摘" 要：新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)為場館元宇宙發(fā)展奠定底層基礎(chǔ)框架，并帶來諸多應(yīng)用創(chuàng)新的可能性。通過復(fù)刻現(xiàn)實技術(shù)能實現(xiàn)場館的數(shù)字孿生，推動場館的高效運維和管理；通過超脫現(xiàn)實技術(shù)能實現(xiàn)場館的虛擬原生，實現(xiàn)場館虛實聯(lián)動的新型營銷方式；通過增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)能實現(xiàn)場館虛實融生，為場館提供特色的觀眾服務(wù)。實踐案例和研究梳理表明，元宇宙可在場館運維管理、運營推廣、觀眾服務(wù)三大領(lǐng)域的進(jìn)行創(chuàng)新應(yīng)用，對數(shù)字中國戰(zhàn)略下智慧場館建設(shè)、場館元宇宙平臺的推廣應(yīng)用，具有參考意義。

關(guān)鍵詞：元宇宙；智慧場館；新基建；應(yīng)用場景；數(shù)字中國

中圖分類號：TP391.9" " " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " " " " 文章編號：2095-2945（2023）31-0009-05

Abstract： The development of new infrastructure has laid the underlying framework for the development of venue metaverse， and brought many possibilities for application innovation. By using reality replication technology， the digital twin of the venue can be realized， promoting efficient operation and management of the venue; through surpassing reality technology， the virtual native of the venue can be realized， achieving a new marketing method of virtual and real linkage; through enhanced reality technology， venue virtual and real fusion can be achieved， providing characteristic audience services for the venue. Practice cases and research show that the metaverse can innovate and apply in three main areas of venue operation and management， operation promotion， and audience service， which has reference significance for the smart venue construction and the promotion and application of venue metaverse platform under the Digital China strategy.

Keywords： metaverse; smart venues; new infrastructure; application scenario; Digital China

元宇宙（Metaverse）一詞，最早出自美國作家尼爾·斯蒂芬森的作品《雪崩》，而元宇宙的概念，則可追溯到1981年出版的《真實姓名》，其中描述了通過腦機(jī)接口實現(xiàn)獲得真實感受的虛擬世界[1]。1990年，我國錢學(xué)森曾將VR等概念譯為“靈境”，并稱之為“人類歷史中的大事”[2]。2021年，隨著游戲公司Roblox市值爆發(fā)，扎克伯格將臉書（Facebook）更名為“Meta”[3]等，元宇宙的概念開始被廣泛傳播，并成為年度流行熱詞。

近年來，隨著AI、XR、區(qū)塊鏈、大數(shù)據(jù)、數(shù)字孿生引擎等技術(shù)的發(fā)展，元宇宙在各個領(lǐng)域取得較大突破。同時行業(yè)內(nèi)也有諸多聲音質(zhì)疑元宇宙是概念炒作[4]。如何脫虛向?qū)?，用元宇宙的概念和技術(shù)來指導(dǎo)具體的應(yīng)用場景，切實解決行業(yè)發(fā)展中的難題和痛點，成為元宇宙當(dāng)前發(fā)展的所亟需解決的問題之一。

1" 元宇宙在智慧場館建設(shè)領(lǐng)域的應(yīng)用價值

根據(jù)全國科學(xué)技術(shù)審定委員會的定義[5]，元宇宙是人類運用數(shù)字技術(shù)構(gòu)建的，由現(xiàn)實世界映射或超越現(xiàn)實世界，可與現(xiàn)實世界交互的虛擬世界。元宇宙不僅僅是一個概念，亦是對5G、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、人工智能、區(qū)塊鏈、數(shù)字貨幣和人機(jī)交互等各種技術(shù)的整合。世界各國都十分關(guān)注元宇宙相關(guān)技術(shù)的發(fā)展[6]。我國在《中華人民共和國國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》[7]、《數(shù)字中國建設(shè)整體布局規(guī)劃》[8]等多個重點戰(zhàn)略規(guī)劃中均重點提出要建設(shè)5G、6G、物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)等新型基礎(chǔ)設(shè)施，這些技術(shù)都與元宇宙息息相關(guān)。

場館是一種具有特定功能的空間和設(shè)施，用于舉辦體育、文化、社交等活動，并提供觀眾/參與者所需服務(wù)和便利的場所，如體育場館、會展場館、文博場館、演藝場館和圖書館等。其空間相對封閉，人員集中、相互接觸頻繁、流動性大，對日常管理、運營服務(wù)等有較高要求；同時也是人們生活中不可缺少的組成部分，是反映一個國家、民族物質(zhì)條件和精神文明的窗口，是數(shù)字化轉(zhuǎn)型發(fā)展和智慧化建設(shè)的重要載體。隨著元宇宙概念的普及推廣，智慧場館不斷成為元宇宙賽道的重要試驗田。不同于城市、鄉(xiāng)村等“開放世界”，場館是一個有邊界的、有主題功能限定的室內(nèi)空間。從技術(shù)和業(yè)務(wù)邏輯等角度來說，創(chuàng)建一個場館的室內(nèi)元宇宙空間比創(chuàng)造一個元宇宙城市要簡單得多，但場館元宇宙又極具有代表性，通過小空間的探索和試驗，進(jìn)而推動整個元宇宙產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

2" 支撐場館元宇宙的新型基礎(chǔ)設(shè)施

新型基礎(chǔ)設(shè)施是以新發(fā)展理念為引領(lǐng)，以技術(shù)創(chuàng)新為驅(qū)動，以信息網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，面向高質(zhì)量發(fā)展需要，提供數(shù)字轉(zhuǎn)型、智能升級、融合創(chuàng)新等服務(wù)的基礎(chǔ)設(shè)施體系[9]。參考王文喜等[1]、馬小雅等[10]對元宇宙基礎(chǔ)架構(gòu)的理解，結(jié)合筆者在各類智慧場館ICT項目的實施經(jīng)驗，將館元宇宙的整體架構(gòu)圖總結(jié)如圖1所示。

2.1" 5G/6G通信網(wǎng)絡(luò)為場館元宇宙構(gòu)建高速信息通道

元宇宙涉及龐大的三維場景加載、三維資產(chǎn)載入、音視頻交互等內(nèi)容，這些都依賴于低時延的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，以XR應(yīng)用為例，分辨率至少應(yīng)達(dá)到16 K才能保障沉浸式體驗效果[11]。5G網(wǎng)絡(luò)具有大帶寬、低時延、廣連接等特性，是目前而言，最適合承載元宇宙場景的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施。而下一代6G網(wǎng)絡(luò)將是一個地面無線與衛(wèi)星通信集成的全連接世界，通過將衛(wèi)星通信整合到6G移動通信，實現(xiàn)全球無縫覆蓋，能應(yīng)用于智能交互、情感和觸覺交流、多感官混合現(xiàn)實等領(lǐng)域。6G將支持1 ms甚至亞微秒的延遲通信，其傳輸能力可比5G提升100倍，有望支持1 Tbps的速度[12]。

2.2" 泛在融合的算力網(wǎng)絡(luò)是保障場館元宇宙發(fā)展的核心根基

算力網(wǎng)絡(luò)可以根據(jù)場館元宇宙發(fā)展需求，在云、網(wǎng)、邊、端之間按需分配和靈活調(diào)度計算資源、存儲資源以及網(wǎng)絡(luò)資源，具備低時延和高可用性[13-14]。元宇宙場景的復(fù)雜性和渲染技術(shù)對算力的高度依賴性，導(dǎo)致僅僅依靠端側(cè)算力已經(jīng)不能滿足所有應(yīng)用場景的需求。特別是云游戲、云渲染技術(shù)的出現(xiàn)，依靠云、邊算力來提供三維渲染能讓低端智能設(shè)備承載復(fù)雜、逼真的場景效果，也能承載更多人的在線交互需求。根據(jù)資源消耗和時延要求，不同的計算任務(wù)可分別依托設(shè)備端、邊緣側(cè)、云側(cè)進(jìn)行處理，實現(xiàn)了對算力資源的高效利用。

2.3" 開放共享的智能中臺為場館元宇宙輸出各種能力

場館元宇宙的智慧中臺是對人工智能、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈及安全認(rèn)證等各種能力的集成封裝，能夠為場館元宇宙構(gòu)建共性應(yīng)用能力體系，場館元宇宙的交互應(yīng)用只需要調(diào)取中臺能力即可實現(xiàn)對各種能力的整合。以人工智能為例，通過深度學(xué)習(xí)模型，人工智能和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能為數(shù)字孿生體的運行態(tài)勢提供準(zhǔn)確感知、預(yù)測、預(yù)警，并實現(xiàn)主動決策[15]；借助人工智能生成內(nèi)容（AIGC）等技術(shù)發(fā)展，元宇宙內(nèi)的無限空間、交互內(nèi)容、隨機(jī)人物/物品和對話等均可由人工智能技術(shù)來生成。

2.4" 三維引擎和交互技術(shù)為場館元宇宙提供承載和交互

三維引擎是元宇宙各類應(yīng)用得以在用戶面前進(jìn)行呈現(xiàn)的的核心載體，不論是線上元宇宙空間還是VR、AR、MR等應(yīng)用，其最終展現(xiàn)、體驗、交互都離不開三維渲染技術(shù)，目前以Unity3d、UnReal Engine等為代表的國外商業(yè)游戲引擎占據(jù)主導(dǎo)地位，ThreeJS、BabylonJS等開源WebGL渲染框架，也受到移動端開發(fā)者的青睞。腦機(jī)接口、語音操控、體感操控、手勢操控、指南針和陀螺儀操控、手柄操控、觸屏操控及鍵鼠操控等多種交互方式，豐富了元宇宙的交互體驗方式，為元宇宙的發(fā)展提供了多樣性。

3" 場館元宇宙應(yīng)用場景分析

3.1" 科學(xué)高效的運維管理

3.1.1" 場館智慧管控：一屏觀全館，多域智協(xié)同

數(shù)字孿生場館是指借助物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能等技術(shù)實現(xiàn)場館物理空間、虛擬空間與場館各要素之間的融合互動，數(shù)字化的方式在虛擬空間內(nèi)建立物理實體的多維、多尺度、多學(xué)科、多物理量的動態(tài)虛擬模型[16]。通過構(gòu)建數(shù)字孿生場館，能構(gòu)建場館的智慧運營平臺，為場館的運營管理提質(zhì)增效。例如，在北京2022年冬奧會測試賽及正賽期間，中國聯(lián)通為北京冬奧組委五棵松體育中心運行團(tuán)隊搭建了數(shù)字孿生場館運營平臺，通過數(shù)字孿生技術(shù)充分保障了冬奧會、冬殘奧會測試賽、正賽期間的場館運維保障工作，提高了閉環(huán)內(nèi)外的協(xié)調(diào)管理效率，減少運維人員數(shù)量。

3.1.2" 仿真實訓(xùn)：突破時空限制，讓場館高效利用

地震、火災(zāi)等災(zāi)害對場館的正常運行有重大影響，若預(yù)防和應(yīng)急措施不當(dāng)，則可能產(chǎn)生較為嚴(yán)重的后果。目前，場館內(nèi)面向來館觀眾的各類安全培訓(xùn)主要采用手冊培訓(xùn)、安全標(biāo)識、安全理論講解等方式，加之場館建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜，館內(nèi)觀眾較多，若發(fā)生災(zāi)害，在館觀眾很難在第一時間掌握科學(xué)的逃生和避險方式。借助場館元宇宙平臺，觀眾無需集結(jié)在場館現(xiàn)場，在任何地方、任何時間均可以實現(xiàn)場館內(nèi)的安全培訓(xùn)和應(yīng)急演練。與線下的培訓(xùn)演練相比，元宇宙具有場景感強(qiáng)、交互性強(qiáng)、知識轉(zhuǎn)化率高[17]等優(yōu)勢。

3.1.3" 場地規(guī)劃和內(nèi)容推演：極大節(jié)省實地勘察試驗成本

元宇宙可以用于場館內(nèi)各類場地、活動的規(guī)劃設(shè)計[18]。傳統(tǒng)的場館展位、場地設(shè)計需要進(jìn)行大量的實地勘查和試驗，而元宇宙可以提供一個虛擬空間，使得活動主辦方可以更快速地測試各種設(shè)計方案，并對設(shè)計進(jìn)行實時修改和優(yōu)化。這樣可以節(jié)省時間和成本，并且可以提高場館的效率和適應(yīng)性。特別是一些大型活動的開閉幕式等，需要根據(jù)場地反復(fù)研究，若實地占用場館會造成巨大的租賃成本支出，而依托元宇宙可以先行確定好適宜的方案后，再進(jìn)行實地彩排，讓場館的利用更加高效。

3.2" 模式創(chuàng)新的運營推廣

3.2.1" 虛擬數(shù)字人：場館宣傳和服務(wù)大使

與數(shù)字孿生場館不同，數(shù)字人是對“人”的數(shù)字化重建或額外創(chuàng)造，在元宇宙空間或其他應(yīng)用場景內(nèi)提供更加多元的特色服務(wù)。通過三維建模技術(shù)，創(chuàng)建數(shù)字人的三維模型，通過骨骼綁定和動作捕捉技術(shù)，能讓三維模型的虛擬人與真人一般活動起來，通過自然語言處理（NLP）、文字轉(zhuǎn)語音（TTS）和唇形匹配技術(shù)，能讓數(shù)字人同真人般進(jìn)行發(fā)聲交流。借助“中之人”的現(xiàn)場表演和導(dǎo)播技術(shù)，能實現(xiàn)數(shù)字人的在線直播。例如，中國聯(lián)通為安慶博物館打造的數(shù)字人講解員“安元元”，可通過線下大屏、手機(jī)小程序的方式提供咨詢、導(dǎo)覽等服務(wù)。

3.2.2" 虛實聯(lián)動：線下引流的新型途徑

獲得經(jīng)濟(jì)收益是推動場館運營方建設(shè)元宇宙平臺的重要因素之一。場館元宇宙的數(shù)字空間往往是基于現(xiàn)實的復(fù)刻（比如數(shù)字展廳），這本身就是對線下空間的宣傳和推廣，同時結(jié)合店鋪消費券、優(yōu)惠券等，能夠有效吸引線上用戶到線下進(jìn)行消費，甚至可以通過在虛擬空間中的代幣或相關(guān)積分，兌換現(xiàn)實世界中的真實物品；即使是在完全虛擬的線上空間中，也能集成非常多的線下推廣資源，宣傳廣告、直播帶貨、電子商務(wù)等，能將線下的商品通過現(xiàn)代物流體系，發(fā)送給世界各地的用戶群體。隨著5G技術(shù)的應(yīng)用和推廣，5G消息、5G視頻彩鈴、5G新通話等技術(shù)，搭載著數(shù)字人、數(shù)字內(nèi)容、數(shù)字空間等，也成為場館元宇宙推廣的新途徑之一。如中國聯(lián)通為廣州越秀區(qū)打造的“廣府廟會“元宇宙場景，實現(xiàn)了線上線下的交互聯(lián)動，元宇宙用戶可通過線上下單，進(jìn)行實體店購物消費，有效拉動了新冠感染疫情期間的實體經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

3.2.3" 數(shù)字藏品：放大文化藝術(shù)資源價值

非同質(zhì)化通證（NFT）和數(shù)字藏品作為區(qū)塊鏈的核心應(yīng)用，是場館元宇宙虛擬事物數(shù)字化、資產(chǎn)化的體現(xiàn)，為元宇宙數(shù)字資產(chǎn)的創(chuàng)建、流通、轉(zhuǎn)換提供技術(shù)底層[19]。與NFT不同，數(shù)字藏品依托聯(lián)盟鏈，去中心化程度低，僅可使用法定貨幣而非代幣結(jié)算，且需要進(jìn)行實名認(rèn)證，符合我國現(xiàn)行法律對于網(wǎng)絡(luò)服務(wù)平臺的規(guī)范[20]。在博物館、圖書館、藝術(shù)館、劇場等各類文化場館中，對自身的資源進(jìn)行數(shù)字化處理，打造數(shù)字藏品，是推動國家文化數(shù)字化戰(zhàn)略發(fā)展的重要途徑和手段之一。例如，基于“聯(lián)通鏈“打造的中國數(shù)字文化鏈，該聯(lián)盟鏈具有有分布式記賬、智能合約、不可篡改及可溯源性的技術(shù)特性，為中國文化數(shù)字藏品的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

3.3" 沉浸體驗的觀眾服務(wù)

3.3.1" 元宇宙+文博場館：開啟時空對話之門

在博物館、會展中心等展陳類場館，元宇宙的應(yīng)用空間廣闊，早在元宇宙概念提出之前，就有較多實踐，如線上全景展廳、三維展品展示、沉浸式體驗空間和全息投影等，隨著擴(kuò)展現(xiàn)實（XR）技術(shù)的推廣，觀展體驗更具有沉浸感、交互性，為觀眾打開了與展品、文物的時空對話之門。使用AR疊加技術(shù)，讓現(xiàn)實空間得到無限延展，讓歷史場景與當(dāng)下時間線重疊交匯。讓沉寂的廢墟、遺址煥發(fā)新的生機(jī)，可以讓往昔人物風(fēng)采在眼前重現(xiàn)，可以觸摸體驗激烈悲壯的戰(zhàn)爭場景，可以讓破碎的文物在眼前“破鏡重圓”……這是傳統(tǒng)圖文對比和視頻解說無法實現(xiàn)的宣教展示方式。如中國聯(lián)通為國家文物局打造的“互聯(lián)網(wǎng)+長征“示范項目，在大渡河遺址紀(jì)念館，游客能通過手機(jī)AR應(yīng)用，還原紅軍歷史活動場景，讓長征紅色教育深入人心。

3.3.2" 元宇宙+演藝場館：讓藝術(shù)綻放更大的魅力

劇場元宇宙虛實相生的虛擬應(yīng)用場景，為藝術(shù)演藝提供了全新的生產(chǎn)和消費模式，并打造了一個極具臨場感和真實性的虛擬空間，實現(xiàn)了時空不同維度的高效切換，給觀眾帶來前所未有的體驗和觀賞方式[21]。元宇宙在演藝場館領(lǐng)域的應(yīng)用，大致可分為三類，一是通過8K超高清直播、多視角直播、VR直播技術(shù)，將演出進(jìn)行線上直播，讓觀眾能多角度、沉浸式近距離感受藝人的演出活動；二是通過構(gòu)建第二劇場，讓異地觀眾能夠在第二劇場中感受到超越第一演出現(xiàn)場的視聽盛宴，如中國聯(lián)通與國家話劇院共同打造了5G智慧劇場聯(lián)合實驗室，并推出《鐵流東進(jìn)》5G+8K第二劇場和線上多視角直播活動等；三是通過全息技術(shù)或視頻轉(zhuǎn)播技術(shù)，讓異地藝術(shù)家、已故藝術(shù)家、虛擬藝術(shù)家等與本地藝術(shù)家同臺共演，實現(xiàn)虛實互動，帶給觀眾別樣的觀賞體驗。

3.3.3" 元宇宙+體育場館：讓訓(xùn)練和運動有跡可循

受益于智能化的可穿戴設(shè)備，能將運動員的鍛煉數(shù)據(jù)進(jìn)行實時采集，通過分析這些動作數(shù)據(jù)，能夠?qū)\動員的訓(xùn)練過程給出詳細(xì)指導(dǎo)，運動員的每一次訓(xùn)練過程都轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)，通過與標(biāo)準(zhǔn)動作進(jìn)行比對，能形成科學(xué)的指導(dǎo)方案，用于輔助運動員訓(xùn)練；或教練員可以分析每一位球員在球場上的走位、得分及其他戰(zhàn)術(shù)動作的數(shù)據(jù)內(nèi)容，綜合分析后，給出詳細(xì)的訓(xùn)練指導(dǎo)或做出適合自身球隊的戰(zhàn)術(shù)指導(dǎo)。另外，還有很多專業(yè)運動教練借助元宇宙或相關(guān)平臺，線上開通虛擬教練服務(wù)，NBA聯(lián)盟中有40多名頂級教練通過虛擬教練平臺eCoach提供其專業(yè)技能，并廣受廣大運動員好評[22]。

3.3.4 元宇宙+圖書館：讓知識變得簡潔清晰、趣味橫生

元宇宙在圖書館中的應(yīng)用，江淑潔[23]概括為空間構(gòu)建、資源獲取、服務(wù)生態(tài)3個方面。空間構(gòu)建在各類場館中均存在，就圖書館而言，資源獲取和服務(wù)生態(tài)是核心特色場景。圖書館元宇宙在云端建立了智能數(shù)據(jù)倉庫，優(yōu)化不同類型資源的互聯(lián)機(jī)制，借助知識圖譜和自然語言搜索等技術(shù)，特別是chatGPT等大模型人工智能的出現(xiàn)，讓數(shù)字資源的獲取變得與傳統(tǒng)方式截然不同，AI能在很短時間內(nèi)幫助用戶速讀上萬字的文獻(xiàn)資料，并總結(jié)提煉相關(guān)內(nèi)容。同時，閱讀也不再單純是眼睛與書本的交互，基于書本內(nèi)容沉浸式的體驗場景讓閱讀者能夠五感并用，身臨其境[24]。

4" 結(jié)束語

各類場館是向公眾提供公共服務(wù)的重要基礎(chǔ)設(shè)施，也是數(shù)字中國建設(shè)的重要支點，“元宇宙”融合了當(dāng)下各類前言技術(shù)，被看作是推動下一次技術(shù)革命的重要賽道，依托5G、6G等新一代智能通信網(wǎng)絡(luò)，泛在互聯(lián)的算力網(wǎng)絡(luò)和開放共享的智能中臺能力，通過三維可視化和多樣的交互體驗技術(shù)，元宇宙通過復(fù)刻現(xiàn)實、超脫現(xiàn)實、增強(qiáng)現(xiàn)實等多種途徑，能在場館的運維、運營、服務(wù)等多個領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)落地應(yīng)用，并取得其他技術(shù)無法帶來的沉浸式體驗，相信隨著6G、人工智能、交互技術(shù)的不斷創(chuàng)新突破，元宇宙將很快進(jìn)入普及階段，成為人們?nèi)粘９ぷ?、生活不可或缺的重要組成部分。同時，元宇宙不是毫無約束的法外之地，其倫理道德風(fēng)險和沉迷風(fēng)險等也同樣應(yīng)受到關(guān)注，元宇宙的發(fā)展需要國家、行業(yè)、平臺和用戶等各方的共同努力。

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