原创 朱嘉明
在最近的200年，科学发展的速度一直在加快，我们现在达到了速度的极点。
—— 查理德·费曼
我已经为数本有关元宇宙的专著撰写了序言。现在为叶毓睿、李安民、何超等作者所著的这本《元宇宙十大技术-把握数字经济脉搏》做序，对我来说还是颇有挑战性。因为，这本书确实推高了人们对于元宇宙的认知层次。作者通过Helium、SETI@home和Pak的Merge项目来说明元宇宙未来将是“创意、思想、意识协作的下一代网络”，是“多维共创互信网”。
元宇宙不是海市蜃楼式的虚像，而是基于技术体系支持的“虚拟现实世界”。那么，解读元宇宙的技术体系，几乎是认知元宇宙的前提。本书提出了元宇宙“技术栈”的概念，将元宇宙技术体系归纳为五大支柱性技术和五大地基性技术。其中，“元宇宙五大地基性技术”包括：计算技术、存储技术、网络技术、系统安全技术和AI技术；“元宇宙五大支柱性技术”包括：交互与展示的技术、数字孪生与数字原生的技术、创建身份系统与经济系统的技术、内容创作的技术和治理技术。本书进而提供了读者“元宇宙五大地基性技术”作为底层，“元宇宙五大支柱性技术”作为第二层次的 “元宇宙十大技术”架构图解。不仅如此，全书对上述十大技术做了具有原创性，有深度，兼有宏观和历史视角的诠释。
特别值得肯定的是对如下几个技术的探讨：
第一，数字孪生技术。没有数字孪生，元宇宙无从谈起。本书首先探讨了数字孪生的六点共性：数字孪生是一种虚拟空间中的数字模型；数字孪生模型对应的是物理空间实体；数字孪生模型的生成方式是利用传感器采集的实时的以及历史的数据通过数字化的方法抽象出来；数字孪生在时间轴上是覆盖对应实体的全生命周期的；数字孪生在功能上是映射、模拟和仿真。进而，提炼出如下的元宇宙定义：“数字孪生是针对物理世界中的实体，通过采集其实时数据并综合其历史数据，利用数字化的方法抽象出来的能够对该实体进行全生命周期映射、模拟和仿真的虚拟世界中的数字模型”。之后，本书通过时间、空间、数据、连接以及应用诸多维度，展现了“数字孪生的理想形态”。在这样的基础上，本书提出了由数据、建模计算、功能和体验四个层次的“数字孪生分层技术架构”。
第二，数字原生技术。本书如此描述了数字原生的内涵：“数字原生是从虚拟的数字世界中产生并在数字世界中被使用，被拥有，被展现，从而产生其价值。即数字原生是生产人类物理世界存在之外的数字虚拟世界中的新场景，新物体，新'人类’（虚拟数字人）”。数字原生对元宇宙的价值意义是重大的：“数字原生物和场将会是元宇宙中虚拟环境的主要构成，虚拟数字人会是元宇宙中的公民，与现实世界中人的化身共同组成元宇宙中的人类社会与文明。数字原生知识则可能给元宇宙乃至人类社会带来更深远的影响。”
第三，计算技术。因为元宇宙是基于数以亿计的个体设备组成的超大规模系统，对计算则形成了更多更大的挑战：“计算任务，跨越架构和平台”，“计算位置，跨越云边端”，“计算的交互，跨越虚拟和现实”。进一步分析，元宇宙计算呈现一系列新的特征：（1）软件实体和硬件平台分离，即软件工作任务，跟支撑它的硬件平台“解耦”；（2）元宇宙计算的架构越来越多，设备形态也越来越丰富——系统层次结构导致 “集中和分布”并存；（3）元宇宙计算的微观基础是“超异构计算“，即集合CPU、GPU以及DSA各自的优势，从同构的CPU、异构的CPU+GPU，转换成CPU+GPU+各类DSA的超异构计算。为此，元宇宙需要计算技术的工艺创新和架构创新。
第四，存储技术。本书指出了数字资产如NFT或数字藏品存在的风险：链上索引所对应的原始数据实际多存放在中心化设备上，如加密朋克头像存放Lava Labs 的中心化服务器上，原始数据损毁将导致NFT失去意义。面对这一挑战需要区块链存储，一种去中心化的存储。介绍了区块链存储的定义、来龙去脉和分离，并积极探索了可能的发展路径。有趣的是，围绕着所有权、运营权和使用权的三权分置，探索了资源利用率的变革。
第五，网络技术。本书提出了“元宇宙网络”概念，即实现现实与虚拟的一种超连接，形成数字孪生环境和“人机物”的三元融合：一个物理人可以持续沉浸到数字人的世界，物理场景可以实时同步到元宇宙中。支持超连接的网络，需要覆盖更大的范围和具备时空连续性。为此，“除了传统的基于TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol，传输控制协议/网际协议）协议的互联网之外，更多类型的异构网络需要被充分融合，实现万物互联、人机共生”。在技术层面上：元宇宙的内容体验需要网络高带宽；元宇宙的实时交互需要网络低时延；元宇宙的“人机物”互联，需要异构网络融合。总之，“元宇宙时代的网络，必须要能够提供稳定的、持久的实时连接，满足具有高带宽、低时延、高稳定性、去中心化等特点的数据传输要求”。现在可以清楚预见，5G/6G和WiFi 6/7有助于现实和虚拟无缝地超连接，软件定义广域网（Software Defined Wide Area Network，SD-WAN）有助于元宇宙的按需扩展和融合。总之，元宇宙网络是基于IT前沿技术 ，以超连接、广覆盖、强边缘、高智能为特征的网络体系。
第六，AI技术。元宇宙中的内容无论是凭空创造还是从现实中复制而来，AI将为元宇宙赋予创新的内容和智能的“大脑”。没有AI与元宇宙的结合，元宇宙的成长完全不可能。例如，GAN（Generative Adversarial Network，生成式对抗网络）属于一种深度学习模型，它能够自动化生成内容或进行内容增强，使得AIGC（AI Generated Content，AI生成内容）成为元宇宙时代的重要内容来源。AI对于元宇宙的重要性，还体现在“虚实交融：AI弥补数字人和物理人之间的鸿沟”。因为只有通过强化学习（Reinforcement Learning），虚拟人更像物理人；通过联邦学习：物理人变成了数字人，也能保留隐私。总之，“元宇宙对现实的影响可以从智能的层次提升到智慧的层次。元宇宙从物理人的行为中学习智能，反之物理人也能从元宇宙中汲取智慧。得到这样的结论是源自人们对元宇宙提供的这个巨大的人与环境的模拟系统的观察”。进而可以设想，未来元宇宙对能源、算力、存储、带宽资源的分配也将AI化。本书关于元宇宙和人工智能的思考，符合“广义人工智能” （Bilateral AI）的方向，即将以往基于逻辑的符号AI和现有的基于数据的神经AI结合的双向AI，因为广义AI可以满足知识迁移和互动、鲁棒性、抽象和推理的能力、高效性等人工智能的需求。[1]
如果说，仅仅肯定这本书提出了关于元宇宙技术体系的整体图像，解析了其中的每项技术的结构、价值和技术发展方向，属于一本关于元宇宙技术性书籍，是对这本书价值的低估。这本书在探讨元宇宙技术背后的哲学意义，也有可圈可点之处。这本书在第一篇开宗明义地写道：“元宇宙：意识和生命的互联网”，并且以地球和人类的角度，将宇宙演化分为五个阶段：零宇宙（奇点）是宇宙0.0；物理宇宙是宇宙1.0；生命宇宙是宇宙2.0；有人宇宙是宇宙3.0；元宇宙是宇宙4.0 。是否同意作者这样的划分宇宙的演变阶段是一回事，但是，将元宇宙纳入的人类对宇宙认知的体系之中，是很有启发性的。特别是，作者将笛卡尔的“我思故我在”的命题，以及凯文·凯利在《必然》一书中“知化”（cognifying）概念，引入到对于元宇宙的思考，触及到了元宇宙的核心问题：元宇宙是否将是一个基于人工智能，超越现实人类的，以原生虚拟人为主体的全新的“通用智能体”？
在本书的最后部分，作者们回归到人类意识发展与人工智能的未来：“人脑与超脑，都需要形成对'自我’的观念。”机器在处理一些复杂任务时不得不拥有自我意识，因为人工智能技术使得人工意识（Artificial Consciousness）成为现实，即机器的自我意识现在不是可能不可能的问题——机器人时代大幕已然揭开。元宇宙的重要功能则是提供这样一种人与机器的交互界面，创造人工智能突破性进展，加速后人类时代到来的契机。在这样的意义上，就不难理解：元宇宙中的一切皆计算机（XaaC）和一切皆服务（XaaS）联系在一起。因为，元宇宙就是通过计算实现的“意识的星辰大海”。
总之，这本书具有可观的知识含量，涉及技术涵盖面宽广，基本囊括了现阶段元宇宙涉及的所有技术的演进脉络，作了深入浅出的阐述，并且描绘了相关技术在元宇宙中的应用前景，对普通读者起到很好的科普作用。特别需要肯定的是，本书预测了在未来元宇宙建构中，异构芯片架构、指令架构、操作系统、虚拟化、数据中心、存储、网络、带宽等领域的发展方向，以及软件定义硬件，开源加速标准和接口统一的方向。作者关于元宇宙的这些深度思想，为技术背景的读者思考元宇宙技术发展方向，留下了新的问题和思考空间。
当然，这本书存在一些问题：宇宙演变的五个阶段的说法——新颖，但是作为科学探讨，则缺少深入论证；还有些问题属于全书的体例和章节之间的衔接问题。
在本序言结束之时，我请读者注意的本书的最后一个自然段：“随着人类的主观能力越来越强大、自由意志得到越来越充分地释放，人类对世界的认识一方面不断地向真实的物理世界靠拢，另一方面也在不断地寻求超越、逐渐发展而比物理世界更为强大。因此，我们有理由认为：随着认知的日益发展，人机的未来需要人类的设计和自由意志的指导，人类也才有可能成己而圣，为元宇宙立心，为万世开太平”。这是迄今为止，在关于元宇宙价值的最有冲击性的文字。我还是坚持人类需要谦卑主张，看到自己的极限，包括人工智能和元宇宙网络，以及元宇宙的极限。最后，我以美国计算机科学家，首届图灵奖获得者艾伦·佩利（Alan Perlis，1922‒1990）的一段话作为结语：“花一年时间在人工智能上就足以使人相信上帝”。
2022年4月15日
北京
[1] 近期，长短期记忆网络（long short-term memory，LSTM）提出者和奠基者，奥地利人工智能高级研究所（IARAI）创始人Sepp Hochreiter教授在《ACM通讯》发表论文，系统阐述了广义 AI （broad AI）的原理。
联系客服
