近日应邀在ACIML（智能制造万里行）主办的世界元宇宙大会、元宇宙顶层规划与设计论坛，做了一场名为《元宇宙操作系统之构想》的在线演讲。今天准备把其中的一些关键信息分享在公众号中。当我们大家打开电脑，首先运行的软件是什么？电脑的操作系统，当我们打开手机，首先运行的软件是什么？手机的操作系统。那我们进入到元宇宙，首先运行的软件是什么？也应该是元宇宙的操作系统。如果我们把元宇宙的后台想象成一台特别复杂的、超大型的计算机，当然这台虚拟的超级计算机可能包含一个非常复杂的计算机网络。那么这台超级计算机的操作系统应该具有哪些能力？应该长成什么样子的？举个例子来说，如果一个功能非常重要，经常使用，我们并不希望开机以后，需要做非常复杂的配置和操作之后，才能使用这项功能，我们希望操作系统里面含有这个程序，一打开电脑就进入到这个环境。对于元宇宙来说，也是一样。我们不希望戴上VR眼镜（或者其它的元宇宙终端设备）之后，还要进行一系列的复杂操作才能进入到元宇宙，那样太不方便了。我们当然希望一带上设备，元宇宙的终端设备，马上就进入到元宇宙的环境里面。

首先到底什么是元宇宙？仁者见仁，智者见智。莎士比亚说过，“一千个观众眼中有一千个哈姆雷特”。同样的，1000个人心目中就有1000个元宇宙的样子。不会完全相同，但共识的部分通常是，元宇宙在虚拟世界的元宇宙，在数字空间里面建立了一个虚拟的世界，我们通过一个化身进入到元宇宙。我们在现实生活中能做什么，我们在元宇宙里面就能做什么，而且我们在元宇宙里面能做的事情与真实世界相比，做事做起来更容易，而且能做的更多。比如你在真实世界里面工作和学习。在元宇宙里面也可以工作和学习，在真实世界里面，可以聚集在一起开会，在元宇宙里面也能聚在一起开会。在真实世界里面聚在一起开会，每个人都需要着装、出行，而在元宇宙里面，瞬间就聚在一起，省略了复杂的准备过程。

接下来我想给大家分享的话题是元宇宙里面的两个更美好。首先我们创造元宇宙的目的是想创造一个更美好的世界。也可能是因为现实世界很无趣，也可能是因为现实世界里面有战争、有贫穷、有饥饿、有疫情，如果我们创造一个虚拟的元宇宙的世界，我们肯定希望一个更美好的世界。要不然呢？难道我们要创造一个更更糟糕的世界，到里面去生活？因此我们可以说，我们创造的元宇宙，我们创造的另外一个世界，一定是比当前世界更美好的一个世界。第二个更美好，就是我们希望能够通过元宇宙，让真实世界变得更美好。因为在元宇宙里面我们可以去进行各种尝试。比如我们造一台汽车，看看汽车在元宇宙里面跑的好不好。我们可以造出来各种各样的汽车在元宇宙里面跑，把最好的那个生产出来。当然也包括造房子，在元宇宙里面我们可以一遍一遍的造房子，看看哪个最漂亮、最舒适，然后在真实世界里面去建造这个房子。我们也可以在元宇宙里面去规划城市，当我们能够规划做出最环保、最安全、最舒适、出行最便捷的城市，我们在真实世界里面再去实现它。在元宇宙里面我们可以实现各种可能性，甚至可以搞各种各样的破坏，在现实世界里面就不需要去失败了，你就去元宇宙造吧。我们最终的目标是要建设一个更美好的家园，更美好的宇宙。

有人说2021年是元宇宙元年，也有人把科幻作家尼尔·斯蒂芬森发表科幻小说《雪崩》的时间，作为元宇宙开始的时间。我不这么认为。元宇宙是一个一直在动态演化的虚拟世界，从开始有了计算机，我们就开始创建了一个有别于真实世界的数字世界，或者叫比特世界。直到今天这个元宇宙也没有完善，还在持续不断的迭代、升级和完善，我们始终在路上。理想的元宇宙，现在的技术还差太远。我们人类一直生活在物质世界中，直到上个世纪中叶发明了计算机以后，才有了数字世界。元宇宙是一个进行时，从开始有计算机，元宇宙的进程就开始了，我们一直在为元宇宙的构建增砖添瓦。元宇宙又是一个未来时，元宇宙是一个理想，遥远的理想。为什么元宇宙的概念这么火？某种程度上来讲，元宇宙是一个筐，什么都能装。因为我们人类拥有的一切、我们发展的一切技术，都属于我们所在的宇宙。我们创建的元宇宙是一个更美好的宇宙，我们人类发展的各种技术手段，都面临着将要走向下一个阶段。从计算机技术来说，从最早的电子管时代到后来的晶体管时代，再到集成电路时代，超大规模集成电路时代，下一个阶段是什么？我们的电脑从主机时代进入个人电脑的时代，之后进入互联网的时代，再进入移动互联网的时代，下一个阶段是什么？虚拟现实技术从VR到AR、MR、XR，下一个时代是什么？

社交1.0、社交2.0、社交3.0，从开放社交时代，私密社交时代到陌生人社交时代，下一个时代是什么？Web 1.0、Web2.0、Web3.0，从“只读”的信息展示平台、“互动”的内容生产网络到“去中心”的个性化环境，下一个时代是什么？人工智能1.0、2.0、3.0、4.0，从专家系统到知识图谱，从机器学习、深度学习到生成式对抗网络，下一个阶段是什么？从工业1.0机械化时代、工业2.0电气化时代、工业3.0自动化时代、到工业4.0智能化时代，下一个时代是什么？所有这些技术的发展到今天都进入到一个发展瓶颈，它们齐头并进，都扎向了元宇宙。有一次跟朋友聊天聊到元宇宙，我说如果每一项技术是一个烤串儿，元宇宙就是各种不同种类的烤串的盛宴。

我们如何去创造一个元宇宙？要回答这个问题，首先要思考的是我们人类是怎样认识世界和改造世界的。我们人类认识世界和改造世界的方式大体上分为三种。直接体验、借助工具和虚拟模型。

第一种是靠我们的感官直接体验。凭借我们的视觉、触觉、嗅觉、味觉和听觉，直接感受这个世界，我们感受声音的大小，感受光线的明暗和色彩，感受物体的温度和软硬程度，感受食物的气味和味道。实际上人的感觉可能不止5种，有人会说有第六感，也有的科学家把人的感觉分成50多种。我们除了直接的感官体验，还有情绪，我们会开心，我们会悲伤，我们会有爱与恨。人类到底有多少种情绪呢？达尔文曾经写过一篇文章，论述人类和动物的情绪，总结了34种。我们不仅仅靠自身去认识这个世界，人类还组成群体，共同认识和改造这个世界。我们分享，我们学习，所有这一切就是我们人类对真实世界的体验，如果我们去创造一个元宇宙，元宇宙里面一定也要提供这些体验。我们可以把这部分称为体验元宇宙。我们第二种认识世界的方式，是借助于工具。《荀子·劝学》上说，君子生非异也，善假于物也。人类发明了各种各样的测量工具，去更精准的认识现实世界。我们发明了尺子，去测量物体的长度；我们发明了温度计，去测量物体的温度。提一个有趣的问题，元宇宙里面的桌子，它的表面有温度吗？应该是有温度的。我们通过测量，获得了真实世界每一种东西的各种量度的数据。所有这些数据集合在一起，构建了数据世界。我们构建的元宇宙包含的各种具有量度的这些数据，也成为元宇宙里面的子集。我们称之为数据元宇宙。我们认识事物的第三种手段，是建立事物的虚拟模型进行研究。当然在虚拟模型的基础上，还会包含更丰富的信息。最简单的虚拟模型就是三维的几何模型。它描绘了一个产品由哪些部分组成，每一部分长成什么样子？我们还可以引入材质贴图、光线，在虚拟世界里面定义整体产品的外观。为了让产品更加真实，我们还希望给虚拟模型附加更多的知识，使虚拟世界的事物表现的更逼真。我们在虚拟世界里面，在几何模型的基础上，建立多学科的多专业的模型。赋予模型更多的属性，力热声光电，我们甚至在虚拟的世界里面建立更复杂的系统。只有做到这些，在真实世界里面，我们开一个车，如果发生撞车会有什么样的表现，在虚拟的世界里面，发生撞车的时候也会有同样的表现。只有做到这些，我们构建的元宇宙才更加真实。我们在虚拟世界里面打造的元宇宙，也可以称之为虚拟元宇宙。

在个人电脑的时代，我们有微软的Windows操作系统、苹果的Macintosh操作系统、开放的Linux操作系统。在移动互联网时代，我们有安卓Android、苹果iOS、华为鸿蒙这些操作系统。元宇宙的操作系统应该长成什么样子？我们构建的元宇宙非常之庞大。它的底层架构一定是基于云端的。应该有提供基础设施及服务的IaaS层，用于连接硬件、存储、芯片，网络上的各种计算资源、存储资源、电源、计算通信单元、各种元宇宙终端、网络数据库等等。在IaaS层之上，应该有平台及服务层PaaS。在PaaS层提供各种社区分享、数据架构、工作协同、基础算法等。最上面的是软件及服务层SaaS，比如手机里面的各种应用程序。

达索系统在过去40年里面一直在做同一件事情，就是在打造虚拟孪生体验。从80年代初公司成立，开始打造所见即所得的三维几何孪生体验，从上个世纪90年代初与波音公司合力打造波音777的数字样机，开启了多学科多专业的虚拟孪生时代。到上个世纪末，达索系统提出三维全生命周期的概念，打造产品全生命周期的虚拟孪生体验。在2012年达索系统推出三维体验平台，不仅仅是产品本身的虚拟孪生，而是进一步扩展到从宏观到微观的体验环境，创造各种体验场景，让人们在虚拟世界里面体验产品。在2020年又提出来人体的虚拟孪生体验的概念。从物质世界到生命世界。我们打造的元宇宙里面不仅仅要有道路和建筑，各种产品，还会有人和动物，还会有各种生命形式。虚拟孪生体验是元宇宙的基石。

在元宇宙的操作系统里面，应该支持建立几何元宇宙。在现实世界里面，我们有天上飞的飞机，地上跑的汽车和火车，海上飘的轮船，我们有各种工程机械和各种消费品。在几何元宇宙里面，我们要能够创建所有这些产品的三维模型。

我们真实的宇宙是由星球、国家、城市、基础设施、工厂、产品、材料、分子和原子组成的。在几何元宇宙里面，应该支持从元原子到元宇宙的各个级别的尺度规模，而且是平滑过渡的。在元宇宙里面，也应该是由元星球、元国家、元城市、元基础设施、元工厂、元产品、元材料、元分子、元原子组成。

在几何元宇宙里面我们创建的每一种产品和体验场景，都可以借助于元宇宙的各类设备，一键输出，很快就沉浸到几何元宇宙里面。

为了让元宇宙更接近于真实宇宙，我们在真实宇宙里面发生的各种物理现象和化学反应，都应该在元宇宙里面同样发生。元宇宙应该是多学科多专业的元宇宙。

一辆汽车在真实世界的道路上跑，空气是怎么流动的，元宇宙里面也会呈现同样的表现，真实世界里面车被撞会怎么样，在元宇宙里面也会有同样的表现。在真实的世界里面，我们有复杂的系统，在元宇宙里面，也应该有复杂的系统。

科学家们在真实世界里面建造了各种基础科学的设施进行研究，在元宇宙里面，科学家们也可以建立基础科学设施来进行研究。

在真实世界里面，所有的产品都是经历设计、仿真和制造的全生命周期的各个阶段，才生产出来，在元宇宙里面，也应该有产品全生命周期里面的各个过程。

我们在真实世界的城市里面生活，我们在真实世界里面去火星探索，在元宇宙的世界里面也会有相应的元城市和元星球。我们也可以在元城市里面生活，去元火星探索，在元火星上建立元火星基地。

我们甚至可以在元宇宙里面执行逼真的模拟仿真，来确保自动驾驶解决方案的开发速度和安全性。我们让自动驾驶的汽车在元宇宙的城市里面的道路上进行自动驾驶，去验证各种光照条件、道路状况、各种湿度和温度、各种天气的情况下，是否安全。

元宇宙里面包含了更多的可能性，肯定要比现实世界更为复杂。当我们构建元宇宙里面的组成元素时，由于元宇宙实在是庞大，里面的内容，或者由专业人士制作，称之为PGC，或者由用户来提供内容，称之为UGC，但仅仅靠UGC和PGC，肯定无法完成元宇宙中的庞大内容，最后还是要依赖于人工智能制作各种元宇宙内容，称之为AGC（Automatically Generated Content或AI Generated Content ）。人工智能通过机器学习和语义分析掌握零件规格，根据零件规格和功能要求自动完成零件设计。更进一步，人工智能通过机器学习掌握产品设计知识，根据人类体验和个性化需求，自动完成产品设计。人工智能甚至可以学习现有人类各种市面上已经存在的产品，来创造出元宇宙里面的相应的产品，甚至创造出更多种可能。

AGC不仅仅自动生成元宇宙里面人们所使用的产品，也包括自动生成元宇宙里面的建筑，各种基础设施，以及元宇宙里面的城市规划。

我们在元宇宙里面构造人类体验，构造各种感官体验，甚至构造情绪。California大学的科学家们认为，人类有27种基本情绪，情感心理学家Paul Ekman认为人有54种情绪。每种情绪还有不同的级别。比如开心的程度也可能不一样，伤心的程度可能也不一样。有的心理学家把情绪分成10个等级。当然或许有人问，在元宇宙里面，人们有开心的情绪吗？是现实的人类带过去的，还是人类在元宇宙里面表达的？我们是不是也能够看到其他人的情绪表达？在元宇宙里面我们能够品尝味道吗？或者换句话说，在元宇宙里面，我们可以吃东西吗？在元宇宙里面我们被击中也会产生疼痛的感觉吗？

如果我们要把人类的感觉和情感都带入到元宇宙，就需要在元宇宙里面构造复杂的人体，在元宇宙里面构建的虚拟人不仅仅是外观，我们要破解人类的思维之谜，破解大脑电信号和思维的关系。从本源上探索人类思维的秘密，让元宇宙里面的NPC能够思考，成为具有数字化灵魂的元宇宙土著居民。

我们在真实的宇宙里面生活，我们也能够在元宇宙里面生活，包括工作、娱乐、运动和旅行。只有这些都做到了，我们才能够真正体验在元宇宙里面生存。我们似乎在探索一个有趣的主题。有哪些是在元宇宙里面可以做的，哪些是在元宇宙里面不能做的？用户在元宇宙里面上线的时长是多少？我们必要的生命活动，吃喝拉撒，是必须在真实宇宙里面，还是也可以移植到元宇宙？可能有多种形式。第一种是间歇性参与元宇宙，上线以分身Avatar的形式进入元宇宙，下线你的Avatar就在元宇宙中消失。第二种设定是你需要一个代理的虚拟机器人，当你在元宇宙里面的时候，你的Avatar就完全受你控制，等你下线的时候，你的Avatar自主运行，该干嘛干嘛。元宇宙能解决全球气候变暖、生物多样性减少吗？有希望。我们当然可以在元宇宙的虚拟世界里面，去尝试各种生活方式，消除让人类走向毁灭的各种风险。

用新能源取代化石能源，能否降低碳排放？在元宇宙里面试试。采用循环材料、实践循环经济，能否阻止全球气候变暖？在元宇宙里面试试。除了减排和零排，负排放的技术可不可行？碳捕获技术和碳封存怎样才最有效？在元宇宙里面试试就知道。接下来再谈一谈元宇宙里面的交易。我们不谈NFT和元宇宙里面的名画，咱们就来谈一谈元宇宙里面的产品设计。

对于一个设计师来说，他的理想状态是什么呢？假如他要设计一辆汽车，汽车是由很多零件组成的，如果元宇宙中有零件，能不能直接拿过来用，就不需要设计了？如果在元宇宙里面找不到，新零件能否自动设计，在元宇宙中下单通过增材制造打印出来？艺术品可以成为元宇宙的商品进行交易，模型应该也可以。甚至我们的创意，都可以成为商品进行交易。接下来再谈谈元宇宙的运行。从元宇宙的构建到元宇宙的运行，需要很多底层技术的支撑，包括统一的用户界面、统一的数据源、统一的数据模型、统一的管理。

元宇宙的一体化运行平台才能实现。要具备数字货币和数字交易、工作场所自动化、在线购物、社交媒体、虚拟人、自然语言处理、基础设施、设备独立性等运行特征。

最后总结一下，作为元宇宙的操作系统，必须要具备基于云端的IaaS、PaaS、SaaS技术底座，必须要包含从微观到宏观、多学科、多内容生成方式的元宇宙构建，必须要支持各行各业的元宇宙运行。

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