元宇宙視域下未來社區(qū)公共設施場景化設計與應用

徐祥伍，吳會茹

(1 桂林信息科技學院創(chuàng)意設計學院，廣西桂林 541000；2 湖南信息學院藝術學院，湖南長沙 410000）

《“十四五”數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃》明確提出，加快既有住宅和社區(qū)設施數(shù)字化改造，鼓勵未來社區(qū)同步規(guī)劃建設智能系統(tǒng)。加快推動文化教育、醫(yī)療健康、娛樂休閑、體育健身等社區(qū)公共服務設施數(shù)字化供給和沉浸化服務，促進社區(qū)優(yōu)質(zhì)資源共享復用[1]。聚焦未來社區(qū)公共設施，元宇宙技術整合了人工智能、擴展現(xiàn)實、區(qū)塊鏈、數(shù)字孿生和邊緣計算等技術，為社區(qū)居民提供虛實結合公共設施場域，建立以社區(qū)居民為中心的居住環(huán)境，提供精準豐富的社區(qū)服務設施。元宇宙技術融入未來社區(qū)公共設施已具備相關條件，因此對元宇宙技術探討面向未來社區(qū)公共設施的可行性尤為必要。

1 元宇宙的概念與未來社區(qū)公共設施相關研究

元宇宙是整合多種數(shù)字技術而產(chǎn)生的新型虛實相融的互聯(lián)網(wǎng)應用和社會形態(tài)，依托于擴展現(xiàn)實技術(XR)提供沉浸式體驗，結合數(shù)字孿生技術生成現(xiàn)實世界的鏡像場景，元宇宙技術涵蓋了區(qū)塊鏈、人機交互、人工智能、網(wǎng)絡傳輸以及大數(shù)據(jù)處理等[2]。近眼顯示、動作感知與處理等交互技術可以為用戶提供沉浸感的虛擬現(xiàn)實體驗。用戶在元宇宙中生活、娛樂、學習和工作，開展健身娛樂、在線學習、線上問診和場館游覽等活動。元宇宙在Scopus和知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫中檢索篩選，在2022年5月前獲得279篇外文文獻和296篇中文文獻，經(jīng)查閱瀏覽與數(shù)據(jù)分析，國內(nèi)外在元宇宙研究上差異明顯。國外主要集中于虛擬現(xiàn)實技術、虛幻世界、增強現(xiàn)實、人機交互圖像學等計算科學領域；而國內(nèi)則聚焦多元宇宙優(yōu)化算法、未來媒介、教育元宇宙及數(shù)字信息管理和場域建構等方面。

■圖1 未來社區(qū)內(nèi)涵解析

■圖2 未來社區(qū)公共設施創(chuàng)新路徑與更新方式

■圖3 基于馬斯洛需求理論的未來社區(qū)公共設施場景化建設內(nèi)容

■圖4 元宇宙視域下未來社區(qū)公共設施場景化設計流程

未來社區(qū)是以實現(xiàn)人民幸福生活為宗旨而創(chuàng)造出的數(shù)字化城市新型居住功能單元。在科技革命與產(chǎn)業(yè)變革背景下未來社區(qū)依托于局部試點，以人本化、生態(tài)化和數(shù)字化導向，利用數(shù)字技術優(yōu)勢推動公共設施服務配套向數(shù)字化、智能化轉向，構建以建筑、交通、低碳、服務、鄰里、教育、健康、創(chuàng)業(yè)和治理等九大場景創(chuàng)新為重點打造，突出新型社區(qū)未來生活品質(zhì)，最終實現(xiàn)與社區(qū)居民的有機結合及與城市的共生共息[3]（圖1）。

未來社區(qū)公共設施多以在社區(qū)教育設施、衛(wèi)生醫(yī)療設施、文娛休閑設施、體育設施和社區(qū)養(yǎng)老設施上體現(xiàn)。針對田毅鵬在《未來社區(qū)建設的幾個理論問題》中指出采取綜合性的理念與行為解決城鄉(xiāng)發(fā)展所面臨的問題是未來社區(qū)建設的核心目標[1]。張云帆在《積極老齡化背景下未來社區(qū)老年教育設施適老化設計研究》在人口老齡化背景下，在社區(qū)老年設施上提出人機工學、模塊化、隱形智能化、科學配置等適老化設計策略[4]。徐祥伍等在《未來社區(qū)公共設施適老化包容性設計研究》提出適老化包容性設計理念對醫(yī)療衛(wèi)生、體育、文化娛樂、護理及教育設施進行展開性闡述[3]。同時在《互動參與式方法下未來社區(qū)公共設施適老化設計》中實地調(diào)研并結合適老化需求進行了設計實踐[5]。分析并總結出九大創(chuàng)新場景在公共設施中的應用及其解決方案，結合三維坐標導向提出了相應創(chuàng)新路徑（圖2），但數(shù)字化公共配套場景化設計并未指出真正的設計落腳點。因此，文章基于用戶在公共設施使用過程中的需求及問題出發(fā)，探討了元宇宙視域下未來公共設施場景化設計及應用。

2 公共設施分類與社區(qū)居民生活需求分析

2.1 公共設施分類與社區(qū)居民使用問題分析

社區(qū)公共設施服務直接影響社區(qū)居民日常行為模式，有效把握社區(qū)內(nèi)各類群體生活需求并通過其需求建立社區(qū)服務云平臺，提升社區(qū)在公共設施服務供給水平。以下從公共設施五個方面調(diào)研社區(qū)各類人群的生活場景進行分析。

社區(qū)醫(yī)療設施：社區(qū)衛(wèi)生站提供醫(yī)療服務有限，居民對醫(yī)療設施需求強烈，具體體現(xiàn)為：互聯(lián)網(wǎng)醫(yī)療、家庭醫(yī)生、健康咨詢等。因此，社區(qū)醫(yī)療數(shù)字化平臺亟待建設。涵蓋了建設社區(qū)數(shù)字健康檔案、實時健康監(jiān)測、提供健康管理服務、心理咨詢服務、養(yǎng)生保健服務等。有效加強社區(qū)衛(wèi)生設施建設，提高醫(yī)護人員專業(yè)素養(yǎng)，加強社區(qū)醫(yī)院與三甲醫(yī)院聯(lián)動性，是保障社區(qū)居民醫(yī)療問題大趨所勢。

社區(qū)養(yǎng)老設施：社區(qū)養(yǎng)老是提供居家養(yǎng)老大背景下的關鍵一環(huán)，老年群體對社區(qū)設施依賴主要為以下幾點：老年日托服務、老年生活服務及老年健身服務等。創(chuàng)新與滿足多樣化老年社區(qū)服務建設包含老年公寓、老年大學、老年俱樂部和老年活動中心建設，著力解決老齡化背景下社區(qū)養(yǎng)老設施供給問題。

社區(qū)教育設施：社區(qū)教育設施涵蓋社區(qū)在線教育平臺、藝術愛好培訓、共享圖書館、社區(qū)保教托幼和幸福學堂全齡覆蓋等[5]。社區(qū)教育作為構建學習型社會的主要教育形式，要充分綜合受教育者群體的學習需求、水平及能力的差異，依托數(shù)字孿生、云計算、區(qū)塊鏈等元宇宙技術優(yōu)勢，提供精準化的社區(qū)在線教育及輔導服務，實現(xiàn)人人均等的社區(qū)終身教育范式。

社區(qū)體育設施：全民健身背景下，建立健全社區(qū)體育服務設施良性運營機制，推進社區(qū)健身設施數(shù)字化建設，整合社區(qū)環(huán)形智慧跑道、社區(qū)健身場館與室外活動場地形成社區(qū)15 min全民健身覆蓋。促進社區(qū)公共體育服務設施的提質(zhì)增效，激發(fā)社區(qū)群體運動鍛煉的興趣。

社區(qū)文娛設施：文娛設施是社區(qū)休閑活動和文化傳播的物質(zhì)載體，涵蓋了社區(qū)圖書館、社區(qū)公園、會客廳和棋牌室等活動場所。在分析了典型群體全時生活場景（表1），了解不同年齡段居民社區(qū)的出行、活動、通勤和娛樂休閑等特點和規(guī)律后，結合數(shù)字化優(yōu)勢進行文娛設施的優(yōu)化，提升社區(qū)用戶幸福指數(shù)。

表1 未來社區(qū)全時生活場景

■圖5 元宇宙視域下未來社區(qū)公共設施場景化建設標準及系統(tǒng)安全設計

■圖6 未來社區(qū)教育系統(tǒng)場景化應用

■圖7 未來社區(qū)醫(yī)療設施場景化應用

■圖8 未來社區(qū)體育設施場景化應用

■圖9 未來社區(qū)文娛設施場景化應用

2.2 基于馬斯洛需求理論社區(qū)居民生活行為與需求分析

基于馬斯洛需求理論社區(qū)生活行為與需求分析，對不同年齡段的群體選取了典型的樣本案例，綜合社區(qū)內(nèi)學前幼童、學齡兒童、青年人群、中年人群、老年人群對于公共設施的物質(zhì)需求與精神滿足（表2）。在未來社區(qū)公共設施場景化設計中兼顧不同年齡用戶的需求，照顧弱勢群體，實現(xiàn)居民生活與社區(qū)設施融合，讓居民在社區(qū)生活中享有尊重及自我實現(xiàn)的滿足（圖3）。

表2 基于馬斯洛需求理論未來社區(qū)居民生活行為與需求表

3 元宇宙視域下未來社區(qū)公共設施場景化設計特征及設計流程

3.1 元宇宙視域下未來社區(qū)公共設施場景化設計基本特征

智能動態(tài)性?；谀繕耸鼙姷男枨螅峁┚珳驶?、自適應的智能場景，用戶依托于智能虛擬場景和現(xiàn)實場景設施的融合實現(xiàn)自我需求的滿足。結合社區(qū)設施物理場景，提供基于目標用戶的虛擬場景選擇及實時動態(tài)匹配。未來社區(qū)公共設施的場景化構成，涵蓋社區(qū)居民的生活行為與需求、社區(qū)場景、設施交互體驗等；設計者借助元宇宙相關技術，可實時根據(jù)用戶差異調(diào)整數(shù)字化場景，確保公共設施場景化設計精準匹配，彰顯了元宇宙視域下社區(qū)公共設施設計以居民需求為核心的鮮明特征。

虛實聯(lián)動性。元宇宙技術的普及強化了場景化設計融入社區(qū)公共設施在物理設施和虛擬場景的聯(lián)動，即增強各類公共設施節(jié)點的獨立性。新型社區(qū)數(shù)字化的服務特性，借助數(shù)字化接口、以智慧場景公共設施實體整合元宇宙技術實現(xiàn)場域化的虛實聯(lián)動，實現(xiàn)虛實融生的公共設施場景化新模式。以全新的社區(qū)數(shù)字化賦能具身社交，為用戶提供了超現(xiàn)實的社交情感體驗，使單獨個體實現(xiàn)在不同場域中以不同角色獲得豐富的虛擬社交體驗。

■圖10 未來社區(qū)養(yǎng)老設施場景化應用

情感互通性?；?G、人工智能與數(shù)字孿生等多種數(shù)字技術的融合發(fā)展，通過場景化的感知社交，搭建虛實仿真場景實現(xiàn)共在的社交效應，積極為用戶提供具身社交情感體驗，營造場域化、沉浸化的公共設施，實現(xiàn)與社區(qū)群體產(chǎn)生共鳴[6]?？傮w來說，未來社區(qū)公共設施將以更為智能化的數(shù)字形式實現(xiàn)與社區(qū)用戶的交互，鼓勵用戶積極表達情感訴求，促進社區(qū)群體的交流與溝通，實現(xiàn)場域與人、人與人之間的觀念認同，強化鄰里友好交往和社區(qū)文化氛圍的營造。

3.2 元宇宙視域下未來社區(qū)公共設施場景化設計流程

（1）場景調(diào)研：在了解社區(qū)設施場景化設計對應的目標群體需求后，進一步調(diào)研公共設施場景化建設規(guī)范，將用戶需求在現(xiàn)有設計痛點上層層剝離，找尋場景化設計的可嵌入點，從而進行場景優(yōu)化，精準化的為目標群體提供沉浸化服務，結合公共設施功能特征與應用需求進行場景化設計。在用戶需求上，將用戶行為習慣、生活場景以線帶面的形式以公共設施具體內(nèi)容實現(xiàn)融合。依托數(shù)字化技術不斷挖掘用戶潛在需求，實現(xiàn)場景化方案的迭代更新與智能性轉化。

（2）場景營造：深入了解社區(qū)居民需求和特定場景后，將場景內(nèi)容、用戶主體和公共設施銜接起來，通過內(nèi)容疊加、虛擬復制、用戶參與和數(shù)字連接等手段創(chuàng)造出新的場景。內(nèi)容疊加指依托用戶需求、場地文脈和地域符號等賦能于社區(qū)設施場景化中，為用戶提供文化需求體驗[7]；虛擬復制是將場域化、生活化和儀式化場景以數(shù)字化形式在各類場景空間中體現(xiàn)；用戶參與是指借助場景內(nèi)容，設計出具有價值性的交互行為，使用戶產(chǎn)生愉悅的心理感受；數(shù)字連接主要關注用戶的生活習慣與社交網(wǎng)絡，結合線上與線下設置數(shù)字化場景，讓用戶從設施場景中獲取場景體驗。

（3）場景體驗：元宇宙技術的廣泛應用，用戶可以在物理世界獲得物質(zhì)與精神生活的多元化體驗，在用戶交互體驗過程中，場景體驗數(shù)據(jù)的積累與分析對后續(xù)提升居民場景設施內(nèi)容營造與交互優(yōu)化提供實踐指導，對營造未來數(shù)字社區(qū)沉浸式生活具有重要意義。

（4）場景優(yōu)化與反饋：在場景設施投入應用后，再進行場景服務數(shù)據(jù)的場景優(yōu)化和復盤。場景體驗中元宇宙技術下的設施內(nèi)容會不斷暴露新的設計痛點，結合數(shù)據(jù)優(yōu)化與迭代更新將場景內(nèi)容更為豐富化并積極吸納用戶參與度，共同打造開放的數(shù)字化社區(qū)元宇宙時代（設計流程見圖4）。

4 元宇宙視域下未來社區(qū)公共設施場景化設計技術架構

建立未來社區(qū)大數(shù)據(jù)云服務平臺+社區(qū)公共數(shù)據(jù)庫+社區(qū)App+社區(qū)公共設施應用層的聯(lián)動便于綜合社區(qū)公共設施實現(xiàn)對居民提供精準化服務，充分照顧居民生理和心理需求，積極營造健康適宜社區(qū)公共設施，有利于強化未來社區(qū)公共設施場景化設計整體架構。

4.1 設施層場景內(nèi)容豐富

設施層場景內(nèi)容是未來社區(qū)居民全時生活場景的物質(zhì)載體，其場景內(nèi)容包含了針對于兒童群體需求的社區(qū)游樂場、共享圖書閱讀、公園游玩和教育輔導；針對于成年人需求有社區(qū)健身、家政服務和物流配送；針對于老年人需求有口袋公園鍛煉、老年大學學習、互聯(lián)網(wǎng)醫(yī)療問診、健康小屋和老年社團等。在場景內(nèi)容豐富上可借助人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算和數(shù)字跟蹤技術實現(xiàn)對用戶顯性需求和隱性需求的挖掘，更為智能化調(diào)整與優(yōu)化場景內(nèi)容與系統(tǒng)設計（圖5）。

4.2 網(wǎng)絡層泛在技術支持

建立未來社區(qū)數(shù)字化智能管理系統(tǒng)，便于社區(qū)居民數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理，利用泛在技術支持實現(xiàn)應用層平臺場景優(yōu)化。通過人工智能技術使社區(qū)設施場景優(yōu)化更為流暢與穩(wěn)定，借助物聯(lián)網(wǎng)技術、6G服務貫穿物理設施與虛擬場景情景交互，針對社區(qū)居民生活行為與需求提出適宜于不同人群的設施數(shù)字場景內(nèi)容，提供精準化的設施場景服務體驗。

4.3 感知層場景認知體驗

依托于數(shù)字孿生技術實現(xiàn)公共設施場景內(nèi)容的真實映射，以近眼顯示、全息技術、手持終端、無線射頻識別等不同終端技術為介質(zhì)基礎，探索多重感官交互的公共設施場景體驗，針對于社區(qū)居民身體狀況、感官情緒、服務需求等精準的推送所需內(nèi)容，為元宇宙視域下未來社區(qū)公共設施場景化設計提供數(shù)據(jù)指導與借鑒[8]。

4.4 應用層平臺場景優(yōu)化

通過對未來社區(qū)生活場景各時間階段行為及生活需求分析，結合社區(qū)應用層平臺優(yōu)化，實現(xiàn)社區(qū)數(shù)字化公共數(shù)據(jù)庫的搭建，有利于加快未來社區(qū)公共設施數(shù)字化供給和沉浸式服務，打造群體智能、設施智能和場域智能數(shù)字化結合的公共設施實踐新方向。

5 元宇宙視域下未來社區(qū)公共設施場景化設計應用

5.1 未來社區(qū)教育設施場景化應用

元宇宙視域下社區(qū)教育系統(tǒng)的場景化應用將借助社區(qū)平臺智慧終端將教育場景與用戶實現(xiàn)虛擬關聯(lián)，通過平臺資源的導入，利用PC端、移動端等實現(xiàn)教育內(nèi)容的共享與交流，借助數(shù)字孿生技術復刻真實教學場域的內(nèi)容，采取近眼顯示或無線手持設備在全息投影課堂中打造人機交互、虛實結合的新教育場景，將教學內(nèi)容形式轉化成可視化、可觸碰、三維展示的立體式信息或物體呈現(xiàn)[9]。依據(jù)用戶教育需求差異，結合平臺數(shù)據(jù)化分析，采取以典型人群為基準的訂單式訂制形式，將終身教育實踐結合線上線下場景化融合，根據(jù)用戶學習興趣和需求定制內(nèi)容，推動未來社區(qū)教育設施的完善，帶動數(shù)字技術介入公共設施實現(xiàn)居民再教育實踐進程（圖6）。

5.2 未來社區(qū)醫(yī)療設施場景化應用

未來社區(qū)醫(yī)療系統(tǒng)場景化設計是通過統(tǒng)籌社區(qū)數(shù)字化信息數(shù)據(jù)平臺，實現(xiàn)精準性解決基層社區(qū)衛(wèi)生服務的大趨勢。后疫情時代，社區(qū)作為疫情關鍵防線，其醫(yī)療系統(tǒng)需整體架構社區(qū)衛(wèi)生中心、家庭醫(yī)生看診、AI醫(yī)生問診、健康小屋一體化的互聯(lián)網(wǎng)+智慧醫(yī)療服務體系。通過社區(qū)公共數(shù)據(jù)庫平臺的調(diào)用，通過智能感知設備監(jiān)測老人、孕婦和兒童的身體相關數(shù)據(jù)，并通過傳感器和射頻條碼識別等形式將數(shù)據(jù)傳輸至社區(qū)信息平臺上，實現(xiàn)社區(qū)衛(wèi)生中心+城市就近三甲醫(yī)院醫(yī)療服務數(shù)據(jù)共享互通，綜合性提升社區(qū)醫(yī)療資源聯(lián)動性[10]。針對社區(qū)日常就醫(yī)可先通過AI醫(yī)生進行網(wǎng)上問診，結合微信小程序進入社區(qū)衛(wèi)生中心預約掛號、家庭醫(yī)生上門看診并結合用戶身體數(shù)據(jù)得出是否需要送至三甲醫(yī)院就醫(yī)等，有助于提高社區(qū)就醫(yī)效率與緩解城區(qū)醫(yī)院診治壓力（圖7）。

5.3 未來社區(qū)體育設施場景化應用

通過數(shù)字孿生技術場景虛擬內(nèi)容搭建結合人工智能、大數(shù)據(jù)等算法技術有效的將社區(qū)環(huán)形智慧跑道、長者樂園、兒童天地、社區(qū)健身場館、球類場地智慧化數(shù)據(jù)聯(lián)動，融合互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字技術平臺等構建全面、專業(yè)、多維性的體育配套設施，打造兒童—青年—老年“全齡化”社區(qū)健身場景[11]。加快體育設施場景化、數(shù)字化和智能化進程，推進體育服務設施數(shù)字化硬件配套與升級，為社區(qū)居民建立線上社區(qū)運動檔案，針對性推薦用戶每天體能訓練與運動，提供系統(tǒng)性的數(shù)字化場景運動指導。體育設施場景化應用需考慮操作便捷和注重居民數(shù)據(jù)隱私，社區(qū)用戶可進入數(shù)字化管理平臺進行賬號免費實名注冊申請，以人臉識別技術納入至社區(qū)體育數(shù)據(jù)平臺，提升社區(qū)體育設施場景化智能化及使用效率，以期為未來社區(qū)體育設施場景化設計提供參考（圖8）。

5.4 未來社區(qū)文娛設施場景化應用

未來社區(qū)文娛設施場景化應用主要依托于社區(qū)文化活動中心、文化公園、數(shù)字圖書館、棋牌室等設施，綜合人工智能、大數(shù)據(jù)、數(shù)字孿生以及RFID射頻識別將文娛設施與用戶相關聯(lián)，為社區(qū)文化傳播與娛樂休閑提供數(shù)字化的平臺，實現(xiàn)了良好的社區(qū)文娛體驗。未來社區(qū)文娛設施場景化設計充分結合大數(shù)據(jù)與人工智能的集成應用，利用數(shù)字孿術和擴展現(xiàn)實技術實現(xiàn)場景虛擬交互，為社區(qū)用戶提供沉浸式且形式多元的未來式文化生活環(huán)境體驗?！拔膴?科技”為社區(qū)用戶文娛生活形成共享互通，為社區(qū)用戶再教育及社區(qū)數(shù)字資源共享提供了便利，滿足了用戶必要的精神文化需求，為未來社區(qū)文娛生活數(shù)字化實施提供了樣本（圖9）。

5.5 未來社區(qū)養(yǎng)老設施場景化應用

根據(jù)老年人認知心理與行為習慣將老年人分為自理、介助和介護老人三種。建立互聯(lián)網(wǎng)+社區(qū)養(yǎng)老+智慧護理服務數(shù)字化平臺，形成社區(qū)診所與三甲醫(yī)院區(qū)域化平臺數(shù)據(jù)共享模式，推動互聯(lián)網(wǎng)+護理服務聯(lián)動模式，縱向打通居家養(yǎng)老、社區(qū)護理、醫(yī)院三位一體的未來式數(shù)字化新型智慧養(yǎng)老方案，具體流程以網(wǎng)上申請、社區(qū)及醫(yī)院線下聯(lián)動服務為主，借助于社區(qū)基礎數(shù)據(jù)庫、6G、云計算及大數(shù)據(jù)等泛在技術的支撐，架構社區(qū)養(yǎng)老護理平臺。用戶借助社區(qū)醫(yī)務中心配備老人專屬的數(shù)據(jù)采集智能終端設備，實時傳輸至社區(qū)智能健康檢測站與護士隨診包中，通過社區(qū)定點護理站點就近定期上門探訪介助老人、介護老人和出院康復緩解期患者等不便群體，提升社區(qū)護理服務水平。社區(qū)健康數(shù)據(jù)平臺會及時更新老人養(yǎng)護數(shù)據(jù)，家屬、護理者及老人自身可通過社區(qū)公眾號查看自身健康數(shù)據(jù)，實現(xiàn)老年用戶居家享受護理與養(yǎng)老服務（圖10）。

6 結語

在防疫抗疫時代背景下，元宇宙技術介入社區(qū)公共設施數(shù)字化場景設計應用迫在眉睫，原有公共設施服務體系已不能滿足用戶在物質(zhì)生活與精神文化上的需求?；诖?，文章以浙江省頒發(fā)的未來社區(qū)建設政策法規(guī)為藍本，將公共設施場景化設計與人工智能、擴展現(xiàn)實、區(qū)塊鏈、數(shù)字孿生等元宇宙技術融合，依托于各類智能終端、數(shù)據(jù)采集與傳感等儀器設備，針對性架構了未來社區(qū)公共設施服務內(nèi)容的應用場景，在一定程度上為元宇宙技術介入未來社區(qū)公共設施場景化設計與應用提供參考與借鑒。隨著元宇宙技術應用與社區(qū)公共設施實踐的深度融合，群體智能、社區(qū)設施智能將成為未來社區(qū)公共設施場景數(shù)字化建設的新方向。