宙发展的技术

回到我本身的研究，我还是从“以人为中心的计算”的角度，来谈谈哪些技术将支撑未来的元宇宙发展，以及这些技术所构成的整体对人类社会有什么影响，单个的某项技术对人类社会有什么样的影响。

第一类，自然是基本的计算和存储的基础设施技术。这其实是非常非常重要的，因为这涉及元宇宙里面大量的计算的问题、数据存储的问题、虚拟效果渲染的问题，以及具有不同性能、不同展示能力的终端接入到元宇宙并且协同交互的问题，所以需要不断提高处理的速度，降低复杂性，减少功耗。具体来说，包括设计新的协同计算的架构、计算和存储技术以及互联通信方式等。目前来说，我们是把区块链作为一种在元宇宙里面高效存储和检索数据的工具、一种面向可持续经济的共识机制或者资源协调方式。这里面也涉及对协同共享交互对象的高响应无锁并发控制技术，因为元宇宙里面几乎所有对象是可以编辑的，还有跨各种链的模型、机制、协议的高效的协同以及存储，还包括构建面向元宇宙的可信的计算环境等等。

第二类，是关于交互的一些技术，例如体感的一些技术，XR 的一些技术，脑机接口技术等。创建低延迟、深沉浸、无约束的协同交互的技术，众创共建的协同技术，还有多个平行宇宙之间的冲突的检测、消解、融合的技术，都是元宇宙发展所需要的。当然还有数字孪生、元宇宙内容创建，人机协同、群智协同等相关技术。我们实验室也做了一些视觉认知交互设备，它不但可以作为一种输入、存储、分析和感知设备，还可以作为我们与虚拟世界进行交互并产生反馈、理解和影响的设备。

第三类是元宇宙成为一种生态系统的相关的技术。包括用户内容如何生成，用户在这个过程当中的体验如何实现，比如说用户如何来贡献内容，如何进行承诺，如何设计合理的机制激励用户产生高质量的贡献；比如说要保证用户产生内容的唯一性，要克服恶意复制等；同时在这个过程当中，还要特别关注虚实融合或虚实融生等过程中内容意义的认知决策、意义构建和最佳实践等问题。除此之外，还有维持元宇宙的经济体系的一些内容，比如说设计高效和可信的分布式金融方式。分布式的去中心化治理问题，统一的标准和兼容性的问题，隐私的问题，伦理道德的问题，公平性的问题；还有前面几位老师都提到的网络综合征的问题，可能出现的元宇宙依赖，它是极度消耗人类的注意力的，这种行为将对我们产生什么样的影响，这种影响还包括平行世界之间相互的影响，平行世界对现实世界的影响，等等。这些问题，我觉得后续可以有更详细和深入的研讨。

四、提前布局占据技术领先地位

从研究的角度来说，我觉得当前的这种炒作肯定是有助于相关项目上国家的资金投入的，因为元宇宙这个东西，不仅仅是技术的问题，从国家方面来说，它有国家在标准、技术、产业，以及安全和治理等方面的布局问题，事实上国家是非常关注的。从国家大的框架下来讲的话，至少我了解到的情况是，像科技部，已经围绕元宇宙的相关核心技术的研究在“十四五”期间做了一些布局。因为元宇宙及其应用的涌现是有个过程的，在这个过程中就应该保持极高的关注和积极的参与，争取到技术领域的领导地位，不能等到成熟了再去研究，事实上那样的话我们就会失去领先的位置。从国际上来说，如果说国外处于垄断或者领导地位，那么对于我们的影响可能是无法估量的，所以，提前做一些全方位的研究和部署，肯定是对的。那么类比到云计算、大数据、人工智能出现的情况，国家这次肯定是会有一些投入的，不管是研究、技术、组织、政策、管理还是生态。现在在计算机领域，只是检索Metaverse 关键词来看，国外元宇宙的研究，总体来说还不是很多，但明显处于一个快速增长和爆发期。但是，把Metaverse 的技术体系解开之后，可以看到，其中很多的其他的技术，在很早的时候就已经有很多相关的研究了。随着现在Metaverse 关键词在学术论文里面不断的出现，我觉得从国际学界来说，也一定会围绕这种可能对人类社会造成长期深远影响的新型计算环境中的研究问题展开深入研究。

目前从国内的研究来看，我觉得我们国家在刚才讲到的这些分解出来的一些核心技术领域，在国际上至少是并跑的，可以跟国外有一个平等对话和交互的能力。在某些细分领域比如视觉交互认知的机制、算法和装置，人机协同交互的建模、分析与预测，分布式可信一致性维护技术等方面的创新研究，在国际上具有较高的显示度。同时我们在某些特定场景中数据获取、机制策略、用户规模、应用模式等有一定的优势，甚至可以开辟国际新赛道，引领新技术和话语权。