技术是支撑超宇宙实现的核心要素。在元宇宙的虚拟世界中，无论是体验感、游戏规则，还是商业建筑，都需要技术的支撑。支持元宇宙的技术有很多种，每种都有很多细分技术，每种技术都可能支持元宇宙的多种功能。为了讨论方便，我们选取用户使用元宇宙的关键场景序列为主线，总结出相应的主要技术类别，这些关键场景也对应着元宇宙的关键特征。在确定了元宇宙的主要支撑技术后，阐述了现阶段的关键技术类别。
用户使用元宇宙的场景序列和对应特征大致可以分为五类：1)接入优先，强调沉浸体验，以XR和数字孪生为主要技术群；2)重交互，强调高仿真交互，包括3D引擎、实时渲染、数字孪生等技术；3)数字内容的同时使用需要创建虚拟对象/空间；4)规则和身份，支持虚拟世界中不同用户和实体之间的相互识别和交互，基于区块链技术；5)大规模连续在线使用，要保证虚拟世界像真实世界一样的连续运行和实时反馈，需要大量的高速计算和信息传输能力，主要是云计算、超级计算和无线通信(5G、6G等。).人工智能算法将支持大多数这些技术。
“访问-沉浸式体验”:便捷的访问模式和逼真的沉浸式体验是元宇宙的核心特征之一。在消费场景中，支撑这一特性的技术目前是基于XR的沉浸式体验技术，包括XR接入设备、体感设备、全息成像技术、脑机交互等先进接入设备技术，以及其背后的算法如计算机视觉、语音识别、NLP等。在制造场景中，模拟和感知物理世界的数字孪生和传感技术是主要的支撑技术。物理世界的沉浸式体验主要依靠传感器和数字孪生技术实现对物理世界的感知和模拟。传感器包括物理世界感知和生物世界感知，如环境感知(空气、温度、湿度等。)、物理设备感知(机器故障、能耗等。)、生物识别(植物生长、动物体征等。).在消费场景中总结出人的特征)；
“互动3354高仿真互动”:需要3D引擎、实时渲染、数字孪生等技术来模拟人体与物理世界的互动，如花朵的盛开、握手时手掌的变形、车辆碰撞时车辆的物理变形等。语言、人物、形象等的表达。而交互时对方的反馈需要人工智能的智慧，从初级到高级；
“创建和使用内容——虚拟物体/空间内容创建”:内容创建技术组包括游戏引擎(为元宇宙中各种场景的数字内容提供重要的技术支持)、3D建模(高速高质量地为元宇宙构建各种素材)、实时渲染(实现元宇宙素材交互时的模拟效果)、时间戳(为元宇宙提供底层数据的可追溯性和保密性)等技术。采用NFT技术对创作的物品和艺术品进行唯一标识，保证物品的稀缺性和不可复制性；
《规则与身份认同——唯一性与去中心化》:虚拟世界之所以能成为“宇宙”，是因为它能带来接近人类社会本质的东西，如地位、经济制度、社会制度、文明制度等。同时需要实现分散化的运行模式。这些规则和身份识别主要由区块链技术系统来保证，包括分布式存储、分布式账本、共识机制、数据传输和验证机制等等。
“连续在线使用——大规模信息操作和实时信号传输”:虚拟世界中的任何交互都有大量的信息需要处理，大量的信号需要传递。同时，虚拟世界的交互响应需要很低的延迟来模拟真实情况。这就不难理解了，如果我们在元宇宙中社交，如果伸手握手，对方延迟3秒回应，就很难有身临其境的效果。这些需要背景的计算运行速度非常快。支撑这种持续大规模实时在线使用的技术是网络和计算技术，主要包括5G/6G(保证元宇宙的无线使用)、云计算(保证前端有更强大、更轻量的终端设备)、边缘计算(解决成本、实时性能和网络拥塞问题)、物联网等细分技术。
对应于超宇宙场景/特征的技术组。
元宇宙的这些支撑技术离预期的成熟元宇宙体验还很远，但关键技术已经在一些聚焦的场景中得到应用，可以看作是前元宇宙的应用。
关键技术的发展阶段与瓶颈元宇宙所依赖的技术之间存在木桶效应，即元宇宙能实现到什么程度取决于“短板”技术的发展阶段。目前所有的技术都只是满足了初期元宇宙发展的需要：5G已经实现了大范围的覆盖，其时延较低，可以初步容纳目前元宇宙的用户规模；UGC内容、3D引擎、计算能力等支撑技术和内容，能够满足元宇宙的初级要求，并能随着元宇宙的发展而演进。VR、AR等虚拟现实技术已经达到了元宇宙的基本要求，但仍需优化。从长远来看，它们是否会成为元宇宙的主要入口还是个未知数。区块链稳步发展，下游应用场景不断拓宽。下一步，基于区块链技术的虚拟货币将由地区政策和法律体系进行监管。
仿真交互技术——XR
XR提供沉浸式体验，目标是完全接管人类的视觉、听觉和触觉，通过动作捕捉实现元宇宙中的信息输入输出。目前虚拟空间的视觉和听觉体验中，仿真交互技术最快，嗅觉、触觉和意念的体验已经起步。味觉是多种感官的综合，但还没有开始。
XR体验发展阶段
XR技术的整体发展阶段，在经历了过去3-4年的低谷后，正在进入又一轮高速成长期。
XR开发阶段
目前XR领域发展的瓶颈来自两个方面：内容和技术。在技术层面，很多厂商在VR/AR硬件技术上投入巨大，但相对于大规模的消费级应用，终端设备的价格仍然偏高，而且还伴随着使用感差、环境限制、便携性差、设备兼容性差、续航时间短等问题。在内容层面，优质内容是吸引用户的内生动力，会带动硬件和产业的发展。目前虚拟现实行业内容成熟度不高，内容类别仍以游戏、社交、电影等应用场景为主，如办公、健身等，其他应用场景处于启蒙阶段，在覆盖面、数量和质量上仍有待提高。以全球最主流的VR内容平台Steam为例，VR游戏作为其最受欢迎的产品仅占整体。另外，内容开发的发展节奏较慢，VR用户数量还没有形成规模，所以开发节奏没有被拉起来，内容开发相对硬件开发来说比较慢。
目前XR发展面临的问题
区块链
区块链稳步发展，经过前期探索、市场准备和市场认可，已经进入产业发展阶段。目前典型的是结合区块链金融的应用，对应的是元宇宙。下一阶段，区块链和NFT将解决生产资料问题
在技术方面，目前，区块链已经在一些得到推动的领域取得了发展，如金融和电子政务。但是，对于其他要求苛刻的业务场景，区块链很难满足需求。具体来说，区块链是一个分布式系统，吞吐量和确认延迟一直是制约区块链应用的瓶颈。三者是相互矛盾的指标，三个标准都很难达到。但是对于元宇宙这样的应用场景，对速度、吞吐量、存储成本都有很高的要求，所以有时候甚至要牺牲去中心化或者安全性来换取效率。此外，“信息壁垒”和物理缠绕是目前影响区块链科技实际产业落地的两大挑战。
区块链的不断发展也带来了一系列政策风险。区块链的匿名性和难以篡改的特性很容易被不法分子利用来传播不良信息，威胁网络安全，泄露用户隐私。当前，在金融应用领域，打着“区块链”旗号进行非法金融活动的案件屡有发生，扰乱了正常的市场秩序。
区块链发展阶段
物联网
物联网的发展会经历三个阶段：爆发前、爆发和全面爆发。目前，全球物联网核心技术持续发展，标准体系正在构建，产业体系正在建立和完善中。全球物联网产业处于高速发展阶段，还需要奋斗几年才能爆发。
要实现物联网的大规模、加速演进，还有一些问题需要解决。第一，成本高。物联网中的传感器有很多种，包括摄像头传感器、温湿度传感器、空气污染传感器等。难以形成规模效应，边际成本高，导致整个物联网建设成本高。只有降低成本，物联网才能在更大范围内推广。第二，技术还不成熟。传感器从边缘采集数据后，需要进行大数据分析。但目前各行业、各领域之间的数据采集和数据分析还不能打通。只有与行业应用深度结合的数据分析才能释放大量价值，目前还没到这个阶段。第三，安全问题。相比手机有更安全的硬保护措施，传感器结构相对简单，容易成为分布式拒绝服务攻击的跳板。综上所述，物联网必须解决成本、技术、安全等方面的发展问题，才能在行业内得到进一步的广泛应用。
物联网发展阶段
移动通信网络
目前我们正处于5G向6G过渡的初级阶段。理想中观宇宙的运行至少需要6G及以上的网络。预计2030年6G网络通信将全面落地。与5G相比，6G可以支持细微甚至亚微秒级的延迟通信，支持室内10cm定位精度和室外1m定位精度，支持全球“万物互联”。直观来说，在6G时代，我们只需要眨眼就可以下载300部电影，真正实现了在元宇宙中几乎零延迟的穿梭互动。
6G网络的发展很大程度上依赖于四项主要技术的突破：太赫兹技术、空、海、地一体化技术、确定性网络技术和基于AI的空中接口技术。太赫兹技术由于其频段比现有的微波通信高1-4个数量级，可以承载更多的信息，轻松解决当前战场信息传输受带宽限制的问题，满足大数据传输速率的通信要求。建设集卫星通信网、深海海洋网和地面通信网于一体的全球互联的6G通信网是未来发展的重要方向。高可靠性、低时间延展性的确定性网络技术将使6G时代走向成熟，并形成广泛的应用。无线传输和人工智能在通信物理层的结合也是6G时代的典型趋势。
移动通信网络发展阶段
计算能力
近20年来，计算能力在中国的应用
英特尔表示，目前的计算、存储和网络基础设施根本不足以实现元宇宙的愿景，而要实现真正的元宇宙，目前的计算能力需要再提高1000倍。未来，AI计算、边缘计算和量子计算将成为推动元宇宙发展的主要技术。目前人工智能芯片仍处于高速发展期。为了支持元宇宙中更多种类的人工智能计算，人工智能芯片需要实现一系列技术突破，以实现高度并行的处理能力、低内存延迟、创新的架构和低功耗。
边缘计算可以有效地减少延迟，提高计算效率。在整体架构上，中央云实现全局调度，边缘云专注于本地大规模数据处理，终端实现海量物理世界终端向海量数据信息的转化。与传统计算机相比，量子计算具有支持指数级数据运算的能力，具有突破后摩尔时代的潜力，可以解决元宇宙中的计算能力问题。然而，量子计算仍处于原型开发阶段，在技术上仍面临诸多挑战。
计算能力发展阶段
元宇宙相关技术的应用实例虽然与成熟的元宇宙技术的预期体验相差甚远，但上述元宇宙技术已经在实际业务中得到不同程度的应用。本文称之为前元宇宙技术的应用。图中显示了一些有代表性的应用示例。
模拟互动技术在游戏、商业、教育和文化中的应用。
游戏：未来游戏社交的模式将进一步升级为VR游戏社交、VR电影社交(如豆瓣)、VR旅行社传播(如马蜂窝)。
商业：利用VR/AR技术对产品进行虚拟展示，例如Alliance Studio建立3D虚拟现实商城，通过导航可以方便地传输和浏览店铺和产品，还可以得到支付网关的支持，可以同时具备网购和实体店购物的独特优势，从而创造出极具竞争力的新型购物模式。
教育/培训：用户通过VR/AR头戴显示设备进入虚拟教育空间，具有环境更吸引人、交互性更强、更智能的特点。例如，STRIVR产品可应用于员工培训，大大提高了员工采用率，减少了培训次数，缩短了员工熟练时间。
文化：利用交互仿真技术将古建筑文化遗产数字化，打破了时间和空间的限制，提高了文物的展示效果和效率。比如故宫的AR旅展，集人脸识别、手势识别、体感交互于一体，让参展者自由便捷地获取信息，对历史文化遗址的保护、更新、推广、延续具有重要的长远意义。
人工智能和数字孪生在制造和医疗领域的应用
制造业：数字结对可用于制造业的产品设计、流程优化、质量管理、供应链管理、预测性维护、客户体验分析等流程。例如，在汽车制造领域，西门子使用数字孪生技术来模拟和验证开发的每一步，以避免实际生产零件中可能出现的故障。
医疗：数字孪生可用于药物临床试验、医疗保健服务、手术预演等医疗场景。有助于为患者提供更高效、更有效的服务。同时，还可以通过人工智能模拟生命前期，从而构建患者全生命周期的数字化预测模型，提供全生命周期的预测记录分析和决策支持。
创意互动平台在社交、影视领域的应用
社会化：鼓励内容创作者建立虚拟世界，在元宇宙中创造内容和互动。例如，地平线世界支持用户以空间建设者的身份进入虚拟空间，获得真正的协作和共享体验，探索不断创造和发展的虚拟世界。
影视：创作的互动平台提供创新的I
智慧城市：区块链技术结合了城市的信息基础设施、能源基础设施、交通基础设施等。有了区块链才能充分发挥数据的巨大价值。雄安新区在建设之初，就开始积极利用区块链技术赋能自身的智慧城市建设。
金融：区块链技术可以连接全球金融体系，让交易支付更加高效、低成本。元宇宙有更先进的支付手段，因为元宇宙中的经济活动支持虚拟物品的交易，可以通过纯数字货币购买。区块链技术让虚拟货币的交易成为可能。所有的技术最终都会融合，赋能各种应用场景，实现生产力的解放，洞察力的飞跃，决策力的提升，业务的升级。
元宇宙相关技术的应用实例
[资料来源：德勤《元宇宙综观—愿景、技术和应对》]