真实与虚拟世界 数码分身的元宇宙｜STEM教室
2024-09-25 14:00 
谈到宇宙，大家会想到甚么呢？是充满繁星的宇宙？还是充满超级英雄的漫威宇宙呢？当人们还在探索穿越时空的可能性时，有些人已经积极在一个全新的领域开拓新的世界。要进入这个国度，毋须复杂的物理和数学计算，也不需要 「多啦A梦」的随意门，我们只需把自己转化成电子形态就可以了。怎么样的地方才能容得下虚无缥缈的形体？没错，就是一个虚拟的地方。假作真时真亦假，无为有处有还无，欢迎来到元宇宙，一个连接真实存在的我们之虚拟世界。
基本认知：数码分身
或许大家会问，电脑与互联网已发展多年，虚拟世界不是早已存在吗？是的，通过綫上，我们能够跟全球各地的人沟通、合作；然而，元宇宙所描绘的世界，是包括模拟真实存在的环境，人类化身成一个个虚拟角色投入环境，并在这个地方与其他人交流。与现今网上世界相比，这会多了一种「亲历其境」的感觉。
环境与物件数码化
那么，我们如何复制现实环境（如建筑物、基建设施及系统）呢？在此，我们先要了解一下甚么是数码分身。
分身，顾名思义是指一模一样的个体，数码分身就是把物理实体「翻译」成电子版本，然后以数码方式重新塑造同样的物体，例子就如把一个房间里每项物件的位置及形状逐一记录，再在电脑重新构造这间房，我们在这个数码房间的一个角落「走到」另一个角落时，都能够360度观察整个环境。要做到这个效果，我们需要相机把房间的每一个角落都拍摄得清清楚楚。同时，由于现实里的物件都能够移动，其数码分身也应该能同样做到。这样，我们要另外记录物件的材质及重量等，并在虚拟房间加入「重力」等物理定律，才能使数码物件如同真实般可移动。
虚拟城市有利实验
花了这么多工夫制造数码分身，其实有甚么用途呢？除了让我们能够随时随地参观某地方，我们亦能在这个虚拟环境进行在现实中难以做到的模拟行为或实验。例如政府想在城市里选址种植树木，事前须评估树木对空气流动的影响。当然我们不能在所有地方种植后才作量度，但有了数码分身，就可以随意在虚拟城市里「种下」树木并「安装」感测器，即时测量及评估。
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补充资料
智慧机场的设计
香港近年积极转化为智慧型城市，其「智慧机场」设计亦有引入数码分身的概念。首先，机场客运大楼安装了一系列感应器，并以物联网络连结起来（早前 「生活全自动」专题，我们接触过物联网这概念，可在此应用上）。这些感应器能够联系起来共同监测机场里如空气流动、温度调节、污水排放等系统。把这些实时收集的数据结合大楼基建设施的3D模型，人们便可以在这个数码分身中模拟不同情况的结果；再加上人工智能学习，整个机场客运大楼系统便能够「智慧地」协助人们针对营运及维修的方向，作出更好的选择。
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开发元宇宙的先要条件
利用数码分身，我们建构了一个虚拟环境。那么，我们要怎样进入这个环境呢？以下是几项有关配件：
1. VR / AR装置
疫症期间发行的《集合吧！动物森友会》大受欢迎，全球各地的玩家通过建设自己的无人岛，以及探访其他玩家的岛屿，在虚拟世界进行联系，或可反映人们普遍对在虚拟世界交流持开放态度。要增加人们对元宇宙的兴趣，便须把虚拟世界打造得更为真实，因提升沉浸感是关键。
现今头戴式VR装置不但提供视觉冲击，还有听觉刺激，能有效提升沉浸感。然而，VR装置始终有一定重量，加上电源等问题，人们能否如《Ready Player One》主角般长期生活在虚拟世界，还存在不少疑问。至于AR装置，虽然其扩增实境眼镜比较轻便，但其主要功能是与现实物件联系，人们戴上眼镜时容易受现实环境干扰，因此对沉浸感亦会有一定影响。
2. 游戏 / 协作平台
虽说数码分身能够把现实物件全数「复制」到元宇宙之中，但假如这个虚拟世界真的与现实一模一样，对用家来说吸引力并不大；反之，像《集合吧！动物森友会》般，给予用家自由度去创建自己的角色以及身边的环境，不但能增加趣味，还可鼓励用家在綫上共同协作，从而达成交流目的。有「元宇宙引领者」之称的游戏平台Roblox，虽然不牵涉使用VR装置等沉浸感强的配置，但这平台专注的是UGC（User Generated Content，用户生产内容）及AIGC（AI生产内容），有了丰富的内容，以及庞大的社群平台，将能为元宇宙添加不少创新元素。
3. 加密货币
来到虚拟世界消费，当然需要使用这地方通用的货币，而加密货币正是合适的选择，例如比特币。加密货币是利用密码技术控制其生产及转移，由于不牵涉任何金融机 构，因此不能任意发行，亦即不受通货膨胀影响。区块链是加密货币背后的重要技术，通过复杂的密码学及一系列数学分散式演算法，使货币交易变得安全，尤其是不需要第三方介入下，交易双方能以低成本解决资料价值的问题。安全的交易方式亦是虚拟世界中的一大重要元素。
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把自己放入元宇宙
当前述的硬件配置及软件开发程度达到符合元宇宙要求的标准时，我们就差不多可以投入这个几可乱真的虚拟国度了。我们可以像《爆机自由仁》般创立一个全新代表自己的角色，但能否如数码分身般把自己的所有资料数码化，并放进元宇宙呢？
事实上是有可能的。我们所得到的知识，都是：
五官把接收到的信号传送→大脑（加以分析）→储存起来→知识累积
我们知道电脑有强大的分析功能，而足够的硬碟空间能储存大量资料，因此假如可以模仿五官及大脑的信号，理论上我们可以把自己的感知及想法写进元宇宙之中，让这个虚拟世界中的角色与真实的我们，除了有一样的身体结构，还有一样的思考能力及价值观。
蒙着眼「看」东西？
我们已知道五官传送给大脑的神经讯息全是电子信号，但当个人电脑在上世纪80年代开始出现后，人们便想像能否先量度这些神经信号，然后通过电脑模拟制造出来。这样的话，即使一个人蒙着双眼，当信号从电脑直接传送给大脑后，那个人也能「看到」 信号所代表的物件。这就是「人机介面」（Brain-computer interface，BCI），亦是现时炙手可热的研究领域，马斯克旗下的Neuralink公司正是探讨BCI应用的企业。而近年的一些研究成果，例如恢复视力、移动义肢等，亦令人颇为期待。
当然，如同数码分身需要大量感测器，量度人类各种信号的仪器亦需要升级，我们未来才真的有可能把自己的思想全放进一部电脑之中。
后话 创造无限可能
凭空创造一个新宇宙，看似是不可能的任务，然而，科技的发展却展现着无限的可能。
从facebook更名为Meta（寓意元宇宙Metaverse），我们除了预见未来的社交方式或许会有翻天覆地的变革外，亦相信大众对元宇宙的发展前景颇为乐观。人们以二百万年时间发明语言、一百万年后发明文字、五千年后发明印刷术、五百年后发明电脑、五十年后发明了一系列连接世界的智能装置……以这个发展速度，或许再过几年，元宇宙已不是狂想曲，而是你我生存的另一个世界。
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文：刘心、星岛中学学生报《S-FILE》编辑部；图：星岛图片库、The Scientist
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