數(shù)字化語境下元宇宙在博物館中應(yīng)用

張 晴

（中國藝術(shù)科技研究所，北京 100007）

一、元宇宙及虛擬現(xiàn)實技術(shù)

什么是元宇宙？不同的視角有著不同的理解。從科幻和科學(xué)的視角，“元宇宙”更像游戲，物理空間的增強現(xiàn)實與虛擬空間的永久融合。第一階段從Game1.0 單機游戲時代，被嚴(yán)格設(shè)定在規(guī)則的新世界中進(jìn)行游戲，玩家之間不產(chǎn)生任何的互動；第二階段Game2.0 網(wǎng)絡(luò)游戲時代，加入了社交的屬性，可實現(xiàn)小范圍的交互。此時的通信網(wǎng)絡(luò)和技術(shù)還不能承載太多人進(jìn)行實時互動；第三階段Game3.0 游戲時代，技術(shù)有所發(fā)展但是只能做小范圍的互動和簡單交互；第四階段多人實時在線、可交互的元宇宙時代，可以承載同一空間內(nèi)實時在線沉浸式體驗畫面效果、實現(xiàn)復(fù)雜的交互，當(dāng)然這需要海量算力、算法支持。游戲是內(nèi)容與現(xiàn)實世界脫節(jié)，而元宇宙時代是將用戶從體驗者變成內(nèi)容的生產(chǎn)者，用戶有極高的自主性，自主性是元宇宙與游戲的本質(zhì)區(qū)別。元宇宙中數(shù)字孿生是完全忠實反應(yīng)現(xiàn)實世界（仿真世界）。

元宇宙帶來的是返祖現(xiàn)象，所謂“返祖”不是返農(nóng)民，是返到農(nóng)民之前。我們今天的認(rèn)知結(jié)構(gòu)是被馴化的結(jié)果，所以我們今天的認(rèn)知結(jié)構(gòu)是定數(shù)崇拜，萬物有定數(shù)是人的幻象。人類社會可以用三個字概括，第一個是“喊”，第二個是“寫”，第三個是“感”感覺感知。“農(nóng)民”之前是靠喊，必須在場，用哲學(xué)術(shù)語叫“親在”?！案小背搅恕皩憽?，主要是圖象思維。工業(yè)社會以后，很多事情不需要我們親自做了，亞當(dāng)·斯密的分工理論告訴我們，我們不需要親自播種、親自紡紗織布，這是分工帶來的好處。元宇宙給我們提出來的問題就是我們可能出讓哪些東西不再需要親自去做?！霸钪妗睂嶋H上是六根感官重塑，就是重塑“眼耳鼻身舌意”，它的中心概念包括虛擬現(xiàn)實。馬克·扎克伯格在Facebook 改名Meta 時說“我們超越了今天，超越了屏幕的限制，超越了距離和物理的限制，走向了一個每個人都可以彼此在場、創(chuàng)造新機會和體驗新事物的未來。VR/AR 將會超越智能手機和個人電腦，成為下一代主流計算平臺?！?/p>

著名科學(xué)家錢學(xué)森把虛擬現(xiàn)實引擎 （virtual realityeng ineering）翻譯為“靈境技術(shù)”，以詩意的形式與之呼應(yīng)。錢老在1994 年寫給戴汝為、汪成為、錢學(xué)敏的一封信中，他說：“靈境技術(shù)是繼計算機革命之后又一項革命性技術(shù)。它將引發(fā)一系列震撼全世界的變革。一定是人類歷史中的大事?！?/p>

中國工程院院士、阿里云創(chuàng)始人王堅認(rèn)為“虛擬現(xiàn)實的物理學(xué)是‘心理學(xué)’。虛擬現(xiàn)實為人類打開一個新的世界，其最基本的道理都體現(xiàn)在心理學(xué)上，因為心理學(xué)是研究人的行為和心理活動的學(xué)科，其兩個核心是“心知”和“行為”，人的心知可以通過行為來進(jìn)行分析研究?！笨朔_VR 的眩暈等諸多不適問題，虛擬現(xiàn)實技術(shù)的頭顯核心技術(shù)正在逐漸成熟，更高分辨率，更高刷新率的顯示圖像元，更高處理能力的專用芯片在快速迭代。人類真正本源的映射和呈現(xiàn)世界的方式，需要更本源的研究，更接近人的感知方式的技術(shù)。

人的體驗感是虛擬現(xiàn)實技術(shù)的核心。虛擬現(xiàn)實技術(shù)（VR）突破物理空間限制，實現(xiàn)無窮想像的數(shù)字交互空間，它更像是一個問題而不是一種技術(shù)描述，沒有限定實現(xiàn)的技術(shù)手段。VR/AR 作為新一代改變信息系統(tǒng)的形式，它是既電影屏幕、電視屏幕、移動屏幕的第四代VR、AR 屏，無屏之屏。人們在虛擬環(huán)境中工作、社交、娛樂、受教育，以真實世界為藍(lán)本，在增強視野中協(xié)同工作、交流。從人機“交互”到人機“共生”。“人與機器的界限不斷縮水，技術(shù)正在以前所未有的速度融入到生活的各個場景和方面?！?/p>

目前虛擬現(xiàn)實技術(shù)主要由程序設(shè)計者創(chuàng)造的虛擬現(xiàn)實環(huán)境來決定著用戶的反應(yīng)，VR 大部分還處于低級別低智能時期。但是隨著虛擬現(xiàn)實技術(shù)不斷進(jìn)步，人工智能技術(shù)的不斷提升，兩者結(jié)合出現(xiàn)類人智能體，與真實世界的人真假難辨，甚至比人類更“完美”的“數(shù)字人”，代替真實的人與用戶實現(xiàn)所有的交流。從基礎(chǔ)智能邁向高級智能，進(jìn)入智能化的虛擬世界?；诖髷?shù)據(jù)和互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的積累，使用VR 系統(tǒng)完成多人協(xié)同性交互成為主流，程式化VR 的個體構(gòu)建到群體構(gòu)建，虛擬現(xiàn)實演進(jìn)為虛擬世界。

“VR 設(shè)備是初級元宇宙核心硬件載體，隨著VR設(shè)備逐步滿足經(jīng)濟(jì)性、舒適性、沉浸性、互通性等需求，其硬件形態(tài)也將從目前的PC 機、一體機逐步往純頭顯（無手柄）以及云VR 方向演進(jìn)”，解決Cloud VR 終端的無線化就能實現(xiàn)VR 的普及。

二、數(shù)字化時代的博物館業(yè)態(tài)

“博物館是為社會服務(wù)的非營利性常設(shè)機構(gòu)，它研究、收藏、保護(hù)、闡釋和展示物質(zhì)與非物質(zhì)遺產(chǎn)。向公眾開放，具有可及性和包容性，博物館促進(jìn)多樣性和可持續(xù)性。博物館以符合道德且專業(yè)的方式進(jìn)行運營和交流，并在社區(qū)的參與下，為教育、欣賞、深思和知識共享提供多種體驗。”“無論在任何場景下，以任何形式出現(xiàn)，都是靠集合時空的‘碎片’事物編織出一個烏托邦幻境，來幫助人突破‘此時此地’的精神囚徒困境?！辈┪镳^是元宇宙應(yīng)用的好地方好場景，元宇宙既有現(xiàn)實世界的數(shù)字化復(fù)制物，也有虛擬世界的創(chuàng)造物。結(jié)合文物產(chǎn)生的時空環(huán)境、文化生態(tài)、生活習(xí)俗等背景資料，再現(xiàn)文物時空場景接近人性和真實的全感官，營造全新的沉浸式體驗。擴(kuò)展了展陳維度，使展示更為生動。具身在場的體驗感配合技術(shù)手段使用，產(chǎn)生不同尋常的視覺體驗。

“云端”、數(shù)字化轉(zhuǎn)型為博物館提供了新的發(fā)展機遇，各大博物館紛紛開展線上觀展。我國的博物館與時俱進(jìn)，積極主動參與構(gòu)建元宇宙，推動文化新業(yè)態(tài)的形成。

2021 年，中宣部、科技部、文旅部、國家文物局等中央9 部門聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于推進(jìn)博物館改革發(fā)展的指導(dǎo)意見》中提出了“加強博物館資源整合與協(xié)同創(chuàng)新?！?022 年5 月，中共中央辦公廳、國務(wù)院辦公廳印發(fā)的《關(guān)于推進(jìn)實施國家文化數(shù)字化戰(zhàn)略的意見》指出，“鼓勵各種藝術(shù)樣式運用數(shù)字化手段創(chuàng)新表現(xiàn)形態(tài)、豐富數(shù)字內(nèi)容。培育以文化體驗為主要特征的文化新形態(tài)，創(chuàng)新呈現(xiàn)方式，推動中華文化瑰寶活起來?！薄暗?035年，建成物理分布、邏輯關(guān)聯(lián)、快速鏈接、高效搜索、全民共享、優(yōu)秀創(chuàng)新成果享譽海內(nèi)外?！睆恼呱现该髁瞬┪镳^發(fā)展方向。在5G 和數(shù)字技術(shù)引領(lǐng)的新時代背景下，博物館建設(shè)結(jié)合時代技術(shù)和新理念，為文化遺產(chǎn)開拓更為廣闊的空間和前景，為文物工作開創(chuàng)新局面。

（一）文物信息采集技術(shù)的更新

2018 年巴黎圣母院火災(zāi)的消息震驚了全世界，值得慶幸的是巴黎圣母院之前進(jìn)行了文物采集，可見文物信息采集與保存的重要性。激光三維信息掃描是一個全新、全面測繪、全信息的采集方式，激光三維信息采集設(shè)備在文物領(lǐng)域的應(yīng)用大大提升了文物信息采集的信息量和覆蓋率，即“所見即所得”。

不同的文物對象使用的掃描儀類型也不同。站式激光三維掃描儀適用于高大建筑物和建筑群；背包式和車載式適合大場景；手持式適合碑刻和小型的可移動文物采集，近景攝影測量適合壁畫、彩畫、書畫等色彩信息強的文物和需要高清材質(zhì)的文物。無人機及無人機攜帶激光雷達(dá)適用于空中采集。每一種設(shè)備技術(shù)各有優(yōu)缺，相互配合著使用。對一組不可移動文物的信息采集需要兩到三種設(shè)備的相互配合才能完成。對文物信息的采集不但要選設(shè)備種類，而且根據(jù)文物類型、區(qū)位、結(jié)構(gòu)特征等還要設(shè)計相應(yīng)型號、精度的設(shè)備以及每一種設(shè)備具體配合作業(yè)方案和后期軟件的可承受能力。除此以外還有Noitom 系列為代表的慣性動作捕捉設(shè)備，為文物展示提供了更大空間和可能性。3D 打印機在文物的修復(fù)和仿真復(fù)制提供無限可能。3R（虛擬現(xiàn)實VR、增強現(xiàn)實AR、混合現(xiàn)實MR）在5G 的加持下，可以改變社會技術(shù)，對文物保護(hù)、闡釋、展示具有重要意義。（圖1）

圖1 五臺山龍泉寺牌樓激光三維掃描后3D 打印的部分樣品

（二）元宇宙助力博物館的發(fā)展

“元宇宙是整合多種新技術(shù)而產(chǎn)生的新型虛實相融的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用和社會形態(tài)。就技術(shù)角度，擴(kuò)展現(xiàn)實技術(shù)提供沉浸式體驗；數(shù)字孿生生成現(xiàn)實世界的鏡像；區(qū)塊鏈搭建分布式的經(jīng)濟(jì)體系。虛擬世界與現(xiàn)實世界在經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)、社交系統(tǒng)、身份系統(tǒng)上密切融合，并且允許每個用戶進(jìn)行內(nèi)容生產(chǎn)和編輯。元宇宙利用科技手段進(jìn)行鏈接與創(chuàng)造實現(xiàn)現(xiàn)實世界的映射與交互的虛擬世界，具備新型社會體系的數(shù)字生活空間”。隨著元宇宙技術(shù)的加速發(fā)展，博物館與新技術(shù)的進(jìn)一步結(jié)合，呈現(xiàn)出新的模式和思路，虛擬空間中的博物館以全新的面貌重現(xiàn)在大眾面前。元宇宙的交互技術(shù)，通過計算機將現(xiàn)實與虛擬相結(jié)合，打造一個人機交互的虛擬環(huán)境，為人們提供沉浸式體驗。軟件交互有虛擬主機、VR/AR、觸覺、AI 計算實體等。元宇宙的數(shù)字孿生，生成現(xiàn)實世界的鏡像，構(gòu)建三維的虛擬世界。元宇宙的區(qū)塊鏈，為元宇宙提供了一套經(jīng)濟(jì)運行規(guī)則和構(gòu)建數(shù)字資產(chǎn)。5G/6G 等通訊技術(shù)為元宇宙提供通信保障，承載高寬帶，實現(xiàn)低延遲高效的數(shù)據(jù)傳輸。計算中心滿足元宇宙對信息處理的巨量計算需求。邊緣計算、云計算等計算技術(shù)實現(xiàn)高效分配算力。元宇宙時代，人工智能（AI）可以代替人發(fā)揮一些關(guān)鍵生產(chǎn)要素的作用。

（三）元宇宙對物質(zhì)與非物質(zhì)遺產(chǎn)的作用

非物質(zhì)遺產(chǎn)需要更多的人參與，社會化傳承?！霸钪妗碧峁┝吮憬菔侄魏屯緩剑瑸榉沁z傳承提供永續(xù)載體與安全選擇?！霸钪妗笨梢猿浞譂M足物質(zhì)與非物質(zhì)遺產(chǎn)的單一、唯一性的“全過程”體驗，包括文化遺產(chǎn)的物件、手工藝品、表演節(jié)目、民俗活動等等的設(shè)計、生產(chǎn)加工、互動、傳播等方面的需求?！霸钪妗睘榉沁z融入大眾生活、時代進(jìn)行保護(hù)，為構(gòu)建都市、街區(qū)形態(tài)的文化生態(tài)提供了虛擬現(xiàn)實交互形態(tài)的可研對象和可行方案?，F(xiàn)實實體是虛擬世界（元宇宙）的基礎(chǔ)，物質(zhì)與非物質(zhì)遺產(chǎn)文化為元宇宙提供了優(yōu)良內(nèi)容和文化精神。

（四）數(shù)字藏品NFT

數(shù)字藏品NFT（Non—Fungible Token）」是一種非同質(zhì)數(shù)字資產(chǎn)，其所有權(quán)被記錄在區(qū)塊鏈上。中文的翻譯為非同質(zhì)化代幣,具有不可替代、不可分割、獨一無二等特點。NFT 的出現(xiàn)，在某種程度上解決了傳統(tǒng)藝術(shù)領(lǐng)域的防偽難題，NFT 藝術(shù)品所有權(quán)和流通過程均被永久、去中心化地記錄在區(qū)塊鏈上。可以理解為一種“虛擬資產(chǎn)或?qū)嵨镔Y產(chǎn)的數(shù)字所有權(quán)證書”。NFT其實是結(jié)合區(qū)塊鏈技術(shù)+元宇宙概念所形成的一種虛擬“商品”。GUCCI 基于XR、VR 技術(shù)，建立起虛擬的穿戴體驗，實現(xiàn)了品牌與用戶之間的互動，推出了首款數(shù)字虛擬球鞋Gucci Virtual 25（圖2）。為弘揚中華文明傳播敦煌文化，央數(shù)藏推出“夢回敦煌，神鹿為伴”敦煌神鹿呦呦系列數(shù)字藏品并以發(fā)售（圖3）。

圖2 首款數(shù)字虛擬球鞋Gucci Virtual 25

圖3 “敦煌神鹿呦呦3 號藏品”

三、結(jié)語

元宇宙應(yīng)用還處在發(fā)展期，元宇宙博物館設(shè)計要考慮在技術(shù)、設(shè)計、標(biāo)準(zhǔn)等多方面的挑戰(zhàn)。前端應(yīng)用方面內(nèi)容應(yīng)用之間的互通互聯(lián)，顯示方面三維展方式與視覺疲勞、聽覺再現(xiàn)，交互方面多模態(tài)交互的準(zhǔn)確性，后端系統(tǒng)方面，元宇宙內(nèi)容的創(chuàng)建、充實、共享，平臺的互聯(lián)互通等等。功能方面，平衡用戶和博物館的需求，數(shù)字藏品的價值。社會層面，信息安全、知識產(chǎn)權(quán)、個人信息保護(hù)、標(biāo)準(zhǔn)競爭、經(jīng)濟(jì)競爭等方面?？傊?，元宇宙博物館應(yīng)用是一個面向用戶的交互系統(tǒng)，設(shè)計需要考慮用戶，采用“以人為本”的設(shè)計手段，達(dá)到有用、好用、易用的目的。設(shè)計在技術(shù)創(chuàng)新的同時，要重點考慮用戶的認(rèn)知、社交、學(xué)習(xí)特性，也需要注意元宇宙應(yīng)用對用戶和社會的潛在負(fù)面影響。