王运武的博客分享 http://blog.sciencenet.cn/u/wangyunwu 王运武,教育技术学博士研究生。出版专著1部,发表论文10余篇。

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元宇宙的起源、发展及教育意蕴 精选

已有 9167 次阅读 2022-2-25 17:10 |个人分类:学术论文|系统分类:论文交流

【摘要】:后疫情时代人类加速从现实世界向虚拟世界迁移,行走于现实与数字之间。元宇宙应运而生成为时代热词,人类迈向了元宇宙时代,步入数字化生存高级形态。当前,人们热议的元宇宙,并非宇宙的一种形态,而是借用了宇宙的隐喻。人们对元宇宙内涵的理解已经超越了文学作品和宇宙理论中的认知。元宇宙建设与发展应该遵循三不原则。元宇宙不能取代现实世界,而是现实世界映射的虚拟数字空间。人类进入元宇宙有三重境界:体验元宇宙、沉浸元宇宙和融入元宇宙。人类进入元宇宙有两种途径:一种是现实人与元宇宙进行沉浸式交互;另一种是人类以数字化身身份融入元宇宙,进行数字社交和数字生存20216月以来,中国对元宇宙研究热度呈现爆发式增长,研究机构争先开展元宇宙研究。元宇宙呈现元宇宙理论、政策法规和标准规范、战略规划与架构设计、关键技术、场景/环境构建、应用场景、经济与产业、治理等八大研究趋势。中国、韩国 美国等国家率先制定元宇宙政策,推动元宇宙产业发展。元宇宙对变革人类教育具有巨大潜能,在医疗与医学教育中具有广泛的应用前景,与现实世界重塑虚实共融智慧学习环境。尽管元宇宙对变革人类教育具有巨大潜能,但是元宇宙不可能完全取代现实世界中的人类教育。

【关键词】:后疫情时代;数字化转型;元宇宙;元宇宙孤岛;医学教育;“三不”原则;教育潜能

 

后疫情时代,全球加快了数字化转型,数字化学习、数字化工作和数字化生活正在成为人们的常态。人类数字素养与技能迅速提升,数字化意识和习惯正在养成。线上虚拟世界成为现实世界的平行世界,人类加速从现实世界向虚拟世界迁移,行走于现实与数字之间5G/6GWiFi6人工智能、大数据、物联网、区块链、VR/AR/MR等新一代数字技术发展迅速,数字孪生理论技术更加成熟。由此催生了元宇宙,人类迈向了元宇宙时代,步入数字化生存高级形态。其标志是2021年元宇宙成为年度热词和流行语,引发了思想、科技、资本、企业、文化和教育等各界的热议。元宇宙入选国家语言资源监测与研究中心发布的2021年度十大网络用语”、《柯林斯词典“2021年度热词、《咬文嚼字“2021年度十大流行语”中国新闻周刊“2021年度十大热词。此外,北京、上海、江苏、山西、广州、深圳、成都等多地出现元宇宙提案议案,元宇宙成为两会中的热词2021年被誉为元宇宙元年,巨大资本竞相涌入元宇宙,全球掀起了元宇宙浪潮,这必将人类数字文明推向新高度。元宇宙风靡全球,元宇宙作为下一代互联网发展的新形态将开启未来数字世界新时代。元宇宙究竟是什么,将会对人类教育产生哪些影响,未来元宇宙如何变革教育等问题值得深入探讨。

究竟何为元宇宙

1.1元宇宙的起源

人类对元宇宙的认识,源自于人类对宇宙的认识。中国古代就有对宇宙的探索,形成了关于宇宙的朴素知识。据词源考证,“宇宙”一词可以追溯至《庄子·齐物论》中的“奚旁日月挟宇宙。战国末期的尸佼说:四方上下曰宇,往古来今曰宙指空间,指时间,宇宙体现了时间和空间的统一。

文学作品中形成对元宇宙认识的萌芽。早在1985年,何新认为刘再复的散文诗体现了“双元宇宙的象征”,双元宇宙指两个无限的宇宙,融心灵与存在为一体。心灵是就深邃而言,存在是就广度而言。1992年,美国作家尼尔·斯蒂芬森(Neal Stephenson)在科幻小说《雪崩》(Snow Crash)中提出了元宇宙metaverse)。这部小说以21世纪为背景,描绘的元宇宙是一个救援的地方。主角Hiro Protagonist带着防护眼镜和耳机进入元宇宙,在数字世界中作为自己定制的化身出现。

从宇宙学看,宇宙的相关概念有母宇宙、婴宇宙、多宇宙、大宇宙、元宇宙、本宇宙、超宇宙等。母宇宙是原始宇宙,可以产生无数个婴宇宙。本宇宙即人类生存的可见宇宙。大宇宙是本宇宙和其它宇宙构成的更大宇宙。本宇宙不是孤立存在的,而是一个多宇宙。元宇宙演化为本宇宙,本宇宙演化为超宇宙。宇宙大爆炸理论认为宇宙起始于奇点,奇点本身就是一种宇宙形态,也就是元宇宙的存在。此外,算法领域提出了基于多元宇宙理论的群智能优化算法——多元宇宙优化算法(Multi-Verse Optimizer, MVO)。

1.2元宇宙的定义和内涵

元宇宙的概念和内涵引了学界和业界热议,但是尚未形成较为统一的认识。Metaverse由前缀meta(意为元、超越)和词根verse源于universe),直译为元宇宙。当前,人们对元宇宙内涵的理解已经超越了文学作品和宇宙理论中的认知。深刻认识元宇宙及其内涵,需要从宇宙学、哲学、技术、新闻传播、服务、社会、经济、教育和政界等多个语境进行剖析。当前,人们从不同视角对元宇宙的认识主要有以下观点:

从宇宙学视角看,元宇宙是宇宙的初级和低级形态。韩民青认为元宇宙是比本宇宙层更深入、更广大、更原始的背景宇宙层次或初级宇宙层次,具有与本宇宙不同的性质,属于另类宇宙。本宇宙是有元宇宙演化生成的更高一级的宇宙。由此可见,元宇宙并不是一个与本宇宙并行的概念。显然,当前人们热议的元宇宙并非宇宙的一种形态,而是借用了宇宙的隐喻。从学理上看,数字宇宙、虚拟宇宙、孪生宇宙等更适合表达当前人们热议的元宇宙。

从哲学视角上看,元宇宙为人类营造了虚拟的数字空间和数字世界,增强了人与动物的本质区别。元宇宙不是客观存在的,而是典型的人造宇宙、人造时空和人造世界。创造和使用元宇宙将成为人类和动物的重要本质区别。元宇宙能够增强人类的思维意识,充分发挥人类的主观能动性,更有利于人类开展现实世界中无法实现的思想实验,为人类探索未来的未知世界提供了新路径。元宇宙将是人类思想的创新实验室,开辟人类创新创造的新时代。未来,人类将进入现实与虚拟相融合的双重宇宙空间,人类需要在双重宇宙空间中转换角色,更需要重构双重社会规范、伦理与道德。

从技术视角看,元宇宙是信息技术的综合集成,描绘了未来的信息技术革命愿景的全景。黄欣荣和曹贤平认为元宇宙是指人在自然宇宙之外,通过数字技术建构的一个与自然宇宙相映射但又能给人提供自由创造空间的数字虚拟宇宙,并通过对数字宇宙的探索更加充分地认知和利用自然宇宙。张夏恒和李想认为“元宇宙是指依托互联网、信息技术、虚拟仿真技术、数字技术等构成的一种沉浸式体验的互联网要素融合形态。”

从新闻传播角度看,元宇宙正在重新定义新闻,驱动数字新闻业变革,催生了沉浸式新闻。新闻是新近发生的事实的报道,变成了用户对重构的事实的临场感知。元宇宙将推动新闻传播的虚拟互动,以沉浸式叙事的方式创新新闻报道。元宇宙是一个虚拟与现实高度互通,且由闭环经济体构造的开源平台。元宇宙将催生新的“新媒体”平台,新闻传播将进入一个全面新的场景时代元宇宙将打造“无场景不新闻”的另一个平行世界。

从服务业视角看,元宇宙将打造数字服务新生态,加速传统服务数字化转型升级,形成数字服务产业新业态,提升人类数字化生存质量。元宇宙可以实现数字世界的规模化个性服务,系统地满足用户的个性化需求。元宇宙催生智能、系统、精准和个性化规模化社交服务202111月,韩国首尔发布《元宇宙首尔基本计划2022-2026)》(Basic Plan for Metaverse Seoul 2022-2026),全球率先开启了元宇宙公共服务。首尔计划分为起步(2022年)、扩张(2023-2024年)和完成(2025-2026年)三个阶段,投入39亿韩元打造元宇宙平台,在经济、文化、旅游、教育和民事投诉等政府业务领域建立元宇宙行政服务生态系统。这个基本计划涵盖经济、教育、旅游、通信、城市、行政和基础设施7个领域2023年将成立虚拟公共服务中心“元宇宙 120 中心”(Metaverse 120 Center,虚拟形象的公职人员将克服时间、空间和语言限制为人们提供公共服务。元宇宙平台将创建虚拟旅游特区,在虚拟空间中复活被摧毁的历史遗迹。此外,首尔还将在元宇宙平台建立首尔金融科技实验室,以构建培育金融科技产业的线上线下集群。在教育领域将创建首尔开放城市大学的虚拟校园,为学习者提供沉浸式学习资源。

从社会视角看,元宇宙是本宇宙的镜像宇宙,可视为人类社会的数字化再现。元宇宙可以突破时间和空间的限制,产生虚拟的人类社会新形态。元宇宙为人类社会的数字化转型提供了新路径,虚拟人是开拓元宇宙的先驱,在虚拟世界构建后人类社会陈刚和董浩宇认为“元宇宙是利用科技手段进行链接与创造的,与现实世界映射与交互的虚拟世界,具备新型社会体系的数字生活空间。”元宇宙必将深刻影响和改变人类的劳动生活、消费生活和精神生活,形成虚拟劳动、虚拟消费和虚拟文化等人类社会生活新方式。人类将有两个身份,一个是人类社会的自我,一个是元宇宙社会中的虚拟人。现实世界中的人有生老病死,元宇宙中的虚拟人可以数字永生。在元宇宙社会,数字化社交和数字化生存将成为常态。元宇宙中的虚拟社交对象,既可能是人类的虚拟映射,也可能是智能机器人。当前,元宇宙社会尚处于构建形成的初级阶段,类似于宇宙大爆炸之前的混沌状态,还没有形成虚拟社会秩序和规则。元宇宙社会打破了区域和国界,具有典型的无边界和开放性,呈现出全新的人类数字文明。元宇宙社会治理相对于人类现实社会而言更具有复杂性,未来元宇宙社会治理极具挑战性。以区块链、人工智能等为代表的智能技术是元宇宙社会治理的关键技术,尤其是区块链技术对于构建元宇宙社会的信任机制至关重要。

从经济视角看,元宇宙是数字经济发展的催化剂,元宇宙社会需要构建新兴数字经济体系。互联网对实体经济产生了重大冲击,元宇宙将引发对实体经济的新一轮冲击。数字生产、数字资产、虚拟货币、数字货币、数字交易等成为元宇宙数字经济的构成要素。数字身份为数字资产的创造和消费提供了新经济模式,数字资产与现实资产的双向流通创造新经济体系。元宇宙中的数字资产以非同质化代币(Non-Fungible TokensNFT)和非同质化权利(Non-Fungible RightsNFR)的形态存在,并引发虚拟商业模式变革和数字经济生产、流通和消费模式的重构。

从教育角度看,元宇宙是在线教育发展的新形态,开启虚拟现实教育新图景2003年,美国林登实验室创建的虚拟世界Second Life是具有代表性的元宇宙形态。在Second Life教育功能模块中,能够购买教育用地、创建虚拟学校、开设虚拟课堂和虚拟讲座、进入虚拟图书馆、开展教学实验和技能训练等。在教育领域涌现了教育元宇宙和学习元宇宙的理念。刘革平、高楠等认为教育元宇宙是利用VR/AR/MR、数字孪生、5G人工智能、区块链等新兴信息技术塑造的虚实融合教育环境,是虚拟与现实全面交织、人类与机器全面联结、学校与社会全面互动的智慧教育环境高阶形态。华子荀和付道明认为“学习元宇宙Metaverse for Learning是在元宇宙技术基础上构建起来的学习场景, 融合了现实学习空间与虚拟学习空间,并通过数字孪生、区块链技术等实现虚实空间的相互映射与动态交互。

从政界来看,元宇宙引发了政界的高度关注,政府积极响应元宇宙可能带给人类的机遇与挑战,迅速超前部署元宇宙发展战略202111月,俄罗斯卫星网报道,巴巴多斯将成为首个在元宇宙中设立大使馆的主权国家,在虚拟世界平台中推动与各国政府的双边关系202112月,管筱璞和李云舒在中央纪委国家监委网站发文《元宇宙如何改写人类社会生活》,畅想了元宇宙将会对人类社会生活带来的变化,同时提出需要理性看待元宇宙带来的新一轮科技革命对社会的影响。上海、浙江、海南等在技术、产业等战略规划中,超前部署元宇宙技术研发和产业发展2022年,上海徐汇区首次将元宇宙写入政府工作报告,将探索成立元宇宙创新联盟。武汉、合肥、成都等政府工作报告都提及元宇宙。

通过以上对元宇宙认识的分析,可以得出以下基本观点:第一,当前人们热议的元宇宙不是宇宙学视角的元宇宙,也不是宇宙学的一种形态,而是借用的了宇宙的隐喻表达虚拟的数字世界。确切来说,数字宇宙、虚拟宇宙、孪生宇宙等是一种更贴切的表达方式。第二,元宇宙既是数字化理念,又是数字技术的集成,还是数字空间和数字世界。第三,元宇宙是典型的人造物,不仅需要VR/AR/MR、触觉互联网、人工智能、区块链、仿真技术等关键技术支撑,更需要元宇宙相关理论、方法、解决方案、标准等方面的创新与突破。第四,正如虫洞是连结两个遥远时空的空间隧道,移动互联网5G/6GWiFi6)、卫星互联网和触觉互联网(技能互联网)是人类穿越现实世界和元宇宙的通道。第五,元宇宙将会对人类社会发展产生重大影响,元宇宙对变革人类社会具有巨大潜能,人们对元宇宙的未来发展充满了殷切的期待。

元宇宙建设与发展应该遵循“三不”原则不能脱离”“不能取代”“不能挑战):

第一条原则:元宇宙不能脱离现实世界而孤立存在,元宇宙是现实世界的映射或镜像,当然也有可能突破现实世界的时间和空间限制而在一定程度上超越现实世界。元宇宙不像现实世界一样具有实体,而是现实世界实体的虚拟化身,或是人类构造的虚拟体。

第二条原则:元宇宙不能取代现实世界,而是与现实世界深度融合,人类数字生存或虚拟生存不能取代现实生存。元宇宙是现实世界的补充和拓展,而非替代关系。元宇宙延伸人类生活空间,拓展人类感知能力,丰富人类生存体验。人类全部沉浸于数字生存,也就失去了生存的价值和意义。

第三条原则:元宇宙不能挑战人类三大底线:法律底线、道德底线和人伦底线。现实世界的人生观、价值观和世界观,在元宇宙仍有其价值。元宇宙中的虚拟人需要遵守现实世界所构建的法律、道德和伦理,维护元宇宙和平,促进虚拟人共同发展。

1.3元宇宙的本质与特征

人们从技术、功能等视角分析了元宇宙的本质。Li Jun认为“元宇宙的本质是将现实世界与通过虚拟现实技术映射的概念或虚拟世界结合起来2021年,亚马逊云科技re:Invent全球大会上认为“元宇宙的本质是云计算”20221月,首尔国立大学医学院的教授发起了“医学元宇宙研究协会”,协会领导者Park Chul-kee认为“元宇宙的本质是相聚(togetherness)。如果有可能与他人分享和体验特定的三维空间和时间,无论是在现实中还是在虚拟现实中,这就是元宇宙。”聂辉华和李靖认为“元宇宙的本质在于互联互通interconnectivity,否则只是一个个孤立的游戏平台或者社交平台。从不同的视角看,元宇宙本质有多样化表达。宇宙学视角中的元宇宙本质是一种宇宙形态。从时空观看,元宇宙本质是平行于现实宇宙的数字宇宙。元宇宙与虚拟现实和增强现实有一定的区别,并不一定完全依赖于虚拟现实或增强现实环境,元宇宙可以在多样化的平台和终端访问。

关于元宇宙的特征主要有下列观点Roblox的创始人 David Baszucki提出元宇宙有八个关键特征:身份(Identity)、朋友(Friends)、沉浸感(Immersion)、低延迟(lLow latency)、多样性(Diversification)、随时随地(Anytime, anywhere)、经济体系(Economic system)和文明(Civilization)。陈刚和董浩宇界定了元宇宙的五大特征与属性:社会与空间属性(Social & Space);科技赋能的超越延伸(Technology Tension);人、机与人工智能共创(Artifical, Machine & AI);真实感与现实映射性(Reality & Reflection);交易与流通(Trade & Transaction)。Jagreet Kaur Gill认为元宇宙有五大特征:持久性Persistence)、同步性Synchronicity)、可用性Availability)、经济性Economy和互操作性Interoperability)。还有学者提出元宇宙有五大特征:社交性Sociality)、没有硬件限制No hardware limitations)、用户生成内容User-generated content:)、生存与呼吸Living and breathing)、连接世界Bridged worlds)。从元宇宙特征看,当前人们在线学习、在线办公、在线会议等不能称为元宇宙,只能看作是元宇宙的萌芽状态。数字映射的虚拟人(虚拟身份)、沉浸感、数字社交、数字经济、智能互联、在线触觉交互、在线技能交互、数字创造等八大特征是人类进入元宇宙的重要标志。

1.4元宇宙与现实世界的关系

元宇宙与现实世界的关系见图1元宇宙不能取代现实世界,而是现实世界映射的虚拟数字空间。元宇宙不能脱离现实世界而孤立存在,元宇宙与现实世界都是本宇宙的一部分。人类呈现三种形态:现实人、半数人、虚拟人/数字人(AI虚拟主播)。在现实世界中,人类以现实形态存在;在元宇宙中,人类以半数人和虚拟人/数字人(AI虚拟主播)的形态存在。机器人在现实世界中以实体机器人形态存在,机器人在元宇宙以虚拟机器人形态存在。人类与机器人在现实世界和元宇宙中以人机共生、人机共融、人机共创的方式存在。在现实世界中身份证/护照是人类的身份标识,在元宇宙中NFT是人类的数字身份标识。人类进入元宇宙有三重境界:体验元宇宙、沉浸元宇宙和融入元宇宙。人类进入元宇宙有两种途径:一种是现实人通过全息投影、触觉手套、VR头显等与元宇宙进行沉浸式交互;另一种是人类以半数人、虚拟人/数字人(AI虚拟主播)的数字化身身份融入元宇宙,进行数字社交和数字生存。在元宇宙中,数字身份、数字永生、数字生存、数字社交、数字孪生、数字资产等都是现实世界的数字映射。人类通过移动互联网5G/6GWiFi6)、卫星互联网和触觉互联网(技能互联网)畅游于现实世界和元宇宙之间,在虚实之中实现虚实共生和虚实共创,构筑人类数字文明新生态。

 

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元宇宙与现实世界的关系

元宇宙研究与发展现状

2.1元宇宙研究现状

从全球看,中国、韩国等国家学者率先开展了元宇宙相关研究20216月以来,全球关于元宇宙的研究热度持续增加,逐渐涌现了元宇宙相关的学术论文、研究报告、白皮书、新闻报道等。据百度指数统计2021628日,元宇宙的搜索指数从之前的0暴涨至76520211213日元宇宙搜索指数达到峰值126,575CNKI以篇名检索“元宇宙”统计20216月之前关于元宇宙的研究文献极少,每年的研究文献均在5篇以内20216-12月暴增至478篇。我国元宇宙研究主题涉及现实世界、区块链、概念股、虚拟世界、数字孪生、人工智能、虚拟现实、下一代互联网、云计算、虚拟场景、虚拟人、移动互联网、教育元宇宙、交互技术等内容。Web of Science以篇名检索“metaverse”统计,截至2022217日,元宇宙学术论文仅有140篇,其中2021年发表116篇,占总数82.9%韩语发表的学术论文107篇,占总数的76.4%英语发表的学术论文32篇,占总数的22.8%西班牙语发表的学术论文1篇,占总数的0.8%科学技术、计算机科学、人文艺术、教育、工程研究主题位居前列,分别占总数的18.5%15.7%10.7%10.7%10.0%专家学者迅速开展元宇宙研究,还相继出版了普及元宇宙、元宇宙前瞻性探索、元宇宙新经济等方面的著作,发布了元宇宙研究报告和白皮书。清华大学新媒体研究中心分别于20211020221月发布了《2020-2021元宇宙发展研究报告》和《元宇宙发展研究报告2.0版》,介绍了元宇宙的缘起、概念与属性、技术与产业链、场景应用、风险点及治理、热点和未来展望等内容。其他研究机构还发布了《2021-2022年中国元宇宙行业用户行为分析热点报告》2021-2022元宇宙报告》《2022年通信元宇宙行业研究报告》《中国元宇宙白皮书》《2022年中国元宇宙市场十大预测》等。总体来说,元宇宙研究呈现爆炸式增加,引发了研究者的高度关注。元宇宙研究可以归纳为两大类:一类是从宇宙学角度研究元宇宙;另一类是借助元宇宙隐喻,从计算机、教育学、医学、经济等其他学科视角研究元宇宙。人们对元宇宙的态度可以分为三种:一是积极拥抱元宇宙,体现了技术乐观主义;二是认为元宇宙是“伪概念”“伪命题”“资本骗局”,存在重大风险隐患等,体现了技术悲观主义;三是对元宇宙持观望态度,理性看待元宇宙将会对人类和社会发展产生的影响与变革,体现了技术中性论。

2.2元宇宙八大研究趋势

调研国内外研究文献,结合元宇宙产业发展情况,梳理发现元宇宙呈现八大研究趋势:

一是元宇宙理论。元宇宙还是新鲜事物,未来需要加强元宇宙定义、内涵、本质、特征等方面的研究。元宇宙理论基础有沉浸理论、虚拟现实理论、增强现实理论、不完全契约理论、开放复杂巨系统理论、大成智慧学、复杂性科学、媒介规范理论、三个世界理论(物理世界、精神世界、知识世界)等。元宇宙是复杂的人造系统,需要从哲学、社会学、管理学、教育学、人工智能等多学科和跨学科角度开展研究。

二元宇宙政策法规和标准规范。元宇宙已经吸引了政界关注,地方政府率先发布了元宇宙政策,致力于抢占新一轮科技革命。元宇宙中的虚拟人行为犯罪,与之对应的现实人需要承担法律责任。元宇宙中的行为主体,需要遵循元宇宙虚拟社会规范和伦理道德。现实世界的政策法规是否适合虚拟世界,如何构建适切元宇宙的政策法规,元宇宙将会对现实政策法规产生哪些冲击和影响,以及元宇宙标准规范等都亟待研究。

三是元宇宙战略规划与架构设计。当前,元宇宙产品还是“元宇宙孤岛”,多个元宇宙产品之间实现智能互联是一项重大的挑战。元宇宙智能互联也是提升人类宇宙感的重要战略。元宇宙是典型的复杂人造宇宙,由此决定了战略规划与架构设计的重要性。元宇宙体系架构包括体系参考模型、系统互操作、应用行为逻辑、技术参考架构、分层核心技术等。未来继续加强元宇宙战略规划与架构设计研究,迫切需要开展多领域的元宇宙架构设计研究。

四是元宇宙关键技术。元宇宙是数字技术的集成,涉及五类技术:(1新型通信技术,如移动互联网(5G/6GWiFi6)、触觉互联网(技能互联网)、卫星互联网、量子通信技术、卫星通信技术等。尤其是触觉互联网能够促进人类感知觉、技能与互联网深度融合,延伸人类技能,实现人机智慧互联,加快了人类迈向“人机共融”“人机共创”时代新型通信技术是实现现实世界与元宇宙智能互联的信息通道。(2虚拟仿真技术,VR/AR/MR、仿真技术3D建模技术、虚拟人技术(虚拟身份、AI虚拟人AI虚拟主播)等。(3去中心化技术,如区块链技术、NFT技术、分布式存储等。(4算力技术,如云计算、边缘计算、雾计算、霾计算、普适计算等。元宇宙触觉交互、虚拟环境、图形显示等需要更强大的算力。(5数字孪生技术,如人工智能技术3D仿真技术、三维地理空间技术、数据可视化技术AIoT技术。(6终端交互技术,如脑机接口、智能机器人、裸眼3D技术4D触感技术、全息影像技术、沉浸技术、触觉手套、电子触觉皮肤、腕带式AR传感器VR头显(虚拟现实头盔)、智能眼镜(AR眼镜)、虚拟现实(VR)耳机、智能手机等。

五是元宇宙场景/环境构建。元宇宙是现实世界的数字孪生,因而元宇宙场景/环境构建极其重要。元宇宙场景/环境的建设水平,将决定元宇宙的发展水平。元宇宙可以看作是可以通过互联网访问的共享虚拟环境3D资源、虚拟现实环境、全息环境等建设需要较大工作量,元宇宙场景/环境构建更需要巨大的工作量。元宇宙对虚拟现实、数据中心、数据孪生等具有极大依赖性,尤其是对网络带宽、算力、分布式存储、实时触感交互、云服务等具有极高的要求,由此将会导致电力消耗的激增,而需要付出较大环境保护成本。如何利用人工智能技术、大数据技术降低元宇宙场景/环境构建的工作量,降低元宇宙建设成本将是一项重大的挑战。

六是元宇宙应用场景。元宇宙受到业界广泛关注,全球加快了元宇宙应用场景探索。元宇宙应用场景涉及游戏娱乐、社交体验、健身、沉浸式商务、线上办公、文化旅游、古迹保护、建筑工程设计、学习和教育、虚拟医疗、AI虚拟直播、行政服务等。总体来看,当前,众多企业布局元宇宙产业,元宇宙应用尚处于起步阶段,元宇宙应用场景还需要深入挖掘。

七是元宇宙经济与产业。全球数字化转型背景下,相对于实体经济而言,数字经济所占的比重显著增加。元宇宙是未来数字经济的主要载体,是最具代表性数字经济。元宇宙产业蓄势待发,将激发元宇宙经济和产业活力,形成元宇宙产业生态链。元宇宙经济和产业是全新的数字经济和产业,元宇宙经济和产业研究将是一项全新的课题。

八是元宇宙治理。现实世界中社会契约主宰人类文明,元宇宙中数学契约、算法契约和社会契约共同缔造人类数字文明。元宇宙创造了人类数字文明新时代,与此同时也会带来虚拟人个人隐私与数据安全、虚拟社会秩序失衡、虚拟社会规则重塑、算法公平等安全隐患,更需要加强数字资产交易、数字资产权属、数字作品版权保护等方面的治理。

2.3元宇宙纳入战略规划

从全球看,中国、韩国 美国等国家政府、企业纷纷制定元宇宙发展战略,推动元宇宙产业发展2021518日,韩国科学技术和信息通信部发起成立“元宇宙联盟”2021831日,韩国财政部发布2022年预算,计划投资2000万美元开发元宇宙平台202111月韩国首尔率先发布了《元宇宙首尔基本计划2022-2026)》。

我国上海、浙江、江苏无锡滨湖区、北京通州区等地相继发展元宇宙相关战略政策,见表1202112月,上海市经济和信息化委员会发布《上海市电子信息产业发展“十四五”规划》以及电子信息制造业、软件和信息服务业两个专项规划,大力推进数字经济和元宇宙,致力于打造电子信息产业高端产业集群。浙江省将元宇宙列为未来产业技术重点方向之一。江苏无锡市滨湖区率先发布了首个元宇宙生态产业发展专项规划,北京市通州区明确了元宇宙创新引领发展的八条措施。

1元宇宙相关战略政策

省市

发布时间

发布单位

政策名称

元宇宙相关要点

上海

2021-12-24

上海市经济和信息化委员会

上海市电子信息产业发展“十四五”规划

加强元宇宙底层核心技术基础能力的前瞻研发,推进深化感知交互的新型终端研制和系统化的虚拟内容建设,探索行业应用。

2021-12-24

上海市经济和信息化委员会

上海市电子信息制造业发展“十四五”规划

前瞻部署量子计算、第三代半导体、6G通信和元宇宙等领域。积极关注和培育元宇宙相关技术的发展。

2021-12-24

上海市经济和信息化委员会

上海市软件和信息服务业发展“十四五”规划

AIOT、云原生、元宇宙、量子计算等新一代信息技术创新动能澎湃,日益融入经济社会发展各领域。

浙江

2022-01-05

浙江省数字经济发展领导小组办公室

关于浙江省未来产业先导区建设的指导意见

元宇宙列为未来产业技术重点方向

江苏

2021-01-01

江苏省无锡市滨湖区

太湖湾科创带引领区元宇宙生态产业发展规划

推动元宇宙技术在多领域深度应用。打造元宇宙核心产业区、元宇宙创新孵化园、元宇宙先进智造地。

北京

2022-01-19

北京通州区

关于加快北京城市副中心元宇宙创新引领发展的八条措施

规划1个创新中心+N个特色主题园区的元宇宙产业空间布局。

8条措施产业布局基金引导产权保护房租补贴产业引导人才引进国际合作示范应用

此外20211118日,张家界成立全国首个元宇宙研究中心,致力于研究元宇宙旅游产业发展,推动旅游经济的数字化转型。“元宇宙创新实验室”“元宇宙研究院”“元宇宙教育实验室”“元宇宙未来艺术研究所”“元宇宙NFT实验室”等研究机构纷纷成立还诞生了新的职业元宇宙首席分析师。在战略政策、研究机构的推动下,元宇宙呈现蓬勃发展态势。

3 元宇宙变革人类教育的潜能

3.1元宇宙变革医疗与医学教育

元宇宙在医疗、医学教育中的潜能蓄势待发,新兴技术正在潜入医疗预防、诊断、治疗和医学教育。当前医疗领域正在积极引入5GVR/AR/MRAI、区块链、大数据、触觉互联网等技术,这些技术在患者诊疗、诊断和医生培训等方面显示出巨大的潜能,越来越多的医疗机构开始采用虚拟现实技术进行在线培训和辅助治疗。例如2021Precision OS公司发布了全球首个VR全互动机器人平台,外科医生可以借助具有触觉反馈功能的交互式机器人训练环境,在逼真的数字手术室中模拟手术过程,提升医生诊疗技术3D器官VR解剖(3D Organon VR可以代替传统的尸体解剖,用数字技术塑造尸体,解决大体老师数量有限,医学生实习机会少的困境,还可以更好地普及人体结构,让人们以全新的方式全方位观察人体3Dbody解剖、维萨里3D解剖、医维度3D人体解剖、解剖大师(Master Of anatomy)、影像解剖图谱、3D人体解剖图谱、数字人体、口袋人体解剖、人体解剖3D模型APP已经成为人类学习解剖知识的重要资源VR在改善视力、焦虑症治疗、抑郁症治疗、物理治疗、心理治疗等方面具有广泛的应用。AR可以帮助外科医生进行精准操作提高手术效率,例如,利用AR手术导航技术,可以让医生事先了解患者身体结构,更加精准的开展脊柱、心外、开颅、器官移植等复杂手术。AR技术可以清晰展示患者体内静脉位置,让护士更容易尽心静脉注射。传统的医学影像诊断需要依靠人工识别,人工智能辅助诊断可以显著提高诊断的精准率,降低影像医生工作量。由此,改变外科医生的学习方式,突破用塑料模型或遗体进行教学的方式,而且可以重复开展多种外科手术技能训练,加快培养专家型医生。人工智能在医疗影像诊断领域具有极大潜能和广阔的应用前景。基于5GVR、触觉互联网等技术的远程问诊和远程手术,正在开启人类智慧治疗新时代。这些应用还处于元宇宙体验和沉浸的境界,人类以数字人身份在元宇宙中先进行预诊断和治疗,则是达到融入元宇宙的境界。

医疗研究机构和企业已经开始超前部署元宇宙,探索运用元宇宙变革医疗和医学教育2021114Treatment公司宣布建设全球“医疗元宇宙”Medical Metaverse),将重新定义全球远程医疗和医疗保健。Veyond Metaverse公司为医学教育、手术计划和培训、辅助外科手术、制药、肿瘤治疗和诊断等提供全新的、颠覆性的XR技术202112月,韩国成立了元宇宙医生联盟Metaverse Doctors AllianceMDA)。这是一项在全球范围内提供虚拟医疗服务的新举措。元宇宙将会给人们带来更大的医疗机会,让人们获得全球范围内可访问的公平的医疗保健服务。区块链能够解决身份认证、数据安全、医疗记录等个人隐私和数据安全隐患。区块链可以让医疗服务、诊疗过程和支付流程等业务更加透明Medicalholodeck被称为用于3D手术计划和医学教育的元宇宙,包含医学影像XRMedical Imaging XR)、解剖大师XRDissection Master XR)和解剖学大师XRAnatomy Master XR三个APP应用程序医学影像XR支持在虚拟现实中处理3D医学图像数据。解剖大师XR可用于在在虚拟现实中进行解剖教学。解剖学大师XR包括完整的女性和男性人体解剖结构,可以用于查看整体人模型,学习骨骼、肌肉、动静脉、神经等人体各大系统。在元宇宙中,可以通过虚拟方式直观查看患者DICOM数据、做好3D手术准备、模拟手术计划等提高手术的精准性。新冠肺炎加速了新兴技术在医疗领域中的应用,也凸显了全球人口健康管理的脆弱性。健康元宇宙Health Metaverse可能是解决全球医疗挑战的创新解决方案之一,全球医疗系统正迎来一场深刻的数字变革。元宇宙在医疗领域具有极大的潜能,将会在医疗教育改革中发挥重要作用。

3.2元宇宙与现实世界重塑虚实共融智慧学习环境

元宇宙问世以来受到人们的广泛热议,元宇宙对人类社会的影响和变革具有巨大潜能。医疗和医学教育是元宇宙典型应用领域之一,元宇宙正在医疗和医学教育领域初显魅力。元宇宙对于人类教育而言,正在与现实世界协同重塑虚实共融智慧学习环境,由此而对整个人类教育体系产生全方位、全时空、全覆盖、全要素的影响和变革。具体来说,元宇宙对人类教育至少在以下五个方面具有潜能:一是元宇宙升级在线教育,可以有效弥补传统在线教育情感缺失、临场感缺失、交互性弱等方面的缺陷。二是元宇宙具有较强的“沉浸感”“真实感”,可以更有效地开展基于虚实触觉交互、情感交互、感知交互的沉浸学习、实景学习和仿真学习。三是元宇宙通过数字孪生连接现实教育系统,有助于开展教育系统发展的仿真推演与仿真治理,为现实世界教育治理提供决策依据。四是元宇宙营造跨越现实世界的虚拟时空,突破现实世界的时空限制,人们可以在元宇宙中畅游思想之旅,开展元宇宙实验,验证现实世界中的思想实验。五是元宇宙赋予人类数字永生,拓展人类生存场域,有助于人类突破物理现实、拓展生命体验,激发人类创新欲望,释放人类创造力。

 4 元宇宙未来教育应用展望

当前,人们对元宇宙寄予厚望,殷切期待元宇宙给人类社会带来的深刻影响和变革。元宇宙作为典型的智能人造物,符合机器人的“恐怖谷理论”。当元宇宙和现实世界相似达到特定的程度,人们则会容易混淆现实世界和元宇宙,对元宇宙表现出反感和抵制。元宇宙不能取代现实世界,而是与现实世界共生、共融、共创。尽管元宇宙变革人类教育具有巨大潜能,但是元宇宙不可能完全取代现实世界中的人类教育。元宇宙不能改变人类教育的本质,而是丰富了人类学习资源形态,延伸了人类学习活动,拓展了人类学习和教学方式,重塑了一种虚拟智慧学习环境,形成了虚实共融教育系统新生态。

 


详见:

[1]王运武,王永忠,王藤藤,姜松雪,李雪婷.元宇宙的起源、发展及教育意蕴[J].中国医学教育技术:1-9[2022-02-25].




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