元宇宙技術未來的9大發(fā)展趨勢

解決DWE（數(shù)字世界體驗/元宇宙）技術挑戰(zhàn)并充分實現(xiàn)DWE需要多項技術的長足進步。美國6G聯(lián)盟認為這些技術進步將要求研究機構和行業(yè)等繼續(xù)推動幾個關鍵領域的創(chuàng)新，包括支持DWE的設備、人機交互、NextG網(wǎng)絡、AI/ML以及分布式和空間計算等，分析如下。

1、支持DWE的設備

DWE設備在將DWE落地變?yōu)楝F(xiàn)實方面發(fā)揮著至關重要的作用。支持DWE的設備被認為應是舒適、經(jīng)濟且節(jié)能的。預計這些設備將配備跟蹤傳感器、攝像頭、計算器、顯示器和鏡頭。當前一些趨向于DWE的設備正在涌現(xiàn)。

預計6G通信大部分計算和傳感將從接入點和邊緣計算執(zhí)行，以使DWE設備更輕、更節(jié)能。

為了提高能源效率，DWE設備將使用自然能源或射頻信號等能量收集技術，其中包括環(huán)境反向散射通信（AmBC）、基于壓縮傳感（CS）的隨機接入技術和可重構智能表面（RIS）等。

如果價格不便宜，技術永無成功之日，因此DWE設備和運營商服務有望隨著各種價格范圍的發(fā)展而使每個人受益。

2、沉浸式人機交互

DWE合并了物理空間和網(wǎng)絡空間，將物理世界轉變?yōu)閿?shù)字世界。DWE的網(wǎng)絡物理系統(tǒng)（CPS）是一個由大量具有物理輸入和輸出的交互觸覺傳感器（觸覺和動覺）組成的網(wǎng)絡。人機交互接口（HCI）是將DWE變?yōu)楝F(xiàn)實的核心技術之一。

HCI對傳統(tǒng)的命令用戶界面（CUI）和圖形用戶界面（GUI）技術進行改造，將其轉化為更自然的用戶交互（NUI），允許用戶以最人性化的自然方式進行交流，例如通過語音、面部表情、運動手勢、移動身體或頭部旋轉。

隨著XR研究領域內(nèi)類皮膚材料和設備的出現(xiàn)，各種觸覺傳感器正在開發(fā)中。盡管CPS將DWE轉變?yōu)閿?shù)字世界，但它產(chǎn)生了大量需要聯(lián)網(wǎng)的觸覺傳感器。6G通信有望支持此類新的應用程序、帶寬和數(shù)據(jù)速率要求（例如，大規(guī)模寬帶URLLC連接是滿足這些要求的類別）。因此，有廣泛的研究方向有待探索，以實現(xiàn)沉浸式HCI，包括類皮膚材料、觸覺編解碼器（例如IEEE P1918.1.1標準）、觸覺傳感器網(wǎng)絡和CPS等。

3、下一代網(wǎng)絡

DWE涉及視覺、音頻和觸覺傳感器以與數(shù)字世界進行通信。人腦最多需要10毫秒來理解視覺信息，任何抖動或較長的延遲往往會導致DWE用戶出現(xiàn)模擬器病。但是，解碼音頻信號最多需要100毫秒。

由于人腦對觸覺傳感器的反應緊密同步，DWE分別要求亞毫秒到1毫秒的瞬時觸覺反饋和觸覺信號。未能滿足這些延遲和抖動的減少將導致視覺和其他感官系統(tǒng)之間的沖突，從而導致DWE用戶出現(xiàn)網(wǎng)絡疾病。

預計6G網(wǎng)絡將引入新的頻譜頻率（例如，亞太赫茲頻段）并將單獨的應用分類為嚴格的延遲并減少抖動。

此外，對通感一體化的綜合支持將為新的和有趣的DWE創(chuàng)造機會。例如，以厘米級精度感知物體與用戶之間的位置和距離的能力將實現(xiàn)豐富的個性化購物體驗以及更豐富的交互XR體驗。

6G網(wǎng)絡的架構也將繼續(xù)演進，并提供DWE所需的增強網(wǎng)絡覆蓋和可靠性。這將為用戶提供更高的網(wǎng)絡覆蓋范圍、性能和可靠性，以便他們可以在日常生活中隨時享受DWE。

4、通過AI/ML賦能DWE

6G將是移動智能時代，AI/ML有望滲透到6G生態(tài)系統(tǒng)的每一層。AI/ML將成為實現(xiàn)6G愿景的關鍵技術，即實現(xiàn)完全自主的網(wǎng)絡運行和自動化，并具有極大的靈活性，以實現(xiàn)動態(tài)網(wǎng)絡和空口自適應。

所有這些都將是服務于更多樣化的DWE及同時顯著提高網(wǎng)絡運營效率的關鍵。更根本的是，基于人工智能的空口設計和用于分布式計算和智能的空口支持將允許端到端的原生人工智能和通信與計算的真正融合。

AI/ML還將通過允許系統(tǒng)自主學習、檢測和響應威脅，在確保網(wǎng)絡安全和可信度方面發(fā)揮關鍵作用。

所有這一切不僅意味著需要AI原生6G設計和在6G網(wǎng)絡中實施基于AI的解決方案，還意味著需要增強和研究AI/ML以開發(fā)更多量身定制的工具。

5、推進DWE的計算技術

在物理和數(shù)字維度無縫融合的世界中，為每個人促進新興應用程序的沉浸式體驗需要額外的計算增強。

空間計算是機器、人類、（物理或虛擬）對象以及它們發(fā)生的環(huán)境之間的活動和交互的虛擬化，以使能和優(yōu)化這些動作和交互。它是反映與DWE相關的技術領域的計算范例。

另一種相關的計算技術是分布式計算。解決方案將無縫協(xié)調(diào)來自多個計算設備/實體的共享計算資源和功能，幫助它們相互通信以實現(xiàn)各自的任務并保證DWE應用程序的服務需求。

這在高度動態(tài)的環(huán)境（例如數(shù)字世界）中尤其具有挑戰(zhàn)性，因為在數(shù)字世界中，系統(tǒng)的基數(shù)、拓撲和整體結構事先未知并且可能會發(fā)生變化。

分布式計算在可擴展性方面具有優(yōu)勢：(i) 通過“橫向擴展架構”，(ii) 通過并行性實現(xiàn)性能，(iii) 通過冗余實現(xiàn)彈性，以及 (iv) 使用低成本商品硬件實現(xiàn)成本效益。

6、安全/可信

要使能DWE，6G網(wǎng)絡的安全性和可信度將至關重要。上層安全增強與潛在的新PHY/MAC安全機制相結合，有望保護用戶安全和隱私，以及整體網(wǎng)絡安全（通過保護用于網(wǎng)絡端訓練的用戶數(shù)據(jù)）。

分散式身份管理和/或數(shù)據(jù)來源技術可能會使能新類別的用戶設備，例如低功耗物聯(lián)網(wǎng)設備，以進一步擴展6G蜂窩網(wǎng)絡系統(tǒng)的功能。

量子/后量子安全是一個前瞻性的技術方向，以確保在未來幾十年內(nèi)免受破壞性量子計算技術和對手計算能力的影響。

7、數(shù)字孿生

物理世界對象在數(shù)字世界中的虛擬表示被稱為數(shù)字孿生。對象可以是物理世界實體的任何副本，例如人類、動物、樹木、桌子、椅子等。數(shù)字孿生在安全性、質量、真實性、合規(guī)性和可追溯性方面面臨挑戰(zhàn)。數(shù)字孿生可以與區(qū)塊鏈和空間計算等新興技術相結合。

此外，還有正在進行的研究領域來應對這些挑戰(zhàn)，例如數(shù)字孿生及其相關物理對象的數(shù)學表示，以及空間數(shù)據(jù)映射——其多維數(shù)據(jù)存儲技術是未來有前途的研究方向。

數(shù)字孿生可用于廣泛的應用，例如非實時設計和教育，或實時監(jiān)控、控制、管理和預測。城市中的交通控制、人群安全和機動性，或簡化機器人和車輛的生產(chǎn)力，以及礦山中的事故預防，都是后者的例子。

8、分布式區(qū)塊鏈

現(xiàn)在我們有了支持DWE和數(shù)字孿生的設備，DWE的另一個重要方面是安全性。我們?nèi)绾卧贒WE中保護數(shù)字孿生？

在加密貨幣取得巨大成功后，區(qū)塊鏈被視為數(shù)字孿生安全。區(qū)塊鏈基于分類帳，分布在所有參與者之間。區(qū)塊鏈起源于創(chuàng)世塊，每個新塊都使用從父塊派生的哈希值附加到該區(qū)塊鏈。區(qū)塊鏈中的每個區(qū)塊都有一個區(qū)塊頭和交易數(shù)據(jù)。隨著區(qū)塊鏈用戶執(zhí)行交易，這條鏈不斷增長。區(qū)塊中的交易由礦工打包——礦工通過解決工作量證明（PoW）將一批交易記錄并打包到區(qū)塊中。這個新開采的區(qū)塊被廣播到整個區(qū)塊鏈，所有節(jié)點對其進行驗證并就其可信度達成共識。區(qū)塊鏈是不可變的、去中心化的和透明的。

9、通用DWE生態(tài)系統(tǒng)

DWE宇宙由游戲、教育、購物、娛樂俱樂部等多個虛擬世界組成，每個虛擬世界都需要服務和特征，如聲譽、歷史經(jīng)驗的持久化、購買神器、皮膚、歷史經(jīng)驗等。DWE宇宙包含許多虛擬世界，并提供跨越這些世界的服務，以將貨幣、人工制品和體驗從一個世界轉換到另一個世界。

編輯：黃飛

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