“Web3.0”和“元宇宙”現(xiàn)均指第三代互聯(lián)網(wǎng),。構(gòu)建了一個關(guān)于Web3.0/元宇宙的理論框架,，它包含3個部分：第一部分為Web3.0/元宇宙體系結(jié)構(gòu)，包括Web3.0/元宇宙系統(tǒng)層面的互聯(lián)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)、Web3.0/元宇宙組分層面的作為互聯(lián)網(wǎng)端系統(tǒng)的計算機的結(jié)構(gòu),；第二部分為Web3.0/元宇宙技術(shù)系統(tǒng)，包括Web3.0/元宇宙9大技術(shù),；第三部分為Web3.0/元宇宙應(yīng)用世界,，其在結(jié)構(gòu)上是虛擬世界和現(xiàn)實世界等2個世界融合為一體，在功能上或在場景上包括經(jīng)濟,、政治,、軍事、社會,、文化等5個領(lǐng)域,。Web3.0/元宇宙應(yīng)用系統(tǒng)是Web3.0/元宇宙應(yīng)用世界的領(lǐng)域或者子系統(tǒng)、孫系統(tǒng)等,。剖析了Web3.0/元宇宙應(yīng)用的一種——數(shù)字孿生,。提出了區(qū)塊鏈第一性原理：在Web3.0/元宇宙應(yīng)用世界中區(qū)塊鏈的核心功能是制造共信（共同信任）,。

01

Web3.0/元宇宙概念

Web3.0

“Web3.0”一詞在剛提出來時是指萬維網(wǎng)發(fā)展的第三個階段,，現(xiàn)在指第三代互聯(lián)網(wǎng)（或下一代互聯(lián)網(wǎng),、新一代互聯(lián)網(wǎng)），是愿景/理想的互聯(lián)網(wǎng),。

Web3與Web3.0不等同,，Web3只是Web3.0的一部分，是基于區(qū)塊鏈的去中心化的Web,。

元宇宙

1,、“元宇宙”一詞的原始含義

“元宇宙”（Metaverse）這個詞首次出現(xiàn)于1992年出版的科幻小說《雪崩》（Snow Crash），歷經(jīng)30年的時隱時現(xiàn),，在2021年3月被美國羅布樂思（Roblox）公司寫入上市招股書,，風(fēng)行天下，舉世皆知,。在《雪崩》中,，“元宇宙”指虛擬世界（virtual world）。所以“元宇宙”一詞的原始含義是虛擬世界,。但是,，后來“元宇宙”一詞的實際含義遠遠超過了原始含義，并且眾說紛紜,。

2,、“元宇宙”一詞現(xiàn)在的4種主要含義

從全世界范圍看，在計算機科學(xué)技術(shù)等專業(yè)領(lǐng)域中,，“元宇宙”一詞現(xiàn)在主要有4種含義,，這4種含義都關(guān)涉互聯(lián)網(wǎng)、都包含虛擬世界,，但這4種含義的外延大小不同,。

目前“元宇宙”一詞的4種主要含義為（這里只是簡單描述，而非嚴格定義）：

1）升級版互聯(lián)網(wǎng),，即第三代互聯(lián)網(wǎng)（或者說下一代互聯(lián)網(wǎng),、新一代互聯(lián)網(wǎng)，用筆者的說法是愿景/理想互聯(lián)網(wǎng)）,，其構(gòu)建、保存,、呈現(xiàn)著升級版虛擬世界（即具有全面真實沉浸感的虛擬世界）,。

代表文獻：（1）Meta公司（原Facebook公司）CEO扎克伯格的言論。（2）元宇宙先行者,、埃森哲原戰(zhàn)略高管,、亞馬遜原全球戰(zhàn)略主管馬修·鮑爾（Matthew Ball）的文獻，包括：文章《元宇宙將重塑我們的生活,，讓我們確保它變得更好》（The Metaverse will reshape our lives. Let’s make sure it’s for the better）,，其是《時代》雜志2022年8月8—15日封面文章,；文章《元宇宙：它是什么，在哪里找到它,，以及誰來建造它》（The Metaverse：what it is,，where to find it，and who will build it）,，2020年1月發(fā)布,；9篇系列文章《元宇宙入門》（The Metaverse primer，也譯為《元宇宙九章》）,，2021年6月發(fā)布,；全球暢銷書《元宇宙改變一切》（The Metaverse and how it will revolutionize everything），2022年7月出版,，其中文版2022年9月出版,。

筆者現(xiàn)在采納這種含義。

2）升級版的虛擬世界,，其具有全面而真實的沉浸感,。

代表文獻：（1）最早創(chuàng)造出“元宇宙”這個詞的科幻小說《雪崩》（Snow Crash），1992年出版,?！霸钪妗币辉~的原始含義就是升級版虛擬世界。（2）羅布樂思公司（Roblox）上市招股書,，2021年2月22日發(fā)布,。

在第一種含義看來，這種含義的“元宇宙”實際上是元宇宙的一個組成部分（互聯(lián)網(wǎng)全網(wǎng)數(shù)據(jù)總體）的一部分（具有全面真實沉浸感的那部分）,。

3）含有升級版互聯(lián)網(wǎng)的整個世界,，即升級版互聯(lián)網(wǎng)和全部現(xiàn)實世界（realworld）合在一起的整體，其以升級版互聯(lián)網(wǎng)為樞紐,。

代表文獻：（1）《宇宙大歷史：從起初到元宇宙》,，2021年11月發(fā)布；《如何認識元宇宙,？——元宇宙可以概括為“新-3-5-2-4”》,，2022年2月發(fā)布；《元宇宙原理概述》,，2022年5月發(fā)布,。（2）世界四大會計師事務(wù)所之一——德勤（Deloitte）的白皮書《元宇宙綜觀——愿景、技術(shù)和應(yīng)對》,，2022年3月發(fā)布,。

筆者現(xiàn)在把這種意義上的“元宇宙”叫做元宇宙應(yīng)用世界。

4）升級版互聯(lián)網(wǎng)和與升級版虛擬世界交互的那部分現(xiàn)實世界合在一起的整體,，其以升級版互聯(lián)網(wǎng)為樞紐,。

代表文獻：（1）加速研究基金會（Acceleration Studies Foundation）的《元宇宙路線圖——通往三維網(wǎng)絡(luò)的路徑：一個跨行業(yè)的公共前瞻項目》（Metaverse roadmap—Pathways to the 3D Web：A cross-industry public foresight project）,，2007年發(fā)布。（2）《歐路詞典》（Eudic）中由維基百科基金會（Wikimedia Foundation）提供的英語百科詞條《元宇宙》（Metaverse）,。

筆者現(xiàn)在把這種含義的“元宇宙”叫做元宇宙應(yīng)用世界主體,。

3、“元宇宙”一詞現(xiàn)在全世界最有影響的,、被普遍接受的主流含義

“元宇宙”一詞現(xiàn)在全世界最有影響的,、被普遍接受的主流含義是上述第一種含義：元宇宙是第三代互聯(lián)網(wǎng)（或者說下一代互聯(lián)網(wǎng)、新一代互聯(lián)網(wǎng)）,。本文采納這種含義,。

應(yīng)該指出的是，即便“元宇宙”一詞的含義最終穩(wěn)定在別的含義上,，本文的內(nèi)容也是成立的,，只不過需要協(xié)調(diào)個別相關(guān)術(shù)語而已。

術(shù)語或詞語的含義可能會漂移,，在科技發(fā)展史上這種現(xiàn)象很多,。例如“cyberspace（賽博空間）”一詞，在1986年被創(chuàng)造出來時是指虛擬現(xiàn)實,，但幾年后就“幾乎成了整個互聯(lián)網(wǎng)的代名詞”,。注意，“cyberspace（賽博空間）”“Web3.0”和“元宇宙”都從原來不是指互聯(lián)網(wǎng)變成了指互聯(lián)網(wǎng)或第三代互聯(lián)網(wǎng),。

術(shù)語“Web3.0”和“元宇宙”現(xiàn)在指的都是第三代互聯(lián)網(wǎng)

由上可見,，術(shù)語“Web3.0”和“元宇宙”現(xiàn)在指的是同一個對象——第三代互聯(lián)網(wǎng)。

與第一代第二代互聯(lián)網(wǎng)相比,，Web3.0/元宇宙具有下列特征：用戶體驗的全面真實沉浸感,；非虛構(gòu)虛擬世界的保真性；虛擬經(jīng)濟的閉環(huán)性,；用戶數(shù)字身份,、隱私、數(shù)據(jù),、算法的主權(quán)性,；共信和傳統(tǒng)信任的并存性；去中心化和中心化的并存性,；互操作性等,。

02

Web3.0/元宇宙體系結(jié)構(gòu)

Web3.0/元宇宙體系結(jié)構(gòu)模型

Web3.0/元宇宙作為第三代互聯(lián)網(wǎng)，相對于傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng),，各方面的性能大幅度提高，甚至有質(zhì)的改變,，但體系結(jié)構(gòu)并沒有變化,。為方便起見,，下文在不產(chǎn)生誤會的情況下把第三代互聯(lián)網(wǎng)簡稱為互聯(lián)網(wǎng)，把升級版虛擬世界簡稱為虛擬世界,。

筆者提出一個Web3.0/元宇宙體系結(jié)構(gòu)模型,，該模型既刻畫了Web3.0/元宇宙系統(tǒng)層面（即宏觀層面）的互聯(lián)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，又刻畫了Web3.0/元宇宙組分層面（即微觀層面）的作為互聯(lián)網(wǎng)端系統(tǒng)的計算機的結(jié)構(gòu),。該模型如圖1所示,。

在Web3.0/元宇宙體系結(jié)構(gòu)模型中：（1）一個端系統(tǒng)就是一臺接入通信網(wǎng)絡(luò)的自治的計算機。（2）軟件和數(shù)據(jù)都存儲在硬件中（具體地說,，存儲在存儲器中）,。（3）應(yīng)用軟件中的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件中有一類是共信軟件，它對于合作具有特別重要的意義,。

圖1 Web3.0/元宇宙體系結(jié)構(gòu)模型

由于上述Web3.0/元宇宙體系結(jié)構(gòu)模型在宏觀和微觀這2個層面刻畫了Web3.0/元宇宙的體系結(jié)構(gòu),，所以該模型可以叫做Web3.0/元宇宙體系結(jié)構(gòu)宏微觀結(jié)合模型。

Web3.0/元宇宙體系結(jié)構(gòu)的組分

從上述Web3.0/元宇宙體系結(jié)構(gòu)模型可以看出,，Web3.0/元宇宙體系結(jié)構(gòu)的組分如下：

1）互聯(lián)網(wǎng),，包括通信網(wǎng)絡(luò)和端系統(tǒng)/資源系統(tǒng)集合。

2）計算機（端系統(tǒng)/資源系統(tǒng)）,，包括：（1）硬件（計算硬件,、存儲硬件、輸入輸出設(shè)備）,；（2）軟件（系統(tǒng)軟件,、應(yīng)用軟件）；（3）數(shù)據(jù),。

03

Web3.0/元宇宙技術(shù)系統(tǒng)

Web3.0/元宇宙技術(shù)系統(tǒng)：Web3.0/元宇宙9大技術(shù)

籠統(tǒng)地說,，Web3.0/元宇宙技術(shù)是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)（在Web3.0/元宇宙系統(tǒng)層面）和計算機技術(shù)（在Web3.0/元宇宙組分層面）的總和。

具體地說,，Web3.0/元宇宙技術(shù)有哪些,？筆者根據(jù)Web3.0/元宇宙體系結(jié)構(gòu)模型來切分Web3.0/元宇宙，得到Web3.0/元宇宙技術(shù)的9個范疇,，即Web3.0/元宇宙9大技術(shù),，稱為Web3.0/元宇宙技術(shù)系統(tǒng)模型（圖2）。該模型在一定程度上可以說是Web3.0/元宇宙體系結(jié)構(gòu)模型的組分版,。

圖2 Web3.0/元宇宙技術(shù)系統(tǒng)模型

Web3.0/元宇宙9大技術(shù)如下：（1）計算硬件技術(shù)（嚴格地說,，應(yīng)該叫做處理硬件技術(shù)；核心是CPU,，也包括GPU等,；又可以叫做算力技術(shù)）。（2）存儲硬件技術(shù)（指各種存儲器；又可以叫做存力技術(shù)）,。（3）輸入輸出設(shè)備技術(shù)（又可以叫做交互設(shè)備技術(shù)）,。（4）系統(tǒng)軟件技術(shù)。（5）應(yīng)用軟件技術(shù),。其中包括人工智能軟件（在將來可能成為實用軟件的一類）,。（6）共信軟件技術(shù)。共信軟件本來是應(yīng)用軟件的一類,，在將來可能成為實用軟件的一類,。由于共信軟件對開展Web3.0/元宇宙應(yīng)用世界中的合作具有特別重要的意義，所以單列,。目前共信軟件只有一種——區(qū)塊鏈,。（7）數(shù)據(jù)技術(shù)。（8）通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù),。（9）資源配置協(xié)同技術(shù),。該技術(shù)是關(guān)于全網(wǎng)端系統(tǒng)/資源系統(tǒng)集合的資源配置和協(xié)同的技術(shù)。

在元宇宙9大技術(shù)中,，計算硬件技術(shù),、存儲硬件技術(shù)和輸入輸出設(shè)備技術(shù)是計算機硬件技術(shù)，系統(tǒng)軟件技術(shù),、應(yīng)用軟件技術(shù)和共信軟件技術(shù)是計算機軟件技術(shù),。

必須看到，對于實現(xiàn)Web3.0/元宇宙,，上述9大技術(shù)的任何一種都不可或缺,，并且整體是不可存在短板的。例如,，Web3.0/元宇宙所具有的全面真實沉浸感的實現(xiàn)就不僅依賴先進的輸入輸出設(shè)備技術(shù),，而且依賴先進的計算硬件技術(shù)、應(yīng)用軟件技術(shù),、資源配置協(xié)同技術(shù)等,。

新一代信息技術(shù)ABCD5IR與Web3.0/元宇宙9大技術(shù)的關(guān)系

新一代信息技術(shù)ABCD5IR，實際上分屬于Web3.0/元宇宙9大技術(shù)中的某種技術(shù)或者涉及其中的某幾種技術(shù),，具體如下：

A（artificial intelligence,，AI），人工智能，主要屬于應(yīng)用軟件技術(shù)（人工智能軟件）,，也可以固化在某些處理器芯片上（人工智能芯片）,。

B（blockchain），區(qū)塊鏈,，屬于共信軟件技術(shù),。

C（cloud computing），云計算,，屬于資源配置協(xié)同技術(shù),。

D（big data），大數(shù)據(jù),，涉及硬件存儲技術(shù),、輸入輸出設(shè)備技術(shù)、應(yīng)用軟件技術(shù),、數(shù)據(jù)技術(shù),、資源配置協(xié)同技術(shù)等。

5（5th generation mobile communication technology,，5G）,，第五代移動通信技術(shù)，屬于通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù),。

I（internet of things,，IoT），物聯(lián)網(wǎng)（是互聯(lián)網(wǎng)的擴展,，其作為端系統(tǒng)的嵌入式計算機嵌入在億萬個各種各樣的物理物中）,，涉及Web3.0/元宇宙9大技術(shù)全部。

R（VR,、AR,、MR、XR）,，虛擬現(xiàn)實,、增強現(xiàn)實、混合現(xiàn)實,、擴展現(xiàn)實,，屬于輸入輸出設(shè)備技術(shù)。

04

Web3.0/元宇宙應(yīng)用世界

Web3.0/元宇宙應(yīng)用世界模型

Web3.0/元宇宙應(yīng)用世界指人類身處其中而使用著Web3.0/元宇宙的世界,，也就是含有Web3.0/元宇宙的整個世界,，即升級版互聯(lián)網(wǎng)和全部現(xiàn)實世界合在一起的整體。筆者提出一個Web3.0/元宇宙應(yīng)用世界模型,，可用圖3表示,。

圖3 Web3.0/元宇宙應(yīng)用世界模型

在Web3.0/元宇宙應(yīng)用世界模型中：（1）虛擬世界實際上是作為數(shù)據(jù)以比特形式存在于計算機中的。（2）虛擬世界與現(xiàn)實世界的交互實際上是通過計算機輸入輸出設(shè)備進行,，即在計算機與物理實體（physical entity,，人、狹義物理實體或計算機）之間進行的,。

Web3.0/元宇宙應(yīng)用世界結(jié)構(gòu)

1,、現(xiàn)實世界

現(xiàn)實世界由社會,、互聯(lián)網(wǎng)和狹義物理世界等3個子系統(tǒng)構(gòu)成。社會由人構(gòu)成,，互聯(lián)網(wǎng)由計算機構(gòu)成,，狹義物理世界由狹義物理實體構(gòu)成。

穿透到底層說,，現(xiàn)實世界是各種物理實體的總和,。物理實體可以分為人、計算機和狹義物理實體等3類,，所以現(xiàn)實世界的組分就是人,、計算機和狹義物理實體等3類物理實體，現(xiàn)實世界就是人機物三元系統(tǒng),。這里，“機”指計算機,，“物”指狹義物理實體,。

狹義物理實體指除人和計算機之外的所有其他物理實體，包括狹義物理人工物和自然實體（natural entity）,。狹義物理人工物指除計算機之外的所有其他物理人工物（physical artifact）,，可以分為狹義非虛構(gòu)物理人工物和狹義虛構(gòu)物理人工物等2類。自然實體包括時間,、空間,、天體、天體上的各種自然實體,、地球,、地球上的各種自然實體。人是Web3.0/元宇宙應(yīng)用世界的中心,，計算機是Web3.0/元宇宙應(yīng)用世界的關(guān)鍵,。

顯而易見，現(xiàn)實世界含有3個二元系統(tǒng)：人機系統(tǒng)（或者說人-機系統(tǒng),、人-機共同體）,，物機系統(tǒng)（或者說物-機系統(tǒng)、物-機共同體）,，人物系統(tǒng)（或者說人-物系統(tǒng),、人-物共同體）。

應(yīng)該指出,，也可以換個角度從人工性/非人工性和虛構(gòu)性/非虛構(gòu)性來看現(xiàn)實世界的結(jié)構(gòu),。從這個角度來看，現(xiàn)實世界是由非虛構(gòu)現(xiàn)實世界和虛構(gòu)現(xiàn)實世界等2個子系統(tǒng)構(gòu)成的,。

2,、虛擬世界

虛擬世界由計算機軟件定義,，由計算機構(gòu)建、保存,、呈現(xiàn),。

虛擬世界由非虛構(gòu)虛擬世界和虛構(gòu)虛擬世界等2個子系統(tǒng)構(gòu)成。非虛構(gòu)虛擬世界由非虛構(gòu)虛擬實體構(gòu)成,，虛構(gòu)虛擬世界由虛構(gòu)虛擬實體構(gòu)成,。

穿透到底層說，虛擬世界是各種虛擬實體（virtual entity）的總和,。虛擬實體可以分為非虛構(gòu)虛擬實體和虛構(gòu)虛擬實體等2類,，所以虛擬世界的組分就是非虛構(gòu)虛擬實體和虛構(gòu)虛擬實體等2類虛擬實體。例如,，智慧城市就是典型的非虛構(gòu)虛擬世界,，電子游戲就是典型的虛構(gòu)虛擬世界。智慧城市的虛擬實體就是典型的非虛構(gòu)虛擬實體,，電子游戲中的虛擬實體就是典型的虛構(gòu)虛擬實體,。虛擬實體是人工物。

虛擬世界不包括未數(shù)字化的文獻,、繪畫,、雕塑、照片,、電影,、電視作品描述或表現(xiàn)的世界?！队嬎銠C科學(xué)技術(shù)名詞》（第三版,，全國科學(xué)技術(shù)名詞審定委員會審定，2018年正式公布）對“虛擬世界”（virtual world）的定義如下：“由互聯(lián)網(wǎng)計算機模擬的虛擬空間,，用戶可以通過自己的虛擬形象（化身）棲息其中,，并可以與其他虛擬形象展開互動、交往,，通常是通過二維或是三維圖形體現(xiàn),。”這個定義或許可以改進,，但有一點不會改變,，那就是虛擬世界由計算機構(gòu)建（即用數(shù)字技術(shù)構(gòu)建），因為這是虛擬世界的一個根本的基礎(chǔ)特征,。所以,，那種把非虛構(gòu)虛擬世界、虛構(gòu)虛擬世界和未數(shù)字化的虛構(gòu)文獻,、繪畫,、雕塑,、照片、電影,、電視作品描述或表現(xiàn)的世界合在一起統(tǒng)稱“虛擬世界”的做法是錯誤的,。

3、“2個世界”融合為一體

在結(jié)構(gòu)上,，Web3.0/元宇宙應(yīng)用世界是虛擬世界和現(xiàn)實世界等2個世界融合為一體,。簡略地說，Web3.0/元宇宙應(yīng)用世界是虛實融合的世界,。在這個意義上,，Web3.0/元宇宙應(yīng)用世界可以稱為雙重世界（dual-world）。

穿透到底層說,，Web3.0/元宇宙應(yīng)用世界是人類,、計算機、狹義物理人工物,、時間,、空間、天體,、天體上的各種自然實體、地球,、地球上的各種自然實體,、虛擬人工物的總和。

注意,，虛擬世界是跟現(xiàn)實世界無縫結(jié)合的,，而不是平行于現(xiàn)實世界的。

在Web3.0/元宇宙中,，人類在現(xiàn)實世界之上創(chuàng)造出虛擬世界,，并把虛擬世界疊加在現(xiàn)實世界上，因而把人類生存發(fā)展空間從現(xiàn)實世界這個空間拓展到現(xiàn)實世界和虛擬世界復(fù)合的空間,，這是一種升維拓展,，使得人類的生存發(fā)展空間發(fā)生了性質(zhì)上的根本變化和數(shù)量上的極大擴張。

Web3.0/元宇宙應(yīng)用世界功能

在功能上,，或者說在場景上,，Web3.0/元宇宙應(yīng)用世界是經(jīng)濟、政治,、軍事,、社會、文化等5個領(lǐng)域全囊括,。即,，Web3.0/元宇宙應(yīng)用世界囊括了經(jīng)濟,、政治（或者說政務(wù)、政府）,、軍事（或者說戰(zhàn)爭,、國防）、社會,、文化等5個領(lǐng)域（這5個領(lǐng)域構(gòu)成人類活動領(lǐng)域的全部）,；換言之，Web3.0/元宇宙應(yīng)用世界有經(jīng)濟Web3.0/元宇宙,、政治Web3.0/元宇宙（或者說政務(wù)Web3.0/元宇宙,、政府Web3.0/元宇宙）、軍事Web3.0/元宇宙（或者說戰(zhàn)爭Web3.0/元宇宙,、國防Web3.0/元宇宙）,、社會Web3.0/元宇宙、文化Web3.0/元宇宙等5個領(lǐng)域,。

經(jīng)濟Web3.0/元宇宙包括消費Web3.0/元宇宙（以消費者為中心）,、產(chǎn)業(yè)Web3.0/元宇宙（以生產(chǎn)者為中心）。產(chǎn)業(yè)Web3.0/元宇宙包括工業(yè)Web3.0/元宇宙,、農(nóng)業(yè)Web3.0/元宇宙,、第三產(chǎn)業(yè)Web3.0/元宇宙。第三產(chǎn)業(yè)Web3.0/元宇宙包括金融Web3.0/元宇宙,、教育Web3.0/元宇宙,、體育Web3.0/元宇宙、旅游Web3.0/元宇宙,、電子游戲Web3.0/元宇宙等,。

應(yīng)該注意的是，經(jīng)濟Web3.0/元宇宙,、政治Web3.0/元宇宙,、軍事Web3.0/元宇宙、社會Web3.0/元宇宙,、文化Web3.0/元宇宙是互相分立而又互聯(lián)互通的,。當(dāng)然，某些互聯(lián)互通可能是有限制的,，尤其是跟軍事Web3.0/元宇宙的互聯(lián)互通一般都是有限制的——實際上,，軍用網(wǎng)絡(luò)，如C4ISR（指揮,、控制,、通信、計算機,、情報,、監(jiān)視和偵察）,，通常是不直接跟因特網(wǎng)連接的。

必須指出,，Web3.0/元宇宙只有一個,，Web3.0/元宇宙應(yīng)用世界也只有一個?！敖?jīng)濟Web3.0/元宇宙”“政治Web3.0/元宇宙”“軍事Web3.0/元宇宙”“社會Web3.0/元宇宙”“文化Web3.0/元宇宙”“工業(yè)Web3.0/元宇宙”“農(nóng)業(yè)Web3.0/元宇宙”“第三產(chǎn)業(yè)Web3.0/元宇宙”“金融Web3.0/元宇宙”“教育Web3.0/元宇宙”等等,，實際上只是Web3.0/元宇宙應(yīng)用世界的領(lǐng)域或者子系統(tǒng)、孫系統(tǒng)等,，即Web3.0/元宇宙應(yīng)用系統(tǒng),。

總之，Web3.0/元宇宙應(yīng)用世界囊括一切,，Web3.0/元宇宙應(yīng)用世界就是一切——就是人類及其升維拓展了的生存發(fā)展空間全部,。

Web3.0/元宇宙應(yīng)用系統(tǒng)

Web3.0/元宇宙應(yīng)用世界的領(lǐng)域或者子系統(tǒng)、孫系統(tǒng)等叫做Web3.0/元宇宙應(yīng)用系統(tǒng),。Web3.0/元宇宙應(yīng)用系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上和運行上與Web3.0/元宇宙應(yīng)用世界是相似的,。

下列系統(tǒng)實際上都是Web3.0/元宇宙應(yīng)用系統(tǒng)：人-信息-物理系統(tǒng)（Human-Cyber-Physical Systems，HCPS,，人賽博物理系統(tǒng)）,；信息-物理-人類系統(tǒng)（Cyber-Physical-Human Systems，CPHS）,；社會物理信息系統(tǒng)（Cyber-Physical-Social Systems,，CPSS，賽博物理社會系統(tǒng),，信息物理社會系統(tǒng)）；信息物理系統(tǒng)（Cyber-Physical Systems,，CPS,，賽博物理系統(tǒng)）；智能制造（intelligent manufacturing）,；先進制造（advanced manufacturing）,；工業(yè)4.0（Industry 4.0）；工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)（industrial internet）,；數(shù)字孿生（digital twinning）,；物聯(lián)網(wǎng)（Internet of Things，IoT）,；智慧城市（smart city）,；電子游戲（video games，electronic games）,。

05

專題

Web3.0/元宇宙應(yīng)用的一種——數(shù)字孿生

數(shù)字孿生（digital twinning）是對物理實體〔該物理實體叫做物理孿生體（physical twin或digitaltwin entity）,，即數(shù)字孿生對象（digital twinning object）〕生成仿真的數(shù)字實體〔該數(shù)字實體叫做數(shù)字孿生體（digital twin）〕,，并且在數(shù)字孿生體與物理孿生體之間建立持續(xù)的在線數(shù)據(jù)連接，從而在兩者之間保持同步（synchronization）,，基于數(shù)字孿生體在線地對物理孿生體進行全生命周期的控制和/或優(yōu)化,。

數(shù)字孿生的愿景是：先在數(shù)字世界中，對所設(shè)想的物理實體（即物理孿生體）創(chuàng)建,、測試,、使用仿真的數(shù)字實體（即數(shù)字孿生體），只有當(dāng)數(shù)字孿生體達到要求時,，才把物理孿生體建造出來,；然后，在數(shù)字孿生體與物理孿生體之間建立持續(xù)的在線數(shù)據(jù)連接,，從而在兩者之間保持同步,，基于數(shù)字孿生體在線地對物理孿生體進行全生命周期的控制和/或優(yōu)化。

數(shù)字孿生體是物理孿生體的數(shù)字表示,，由模型組成,，多維度（變量）、多時間尺度,、多空間尺度,、多概率地描述物理實體。物理孿生體可以是任何物理實體,。

物理孿生體小可以小到納米元件甚至更小,，大可以大到地月一體化系統(tǒng)甚至更大，復(fù)雜可以復(fù)雜到全球供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)甚至更復(fù)雜,。

數(shù)字孿生體與物理孿生體之間實時且動態(tài)地雙向驅(qū)動,、雙向映射、雙向賦能,，即所謂“虛實相生”,，例如科幻電影《安德的游戲》（Ender’s Game）中完全的數(shù)字孿生戰(zhàn)爭。

一個數(shù)字孿生體和其對應(yīng)的那個物理孿生體合在一起稱為孿生對（twins）,。

數(shù)字孿生通常要提供數(shù)字孿生體的集成視圖,。

數(shù)字孿生包括自學(xué)習(xí)、自適應(yīng),、自復(fù)制,、自進化的機器人制造機器人和其他物理人工物。

從計算機到計算機的數(shù)字孿生涉及計算機自指（self-reference）,。

Web3.0/元宇宙應(yīng)用世界中區(qū)塊鏈的功能

《經(jīng)濟學(xué)人》（The Economist）2015年10月31日—11月6日的封面文章提出區(qū)塊鏈是“信任機器”（trust machine,，即制造信任的機器）。這個觀點極具洞察力，看到了區(qū)塊鏈的本質(zhì)是制造信任,，但遺憾的是,，不夠準確，并且沒有抓住區(qū)塊鏈本質(zhì)的要害是制造一種獨特的信任——不可背叛的信任,。假若區(qū)塊鏈制造的信任是傳統(tǒng)信任（互信和第三方信任）——可背叛的信任,，那就沒有革命性的意義。

筆者提出區(qū)塊鏈第一性原理（first-principle of blockchain）如下：區(qū)塊鏈制造共信（contrust,，即common trust,，共同信任），即區(qū)塊鏈的核心功能是制造共信,。區(qū)塊鏈制造共信,，這是區(qū)塊鏈的“神性”。區(qū)塊鏈是共信機器（contrust machine）,，是共信系統(tǒng)（共信平臺）,。正是由于這個原因，區(qū)塊鏈可以取名為共信網(wǎng)（contrustnet）,。

區(qū)塊鏈是一種嶄新的,、劃時代的信任機制，是史無前例的,、獨一無二的,，是根本不同于傳統(tǒng)信任機制的。區(qū)塊鏈制造的共信,，是一種嶄新的,、劃時代的信任，是史無前例的,、獨一無二的,，是根本不同于傳統(tǒng)信任的，即根本不同于互信和第三方信任,。

共信具有下列性質(zhì),，第一，共信的被信任者是由包括信任者在內(nèi)的所有參與者構(gòu)成的系統(tǒng)整體,；第二，共信的信任系統(tǒng)能夠抗拜占庭攻擊,，即任何參與者（其中包括交易對手方和第三方）或者環(huán)境都不可能對信任者的利益造成損害,，共信的這個性質(zhì)叫做不可背叛性。從計算機科學(xué)技術(shù)來看,，不可背叛性就是不可篡改性（non-tamperability）,，而不可篡改性堪稱完美完整性（perfect integrity）。區(qū)塊鏈的不可篡改性是區(qū)塊鏈的密碼學(xué)方法、塊鏈式本地數(shù)據(jù)庫,、對等網(wǎng)絡(luò),、共識機制以及激勵機制等5個因素綜合作用的結(jié)果。

共信的不可背叛性是指,，共信能夠抗參與者背叛,、能夠抗環(huán)境背叛；再言之,，共信是免參與者信任,、免環(huán)境信任的，共信是不依賴于參與者的可信任,、不依賴于環(huán)境的可信任的,。參與者你、我,、他,、任何人，以及環(huán)境,，可以信任,，很好；不可以信任,，也沒有關(guān)系——不用信任你,，不用信任我，不用信任他,，不用信任任何人,，并且不用信任環(huán)境。

所謂“無信任的信任”（trustless trust）,，其真正含義就是免參與者信任,、免環(huán)境信任的信任。

共信的上述性質(zhì)是跟傳統(tǒng)信任（互信和第三方信任）絕然不同的：傳統(tǒng)信任不能抗參與者背叛,、不能抗環(huán)境背叛,。

由此可見，共信不但是信任的一種,，而且是比傳統(tǒng)信任更高級的信任,，是最高級的信任；區(qū)塊鏈不但是信任機制的一種,，而且是比傳統(tǒng)信任機制更高級的信任機制,，是最高級的信任機制。

順便指出,，對區(qū)塊鏈的token,，現(xiàn)在一般翻譯成/說成“虛擬貨幣”或者“幣”,，但更準確地應(yīng)該翻譯成/說成“通證”或者“權(quán)票”。

區(qū)塊鏈的token分為非同質(zhì)化通證（權(quán)票）（non-fungible token,，NFT）和同質(zhì)化通證（權(quán)票）（fungible token,，F(xiàn)T）等2大類。所有NFT都不是虛擬貨幣,。實際上使用的大多數(shù)FT也不是虛擬貨幣,；只有少數(shù)FT，如比特幣（Bitcoin）,，是虛擬貨幣,。

06

結(jié)論

Web3.0/元宇宙開始進入蓬勃發(fā)展的時期，人們對它的研究逐漸走向深入,，當(dāng)前強烈需要一個理論框架,，以使未來的研究更加系統(tǒng)化，本文構(gòu)建的理論框架將有所裨益,。

作者簡介：甘華鳴,，中國移動通信聯(lián)合會元宇宙產(chǎn)業(yè)工作委員會，教授,，研究方向為元宇宙和區(qū)塊鏈等,。

原文發(fā)表于《科技導(dǎo)報》2023年第15期，歡迎訂閱查看,。

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