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源于科技，还原科技
young folks脑或一个机器“人偶”（奥特曼和诺曼之流）就能构建的，而是由一组单功能体“并联”在同一网络中同步行动的复合体。它的出现，向人类展现出构建与传统物理世界平行的全息数字世界的可能性；引发了信息科学、量子科学、数学和生命科学的整体叠加，将改变人类科学活动范式；推动了传统的哲学、社会学，甚至人文科学体系的“破茧重塑”；融合了区块链技术，以及NFT （非同质化）等数字金融成果，丰富了数字经济转型模式。作为一种多项数字技术的综合集成应用，元宇宙场景从概念到真正落地需要实现两大突破：第一个是XR、数字孪生、区块链、人工智能等单项技术的突破，从不同维度实现立体视觉、深度沉浸、虚拟分身等元宇宙应用的基础功能；第 乳品论坛随
着科学技术的突飞猛进，新概念和新生事物层出不穷。近年来，“元宇宙”
聚酰亚胺树脂成为当今最火爆的“热词”。
“元宇宙”是什么？它曾是一个30年前就已经提出的概念，但迄今为止还没有一个既准确又完整的定义。目前专家认为，元宇宙是指虚拟时空的集合，是由系列数字化产品和互联网所组成，并以增强现实（AR）、虚拟现实（VR）显现，与现实世界平行或展现未来的虚拟世界。元宇宙就是对现实世界的一组数字规律化地表达。现实中的天、地、生和物，产品、产业的建模设计，甚至故事、情感以及未来预测都可以搬进虚拟仿真世界中，让人们在虚拟的“海市蜃楼”中满足感知、社交、娱乐等，甚至进行认知、教育、实践、交易等社会性活动，不
“元宇宙”就是把“异时空”人和物数字化搬入“同时空”，
是一个宇宙万物运行规律的“像显”。
仅可以为用户提供更加宽广的脑际交互空间和丰富的交互体验等精神生活，也可以为人们加速认知自然、探索科学真理和规律的新手段，也可以为用户提供个性多样的消费内容、高信用的物质交换系统，为建立新的精神文明和物质文明提供服务。笔者以为，“元宇宙”就是把“异时空”人和物数字化搬入“同时空”，是一个宇宙万物运行规律的“像显”。
“集大成者”——“元宇宙”。随着电子信息技术的发展，元宇宙概念应运而生。“元宇宙”集成了电子信息、大数据、人工智能、互联网、虚拟现实（VR）、增强现实（AR）、混合现实（MR）、虚拟仿真（ER）等技术成果。我们可以把它想象成是一个复合的终端产品，不仅仅是一部手机、一台电
◎ 编辑|
刘伟鹏
| Grand Garden of Science | 61
二个突破是多项数字技术的融合应用突破，通过多项技术的叠加兼容、交互、融合，形成“技术集成”并广泛应用。
“元宇宙”前景无量。人们对它的认知尚无定论，对它的发展前景更是不一而足，但有一点是十分一致明确的，那就是不管现在还是未来，它有着极大的发展空间和市场前景，或将成为下一个风口。每个行业都从自身角度理解分析，为元宇宙赋予了不同的定义和应用前景。随着数字孪生(DT)和数字化设备、编程软件的开发，以及人工智能(AI)和算力及网速的提升，还有AR、VR、ER、MR等底层技术不断进步融合,“元宇宙”的实现将会是“水到渠成”，应用范围正在不断拓展。盘点一下入局的大公司，如Facebook、微软、字节跳动等，还有若干跟进的中小微企业，我们
可以看出，实现创造性突破并广泛
应用的目标越来越近。
元宇宙应用缘起于游戏，但
必然超越游戏。罗布乐思（Aoblox）
是一款兼容了虚拟世界、休闲游
戏和自建内容的游戏，游戏中的
大多数作品都是用户自行建立的。
在游戏中，玩家也可以开发各种
形式类别的游戏。Roblox商业公
司曾对这一概念进行定义，列出
了平台具有通向元宇宙的8个关键
特征：身份、朋友、沉浸感、随地、
多元化、低延迟、经济系统、文明。
从商业角度来看，虽说这些都是虚
拟的，却都可以用来掘金，有着
源源不断地开发应用价值。就其8
个特征概念可以产生无数种组合，
产生无限商机。我们知道，今天
在线上进行的教育、会议、社交、
交易或娱乐游戏活动，仅仅是元
宇宙应用的起步阶段。当元宇宙
逐渐开始融入人们的生活后，特
别是广大青年学生和科技工作者
借助元宇宙系统认知、探索自然
科技创新应该是元宇宙应用的最
大价值体现。
事实上，很多仿真实验软件早
就开发出来了，并在很多场景下广
张承志
泛使用。在上世纪50年代和60年
weipu代，仿真实验主要应用于航空、航
天、电力、化工以及其他工业过
程控制等工程技术领域。在航空工
业方面，采用仿真实验技术使大型
客机的设计和研制时间周期缩短
20%。利用飞行仿真器在地面训练
飞行员，其费用仅为空中飞行训练
的10%，且不受气象条件及场地的
限制，还可以设置一些故障，培养 | 61
飞行员应付故障的能力。在航天工业方面，采用仿真实验代替实弹试验可使实弹试验的次数减少80%。在电力工业方面，采用仿真实验系统对核电站进行调试、维护和排除故障，一年即可收回建造仿真系统的成本。现代仿真技术不仅应用于传统的工程领域，而且日益广泛地应用于社会、经济发展的各个领域，如交通控制、城市规划、工业设计、资源利用、生态环境控制、生产管理、行业分析预测等。2016年，谷歌展示了一次可以写入历史的“人机大战”，轰动全球。代表人工智能产物的阿尔法狗还有一个不同凡响的特质，它不仅是一个机械化表达出的程序编码，更是一个有“监督预判机制”和“学习改善”的机器人，是智慧的集成和传承，标志着人工智能进入了一个新的时代。尽管如此，这也说明了一个事实，个人或个件的智慧容量总是有限的，而通过元宇宙的集成则是无限的。
虚拟仿真实验在教育上的应用，可以贴合一线学习需求，打造全新虚拟空间多媒体应用场景，多维度呈现学习内容，调动受者视觉、听觉、动觉等多感官参与，使抽象的概念、理论更加直观化、形象化，极大提升教学的互动性和传承的连贯性，可以让后人站在前人的肩膀上继续前进，以期能够培养更多的人才，拓展宽广的创新空间，为建立创新型国家奠定更为坚实基础。仿真软件通过图形化界面联系理论条件与实验过程，同时运用一定的编程达到模拟现实的效果，这在大学、全国重点高中、初中也已经开始应用。VCM 仿真实验、CER 卓信365仿真实验、智天下虚拟实验室等学习平台，是利用flash 技术开发的，富有真实感，能模拟完成理化学科中学教材中涉及的各个实
验的开放式教学平台。通过直接在电脑上在线模拟操作，可以根据提供的器材，任意搭建实验，改变
各项参数，不管操作正确与否，均可以获得与实际相似的现象和结果。学生可以身临其境地参与实验，具有认知、激趣、求真、循理、育德等教育功能。同步虚拟仿真实验是把互联网技术应用到中学化学、物理、生物实验课程中的实验平台。中国科学技术大学人工智能与计算机应用研究室1995年开发完成的“大学物理计算机仿真实验”软件，是国际上第一套虚拟现实型的教学软件，在国际和国内都产生了较大影响。该项目1996年获中国科学院教学成果奖一等奖，1997年获国家级教学成果奖一等奖，同年列入国家“九五”重点科技攻关计划。在国内，有400多所大虚拟仿真实验在科研上的应用，不仅能够促进科研工作者的融合创新，并可大量节约时耗和物耗，大幅提升科研效率。
具有人类文明非凡价值的应用在于模拟仿真科学技术实验，这将是一项具有划时代意义的伟大工程。这项应用不仅在广大科技工作者的科研探索过程中有着广泛而深刻的需求，并在未来科技的传承和接力中将发挥久远而深刻的影响，有利于形成青胜于蓝的局面，在跨越式创新发展中将产生万吨推力。在计算机系统中创建虚拟实验环境，用软件程式化设备、材料、公式、参数，让广大科技工作者，特别是生产一线的科技人员，随时随地可以进入参与像在现实实验环境中一样完成各种实验。或者说把各种实验室或设备搬入元宇宙，形成科研协同的“岛链”，在技术实现上，应用AR/VR、区块链、5G、大数据、人工智能、3D 引擎等新技术，引进世界一流
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除湿胃苓汤
设备，自主研发交互系统，打造一个元宇宙沉浸式科学实验室，同时在应用交互上，元宇宙实验室采用各种底层技术相互交互，实现场景低延时、高响应，同比仿真。不仅能够促进科研工作者的融合创新，并可大量节约时耗和物耗，大幅提升科研效率。
统筹安排建立化学实验网络共享平台更具有特别的意义。化学实验安全、化工生产安全及其产品应用安全，不仅是一个自身安全问题，也关乎生态环境和社会安全。如何管控化工材料是化工产业发展的痛点和难点。如果将化学实验室搬进元宇宙中，有“身份”工作人员可以进入元宇宙进行实验，无限制地使用各种类型的工具和材料，不仅可以突破现实环境的制约，大幅度降低成本，也大幅降低相关安全风险，给新材料和化工科研工作者带来巨大的福音。部分“身份”人员可以自我构建专项实验室或选择自己喜欢的实验环境。
同样，还可以把要求十分苛刻的病理实验室搬入元宇宙……
因此笔者认为，元宇宙的最大价值就是在于利用虚拟仿真技术还原自然科学的规律。绝不是让人类生活在虚幻的世界里，而是让人们在虚拟现实中多快好省地探索求真。元宇宙将吸引越来越多的人进入虚拟仿真的科学实验当中来，追求无穷无尽的科学真理。未来的科学必定会在元宇宙的推动下有一次巨大的飞跃。正因为元宇宙是一项“技术集成”的系统工程，它的构建必须进行顶层设计、提前布局、统筹安排。能够快速组织和推动它的建设和发展，也正是我们国家的制度优势所在。
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◎ 撰文|王宇
◎ 编辑|刘伟鹏
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