走向万物元宇宙：下一代视觉/虚拟通信的机遇、挑战和未来方向

摘要

Metaverse是基于Web 3.0技术构建的数字环境，它的出现引起了包括科学技术在内的各个行业和领域的高度关注。此技术提供了创建物理对象的虚拟版本的潜力，从而数字孪生兄弟物理世界的（DT）。本文旨在探索基于Metaverse的万有互联网（IoE），我们称之为万有Metaverseof everything（MoE），作为一个三维（3D）虚拟通信和关系平台。MoE包括Web 3.0组件、生成的数据、被称为Metaversians的虚拟个人以及Metaverse中的所有虚拟事物，形成了一个由互联实体组成的综合网络。我们的研究表明，随着虚拟世界融入物理世界的更多方面，元宇宙将变得越来越流行。我们对MoE概念进行了SWOT（优势-劣势-机会-威胁）分析，并确定了几个机会和挑战。最后，我们为MoE提出了学术研究人员、行业所有者和IT领导者可以追求的潜在未来方向。特别是，我们建议基于人工智能（AI）使Metaverse成为未来基于互联网的通信的重要成就。

介绍

Web 2.0是互联网的交互式版本（Wolff，2013），它允许用户填写表单、发送信息并将文档上传到集中数据库（Chua和Goh，2010）。然而，在这种情况下，数据接收方（例如云服务提供商（CSP）或中央/证书颁发机构（CA））控制着数据库（Sultan，2013年，Visvizi等人，2020年）。他们能够修改、删除、销毁或更改记录的数据。因此，用户必须信任他们。

IoE是一种基于Web 2.0的服务，用于连接处理器、数据、人员和事物（Langley等人，2021年）。IoE网络通常由CA管理，主要依赖云技术。镜像世界是一个集中式和传统的Metaverse，是另一个为远程会议提供数字环境的Web 2.0服务（Ricci等人，2015）。然而，与其他Web 2.0服务一样，IoE和Mirror World的用户容易受到集中式网络的弱点的影响。

本年度$\mathrm{<trans\; data-src="2008">2008</trans>}$随着比特币项目的提出，比特币被视为一种基于民主和自主的支付系统，被认为是科技革命的开始（Nakamoto，2008）。区块链技术被用作比特币的分布式账本，提供了极具吸引力的功能。几年后，引入了其他基于区块链的互联网服务版本。基于区块链的万物互联（BB-IoE）（Mohanty等人，2020年，Singh等人，2020，Bamakan等人，2021年）就是这样一种服务，它从区块链技术的实施中受益匪浅，带来了显著的改进。

Web 3.0是基于区块链技术开发的，是最具吸引力的区块链辅助服务之一（Lacity和Lupien，2022年，Ragnedda和Destefanis，2019年）。这是一个由用户维护的无审查网站，用户充当区块链节点。Metaverse（Ritterbusch和Teichmann，2023，Park和Kim，2022，Gadekalu et al.，2022，Truong et al.，2023）是Web 3.0的一个应用程序，它在区块链和Web 3.0属性下带来了一个虚拟环境。它是人们日常生活和数字世界之间的桥梁，涵盖了许多技术（Meng等人，2022年，Damar，2021年）。虚拟用户可以通过虚拟化身加入Metaverse，进行社交，查看朋友和家人，并虚拟出席会议（Buchholz等人，2022年）。Metaversians还可以远程执行日常工作。术语“Metaversian”指的是那些将一天的大部分时间都花在Metaverse中并通过它完成所有工作的人。换句话说，Metaversean是一种新型的Z代，他们用数字环境中的第二次生命取代了他们的现实生活，一直存在于他们的虚拟世界中。

Metaverse并不局限于为Metaverseans提供一个虚拟社交网络（术语“Metaversian”指的是一种Z世代，他们大部分时间都在Metaverses中度过，并且总是在线并且在Metavers中负责）。作为一个3D互联网，它提供了广泛的服务，造福于世界各地的人们，包括公司所有者、市场（Thakur，2023，Khatri，2022）、营销人员（Far等人，2022b）、商人（Seok，2021）和学术界（Singh等人，2022，Mozumder等人，2022.）。在每个Metaverse中，所有虚拟的东西都应该与其环境相连接，就像在现实世界中一样。最理想的Metaverse是现实世界的数字孪生兄弟（Tao等人，2018年，Far和Rad，2022年）。

Metaverse提供的连接不仅限于Metaversean用户。事实上，所有真实世界的连接都可以在Metaverse中进行模拟，并从其应用中受益（Maksymyuk等人，2022年，Li等人，2020年）。Metaverse中的虚拟对象可以是可编程的（Sun等人，2022a），可以是人工智能驱动的（Zvarikova等人，2022），可以由背景中的人类操作（HitB）（Babu和Mohan，2022年），也可以是唯一存在于Metaverses中的（Li等人，2022中）。这些对象中的大多数可以以与真实世界对象相同的方式连接。例如，Metaversean用户可以连接到虚拟对象，在Metaverse中运营的企业可以连接到HitB化身，虚拟对象可以发送和接收消息，Metavers应用程序（MoApps）可以链接和使用预言。因此，本研究建议创建并启动基于Metaverse的万事万物互联网（MoE），以增强Metaverses服务。

本研究将MoE作为3D互联网的未来一代或IoE的未来一代。MoE依靠最先进的技术，提供了多种机会，包括$<trans\; data-src="(">(</trans>\mathrm{<trans\; data-src="i">我</trans>}<trans\; data-src=")">)</trans>$增加用户信任，$<trans\; data-src="(">(</trans>\mathrm{<trans\; data-src="i">我</trans>}\mathrm{<trans\; data-src="i">我</trans>}<trans\; data-src=")">)</trans>$依托区块链技术的特点，$<trans\; data-src="(">(</trans>\mathrm{<trans\; data-src="i">我</trans>}\mathrm{<trans\; data-src="i">我</trans>}\mathrm{<trans\; data-src="i">我</trans>}<trans\; data-src=")">)</trans>$实现无限制和无审查的互联网连接，以及$<trans\; data-src="(">(</trans>\mathrm{<trans\; data-src="i">我</trans>}\mathrm{<trans\; data-src="v">v（v）</trans>}<trans\; data-src=")">)</trans>$提供了许多经济利益。虽然教育部是一个有趣的范例，在不久的将来会吸引许多人，但它仍然是一个不成熟的概念，并面临着这项工作中要解决的几个挑战。最后，本研究为想要在这一科学领域工作的人工智能、区块链及其衍生技术和网络安全专家确定了方向。

本文的其余部分组织如下。第2节审查了MoE应用所需的初步技术。第3节介绍了IoE实现MoE目标的关系和路线图。本节简要概述了IoE和BB-IoE架构，然后提出了MoE架构及其关键组件的详细信息。第4节MoE的机遇，第5节MoE面临的挑战分别针对业主和开发商发布MoE的机会和挑战。第5节涉及每个讨论的挑战的可能解决方案。第6节为学术界和工业界确定了本研究的未来方向。最后，第7节总结了本研究。

表1和表2分别显示了第4节、第5节和第6节的摘要以及本研究中使用的缩略语。