元宇宙如何用区块链？韩国学者发布最新《元宇宙中的区块链》综述论文，涵盖108篇文献阐述区块链在元宇宙的五大技术方面

2022 年 3 月 24 日 专知

元宇宙是当下热门话题。区块链技术在元宇宙究竟有何作用？最近来自韩国的学者发布了《人工智能区块链》综述论文，全面阐述探索区块链在元宇宙的建立和发展中的作用，值得关注

自Facebook于2021年10月正式更名为Metaverse以来，Metaverse已经成为社交网络和三维虚拟世界的新常态。这个元宇宙旨在利用许多相关技术为用户带来3D沉浸式和个性化的体验。尽管有很多关注和好处，但元宇宙中的一个自然问题是如何保护用户的数字内容和数据。在这方面，区块链是一个很有希望的解决方案，因为它具有去中心化、不可变性和透明性的特点。为了更好地理解区块链在元宇宙中的作用，我们的目标是对区块链在元宇宙中的应用进行广泛的调研。我们首先对区块链和元宇宙进行了初步介绍，并强调了将区块链用于元宇宙背后的动机。接下来，我们将从技术角度广泛讨论基于区块链的元宇宙方法，如数据采集、数据存储、数据共享、数据互操作性和数据隐私保护等。对于每个透视图，我们首先讨论元宇宙的技术挑战，然后强调区块链可以如何提供帮助。此外，我们还研究了区块链对元宇宙中关键支持技术的影响，包括物联网、数字孪生、多感官和沉浸式应用、人工智能和大数据。我们还介绍了一些主要项目，以展示区块链在元宇宙应用程序和服务中的作用。最后，我们提出了一些有前景的方向，以推动进一步的研究创新和发展，以在未来的元宇宙中使用区块链。

引言

元宇宙是数字进化的下一个阶段，它可以以惊人的水平革新数字应用，并将服务领域扩展到标准的在线访问系统之外。 在过去的几十年里，服务数字化已经成为提高商业、娱乐、教育或任何其他可以与在线访问相结合的系统效率的趋势。通过远程数据中心和云平台的数字系统和在线存储/处理设施，这些服务和系统得到了最大限度的改进。随着服务访问的效率、性能和质量达到其最大潜力，视角已经转向消费者体验。因此，对改善服务体验、增加互动能力的需求不断增加，服务供应商也热衷于将现有的服务标准提升到下一个水平。事实上，消费者对数字界面的触觉和沉浸感的需求，只有在新兴的虚拟现实(VR)、增强现实(AR)、混合现实(MR)和扩展现实(XR)[1]技术中才能实现。元宇宙是将所有这些相关技术合并到一起的解决方案。这一概念为它的消费者创造了一个模拟的数字化环境，可以作为身临其境的虚拟世界。用户可以通过他们的数字化身与这个虚拟生态系统进行交互，遵循二元性原则[2]。具体来说，化身是用户的虚拟化身，在元宇宙中具有与在现实世界中的合法权利相同的法律权威; 这使得虚拟角色可以在虚拟域中进行任何交易，并限制拒绝任何承诺的行为。任何拥有支持VR/ AR的沉浸式设备的人都可以获得访问权限，例如在最低功能[3]下的耳机或玻璃。相反，像Teslasuit或Holosuit这样的全身触觉紧身衣，能够跟踪动作、提取触觉反馈以及先进的生物识别技术，将身临其境的体验发挥到极致。

尽管元宇宙正在开发中，并打算扩大社交媒体的能力范围，但它对其他工业、商业、社会、教育、医疗、军事和政府部门的潜力是巨大的。 缺乏身临其境的体验是在线远程访问和控制系统的一个众所周知的缺点。特别是在控制监控和数据采集(SCADA)或基于可编程逻辑控制器(PLC)的远程自动化系统[4]、服装、商业地产或建筑感知、理解医学/工程/或建筑教育中的三维(3D)可视化等方面，遥控无人驾驶的航空/海军/或地面船只，体验二维以外的数字娱乐是需要更多创新的领域。尽管AR和VR技术为这些领域提供了独立的解决方案，但缺乏一个一体化的平台或环境来组合这些工具。元宇宙向世界提供了这个数字生态系统，并广泛开放了不可估量的可能性范围。数字孪生(DTs)的概念使机器或车辆的远程操作和控制具有更好的可视化和协调性，有利于工业和军事部门[5]。三维可视化正在引导更好的准确性和上下文的理解，这有利于教育和娱乐应用。此外，基于AR的远程机器人控制、基于AR的远程手术等新指令也可以通过元宇宙平台[6]实现。此外，加密货币[7]、数字生物识别技术[8]、可解释人工智能(XAI)[9]等概念在现实世界中实施时面临不可避免的挑战;与现有系统的集成、兼容性、互操作性、法律和伦理差异等问题。由于元宇宙是一个新构建的世界，在设计阶段实施这些策略将允许用户在安全和隐私方面得到更多的保证，并增强服务体验。

虽然元宇宙是作为未来数字扩张的灵丹妙药而产生的，但它也存在着挑战和实际问题。最关键的问题是缺乏可服务的数字基础设施，以提供有保障的服务和具有属性处理和网络能力的应用程序。即使存在这样的基础设施，提供设想规格所需的接入技术也只有在新兴的5G移动技术中才可行，而5G移动技术仍处于试验阶段，尚未在全球部署。在启动元宇宙之前，需要理解和标准化虚拟世界和物理世界之间的兼容性和互操作性。很明显，考虑到它与社交媒体主干的潜力和可扩展性，即使在元宇宙引擎上拥有强大的处理能力，资源可能也不足以满足需求。因此，必须采用最优的处理和操作策略，以降低处理、存储、网络和财务方面的成本。这种策略只有通过基于自动化人工智能的方法才能实现，需要更多的同化和研究。因为要想进入元宇宙，至少需要戴上耳机或AR眼镜，个人投资越高，它就会成为一种特权服务，而不是对所有人开放的系统。此外，用户的安全和隐私是必要的方面，在现实世界中可能存在的某些隐私法律可能在虚拟领域中不起作用，而在现实世界中突出的生物特征可以在数字领域中复制。因此，在实用主义环境中部署元宇宙需要更多的研究和适当的标准化。

XR显然是元宇宙开发所需的一项技术，当前的AR和MR技术应该改进到提倡虚拟实体完全集成到超现实的水平，并提高其无所不在的程度。如前所述，人工智能在自动化元宇宙生态系统、将完全控制权交给数字治理方面发挥着关键作用。人工智能的参与将进一步确保生产消费者的数字资产和内容安全，这是受他们的化身限制的。现有的计算视觉处理应通过AI集成来增强3D图像处理，同时可以改进图像/视频/3D渲染技术来加速视觉数据和遥测数据的查询处理。应该在设计阶段采用XAI实践，以确保兼容性的全局遵从性。由于现有的基于云计算的存储和处理基础设施缺乏托管元空间应用所需的网络能力，边缘计算是一种新兴的范式，必须启动它，因为它的近似性质，可以提高访问容量以及上下文和位置感知功能。此外，还可以使用网络切片来组织和构造[2]中给出的八个使能器之间的元宇宙程序。

与比特币一起推出的区块链，因其独特的能力形成共享经济而出名，并奠定了现有数字货币市场的基础。区块链被认为是一项突破性的安全和隐私保护技术[10]。简单地说，区块链是一个分类帐，存储已提交的交易，以方便在商业网络中追踪数字资产并确保其安全。这些交易或记录被存储为块，使用加密措施或精确的哈希机制连接在一起，确保分类账的不可变性，并在不安全的环境中支持安全的共享能力。区块链最显著的特点是，它能够在不需要集中权限[11]的情况下，对分散的分类账内容进行操作。由于区块链采用工作证明作为共识机制，该方法本身认为更安全，更适合电商平台。在元宇宙的背景下，区块链是相关的推动者，旨在对数字生态系统实施问责制。对区块链的需求迫在眉睫，保护所有元空间用户拥有的数字内容是其主要目的。元宇宙生态系统依赖于区块链来计算其内容和交易，以确保用户的完整性、隐私和声誉。

区块链在元宇宙中应用

将区块链和AI融合在一起进行元宇宙开发的想法在[11]中作为一项综述提出。本文通过由数据层、网络层、共识层、激励层、契约层和应用层组成的分层体系结构，讨论了元宇宙和区块链之间的潜在关联。虽然作者提出了四个支持区块链的应用，但他们主要关注区块链的商业应用。区块链和AI对元宇宙的贡献在[13]中提出，其中对处理和重用高质量/丰富数据、稳定分散网络、数据隐私和处理经济相关数据进行了简要讨论。此外，有很多研究[14]-[16]都将区块链作为元宇宙的必要条件，但没有进行严格的讨论。表一强调了本文的贡献。据我们所知，还没有一项研究讨论了区块链在元宇宙应用中的应用。因此，我们的研究提出了区块链集成将提高其效率的元宇宙的各种潜在应用，以及区块链对实现技术的影响。

本综述的主要贡献如下:

首先，我们简要介绍了区块链和元宇宙，然后介绍了在元宇宙中集成区块链的动机。其次，我们讨论了区块链的应用，以解决元宇宙的几个技术方面所面临的挑战，包括数据采集、数据存储、数据共享、数据互操作性和数据隐私保护。
第三，我们讨论了区块链对元空间中的一些关键实现技术的影响，如物联网、数字孪生、多感官XR和全息临场呈现、人工智能和大数据。
第四，我们讨论了一些有趣的项目，如Decentraland、Sandbox、axi Infinity和Illuvium，它们在元宇宙中利用了区块链。
最后，我们总结了本文的一些潜在的未来研究方向。