真正的元宇宙是地球

想象一个未来，在一个庞大的虚拟世界中，您可以做任何您在现实世界中可以做的事情，甚至更多。您可以玩以真实世界为背景的游戏，这种游戏非常具有沉浸感，你无需怀疑。你可以在你一直想去度假却没时间去的乡村的街道上漫步。士兵、急救人员和公交车司机可以在与现实如此紧密匹配的虚拟环境中接受培训，当他们准备好进入现场时，他们已经确切地知道他们需要做什么。自动驾驶汽车和送货无人机等机器可以在数字城市中进行数百万小时的训练，与现实世界中的机器精确匹配——包括风、雨、雪、倒下的树木和违章的行人。

现在想象这一切都发生在同一个虚拟世界中，就像现实一样，其余的人类都在你周围的虚拟世界中。

这就是元宇宙（Metaverse）：首先启发 Geopipe 的大规模未来数字现实版本。真正的元宇宙是一个大规模的多用途环境，它复制了我们的现实世界，建立在一个标记丰富的地球数字孪生之上。与了解该环境中的物体以模拟一个活生生的世界的体验叠加在一起，这个真正的元宇宙比任何想象中的世界或拼凑而成的元宇宙更大、更有用。

让我们分解元宇宙的三个部分：可用于任何应用程序的环境、现实的数字孪生以及与这些孪生进行交互的方式。

真正的元宇宙是一个大规模的多用途环境，它复制了我们的现实世界，建立在一个标记丰富的地球数字孪生之上。

首先，元宇宙必须是多用途或多世界:将一个小型的、一次性使用的(虚拟)世界称为“元宇宙”将忽略组合词中的“元”部分(“元宇宙”)。将“元宇宙”标签应用于《侠盗猎车》手中的“自由城”等虚拟环境，或由建筑公司为其渲染创建和使用的纽约市街区的数字孪生，或者专门为训练自动驾驶汽车而制作的旧金山“高清地图”。正如《纽约时报》断言，这些当然都是“元宇宙的邻居” 。1、真正的元宇宙是一个多用途的虚拟空间，而不仅仅是一个单一用途的空间；2、与我们自己的现实世界进行比较和对比：我们不会仅将现实用于参加会议、玩彩弹射击或 Drivers' Ed，相反，所有这些都共存于一个可以同时容纳所有这些的大型世界中。

就像纽约市的真实版本一样，Multiverse 的华盛顿广场公园可以同时成为社交聚会场所、音乐场所、激进主义中心和滑板游戏的场所。

不幸的是，现实世界受到时空和物流的限制：您无法在现实世界的同一地点同时做所有这些事。物理定律禁止一群实习机车工程师同时乘坐不同的列车在同一条路线上行驶。物流使得我们不可能在一个工作日的早上对高速公路或机场的紧急情况做出反应，因为成千上万的旅客正试图前往他们的办公室(如果我们能回到真正的办公室的话)。在虚拟空间中，你可以选择让十个人共享一间会议室一起开会，或者同时，四个人可以共享同一间会议室——只是在不同的世界副本中。在定义元宇宙时，存在着一种机遇：（1）它是一个统一的环境(或一组关联的环境)和一个权威副本，就像现实世界一样吗?一个人对某个地点的改变是每个人都能看到的，如果你在这些世界的某个特定虚拟地点，在同一地点的任何人都能看到你?（2）或者如果你愿意的话，它是同一个世界复制成不同的版本，可以独立导航和修改:一个元宇宙。

最有用、最真实的元宇宙尽可能接近地复制了这个现实世界，分形地复制了每一栋建筑、每一棵树、每一扇窗户、每一盏红绿灯，甚至每一片草叶。

元宇宙的强大之处在于它可以是其中之一，也可以是两者兼而有之。很可能我们最终会得到一个权威的元宇宙，它是地球的“主要”孪生体，大多数虚拟生活都发生在其中，当您需要为特定目的使用或重用特定区域时，按需复制会分支或分叉。你可以拆除和重建你正在工作的建筑，重新安排交通和规划建设，同时主办一个国际会议。你有无限的机会去模拟不同的行动过程，并预测潜在的挑战和所需的资源。

那么这个元宇宙是如何与我们的地球相匹配的呢？还需要一个组件：数字孪生。现实世界的数字孪生是构建元宇宙（不仅仅是一个元宇宙）的重要先决条件。想象中的地方的虚拟副本，例如 Fortnite 地图，可用于某一天的音乐会和下一次的大逃杀战斗，是实现元宇宙的重要一步。但十年后，我们将大部分虚拟时间都花在元宇宙上，因为元宇宙将反映现实世界。我们的大部分工作和大部分游戏已经需要并涉及现实世界，因此逻辑上最有用、最真实的元宇宙尽可能接近地复制了这个现实世界，分形复制了每一栋建筑、每一棵树、每一扇窗户、每一个红绿灯，以及甚至每一片草叶。

像OpenStreetMap这样的人工生成的地图在捕捉热门城市空间的广泛细节方面非常有效，这要归功于许多志愿者的时间投入。但是，元宇宙的深度细节“矩阵”只能通过让计算机智能速理解现实世界，并将其变成数字孪生来恰当地创建——然后保持最新。现有的一种无需人工智能就能实现自动化的方法是创建被称为“摄影测量”的3D世界照片(想想谷歌地球、必应地图等，或者无人机通常创建的东西)，这些照片从远处看都很好看。但是靠近它们就会分崩离析，因为没有关于世界上实际情况的信息或标签。

元宇宙的基础是丰富的现实数字孪生体，上面标有世界上的物体和材料。了解对象和表面类型之间的差异（左图），能够单独识别每个独特的对象（如数百万个窗口中的一个，中图），以及作为游戏引擎就绪的几何体（右图）使元宇宙具有交互性和可模拟性。

在Geopipe，我们创建世界的数字孪生，而不仅仅是它的外观。从我们最早尝试将城市变成游戏关卡的灵感中，我们知道描述世界的标签和元数据是制作有用的交互式数字孪生的重要组成部分。我们教算法解析照片、激光扫描、地图和世界的其他原始数据，使其成为描述每一个物体的配方，从类型(建筑、树木、道路……)到形状、大小和材料。从这些配方中，我们可以生成丰富的现实数字孪生，不仅看起来正确，而且可以进行模拟和交互。这些配方的元数据嵌入在数字孪生中，因此树木可以随着季节的变化而变化，门可以打开，水可以流动，交通灯可以改变颜色。而且我们可以做得很快：今天，我们可以在不到一天的时间内复制整个大都市区。通过依靠高度分布式机器学习系统而不是人类的速度，我们可以扩展到地球上更多的地方，并深入复制越来越小的世界细节。

最后，要构建元宇宙，您需要通过某种方式与整个地球的数字孪生分层进行交互。Epic Games的David Weir-McCall最近发表了一篇与我非常接近的论文，即数字孪生是最有用的《元宇宙3》的重要环境.。令人欣慰的是，Epic 正在采用一些必要的基础设施来支持基于我们的现实的元宇宙。Epic的虚幻引擎(Unreal Engine)和 Unity Technologies的Unity游戏引擎都被广泛用作“游戏技术”支持游戏、人类和自动驾驶汽车的训练模拟、建筑和房地产的可视化和 VR 体验，甚至为无人机开发交通控制系统和让医疗学生检查虚拟病人。构建真正的元宇宙需要将细节丰富且带标签的数字孪生体与允许人类和机器与现实世界交互、可视化和模拟现实世界的模拟或游戏引擎相结合：元宇宙不仅看起来像并包含现实所包含的内容，它的行为也像现实世界。

科幻小说可能会把元宇宙描绘成反乌托邦，但在现实世界中，与我们的物理现实重叠的元宇宙使无数应用成为可能，从解放到拯救生命，从娱乐到世俗。在无缝过渡到现实世界之前，人类和机器将在元宇宙中接受完美的训练。残疾将不再限制任何人访问地球上的任何地方和任何人。游戏、电影和故事的环境将比当今的游戏玩家和消费者想象的更详细、更大、人口更多，更不用说访问了。在开始动土施工之前，城市将会在未来的一天、明年、下个世纪被全面详细地规划。

元宇宙永远不会取代作为人类与他人共同存在的独特体验。但它将赋予我们想象、创造和分享虚拟世界的能力，让“现实生活”更丰富、更安全、更快乐、更充满活力。

by Christopher Mitchell

参考文献：

• "Are We in the Metaverse Yet?": https://www.nytimes.com/2021/07/10/style/metaverse-virtual-worlds.html

• "The Metaverse is Coming": https://www.wired.co.uk/article/metaverse

• "Digital twins will act as the “foundation of the Metaverse": https://www.dezeen.com/2021/07/23/digital-twins-metaverse-david-weir-mccall-epic-games/

• "The metaverse is the future of our reality. Mark Zuckerberg and its other evangelists are planning for it.": https://www.washingtonpost.com/opinions/2021/07/28/will-metaverse-connect-us-or-just-remind-us-how-far-apart-we-remain/