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何哲:虚拟化与元宇宙——人类文明演化的奇点与治理

更新时间:2022-01-14 08:52:54
作者: 何哲  
英国哲学家Nick Bostrom发表的论文《我们是否生存在计算机模拟中》[5]。同在2003年,Facebook的前身开始出现,形成了基于个人真实信息的巨型网络社交媒体。在娱乐方面,从2000年开始,基于3D建模的生活场景模拟游戏《模拟人生》上市并不断进行更新,引发世界范围内的虚拟类游戏热潮,此后,包括PS3、XboX360等代表的游戏主机普遍将3D游戏作为主要的游戏开发品类,游戏世界开始大规模进入3D时代。2008年,大型的3D电影《阿凡达》上市,掀起了新的3D视觉热潮,人类与电脑之间的视觉交互障碍,只有一层薄薄的屏幕了。

  

   伴随着网络的不断延伸,相应的数字技术也在同步推进,如大数据和人工智能技术。网络在社会的全面渗透,势必形成对真实世界的不断数字映射,因为只有通过数字采集和构建,才能在网络上进行交互传输,可以说网络化就是数字化进程的主脉络。伴随着移动互联网和越来越多的无所不在的感知系统的存在,如遍布城市的摄像头和声控器,能够有效将整个城市进行实时采集和处理。智能手机的出现,更是极大促进了个体的数字化映射进程,因为智能手机已经远远超过了本身所具有的通信功能,而是整合了包括高性能计算机、高清摄像头、声音采集器、地理信息定位系统、动作感知器、生物特征采集器(如指纹、虹膜等)的复杂的感知计算通信系统。因此,智能手机极大促进了个人的数据采集,利用智能手机可以大体精准地为用户进行数据画像,由此形成了个体自然信息的大规模上载,从而构建了元宇宙的个人信息和社会交互基础。在大数据的促进下,人工智能也相应发展起来,20世纪已降人工智能的迅速发展本质上来自数据素材的飞速积累,从而形成了以“深度神经网络+大数据”为核心方法的进化路径[6],从而改变了长期以来符号逻辑方法对人工智能发展的局限。从人工智能的现状来看,虽然其在整体的认知和适应性方面与人类还有差距,但已经在大部分的分领域接近或者超越了人类水平。人工智能的发展,为元宇宙的发展奠定了智能控制技术的基础。

  

   除了数字技术本身的飞速发展外,与数字技术相关的生物信息技术也极大地助推元宇宙的产生。从19世纪末开始,伴随着电子技术发展,电子技术就在生物领域得以应用,如心电图和脑电图,而自20世纪中叶数字技术出现后,数字技术与生物科技的交叉成为生物学领域的主流。这既包括生物技术对数字技术的利用,例如数字化的生理指标检测(心脑电图)和治疗设备(CT、核磁共振等),也包括数字技术对生物科技的学习,例如遗传算法和神经网络。生物数字技术近年来在人机交互方面的一系列发展,特别是神经系统和电子系统的耦合发展,对元宇宙的发展有着极大助益。主要包括三类:一是动作感知系统。通过全身的传感器可以精准地感知人体动作进行数字化处理,目前在娱乐领域尤其是电影领域已经有了充分的应用。二是器官感知和反馈系统。如人工耳蜗、电子皮肤和触觉手套,人工耳蜗在医学上已经应用很广泛,本质上是人工器官,将电讯号直接作用于神经系统,电子皮肤和触觉手套可以更加精准地把精细的手部动作进行测量感知,并将各种感觉模仿出来反馈给皮肤,目前在一些非常高端的制造和医学领域有所应用。三是脑波控制和脑接口。一类是不深入皮肤,利用大脑发射的脑波,实现对数字设备的控制[7];另一类是直接将神经与电极相连,形成生物电子神经系统。前者在很多领域已经有所应用,如无人机控制已经有民用化产品,后者则还存在伦理和技术难点。

  

   此外,包括区块链、电子商务、网络游戏、数字经济、智慧城市等一系列数字技术在经济社会各个方面的拓展都为元宇宙的产生做好了相应的技术准备,从而使得元宇宙的诞生成为水到渠成、呼之欲出的产物。

  

   (二)元宇宙的构成要件

  

   进一步解析元宇宙的构成,可以发现元宇宙的形成和运转要包括若干核心要件。

  

   ⒈高度沉浸式的3D视觉体验

  

   元宇宙作为对现实世界的高度模拟和形成个体沉浸式的体验,首先要形成的是对视觉系统的自然替代,这就要求实现更高精准程度的3D视觉体系。3D技术并不是近些年才产生的,早在16世纪时,人们就已经开始通过绘制两幅略有差异的画形成3D画。1838年,英国科学家查尔斯?惠斯通正式发表了双目并用视觉(Binocular Vision)理论,并制造了最早的反光式立体镜。1844年,英国科学家大卫?布鲁斯特发明了“布鲁斯特立体镜”,其与今天的VR眼镜在结构上已经高度相似。1935年, 斯坦利?温鲍姆(Stanley G. Weinbaum)在他的科幻小说《皮格马利翁的眼镜》中首次提出了通过佩戴3D眼镜进入一个虚幻世界的构想,成为今天元宇宙最早的概念提出者。1952年,好莱坞最早推出了世界上第一部商业化的立体电影《非洲历险记》,掀起了立体电影的第一次发展高潮。1955年,美国摄影家莫顿?海利格在他的论文《未来的影院》中详细阐述了他的多感官交互设备的概念,并在1962年建立了第一台原型机Sensorama,其不仅可以显示3D图像,还可以吹风和喷出香气。1965年,计算机图形和虚拟现实之父伊万?苏泽兰在他的《终极显示》一文中提出了显示的最终目的是创造一个人类无法分辨真假的虚拟世界,并且这一世界还可以与人类进行互动和实时改造。1990年,我国科学家钱学森将Virtual Reality翻译为“灵境”。自20世纪90年代开始,伴随着计算机芯片能力的大幅度跃升,3D技术在娱乐、科研、军事等领域得到飞速发展。例如,3D游戏已经成为当前游戏的主流,自由世界游戏Minecraft用户已经超过2亿,成为史上最为普及的游戏,利用新一代虚拟引擎技术构建的自由世界游戏也已经可以达到高度拟真的光影效果,而利用模拟技术进行飞行员、驾驶员训练也早已经在军事教育等领域应用。

  

   ⒉交互式的多感官模拟系统

  

   仅模拟视觉还远不能构成元宇宙,人类在自然领域的探索不仅依赖视觉,还依赖于听觉、嗅觉、味觉、触觉等各种感觉器官来感知世界。因此,高度拟真的元宇宙必须要形成全方位的感知模拟而不仅仅是视觉模拟。目前,听觉系统的立体模拟已经发展到一个较高的水平,相对而言其算法也比较简单,但是对于一个复杂场景多音源的模拟依然需要更为强大的算法模拟。而味觉和嗅觉系统的模拟技术则相对发展较为迟缓,主要是人类的味觉和嗅觉系统过于复杂而构成复合味觉和嗅觉需要更为复杂的化学技术的支撑,例如能够通过简单的集中化学原料的配比形成复杂精准的香味依然很困难,并且在现有的娱乐场景中,利用嗅觉和味觉的场景还远不够多,因此难以形成商业开发价值。近年来,一些企业开始研发气味模拟系统,如OVR Technology公司披露正在开发的气味模拟系统重130克,可以模拟250种气味。皮肤感知和反馈系统也是近年来正在重点着力的元宇宙要件。皮肤是人体最大的感知器官,能够感受到冷、热、痒、压、痛等各种复合知觉,要完成元宇宙内的劳动和真实的体验,就需要更好地模拟皮肤的感受[7]。同时,对于触觉的模拟不但能够帮助人类感知虚拟世界,也能够帮助机器人感知真实世界。目前,基于手部皮肤的触觉手套已经在各大实验室如MIT、Facebook开发,未来将会被广泛用于人类与元宇宙的交互。

  

   ⒊自然系统的仿真模拟

  

   要实现更为逼真的情景模拟,元宇宙就必须要能够精准地对自然系统进行仿真,否则元宇宙就是一个升级版的网络游戏。这就要求元宇宙能够对地球上的自然系统和现象进行精准的模拟,既包括天气系统、海洋系统、生物系统等纯粹的自然系统[9],也包括人为操作导致的物理化学变化的模拟。在目前的3D系统中,已经大致做到了初步的模拟,例如随着时间变化,会产生太阳升落、风霜雨雪的变化,近来的虚幻5引擎甚至可以把光影做到接近真实照片的程度。然而这些都只是初步的视觉模拟,要对元宇宙内的物体进行精准的模拟,就需要在不同层面上为大量物体进行逼真的建模。例如,在飞行驾驶模拟时需要考虑到空气密度、湿度、温度、气流等各种复杂要素,从而使得飞机做出相应的姿态改变。在战争系统中要能够模拟到各种武器在自然物理特征,例如弹道要受到重力和空气阻力、风力的影响。在生态模拟中要为不同的种群建模,并根据自然环境模拟生物的运动和发展轨迹。在更多的生活和劳动场景中,同样需要自然系统的模拟,例如在城市建筑时,要考虑到高层建筑面临的防震和风力晃动影响,以及根据天气和地质状况构建城市防水系统,这些都要进行逼真的模拟。如果做不到这些,那么元宇宙只是一个相对更高级的展示橱窗,而不是高度拟真的虚拟地球。

  

   ⒋强AI的智慧场景

  

   无论是元宇宙的娱乐目的还是其他生活工作目的,其价值都不只是提供一个纯3D浸入的数字模拟场所,而在于能够提供给每个用户更大的自由、更为丰富的事件活动和更为便利的服务感知。这就需要元宇宙中提供高度拟人化的各种社会场景。例如在进入购物场景时,要有优雅细致的拟人数字店员的介绍和服务,在进入工作场景时,要有充足的助手和辅助人员,更不要说在其他娱乐场景中,要有充分的元宇宙内主体的互动,这在游戏中已经很常见,被称为NPC(Non-Player Character)。NPC的存在正是为游戏提供更多的辅助,从而使得游戏场景更加逼真和生活化。对于追求高度拟真的元宇宙而言,显然NPC的价值将更加重要。更加人格化的NPC就需要强有力的AI的支撑。也就是说,要让用户无法分辨出元宇宙中遇到的人是真实自然人扮演的,还是AI生成的。这实质就要求AI能够通过图灵测试。这也意味着AI要具有更为强大的学习能力和适应能力,同时也要甚至具有人类的缺陷乃至于正常的情感反应。这就对形成新一代通用人工智能模型提出了更高的要求。当然,在早期,元宇宙可以通过强大的背后计算能力的支撑,将不同的专用AI算法整合在一起,形成早期的通用智能。随着通用AI模型的进一步发展,则可以让AI形成的数字主体在元宇宙中自行演化,形成符合元宇宙内在情景特征的数字主体。

  

   ⒌大量社会主体和行为的参与和进入

  

以上的诸要素实际上都是元宇宙的技术准备或者客观要素,形成了元宇宙的环境基础,而元宇宙最终的成型,则是需要更加丰富的自然人的进入,从而形成类似于现实社会的各种丰富的实际场景。这主要包括几类:一是娱乐场景。这是元宇宙最初的动机,人类与AI之间的互动始终是缺乏真实感的,这种感觉不仅来自于AI的生硬,即便AI高智能化后,也会因为无法将其与线下融合而产生数字隔阂,因此,更多社会真实个体的融入会让元宇宙更加生动娱乐。二是工作场景。当前的各种工作线上沟通机制,如在线会议等,都可以嵌套进入元宇宙的场景,从而替代大部分的线下实际交流。三是消费场景。今日之绝大多数的电子商务体系,都可以在元宇宙中以更加逼真的形态展示和互动。四是社会场景。例如一些宏大的社会行为,如大规模的选举、协商议事等公共治理行为,都可以在元宇宙中进行,如在某些已有的生活仿真类在线游戏中,已经进行了市长的选举。 (点击此处阅读下一页)


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