張 晴

（中國(guó)藝術(shù)科技研究所，北京 100007）

一、元宇宙及虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

什么是元宇宙？不同的視角有著不同的理解。從科幻和科學(xué)的視角，“元宇宙”更像游戲，物理空間的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)與虛擬空間的永久融合。第一階段從Game1.0 單機(jī)游戲時(shí)代，被嚴(yán)格設(shè)定在規(guī)則的新世界中進(jìn)行游戲，玩家之間不產(chǎn)生任何的互動(dòng)；第二階段Game2.0 網(wǎng)絡(luò)游戲時(shí)代，加入了社交的屬性，可實(shí)現(xiàn)小范圍的交互。此時(shí)的通信網(wǎng)絡(luò)和技術(shù)還不能承載太多人進(jìn)行實(shí)時(shí)互動(dòng)；第三階段Game3.0 游戲時(shí)代，技術(shù)有所發(fā)展但是只能做小范圍的互動(dòng)和簡(jiǎn)單交互；第四階段多人實(shí)時(shí)在線、可交互的元宇宙時(shí)代，可以承載同一空間內(nèi)實(shí)時(shí)在線沉浸式體驗(yàn)畫面效果、實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的交互，當(dāng)然這需要海量算力、算法支持。游戲是內(nèi)容與現(xiàn)實(shí)世界脫節(jié)，而元宇宙時(shí)代是將用戶從體驗(yàn)者變成內(nèi)容的生產(chǎn)者，用戶有極高的自主性，自主性是元宇宙與游戲的本質(zhì)區(qū)別。元宇宙中數(shù)字孿生是完全忠實(shí)反應(yīng)現(xiàn)實(shí)世界（仿真世界）。

元宇宙帶來的是返祖現(xiàn)象，所謂“返祖”不是返農(nóng)民，是返到農(nóng)民之前。我們今天的認(rèn)知結(jié)構(gòu)是被馴化的結(jié)果，所以我們今天的認(rèn)知結(jié)構(gòu)是定數(shù)崇拜，萬物有定數(shù)是人的幻象。人類社會(huì)可以用三個(gè)字概括，第一個(gè)是“喊”，第二個(gè)是“寫”，第三個(gè)是“感”感覺感知?！稗r(nóng)民”之前是靠喊，必須在場(chǎng)，用哲學(xué)術(shù)語(yǔ)叫“親在”?！案小背搅恕皩憽?，主要是圖象思維。工業(yè)社會(huì)以后，很多事情不需要我們親自做了，亞當(dāng)·斯密的分工理論告訴我們，我們不需要親自播種、親自紡紗織布，這是分工帶來的好處。元宇宙給我們提出來的問題就是我們可能出讓哪些東西不再需要親自去做。“元宇宙”實(shí)際上是六根感官重塑，就是重塑“眼耳鼻身舌意”，它的中心概念包括虛擬現(xiàn)實(shí)。馬克·扎克伯格在Facebook 改名Meta 時(shí)說“我們超越了今天，超越了屏幕的限制，超越了距離和物理的限制，走向了一個(gè)每個(gè)人都可以彼此在場(chǎng)、創(chuàng)造新機(jī)會(huì)和體驗(yàn)新事物的未來。VR/AR 將會(huì)超越智能手機(jī)和個(gè)人電腦，成為下一代主流計(jì)算平臺(tái)?！?/p>

著名科學(xué)家錢學(xué)森把虛擬現(xiàn)實(shí)引擎 （virtual realityeng ineering）翻譯為“靈境技術(shù)”，以詩(shī)意的形式與之呼應(yīng)。錢老在1994 年寫給戴汝為、汪成為、錢學(xué)敏的一封信中，他說：“靈境技術(shù)是繼計(jì)算機(jī)革命之后又一項(xiàng)革命性技術(shù)。它將引發(fā)一系列震撼全世界的變革。一定是人類歷史中的大事。”

中國(guó)工程院院士、阿里云創(chuàng)始人王堅(jiān)認(rèn)為“虛擬現(xiàn)實(shí)的物理學(xué)是‘心理學(xué)’。虛擬現(xiàn)實(shí)為人類打開一個(gè)新的世界，其最基本的道理都體現(xiàn)在心理學(xué)上，因?yàn)樾睦韺W(xué)是研究人的行為和心理活動(dòng)的學(xué)科，其兩個(gè)核心是“心知”和“行為”，人的心知可以通過行為來進(jìn)行分析研究?！笨朔_VR 的眩暈等諸多不適問題，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的頭顯核心技術(shù)正在逐漸成熟，更高分辨率，更高刷新率的顯示圖像元，更高處理能力的專用芯片在快速迭代。人類真正本源的映射和呈現(xiàn)世界的方式，需要更本源的研究，更接近人的感知方式的技術(shù)。

人的體驗(yàn)感是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的核心。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（VR）突破物理空間限制，實(shí)現(xiàn)無窮想像的數(shù)字交互空間，它更像是一個(gè)問題而不是一種技術(shù)描述，沒有限定實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段。VR/AR 作為新一代改變信息系統(tǒng)的形式，它是既電影屏幕、電視屏幕、移動(dòng)屏幕的第四代VR、AR 屏，無屏之屏。人們?cè)谔摂M環(huán)境中工作、社交、娛樂、受教育，以真實(shí)世界為藍(lán)本，在增強(qiáng)視野中協(xié)同工作、交流。從人機(jī)“交互”到人機(jī)“共生”?！叭伺c機(jī)器的界限不斷縮水，技術(shù)正在以前所未有的速度融入到生活的各個(gè)場(chǎng)景和方面?！?/p>

目前虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)主要由程序設(shè)計(jì)者創(chuàng)造的虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境來決定著用戶的反應(yīng)，VR 大部分還處于低級(jí)別低智能時(shí)期。但是隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)不斷進(jìn)步，人工智能技術(shù)的不斷提升，兩者結(jié)合出現(xiàn)類人智能體，與真實(shí)世界的人真假難辨，甚至比人類更“完美”的“數(shù)字人”，代替真實(shí)的人與用戶實(shí)現(xiàn)所有的交流。從基礎(chǔ)智能邁向高級(jí)智能，進(jìn)入智能化的虛擬世界。基于大數(shù)據(jù)和互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的積累，使用VR 系統(tǒng)完成多人協(xié)同性交互成為主流，程式化VR 的個(gè)體構(gòu)建到群體構(gòu)建，虛擬現(xiàn)實(shí)演進(jìn)為虛擬世界。

“VR 設(shè)備是初級(jí)元宇宙核心硬件載體，隨著VR設(shè)備逐步滿足經(jīng)濟(jì)性、舒適性、沉浸性、互通性等需求，其硬件形態(tài)也將從目前的PC 機(jī)、一體機(jī)逐步往純頭顯（無手柄）以及云VR 方向演進(jìn)”，解決Cloud VR 終端的無線化就能實(shí)現(xiàn)VR 的普及。

二、數(shù)字化時(shí)代的博物館業(yè)態(tài)

“博物館是為社會(huì)服務(wù)的非營(yíng)利性常設(shè)機(jī)構(gòu)，它研究、收藏、保護(hù)、闡釋和展示物質(zhì)與非物質(zhì)遺產(chǎn)。向公眾開放，具有可及性和包容性，博物館促進(jìn)多樣性和可持續(xù)性。博物館以符合道德且專業(yè)的方式進(jìn)行運(yùn)營(yíng)和交流，并在社區(qū)的參與下，為教育、欣賞、深思和知識(shí)共享提供多種體驗(yàn)?！薄盁o論在任何場(chǎng)景下，以任何形式出現(xiàn)，都是靠集合時(shí)空的‘碎片’事物編織出一個(gè)烏托邦幻境，來幫助人突破‘此時(shí)此地’的精神囚徒困境?！辈┪镳^是元宇宙應(yīng)用的好地方好場(chǎng)景，元宇宙既有現(xiàn)實(shí)世界的數(shù)字化復(fù)制物，也有虛擬世界的創(chuàng)造物。結(jié)合文物產(chǎn)生的時(shí)空環(huán)境、文化生態(tài)、生活習(xí)俗等背景資料，再現(xiàn)文物時(shí)空?qǐng)鼍敖咏诵院驼鎸?shí)的全感官，營(yíng)造全新的沉浸式體驗(yàn)。擴(kuò)展了展陳維度，使展示更為生動(dòng)。具身在場(chǎng)的體驗(yàn)感配合技術(shù)手段使用，產(chǎn)生不同尋常的視覺體驗(yàn)。

“云端”、數(shù)字化轉(zhuǎn)型為博物館提供了新的發(fā)展機(jī)遇，各大博物館紛紛開展線上觀展。我國(guó)的博物館與時(shí)俱進(jìn)，積極主動(dòng)參與構(gòu)建元宇宙，推動(dòng)文化新業(yè)態(tài)的形成。

2021 年，中宣部、科技部、文旅部、國(guó)家文物局等中央9 部門聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于推進(jìn)博物館改革發(fā)展的指導(dǎo)意見》中提出了“加強(qiáng)博物館資源整合與協(xié)同創(chuàng)新。”2022 年5 月，中共中央辦公廳、國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)的《關(guān)于推進(jìn)實(shí)施國(guó)家文化數(shù)字化戰(zhàn)略的意見》指出，“鼓勵(lì)各種藝術(shù)樣式運(yùn)用數(shù)字化手段創(chuàng)新表現(xiàn)形態(tài)、豐富數(shù)字內(nèi)容。培育以文化體驗(yàn)為主要特征的文化新形態(tài)，創(chuàng)新呈現(xiàn)方式，推動(dòng)中華文化瑰寶活起來。”“到2035年，建成物理分布、邏輯關(guān)聯(lián)、快速鏈接、高效搜索、全民共享、優(yōu)秀創(chuàng)新成果享譽(yù)海內(nèi)外?！睆恼呱现该髁瞬┪镳^發(fā)展方向。在5G 和數(shù)字技術(shù)引領(lǐng)的新時(shí)代背景下，博物館建設(shè)結(jié)合時(shí)代技術(shù)和新理念，為文化遺產(chǎn)開拓更為廣闊的空間和前景，為文物工作開創(chuàng)新局面。

（一）文物信息采集技術(shù)的更新

2018 年巴黎圣母院火災(zāi)的消息震驚了全世界，值得慶幸的是巴黎圣母院之前進(jìn)行了文物采集，可見文物信息采集與保存的重要性。激光三維信息掃描是一個(gè)全新、全面測(cè)繪、全信息的采集方式，激光三維信息采集設(shè)備在文物領(lǐng)域的應(yīng)用大大提升了文物信息采集的信息量和覆蓋率，即“所見即所得”。

不同的文物對(duì)象使用的掃描儀類型也不同。站式激光三維掃描儀適用于高大建筑物和建筑群；背包式和車載式適合大場(chǎng)景；手持式適合碑刻和小型的可移動(dòng)文物采集，近景攝影測(cè)量適合壁畫、彩畫、書畫等色彩信息強(qiáng)的文物和需要高清材質(zhì)的文物。無人機(jī)及無人機(jī)攜帶激光雷達(dá)適用于空中采集。每一種設(shè)備技術(shù)各有優(yōu)缺，相互配合著使用。對(duì)一組不可移動(dòng)文物的信息采集需要兩到三種設(shè)備的相互配合才能完成。對(duì)文物信息的采集不但要選設(shè)備種類，而且根據(jù)文物類型、區(qū)位、結(jié)構(gòu)特征等還要設(shè)計(jì)相應(yīng)型號(hào)、精度的設(shè)備以及每一種設(shè)備具體配合作業(yè)方案和后期軟件的可承受能力。除此以外還有Noitom 系列為代表的慣性動(dòng)作捕捉設(shè)備，為文物展示提供了更大空間和可能性。3D 打印機(jī)在文物的修復(fù)和仿真復(fù)制提供無限可能。3R（虛擬現(xiàn)實(shí)VR、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)AR、混合現(xiàn)實(shí)MR）在5G 的加持下，可以改變社會(huì)技術(shù)，對(duì)文物保護(hù)、闡釋、展示具有重要意義。（圖1）

圖1 五臺(tái)山龍泉寺牌樓激光三維掃描后3D 打印的部分樣品

（二）元宇宙助力博物館的發(fā)展

“元宇宙是整合多種新技術(shù)而產(chǎn)生的新型虛實(shí)相融的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用和社會(huì)形態(tài)。就技術(shù)角度，擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)技術(shù)提供沉浸式體驗(yàn)；數(shù)字孿生生成現(xiàn)實(shí)世界的鏡像；區(qū)塊鏈搭建分布式的經(jīng)濟(jì)體系。虛擬世界與現(xiàn)實(shí)世界在經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)、社交系統(tǒng)、身份系統(tǒng)上密切融合，并且允許每個(gè)用戶進(jìn)行內(nèi)容生產(chǎn)和編輯。元宇宙利用科技手段進(jìn)行鏈接與創(chuàng)造實(shí)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)世界的映射與交互的虛擬世界，具備新型社會(huì)體系的數(shù)字生活空間”。隨著元宇宙技術(shù)的加速發(fā)展，博物館與新技術(shù)的進(jìn)一步結(jié)合，呈現(xiàn)出新的模式和思路，虛擬空間中的博物館以全新的面貌重現(xiàn)在大眾面前。元宇宙的交互技術(shù)，通過計(jì)算機(jī)將現(xiàn)實(shí)與虛擬相結(jié)合，打造一個(gè)人機(jī)交互的虛擬環(huán)境，為人們提供沉浸式體驗(yàn)。軟件交互有虛擬主機(jī)、VR/AR、觸覺、AI 計(jì)算實(shí)體等。元宇宙的數(shù)字孿生，生成現(xiàn)實(shí)世界的鏡像，構(gòu)建三維的虛擬世界。元宇宙的區(qū)塊鏈，為元宇宙提供了一套經(jīng)濟(jì)運(yùn)行規(guī)則和構(gòu)建數(shù)字資產(chǎn)。5G/6G 等通訊技術(shù)為元宇宙提供通信保障，承載高寬帶，實(shí)現(xiàn)低延遲高效的數(shù)據(jù)傳輸。計(jì)算中心滿足元宇宙對(duì)信息處理的巨量計(jì)算需求。邊緣計(jì)算、云計(jì)算等計(jì)算技術(shù)實(shí)現(xiàn)高效分配算力。元宇宙時(shí)代，人工智能（AI）可以代替人發(fā)揮一些關(guān)鍵生產(chǎn)要素的作用。

（三）元宇宙對(duì)物質(zhì)與非物質(zhì)遺產(chǎn)的作用

非物質(zhì)遺產(chǎn)需要更多的人參與，社會(huì)化傳承?！霸钪妗碧峁┝吮憬菔侄魏屯緩?，為非遺傳承提供永續(xù)載體與安全選擇?！霸钪妗笨梢猿浞譂M足物質(zhì)與非物質(zhì)遺產(chǎn)的單一、唯一性的“全過程”體驗(yàn)，包括文化遺產(chǎn)的物件、手工藝品、表演節(jié)目、民俗活動(dòng)等等的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)加工、互動(dòng)、傳播等方面的需求。“元宇宙”為非遺融入大眾生活、時(shí)代進(jìn)行保護(hù)，為構(gòu)建都市、街區(qū)形態(tài)的文化生態(tài)提供了虛擬現(xiàn)實(shí)交互形態(tài)的可研對(duì)象和可行方案?，F(xiàn)實(shí)實(shí)體是虛擬世界（元宇宙）的基礎(chǔ)，物質(zhì)與非物質(zhì)遺產(chǎn)文化為元宇宙提供了優(yōu)良內(nèi)容和文化精神。

（四）數(shù)字藏品NFT

數(shù)字藏品NFT（Non—Fungible Token）」是一種非同質(zhì)數(shù)字資產(chǎn)，其所有權(quán)被記錄在區(qū)塊鏈上。中文的翻譯為非同質(zhì)化代幣,具有不可替代、不可分割、獨(dú)一無二等特點(diǎn)。NFT 的出現(xiàn)，在某種程度上解決了傳統(tǒng)藝術(shù)領(lǐng)域的防偽難題，NFT 藝術(shù)品所有權(quán)和流通過程均被永久、去中心化地記錄在區(qū)塊鏈上?？梢岳斫鉃橐环N“虛擬資產(chǎn)或?qū)嵨镔Y產(chǎn)的數(shù)字所有權(quán)證書”。NFT其實(shí)是結(jié)合區(qū)塊鏈技術(shù)+元宇宙概念所形成的一種虛擬“商品”。GUCCI 基于XR、VR 技術(shù)，建立起虛擬的穿戴體驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了品牌與用戶之間的互動(dòng)，推出了首款數(shù)字虛擬球鞋Gucci Virtual 25（圖2）。為弘揚(yáng)中華文明傳播敦煌文化，央數(shù)藏推出“夢(mèng)回敦煌，神鹿為伴”敦煌神鹿呦呦系列數(shù)字藏品并以發(fā)售（圖3）。

圖2 首款數(shù)字虛擬球鞋Gucci Virtual 25

圖3 “敦煌神鹿呦呦3 號(hào)藏品”

三、結(jié)語(yǔ)

元宇宙應(yīng)用還處在發(fā)展期，元宇宙博物館設(shè)計(jì)要考慮在技術(shù)、設(shè)計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)等多方面的挑戰(zhàn)。前端應(yīng)用方面內(nèi)容應(yīng)用之間的互通互聯(lián)，顯示方面三維展方式與視覺疲勞、聽覺再現(xiàn)，交互方面多模態(tài)交互的準(zhǔn)確性，后端系統(tǒng)方面，元宇宙內(nèi)容的創(chuàng)建、充實(shí)、共享，平臺(tái)的互聯(lián)互通等等。功能方面，平衡用戶和博物館的需求，數(shù)字藏品的價(jià)值。社會(huì)層面，信息安全、知識(shí)產(chǎn)權(quán)、個(gè)人信息保護(hù)、標(biāo)準(zhǔn)競(jìng)爭(zhēng)、經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)等方面?？傊?，元宇宙博物館應(yīng)用是一個(gè)面向用戶的交互系統(tǒng)，設(shè)計(jì)需要考慮用戶，采用“以人為本”的設(shè)計(jì)手段，達(dá)到有用、好用、易用的目的。設(shè)計(jì)在技術(shù)創(chuàng)新的同時(shí)，要重點(diǎn)考慮用戶的認(rèn)知、社交、學(xué)習(xí)特性，也需要注意元宇宙應(yīng)用對(duì)用戶和社會(huì)的潛在負(fù)面影響。