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元宇宙与教育元宇宙

智能观 | 关注教育科技与教育创新 2021/12/21 16:48
新知达人, 元宇宙与教育元宇宙


一、元宇宙的概念


元宇宙 (Metaverse) 的概念最初来源于1992年科幻作家尼尔·斯蒂芬森 (Neal Stephenson) 的《雪崩》一书。


该书描述了一个与现实世界相平行的虚拟世界样态。该虚拟世界即是元宇宙,在元宇宙中所有虚拟人都能够在现实世界中找到其人类本体 (Jää-Aro et al.,2001)


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英文“Metaverse”中 ,“Meta”译为“元”,“verse”为“Universe” (宇宙) 的词根,“元宇宙”就是二者组合在一起直译而得。随着技术的进步,元宇宙的概念逐渐从虚幻变为了现实。


人们对于元宇宙的定义各不相同。未来学家卢克·沙布罗 (Luke Shabro) 认为,元宇宙是一个模糊的、数字混合的现实,具有不可替代和无限的项目和角色,不受传统物理的限制和约束 (Hackl,2021)


罗布乐思公司首席执行官大卫·巴斯祖奇 (Dave Baszucki) 认为,元宇宙是一个将所有人相互关联起来的3D虚拟世界,人们在元宇宙中拥有自己的数字身份,可以在这个世界里尽情互动,并创造任何他们想要的东西 (Hackl,2021)


但大多数人认为元宇宙就是一个庞大的虚拟世界,甚至是我们现实世界的数字化,它拥有自己的生产活动和交流活动,跨越物理和虚拟世界将两者融合在一起,并在未来向所有人开放 (Collins,2021)


同时,元宇宙也可视为一种由线上、线下很多平台打通所组成的新的经济、社会和文明系统 (喻国明,2021)


简言之,元宇宙就是现实世界与虚拟世界的融合 (Duan et al.,2021) ,并以两种空间的相关技术作为支撑,实现虚实世界的联结。


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二、元宇宙的特征


虚拟与现实的深度融合。从元宇宙的存在形式来看,虚拟与现实的深度融合是元宇宙最基本的特征。


元宇宙是利用成熟的数字技术来构建的既基于又独立于现实世界的“数字孪生”世界,既包括现实世界的数字化复制品,又含有虚拟世界的自主创造物。


元宇宙通过视觉、听觉、触觉以及全身感官体验的穿戴设备,以及低延迟感与高拟真感的交互技术让用户产生在场的感官刺激,有助于提高元宇宙中的在线互动与交流质量,实现元宇宙中用户的沉浸式体验。


因此,通过“数字孪生”世界的搭建与沉浸式的体验来促进虚拟与现实的深度融合,能够让用户在元宇宙中产生仿真现实又超越现实的沉浸感受。


智能数字化技术的集合。元宇宙是一个极致开放、自由、复杂与巨大的综合系统,其涵盖了整个网络空间、终端设备以及现实条件,是由不同类型建设者共同构建的超大型数字应用生态 (左鹏飞,2021) ,而各种智能数字技术则是其根基。


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元宇宙的组建依托于MR、区块链、通信技术、云计算、物联网与人工智能等数字技术的集合,如通过MR、脑机接口、物联网与可穿戴设备等交互技术进入虚拟世界,进行沉浸式体验与交互;通过区块链、人工智能技术来监管和维护元宇宙的运转体系,确保元宇宙持续稳定、符合标准与高效健康地运转;通过5G、云计算技术来支撑大规模用户的同时在线交互活动,保障交互的流畅性与低延迟。随着技术的进一步发展,更多先进技术与创新应用也将逐步纳入元宇宙的组建中来。


线上和线下一体化关系。基于虚拟与现实深度融合的特征,元宇宙中虚拟与现实的界限将不再清晰,用户可以依据个性化需求在虚拟与现实世界中任意转换不同的社会形式。



元宇宙中每个用户都将拥有唯一的元宇宙身份标识,并且能够通过该身份标识在元宇宙中产生具有现实感的真实社会交往关系。


同时,基于该身份标识,用户可以随时随地通过相应数字设备进入到元宇宙来,进行学习、工作、生活等社会活动。在此过程中,用户的虚拟身份或集体角色会在线上与线下的转换过程中保持全面与完整 (Dionisio et al.,2013)


因此,元宇宙将深刻冲击当前社会的组织形态与运作形式,进而形成线上与线下全面一体化的新型社会关系。


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加深用户思维的表象化。元宇宙为用户提供了一个沉浸体验、具身交互的虚拟现实深度融合系统,能够让用户利用海量资源和技术工具实现“可见即可感知”“可想即可尝试”等抽象思维表象化的过程。


首先,用户在元宇宙中是“自由”与“全能”的,能够通过相应操作将自己的思维即时转化为具体有形的产品,使抽象复杂思维有效地实现清晰化与具体化,易于自身理解与分享交流。


其次,思维的表象化能够让用户专注与沉浸于自身的思考过程中,规避因多媒体技术为代表呈现的“中介”信息而造成用户专注度、反思能力与逻辑能力弱化的问题。


三、元宇宙的发展历程


元宇宙代表了视觉沉浸技术的最新阶段,其本质是一个平行于现实世界的在线数字空间,其核心是由虚拟现实技术所构建的虚拟世界。依照此类技术的发展和应用普及状况,可将视觉沉浸技术的演化过程划分为四个阶段:


第一阶段,以桌面式虚拟现实为主。 其经典案例是由美国林登实验室在2003年发布的基于互联网的三维虚拟世界——Second Life(Linden,2020)。


用户在Second Life 中可创建属于自己的“虚拟化身”(Avater),参加虚拟世界中的各种探索和社交活动。制造和交易虚拟财产及服务。


在这一阶段,用户只能通过计算机屏幕观察虚拟世界,受限于交互设备和立体视觉、三维建模等技术,其产生的沉浸感较低。


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目前,Second Life已经广泛应用于在线办公、远程社交等,尤其是自新冠疫情爆发后,Second Life的月平均访问人数超过1200万人。


第二阶段,以沉浸式虚拟现实为主。 借助沉浸式技术和人机交互技术,沉浸式虚拟现实实现了由“平面式、被动式、单向型”向“立体式、主动式、互动型”的突破。


尤其是从2016年之后,以Oculus和HTC Vive为代表的VR终端设备得以迅速发展,用户在虚拟世界中产生的感官刺激 (视觉、听觉、触觉) 都可以通过VR装置和体感设备转化为现实世界真实的感官体验,而不再受传统物理条件的限制和约束,其沉浸感大大增强。



第三阶段,以扩展现实和数字孪生为主。 随着5G、云计算、人工智能等新一代信息技术与VR技术的深度融合,更为成熟的元宇宙技术体系得以逐渐成型。


其中,5G的高速率、低时延、大规模设备连接等特性能够将地理上分布的多个用户或多个虚拟世界相连,使每个用户能够同时加入到同一个虚拟世界中,共同体验虚拟经历。



基于VR/AR/MR的扩展现实技术实现了从现实空间到虚拟空间再到虚实融合空间之间的跨越;数字孪生技术是虚拟现实应用的深化发展,将实物对象空间与虚拟对象空间联通,实现真实世界与虚拟世界之间的无缝融合和有机联通。


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大数据、云计算和人工智能为元宇宙提供了强大的算力基础和智能化支撑,有助于推动元宇宙更高质量发展。


第四阶段,元宇宙初现端倪。 借助脑机接口将彻底打破现实与虚拟之间的壁垒,用户可使用意念自由控制虚拟身体各个部位,随心所欲地与虚拟世界进行交互。


同时脑机接口的双向传输功能,可以将多种感官的反馈通过脑信号传递给用户,获得与现实世界相同的感官体验,实现人与虚拟世界的融合。


区块链技术是元宇宙实现升维的关键技术,借助区块链技术既可建立现实空间与虚拟空间的经济联系,又能实现虚拟价值和真实价值的统一。元宇宙将实现人与虚拟世界、现实世界与虚拟世界的融合。


四、教育元宇宙


教育元宇宙 (Edu-Metaverse) 可以理解为元宇宙的教育应用,它为教师、学生、管理者等相关者创建数字身份,在虚拟世界中开拓正式与非正式的教学场所,并允许师生在虚拟的教学场所进行互动。


从教育哲学的角度思考元宇宙,可以发现其最突出的赋能优势是为教师与学生创设了一种沉浸式的教学互动场域。


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教育元宇宙的场域突破了物理世界的局限,通过网络教学空间营造了一个新的虚拟教育世界,使得教师和学生可以在物理和虚拟世界同时获得现实和虚拟教学需求的满足,两者在本质上是相互影响、相互联系、共同发展的。


但教育元宇宙中的虚拟世界并不是对物理世界的简单复制,也不是另一个物理世界的“平行宇宙”,而是对物理世界的一种再开发。


它所具有的媒体赋能特点可以补充物理世界的缺憾,甚至在某些维度能超越物理世界的限制,形成一种特殊的教育元宇宙场域,赋能教育元宇宙发挥出整体的场域效应。


REFERENCE

参考文献

[1]刘革平,王星,高楠,胡翰林.从虚拟现实到元宇宙:在线教育的新方向[J/OL].现代远程教育研究:1-11[2021-12-05].

[2]华子荀,黄慕雄.教育元宇宙的教学场域架构、关键技术与实验研究[J/OL].现代远程教育研究:1-9[2021-12-05].


—完—


文章来源:教育技术学、中关村互联网教育创新中心

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