中国科学院深圳理工大学计算机科学与控制工程院院长潘毅:元宇宙-集信息、生物、物理技术一体的全景图|2022全球元宇宙大会站
2022年11月10-11日，由深圳市工业和信息化局指导，中国移动通信联合会主办、BIC EURONOVA（欧盟创新中心）支持、众视Tech承办的2022全球元宇宙大会深圳站在深圳南山区隆重召开，汇聚政、产、学、研、用多方共同助推产业及数字经济发展，展开了多形式、多角度、高规格的跨交流和融合。全球元宇宙大会已成为中国领先，在全球较具影响力和话语权的行业大会，也是连接元宇宙创新者的合作平台。
中国科学院深圳理工大学计算机科学与控制工程院院长、讲席教授；中国科学院深圳先进技术研究院首席科学家潘毅在大会上发表了题为：《元宇宙-集信息、生物、物理技术一体的全景图》的精彩主题演讲。潘毅院长指出，元宇宙是现代各种技术的集成，其发展有三个阶段：虚拟数字人阶段、智能数字人阶段、逻辑数字人阶段，最终达到万事万物的数字表达。
潘毅院长说：“元宇宙刻画的是一个包罗各项技术的“组装体”。如果说过去各种技术都是单项作战，独自描绘技术蓝图，元宇宙则是引入了一个集信息、生物、物理技术一体的“技术全景图”。以下为潘毅院长的演讲内容：
元宇宙刻画的是一个包罗各项技术的“组装体”。如果说过去各种技术都是单项作战，独自描绘技术蓝图，元宇宙则是引入了一个集信息、生物、物理技术一体的“技术全景图”。
1. 什么是元宇宙
元宇宙（Metaverse）是一个聚焦于社交链接的3D虚拟世界的大型网络，包括物质世界和虚拟世界以及与虚拟经济的整合。传统宇宙指的是自然宇宙，关注点大多放在了物理意义的时间和空间上。所谓元宇宙，即利用信息技术，将自然宇宙扩展为虚拟宇宙，人与宇宙间的关系从此“由单向转为双向”，不仅可以利用宇宙中的物质信息，还可以摆脱自然界各种复杂的规律，将人的主观能动性发挥到极致。元宇宙某种程度上即人类内心的宇宙。理解元宇宙可以从马斯洛的需求五阶模型入手，当人类满足了温饱、物质普遍需求之后，对精神需求、灵性成长的追求不断增长，每个人都想尝试更丰富的体验；而元宇宙能够重新定义生命，体验不同的人生，让人类能够“再活一次或几次”。今后的世界是万物数字化的世界，作为万物数字化的关键，数字孪生发展至今经历了四个发展阶段。第一阶段是1981年之前的几何孪生，所见即所得；多学科孪生阶段，多专业的仿真模拟；全生命周期孪生，数字孪生覆盖到整个生命的周期；最后达成指标，三维体验孪生，为用户带来极致的体验。前四个阶段中，数字孪生的对象还主要是无生命的产品，而现在元宇宙将数字孪生推入第五阶段——生命的数字孪生。数字孪生有两个发展维度，一个是原子的维度，从原子、部件、产品、建筑、城市到地球，如自动驾驶在真实道路中的测试自然必不可少，而在仿真测试环境中的里程积累更是至关重要。另一个是基因的维度，从基因、细胞、器官、人体到生物圈，如人类心脏数字孪生体改变了潜在致命性心律不齐的治疗方法。数字孪生是通向零成本试错之路，对于生命科学尤为重要。元宇宙是现代各种技术的集成，也是我们的一种愿景，这个概念给我们提供了一个方向，我们就可以往这个方向一步一步走，元宇宙发展有三个阶段，最终达到万事万物的数字表达。第一个阶段，初始阶段即虚拟数字人阶段，例如江苏卫视春晚中的虚拟邓丽君，只会按照既设定说话、唱歌；第二个阶段，发展阶段即智能数字人阶段，例如发展到这一阶段的“邓丽君”形象将会更加立体化，具有一定的逻辑思维能力；第三阶段，有生命的逻辑数字人阶段，万事万物都用数据来表达，括我们身上的原子、分子、细胞、组织、神经、器官、人体。生命的数字孪生真正产生。目前细胞数字孪生技术研究取得了巨大的进展，数字心脏已然面世。有了数字心脏，相关的任何实验都不需要到病人身上做，药物的功能、分子反应如何作用于心脏，都可以用数字表达，节约了人工和成本，降低了人体试验的风险。此前，有文章介绍了果蝇的孪生体，用CT扫描建立逼真的果蝇生物力学模型，在果蝇真实肢体运动数据的支持下，世界上第一个黑腹果蝇的精确“数字孪生体”诞生了。大脑的神经也能够用数字模型还原，任何细微的神经变化都会在大脑中反应出来。这种情况下，要做完全现实的科学研究将会非常复杂，研究不同感官对于神经如何产生影响困难重重。而目前，采用数字方式体现嗅觉已经成功了，相信未来人体将会逐步地完全数字化。动物实验方面，意大利帕多瓦大学大学已经建立了糖尿病胰岛素联合动力学模型，胰岛素的产生量和葡萄糖的变化动力模型构建以后，不需要人体实验，就可以做血糖相关的科学研究。元宇宙要将所有的东西数字化，需要信息技术，如5G、6G、大数据、人工智能、云计算、边缘计算、物联网、区块链、拓展现实、VR、AR、MR、数字孪生、多媒体、机器视觉、人机交互、NFT、Web3.0；需要生物技术，如基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程、蛋白质工程、代谢工程、糖工程、系统生物学、纳米生物技术、合成生物技术；需要生物物理技术。元宇宙的六大核心技术，是交互技术、电子游戏、人工智能、网络及运算、物联网和区块链，元宇宙提供了一个场景，把所有的IT技术、生物技术、物理技术统筹起来做了一幅技术全景图。NFT即非同质化代币，是用于表示数字资产的唯一加密货币令牌，支持交易。NFT具有不可互换性、独特性、不可分性、低兼容性以及物品属性，可应用于流动性挖矿、艺术品交易、游戏/VR以及链下资产NFT化等场景，大幅提升数据流转效率。NFT将会成为元宇宙的新代币。
真假难辨的沉浸式体验——满足人的精神价值需求；技术设备的需求空间大，创造更多的收入来源。开放的创造系统——满足人的尊重需求、自我实现需求，创造更多的就业机会及收入来源。去中心化的经济系统——创造更多的就业机会及收入来源。身份、社交、沉浸感、便捷、多样性、随时随地、经济系统、安全是元宇宙的主要特征。而随着元宇宙理念的不断发展，元宇宙的特征也变得更加丰富，永续性、实时性、无准入限制、经济功能、可连接性、可创造性是最新归纳的元宇宙特征。其中大部分特征都比较容易理解，值得注意的是永续性，即元宇宙是“正在进行时”的平行世界，它的进程不会重置、暂停或者结束，而是一直延续。
3. 元宇宙在生物医学中的应用
今后的世界可能就是大数据的世界，科研机构提供数据，医疗机构产生数据，利用好这些数据，将对生物医学乃至人类社会的发展进步有着至关重要的意义。数字心脏的应用，可以缩短医疗器械研发生产周期，可以快速通过设备验证，提高实习医生的学习效率，提高医生手术的质量，降低医疗事故风险。利用超算，可以实现包含咨询、问诊、隐私交换、数据交换在内的元宇宙医疗体系。元宇宙将重新定义和确权医疗数据。医疗数据具有很高的价值，但是医疗数据都保留在医院里，患者并不能将自己的医疗数据利用起来，医院也要保护患者隐私，使得数据不能达到最大利用率。通过NFT可以使得患者掌握自己的医疗数据，并可以售卖自己的医疗数据，不仅使患者得到医疗补偿，也促进了数据的交互，加速科技进步。在未来的医疗培训场景里，AR全息影像可能成为医疗培训的主角，大大提升医生之间的交流效率，实现医疗资源的有效复制。在手术操作训练中，XR技术可以通过显示、触感、力反馈等设备，使接受培训的医生沉浸在虚拟场景中，进行手术操作和练习，体验真实的临床手术过程，可以有效提高医生诊断病情和制定治疗方案的能力，同时能够大幅降低传统培训中的器材、标本等成本。未来的医疗手术将更大程度上依赖AR设备及技术，虚拟影像和真实手术场景叠加，提供实时诊疗的最佳方案推送和操作支持，显著减少病情诊断时间，优化诊疗效果。XR在远程医疗、诊疗技术提升等方面也将发挥重要作用，改善医疗资源不均的问题。在治疗心理疾病方面，可以借助与数字世界的交互，对多动症、PTSD、抑郁症等心理疾病早预测、早发现、早治疗。目前美国已经有利用虚拟现实技术治疗PTSD的先例，2017年，美国FDA首次以数字疗法的定义批准PearTherapeutics的ReSET，使其成为第一款处方数字疗法。 另外，在缓解慢性疼痛、辅助治疗老年痴呆方面也有不错的效果。基于数字孪生大脑、虚拟生物模拟等进行元宇宙生物实验，为虚拟药物研发提供支撑，降低试错成本。新药研发整个流程需要耗时十年，耗资十亿美金，体外测试和动物测试阶段耗时长、耗资大，而通过细胞数字孪生平台，使科学家能够在计算机上快速评估细胞对候选药物的反应。潘毅院长最后总结说：“一般提起元宇宙，只提虚拟世界，而我所理解的元宇宙，应该有生命的智能虚拟人、有生命体一定要从头做起，从分子、原子数字化，他们相互作用，形神皆备，否则不能体现人真正的品质。”
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