真實與虛擬世界 數碼分身的元宇宙｜STEM教室
2024-09-25 14:00 
談到宇宙，大家會想到甚麼呢？是充滿繁星的宇宙？還是充滿超級英雄的漫威宇宙呢？當人們還在探索穿越時空的可能性時，有些人已經積極在一個全新的領域開拓新的世界。要進入這個國度，毋須複雜的物理和數學計算，也不需要 「多啦A夢」的隨意門，我們只需把自己轉化成電子形態就可以了。怎麼樣的地方才能容得下虛無縹緲的形體？沒錯，就是一個虛擬的地方。假作真時真亦假，無為有處有還無，歡迎來到元宇宙，一個連接真實存在的我們之虛擬世界。
基本認知：數碼分身
或許大家會問，電腦與互聯網已發展多年，虛擬世界不是早已存在嗎？是的，通過綫上，我們能夠跟全球各地的人溝通、合作；然而，元宇宙所描繪的世界，是包括模擬真實存在的環境，人類化身成一個個虛擬角色投入環境，並在這個地方與其他人交流。與現今網上世界相比，這會多了一種「親歷其境」的感覺。
環境與物件數碼化
那麼，我們如何複製現實環境（如建築物、基建設施及系統）呢？在此，我們先要了解一下甚麼是數碼分身。
分身，顧名思義是指一模一樣的個體，數碼分身就是把物理實體「翻譯」成電子版本，然後以數碼方式重新塑造同樣的物體，例子就如把一個房間裏每項物件的位置及形狀逐一記錄，再在電腦重新構造這間房，我們在這個數碼房間的一個角落「走到」另一個角落時，都能夠360度觀察整個環境。要做到這個效果，我們需要相機把房間的每一個角落都拍攝得清清楚楚。同時，由於現實裏的物件都能夠移動，其數碼分身也應該能同樣做到。這樣，我們要另外記錄物件的材質及重量等，並在虛擬房間加入「重力」等物理定律，才能使數碼物件如同真實般可移動。
虛擬城市有利實驗
花了這麼多工夫製造數碼分身，其實有甚麼用途呢？除了讓我們能夠隨時隨地參觀某地方，我們亦能在這個虛擬環境進行在現實中難以做到的模擬行為或實驗。例如政府想在城市裏選址種植樹木，事前須評估樹木對空氣流動的影響。當然我們不能在所有地方種植後才作量度，但有了數碼分身，就可以隨意在虛擬城市裏「種下」樹木並「安裝」感測器，即時測量及評估。
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補充資料
智慧機場的設計
香港近年積極轉化為智慧型城市，其「智慧機場」設計亦有引入數碼分身的概念。首先，機場客運大樓安裝了一系列感應器，並以物聯網絡連結起來（早前 「生活全自動」專題，我們接觸過物聯網這概念，可在此應用上）。這些感應器能夠聯繫起來共同監測機場裏如空氣流動、溫度調節、污水排放等系統。把這些實時收集的數據結合大樓基建設施的3D模型，人們便可以在這個數碼分身中模擬不同情況的結果；再加上人工智能學習，整個機場客運大樓系統便能夠「智慧地」協助人們針對營運及維修的方向，作出更好的選擇。
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開發元宇宙的先要條件
利用數碼分身，我們建構了一個虛擬環境。那麼，我們要怎樣進入這個環境呢？以下是幾項有關配件：
1. VR / AR裝置
疫症期間發行的《集合吧！動物森友會》大受歡迎，全球各地的玩家通過建設自己的無人島，以及探訪其他玩家的島嶼，在虛擬世界進行聯繫，或可反映人們普遍對在虛擬世界交流持開放態度。要增加人們對元宇宙的興趣，便須把虛擬世界打造得更為真實，因提升沉浸感是關鍵。
現今頭戴式VR裝置不但提供視覺衝擊，還有聽覺刺激，能有效提升沉浸感。然而，VR裝置始終有一定重量，加上電源等問題，人們能否如《Ready Player One》主角般長期生活在虛擬世界，還存在不少疑問。至於AR裝置，雖然其擴增實境眼鏡比較輕便，但其主要功能是與現實物件聯繫，人們戴上眼鏡時容易受現實環境干擾，因此對沉浸感亦會有一定影響。
2. 遊戲 / 協作平台
雖說數碼分身能夠把現實物件全數「複製」到元宇宙之中，但假如這個虛擬世界真的與現實一模一樣，對用家來說吸引力並不大；反之，像《集合吧！動物森友會》般，給予用家自由度去創建自己的角色以及身邊的環境，不但能增加趣味，還可鼓勵用家在綫上共同協作，從而達成交流目的。有「元宇宙引領者」之稱的遊戲平台Roblox，雖然不牽涉使用VR裝置等沉浸感強的配置，但這平台專注的是UGC（User Generated Content，用戶生產內容）及AIGC（AI生產內容），有了豐富的內容，以及龐大的社群平台，將能為元宇宙添加不少創新元素。
3. 加密貨幣
來到虛擬世界消費，當然需要使用這地方通用的貨幣，而加密貨幣正是合適的選擇，例如比特幣。加密貨幣是利用密碼技術控制其生產及轉移，由於不牽涉任何金融機 構，因此不能任意發行，亦即不受通貨膨脹影響。區塊鏈是加密貨幣背後的重要技術，通過複雜的密碼學及一系列數學分散式演算法，使貨幣交易變得安全，尤其是不需要第三方介入下，交易雙方能以低成本解決資料價值的問題。安全的交易方式亦是虛擬世界中的一大重要元素。
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把自己放入元宇宙
當前述的硬件配置及軟件開發程度達到符合元宇宙要求的標準時，我們就差不多可以投入這個幾可亂真的虛擬國度了。我們可以像《爆機自由仁》般創立一個全新代表自己的角色，但能否如數碼分身般把自己的所有資料數碼化，並放進元宇宙呢？
事實上是有可能的。我們所得到的知識，都是：
五官把接收到的信號傳送→大腦（加以分析）→儲存起來→知識累積
我們知道電腦有強大的分析功能，而足夠的硬碟空間能儲存大量資料，因此假如可以模仿五官及大腦的信號，理論上我們可以把自己的感知及想法寫進元宇宙之中，讓這個虛擬世界中的角色與真實的我們，除了有一樣的身體結構，還有一樣的思考能力及價值觀。
蒙着眼「看」東西？
我們已知道五官傳送給大腦的神經訊息全是電子信號，但當個人電腦在上世紀80年代開始出現後，人們便想像能否先量度這些神經信號，然後通過電腦模擬製造出來。這樣的話，即使一個人蒙着雙眼，當信號從電腦直接傳送給大腦後，那個人也能「看到」 信號所代表的物件。這就是「人機介面」（Brain-computer interface，BCI），亦是現時炙手可熱的研究領域，馬斯克旗下的Neuralink公司正是探討BCI應用的企業。而近年的一些研究成果，例如恢復視力、移動義肢等，亦令人頗為期待。
當然，如同數碼分身需要大量感測器，量度人類各種信號的儀器亦需要升級，我們未來才真的有可能把自己的思想全放進一部電腦之中。
後話 創造無限可能
憑空創造一個新宇宙，看似是不可能的任務，然而，科技的發展卻展現着無限的可能。
從facebook更名為Meta（寓意元宇宙Metaverse），我們除了預見未來的社交方式或許會有翻天覆地的變革外，亦相信大眾對元宇宙的發展前景頗為樂觀。人們以二百萬年時間發明語言、一百萬年後發明文字、五千年後發明印刷術、五百年後發明電腦、五十年後發明了一系列連接世界的智能裝置……以這個發展速度，或許再過幾年，元宇宙已不是狂想曲，而是你我生存的另一個世界。
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文：劉心、星島中學學生報《S-FILE》編輯部；圖：星島圖片庫、The Scientist
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