元宇宙设计：从算力结构到内容体系的创造.pdf

78设计研究03 2023 北方美术79DESIGN RESEARCHNORTHERN ART 2023 03元宇宙设计：从算力结构到内容体系的创造Metaverse Design:From Computational Structure to the Creation of Content System成乔明/Cheng Qiaoming摘 要：元宇宙设计将成为设计发展的新方向和新部类，而人类对元宇宙设计的认知目前并不明了和深刻，许多问题仍然需要进一步探讨和厘清。宏观上来看，元宇宙设计包含两大模块，即算力结构和内容体系，其中算力结构的设计倾向于计算机技术的研发与构建，内容体系的设计倾向于虚拟世界的艺术设计，这两者相辅相成，缺一不可。算力结构是能够创造出元宇宙的技术革命，包括网络联通系统、信息传输渠道、数字运行平台、个人信息接受终端等的设计活动；内容体系是设计、填充和丰满元宇宙时空的内容性创造活动，包括数字人、数字物、数字动态、数字场景等视觉内容的设计活动。结合了这两类的设计行为才是完整的元宇宙设计。关键词：元宇宙设计；互联网；算力结构；内容体系元宇宙（Metaverse）时代已经到来，随后必然诞生元宇宙设计。元宇宙设计究竟是什么？它的本质是什么？它的基础和内容体系又是怎样的？它具有怎样的社会化应用模式？这些问题的探讨对于建立和引导元宇宙设计的发展至关重要。本文立足于艺科融合、文工融合的角度，对元宇宙设计的上述问题进行了系统的研究，希望能寻求到设计行业未来的发展方向和新设计的发展规律。一、元宇宙设计的概念美国小说家尼尔斯蒂芬森（Neal Stephenson）在小说雪崩（Snow Crash）中创造了一个名词“Metaverse”，在中国，它被翻译成“元宇宙”，指的是“最开始的宇宙或全新宇宙的开始”1，这个全新的宇宙也被有些学者认为是互联网世界的最高阶段。目前，许多知名科技公司、文化公司、动画公司、游戏公司包括投融资公司纷纷在向元宇宙化转型。笔者认为元宇宙的本质是虚实相生，即营构数字虚拟世界与物理现实世界互融互生的全新时空，其中虚实相融指的是通过各种数字技术将现实世界在虚拟世界中进行构建，并将真实同化于虚拟之中。2在这个过程中，设计、计算、创意作为三大核心力量将起到决定性作用，其中设计又是核心中的核心，即计算、创意其实也算是广义设计的一种。元宇宙设计总体上来说包含两大类型：1.创造和完善元宇宙的设计活动，为了创造元宇宙必需的软硬件而产生的设计属于此，其核心创造力是计算机的算力；2.元宇宙利用人类的艺术创意以及人工智能（AI）技术创造出各种内容的设计活动，其中，人工智能发展到一定程度也具有类人化的设计能力，即大数据加持的人工智能制图能力具备类人的思维能力3和创造能力，人类的艺术创意能力是此类设计的核心创造力，但计算机制图也会涉及部分算力。例如，设计和创造数字化科技的行为便是第一类元宇宙设计，由人的艺术创意和计算机设计技术创造绘画、视觉形象、物体包括场景的过程便属于第二类元宇宙设计，这些绘画、视觉形象、物体包括场景同时也是元宇宙世界必要的内容。关于元宇宙设计的架构，文章用图1来表示。从图1中可以看出，第一类设计是元宇宙构建的基础，主要是软硬件数字技术、技术设备的研发和制造，而计算机算力是构建第一类元宇宙设计的关键，计算机算力发展不充分、达不到应用性的要求，元宇宙很难真正实现。第二类设计则倾向于应用层次的内容构建，除了制图类的计算机算力，艺术创意、视觉设计能力是其更核心的生产力。要想真正创造出元宇宙，首先要解决虚、实世界之间的联通渠道、切换方式、互映结构，究其根本仍然是信息传输、转换、识别的过程要畅通、快速、准确，这就是元宇宙的非延迟性和开放性，除此之外便是要设计出充足的数字内容产业。数字内容产业的打造在元宇宙成熟期及之后会成为元宇宙设计的重头戏。二、元宇宙设计的算力结构元宇宙的建设仍然需要从计算机软硬件和互联网传输技术的提档升级上下功夫，因为元宇宙的构成包括硬件、软件以及内容三个部分，4而数字信息传输技术是基石。只有足够强大的电子基建和极其高速、稳定的信息传输才能支撑元宇宙，这些是元宇宙建立的第一步，而电子基建的能力和功能、信息传输的高品质和高速度依赖的就是算力，算力是元宇宙的基础设施之一。5所谓算力，就是计算机的计算能力，指的是设备通过处理数据，实现特定结果输出的计算能力，常用FLOPS（Floating-point Operations Per Second）.再被看成与购物、吃喝、放松、玩乐等休闲活动相冲突的事物。相反，这些旅游消费的形式变成了接触历史文化的途径。这种情形正如迪克斯所说：“越来越多的场所通过构造可欣赏可参观的环境来增加游客数量，于是越来越多的人发现自己居住的地方就致力于文化展示，而且希望其他地方也提供文化展示。”249-50最后，被建构的城市形象与未来想象。简单说来，就是要塑造一个既可以展示城市现在，又能够代表城市未来发展的美好形象，只不过这个形象的塑造是通过回望过去的方式来完成的。作为现今天津14片历史文化街区的示范工程，五大道旅游规划设计所希望达成的效果，就是将中国北方被迫最早接触外来现代文明的城市印记转化为符合当今时代主旋律的自主开放的城市文明的象征，用曾经领先于其他城市的最先进的姿态来勾画未来同样会像过去一样鹤立鸡群的美好愿景。另外，这种城市意象的传达并没有通过权威教化的方式，而是通过旅游这种休闲的柔性手段，由此使得参观者以及身在其中的居民都能够自觉地构筑起对这一城市想象的认同。注释：克利俄（Clio）：古希腊主管历史、史诗的女神。五大道的形成与天津英租界的扩张密切相关。从1860年到1903年，英国在短短43年的时间里将“原订租界地”向外扩张了三次：第一次扩张（1897年）自海大道（今大沽路）向西扩展到墙子河内侧的围墙（今南京路北侧），称之为扩充界（British Municipal Extension）；第二次扩张（1902年）将美租界纳入其中，称之为南扩充界（Southern Extension）；第三次扩张（1903年）在此前的基础上再度向西推至围墙以外，越过墙子河（今南京路）直到旧海光寺大道（今西康路），南侧则沿马场道到佟楼，称之为推广界（British Extra Rural Extension）。在第三次扩张中，五大道地区被划入英租界。详见天津市地方志修编委员会：天津通志附志租界，天津社会科学院出版社，1996年，第3942页。两个核心是指以民园体育场和睦南公园为代表的两个具有场所意义的开放空间。五个节点是指黄家花园、小白楼、马场道、西康路和成都道等五个方向进入五大道地区的门户节点。一条线路是指由重庆道、香港路、睦南道、昆明路组成，串联两个核心与五个节点，充分展示五大道风貌特色的旅游路线。详见朱雪梅：中国天津五大道历史文化街区保护与更新规划研究（修订版），江苏凤凰科学技术出版社，2019年，第350351页。参考文献：1英厄里，丹拉森.游客的凝视（第3版）M.黄宛瑜，译.上海：格致出版社，2016.2英迪克斯.被展示的文化：当代“可参观性”的生产M.冯悦，译.北京：北京大学出版社，2012.3许寒添，陈焱松.从观看到观光：跨媒介视角下电影院的可参观性生产J.当代电影，2021（2）：135.4周正.新媒体时代城市文化的展示及其可参观性J.呼伦贝尔学院学报，2019（5）：74.5KIRSHENBLATT-GIMBLETT B.Destination Culture:Tourism,Museums and HeritageM.Berkeley,Los Angeles and London:University of California Press,1998:7.6朱雪梅.中国天津五大道历史文化街区保护与更新规划研究（修订版）M.南京：江苏凤凰科学技术出版社，2019.7冯骥才.阐释五大道J.建筑与文化，2007（3）：102.8周宪.现代性与视觉文化中的旅游凝视J.天津社会科学，2008（1）：115.9孙静.走向“胜利”的途中中国电子游戏的角色政治D.天津：南开大学，2016：144.10周延伟.从特色塑造到地方营造城市更新中设计的地方性表述研究J.齐鲁艺苑（山东艺术学院学报），2021（1）：58.11英蒂耶斯德尔，希思，土厄奇.城市历史街区的复兴M.张玫英，董卫，译.北京：中国建筑工业出版社，2006：170.12胡毅，张京祥.中国城市住区更新的解读与重构走向空间正义的空间生产M.北京：中国建筑工业出版社，2015：74.13彭兆荣.文化遗产学十讲M.昆明：云南教育出版社，2012.14美萨义德.东方学M.王宇根，译.北京：生活读书新知三联书店，2007：61-93.15闫立飞.五大道与都市意象的重构J.理论与现代化，2015（4）：88.16张同道.五大道：历史与现实的双重交响J.中国电视（纪录），2014（10）：41.17卢永毅.建筑：地域主义与身份认同的历史景观J.同济大学学报（社会科学版），2008（1）：45.18周延伟.被展示的文化：关于文化导向型城市更新中特色塑造策略的思考J.装饰，2018（11）：109.19郭长久.五大道的故事M.天津：百花文艺出版社，1999：序10.20LOWENTHAL D.Possessed by the past:The Heritage Crusade and the Spoils of HistoryM.New York:The Free Press,1996:1.21美博伊姆.怀旧的未来M.杨德友，译.南京：译林出版社，2010.22赵静蓉.现代人的认同危机与怀旧情结J.暨南学报（哲学社会科学版），2006（5）：33.23周延伟.怀旧作为一种塑造未来的策略城市更新背景下的遗产重塑与景观的生产机制研究J.文学与文化，2022（1）：91-94.24TUNBRIDGE J E,ASHWORTH G J.Dissonant Heritage:The Management of the Past as a Resource in ConflictM.Chichester:John Wiley and Sons,1996:1-20.本文为2021年度河北省高等学校人文社会科学研究项目资助青年基金项目“遗产旅游景观设计的文化逻辑研究以五大道为例”（项目编号：SQ2021165）阶段性成果周延伟：河北工业大学建筑与艺术设计学院讲师 文学博士 硕士生导师（责任编辑：赵 纯 江丽红）80设计研究03 2023 北方美术81DESIGN RESEARCHNORTHERN ART 2023 03结构8就是要实现虚实的融合，因为元宇宙既不是虚，也不是实，而是虚、实的融合体。融合算力包含数据融算、虚实融算、生态融算，是三维或四维上的立体式交互与融汇，是更为复杂的生态计算体系。云计算被认为是元宇宙最重要的部类，就是因为其交错覆叠的算力结构能够解决不同社会形态之间的对话与融合，多源数据和复杂算法取代传统的人成为网络化、扁平化的各个节点的赋权者和赋能者，9在此基础之上，海量非结构化数据处理与分析、异构智能（Novumind）的“云边缘终端”协同计算模式将成为元宇宙融合算力的主要架构。只有良好的交互才能产生良性的融合，融合计算是诸多交互计算的整体，每一次的交互计算就是融合计算的细胞，而一个完整的融合计算是每一次交互计算有机的生命体，没有交互计算就不会有融合计算，但没有系统的融合计算，无数交互计算就会使世界成为一个内部无比混乱的高熵体。这五大算力构筑成一个庞大的算力结构，文章用图3来表示这个结构体。由图3可知，建模算力统领了传输算力、识别算力、交互算力和融合算力，就像搭建建筑的框架，框架结构完成了，建筑的大致形制就成形了。而交互算力又是其中最为核心的技术节点，元宇宙就是交互宇宙，虚实交互、数物交互是最大的交互，交互不但决定了各类信息的传输和识别，还直接促进了整个信息生态的融合，这就像建筑主要的受力柱，受力柱支撑起来了，整个建筑才能屹立不倒。融合算力将各类信息整合在一起，形成一种完整的生态，而这样的生态会再次修正、完善人类对元宇宙世界的设想与架构，从而构建出一个元宇宙算力结构的闭环模式。三、元宇宙设计的内容体系建立在算力结构基础之上，我们才可以谈论元宇宙设计的内容，或者说算力正是元宇宙设计内容体系的基石，因为计算机算力的可用性和发展将限制和定义元宇宙。从技术基础向内容体系的跃升是一个从技术阶层向社会应用提升、覆盖、普及的过程，具体说来，算力向内容体系的渗透主要体现在物象模拟、渲染、数据同步、影像投放、动作捕捉、音声翻译等方面，只有无比强大的算力才能支撑元宇宙内容世界的繁荣，亚马逊创始人杰夫贝索斯（Jeff Bezos）把元宇宙所需要的持续性计算需求称作“荒谬的算力”（Ridiculous.Computation），没有足够强大的算力，元宇宙的成形几乎不可能。虽然算力重要，但算力还不是元宇宙的根本目的，元宇宙的根本目的是建立起一个几乎可以等同于现实物理世界的数字虚拟世界，因为元宇宙是虚实共生，不是镜像孪生。这就涉及到元宇宙设计具在和拟态的多元内容体系的建构。“具在”，即物理现实世界中人和物的存在，重点指现实人和现实事物的存在；“拟态”，即数字人、数字物包括各种数字身份的存在与活动，重点指虚拟人和虚拟事物的形态，而虚拟人、虚拟物的设计并不是完全照搬现实世界，它需要极度丰图2 三层级算力运行机制示意图富的想象与创造。元宇宙设计的内容大致说来可以分为物象设计、动态设计、场景设计、情境设计、伦理设计。（一）物象设计人、物、道具的设计即是元宇宙设计的物象设计，这里的物主要指人之外的动物、植物、器物等，这里的象主要指人和物的视觉形象。物象设计如果追求与现实世界中形象的一致或逼真，则属于写实设计，写实设计基本就是仿生设计，数字孪生是仿生设计的重要手法。物象设计也可以体现异形化，即全新的想象世界，体现与现实世界的迥异性。有了数字物象，随后可以通过数字原生技术创造更多的数字化变形，像数字化的卡通形象、虚拟构形、动漫形象、变形抽象的形象等就倾向于非写实设计或写意设计。物象设计是数字虚拟世界的单体性设计，一个个逼真或抽象的单体积少成多，从而汇聚成洋洋大观的数字虚拟世界。作为元宇宙中最重要的主体形象，人将会分裂为多元存在的态势，其中，自然人、虚拟数字人、高仿机器人会构成元宇宙“三人行”10的新型人类体系。（二）动态设计物象产生之后，让它们动起来则是深化设计的关键，只有活动的世界才是富有生机、令人向往的世界，让物象活动起来的设计就是动态设计，日常所谓的“动画”就是典型的动态设计。传统的动画制作是将连续动作的绘画有序呈现，从而运用“视觉暂留”形成运动的画面。现在数字物象的动态可以通过动作捕捉软件达到逼真运动的效果，像ThreeDPoserTracker、小K动捕、OpenMMD、Polygon Free、Character Generator、RTS Tenoomi等是常用的动捕软件，通过摄像和传感技术就可以把现实中的动作、态势叠加到数字人、数字物上面去，从而赋予数字人、数字物以运动的“生命”。动捕技术的问世有可能会瓦解传统的动画制作业，起码会将动画制作业引向人机虚拟现实化的方向发展，繁重的动画绘图职业很有可能最终会被人工智能化的动捕产业所替代。（三）场景设计有了各种各样的角色、道具、物体、动作，数字虚拟世界还缺少场景，元宇宙就是通过“编织场景”11和“关系再造”12而对社会多维场域进行重塑的，这种重塑实现了元宇宙形态的初步成形。数字孪生技术通过航拍、地面拍摄、录音、录像等手法将物理现实世界数字化，这将直接构建出完全逼真的数字场景。要想让人耳目一新，还得运用数字原生技术即通过数字软件，如3DS Max、Maya、C4D、UVLayout、Substance Painter、BodyPaint等去设计全新的数字场景，而且这样的场景可以充分发挥设计师的想象与原创力，能开拓观赏者的眼界与心胸。另外，虚拟空间也“可以反过来改变物理现实里原本的时空设置”13，也就是说数字虚拟世界对物理现实世界具有启迪、推动、改造、完善的作用，这就是物理孪生，是一种深度的交互行为。（四）情境设计如果说场景是空间的、物理的、具象的，那么情境就要更加虚幻一些，主要强调氛围的、心作为计量单位，用专业术语讲就是每秒能够进行的浮点运算数目。计算机芯片、计算机组件是其硬件基础，网络服务器、数据云、信息云是其外部环境。各种技术从拓扑搭建、系统管理、感知体验、功能实现等方面为元宇宙提供技术支撑，6这些技术无一不需要强大的算力。算力大致可以分为三个层级：基础算力（基算）、智能算力（智算）、超级算力（超算），文章用图2表示三者的区别和联系。由图2可以看出，基础算力针对个人终端设备，智能算力针对社会智能应用，超级算力针对高新攻关技术，这基本是按照使用算力量的多少、使用算力要求的高低、与大众市场的远近关系来决定的。基础算力需求量最大，X86、ARM等通用芯片是其硬件载体，它促进了智能算力的发展，整个社会智能化程度的提升又必然促进超级算力成为国家更高的追求，其中智能算力、超级算力的硬件载体是FPGA、ASIC等专用芯片。从技术降维指导的角度来说，超级算力的巨大成就必然指导社会智能算力的技术提升，智能算力技术又会指导基础算力技术的大发展，所以整个社会各层级的科技水平并不冲突，实际上是相辅相成的关系。在这三层级算力的结构中又包含着五大算力类型：1.建模算力；2.传输算力；3.识别算力；4.交互算力；5.融合算力。五大算力类型隐藏在三层级算力的每一个层级类。（一）建模算力这里的建模主要是对数字信息运行机制、运行模式所做的总体性的规划、预设计，强调对数字信息运行环境的整体性、综合性打造。建模算力创造了元宇宙数字信息运行的出入方式、渠道、存储方式以及使用形式，类似于搭建框架结构。基于应用性的考量，建模算力主要在于构筑数字信息平台、营造数字信息运行环境、建构网络运行模式。落实到具体的设计活动来看，即用什么样的软件在什么样的计算机操作系统里来建造数字虚拟世界的视觉形象，软件和操作系统的建构、搭配、兼容、升级方式等都属于建模算力需要解决的问题。在设计行业，立足角色、道具、场景的三维设计软件进行的建模就是建模算力的主攻方向之一。角色对应人，道具对应物，场景对应场，有了人、物、场，一个完整的时空和视觉世界就能通过设计师创造出来。CAD、3DMAX、PRO/E、Solidworks、Maya、Rhino、ZBrush、Google Sketchup、Poser、Blender、Teddy等是教学和行业内常用的设计软件，创造并不断优化这些设计软件就需要进行一定的数学建模。图1 元宇宙设计的基本架构示意图（二）传输算力传输算力主要是网络服务器的能力，网络服务器内部也装配有特定的计算机系统，算力就来自于这类计算机系统。传输算力的核心是网速的设计力，就是用什么样的方式可以实现理想状态的传播速度。高速的线上信息传输极为重要，它不但是元宇宙低延迟或非延迟性的保证，更是传、受双方同步联通、及时交互的关键，只有同步及时的交互才会使人感觉画面的连续性和逼真性，也才能使人获得沉浸感和体验上的满足感。信息传输算力取决于两方面的能力，即计算机的运算速度和网速。计算机的运算速度主要跟CPU相关，一般说来，CPU的主频越高，运算速度就越快。网速由延迟设计和宽带决定，其中宽带又受服务器、入户光纤、光猫、路由器、上网账号、中端辅助设备、局域网网线或WIFI信号、电脑或手机的网卡数级的影响，所以相对更加复杂。2021年，中国联通提出“算网融合”“算网一体”战略，这里的“算”就是算力，为的是提升网络的传输速度。（三）识别算力元宇宙设计将经历原型设计、AI设计、渲染设计、连接设计、融合设计等运行步骤，其中贯穿始终的便是信息。创意信息、内容信息、数码信息等都以指令模式从一个端口传向另一个端口，每经过一个端口都需要被机器识别一次，识别成功了才会进入解析和重组程序，否则便会成为无效信息。笔者认为元宇宙存在四大部类，即技术手段、传递模式、识别依据、内容体系，7其中“识别”是数字信息传输的第一步。高性能的自动识别技术（Automatic Identification and Data Capture）是识别算力发展的方向，即通过海量的大数据采集、分析、归类，来对照性地考察、比较、判别数字信息的类型，从而实现辨识和确认数字身份的目的。信息得不到识别或无法识别就会变得无效，而识别从信息发出、信息传输、信息接受到信息反馈都全部存在，其中信息传输中的识别行为最为复杂，每通过一个中端设备，信息就会被完整地、重复性地识别一次，某一次识别失败，信息就无法继续有效地传播下去，元宇宙虚拟世界实际上就是由巨大的海量信息的完美识别构建而成的。（四）交互算力元宇宙集中表现为无处不在的交互性，人人交互、人机交互、机机交互、云端交互、数数交互是其主要内容，其中最核心的交互便是数数交互。上面提到识别算力，识别的根本目的是为了让两方甚至多方实现共时性的交互。交互是一种双向式的识别，信息一来一往都需要经过一套完整的识别，如此反复地往来就构成数字对话，就形成元宇宙交互。线上交互基本都属于数数交互，信息的传与受同时也是同步运行的受与传，无论是信息输出还是信息导入、信息反馈，都需要经过大量计算，而且这种计算必须是高效和精密的。元宇宙的交互算力将是一个覆叠式的多层交互算力，即影像、照片、声音、语言、文字、动作、色彩的代码覆叠在一起，接受机器或设备同步的协同计算，然后呈现为人们能够认识的统一形式。随着人工智能技术的加强，交互计算传统的HTML自定义属性方案必将会被智能生命神经化演算模式所替代。智能生命神经化演算模式是一种对人类生命神经系统高度仿生形成的类人化智脑的计算机运行系统，强大的算力能力、复杂的算力系统、同步的协同计算和算力交互是智能生命神经化演算模式的坚实基础。（五）融合算力元宇宙旨在创立一种生态星球，.其晶状联通式的社会80设计研究03 2023 北方美术81DESIGN RESEARCHNORTHERN ART 2023 03结构8就是要实现虚实的融合，因为元宇宙既不是虚，也不是实，而是虚、实的融合体。融合算力包含数据融算、虚实融算、生态融算，是三维或四维上的立体式交互与融汇，是更为复杂的生态计算体系。云计算被认为是元宇宙最重要的部类，就是因为其交错覆叠的算力结构能够解决不同社会形态之间的对话与融合，多源数据和复杂算法取代传统的人成为网络化、扁平化的各个节点的赋权者和赋能者，9在此基础之上，海量非结构化数据处理与分析、异构智能（Novumind）的“云边缘终端”协同计算模式将成为元宇宙融合算力的主要架构。只有良好的交互才能产生良性的融合，融合计算是诸多交互计算的整体，每一次的交互计算就是融合计算的细胞，而一个完整的融合计算是每一次交互计算有机的生命体，没有交互计算就不会有融合计算，但没有系统的融合计算，无数交互计算就会使世界成为一个内部无比混乱的高熵体。这五大算力构筑成一个庞大的算力结构，文章用图3来表示这个结构体。由图3可知，建模算力统领了传输算力、识别算力、交互算力和融合算力，就像搭建建筑的框架，框架结构完成了，建筑的大致形制就成形了。而交互算力又是其中最为核心的技术节点，元宇宙就是交互宇宙，虚实交互、数物交互是最大的交互，交互不但决定了各类信息的传输和识别，还直接促进了整个信息生态的融合，这就像建筑主要的受力柱，受力柱支撑起来了，整个建筑才能屹立不倒。融合算力将各类信息整合在一起，形成一种完整的生态，而这样的生态会再次修正、完善人类对元宇宙世界的设想与架构，从而构建出一个元宇宙算力结构的闭环模式。三、元宇宙设计的内容体系建立在算力结构基础之上，我们才可以谈论元宇宙设计的内容，或者说算力正是元宇宙设计内容体系的基石，因为计算机算力的可用性和发展将限制和定义元宇宙。从技术基础向内容体系的跃升是一个从技术阶层向社会应用提升、覆盖、普及的过程，具体说来，算力向内容体系的渗透主要体现在物象模拟、渲染、数据同步、影像投放、动作捕捉、音声翻译等方面，只有无比强大的算力才能支撑元宇宙内容世界的繁荣，亚马逊创始人杰夫贝索斯（Jeff Bezos）把元宇宙所需要的持续性计算需求称作“荒谬的算力”（Ridiculous.Computation），没有足够强大的算力，元宇宙的成形几乎不可能。虽然算力重要，但算力还不是元宇宙的根本目的，元宇宙的根本目的是建立起一个几乎可以等同于现实物理世界的数字虚拟世界，因为元宇宙是虚实共生，不是镜像孪生。这就涉及到元宇宙设计具在和拟态的多元内容体系的建构。“具在”，即物理现实世界中人和物的存在，重点指现实人和现实事物的存在；“拟态”，即数字人、数字物包括各种数字身份的存在与活动，重点指虚拟人和虚拟事物的形态，而虚拟人、虚拟物的设计并不是完全照搬现实世界，它需要极度丰图2 三层级算力运行机制示意图富的想象与创造。元宇宙设计的内容大致说来可以分为物象设计、动态设计、场景设计、情境设计、伦理设计。（一）物象设计人、物、道具的设计即是元宇宙设计的物象设计，这里的物主要指人之外的动物、植物、器物等，这里的象主要指人和物的视觉形象。物象设计如果追求与现实世界中形象的一致或逼真，则属于写实设计，写实设计基本就是仿生设计，数字孪生是仿生设计的重要手法。物象设计也可以体现异形化，即全新的想象世界，体现与现实世界的迥异性。有了数字物象，随后可以通过数字原生技术创造更多的数字化变形，像数字化的卡通形象、虚拟构形、动漫形象、变形抽象的形象等就倾向于非写实设计或写意设计。物象设计是数字虚拟世界的单体性设计，一个个逼真或抽象的单体积少成多，从而汇聚成洋洋大观的数字虚拟世界。作为元宇宙中最重要的主体形象，人将会分裂为多元存在的态势，其中，自然人、虚拟数字人、高仿机器人会构成元宇宙“三人行”10的新型人类体系。（二）动态设计物象产生之后，让它们动起来则是深化设计的关键，只有活动的世界才是富有生机、令人向往的世界，让物象活动起来的设计就是动态设计，日常所谓的“动画”就是典型的动态设计。传统的动画制作是将连续动作的绘画有序呈现，从而运用“视觉暂留”形成运动的画面。现在数字物象的动态可以通过动作捕捉软件达到逼真运动的效果，像ThreeDPoserTracker、小K动捕、OpenMMD、Polygon Free、Character Generator、RTS Tenoomi等是常用的动捕软件，通过摄像和传感技术就可以把现实中的动作、态势叠加到数字人、数字物上面去，从而赋予数字人、数字物以运动的“生命”。动捕技术的问世有可能会瓦解传统的动画制作业，起码会将动画制作业引向人机虚拟现实化的方向发展，繁重的动画绘图职业很有可能最终会被人工智能化的动捕产业所替代。（三）场景设计有了各种各样的角色、道具、物体、动作，数字虚拟世界还缺少场景，元宇宙就是通过“编织场景”11和“关系再造”12而对社会多维场域进行重塑的，这种重塑实现了元宇宙形态的初步成形。数字孪生技术通过航拍、地面拍摄、录音、录像等手法将物理现实世界数字化，这将直接构建出完全逼真的数字场景。要想让人耳目一新，还得运用数字原生技术即通过数字软件，如3DS Max、Maya、C4D、UVLayout、Substance Painter、BodyPaint等去设计全新的数字场景，而且这样的场景可以充分发挥设计师的想象与原创力，能开拓观赏者的眼界与心胸。另外，虚拟空间也“可以反过来改变物理现实里原本的时空设置”13，也就是说数字虚拟世界对物理现实世界具有启迪、推动、改造、完善的作用，这就是物理孪生，是一种深度的交互行为。（四）情境设计如果说场景是空间的、物理的、具象的，那么情境就要更加虚幻一些，主要强调氛围的、心作为计量单位，用专业术语讲就是每秒能够进行的浮点运算数目。计算机芯片、计算机组件是其硬件基础，网络服务器、数据云、信息云是其外部环境。各种技术从拓扑搭建、系统管理、感知体验、功能实现等方面为元宇宙提供技术支撑，6这些技术无一不需要强大的算力。算力大致可以分为三个层级：基础算力（基算）、智能算力（智算）、超级算力（超算），文章用图2表示三者的区别和联系。由图2可以看出，基础算力针对个人终端设备，智能算力针对社会智能应用，超级算力针对高新攻关技术，这基本是按照使用算力量的多少、使用算力要求的高低、与大众市场的远近关系来决定的。基础算力需求量最大，X86、ARM等通用芯片是其硬件载体，它促进了智能算力的发展，整个社会智能化程度的提升又必然促进超级算力成为国家更高的追求，其中智能算力、超级算力的硬件载体是FPGA、ASIC等专用芯片。从技术降维指导的角度来说，超级算力的巨大成就必然指导社会智能算力的技术提升，智能算力技术又会指导基础算力技术的大发展，所以整个社会各层级的科技水平并不冲突，实际上是相辅相成的关系。在这三层级算力的结构中又包含着五大算力类型：1.建模算力；2.传输算力；3.识别算力；4.交互算力；5.融合算力。五大算力类型隐藏在三层级算力的每一个层级类。（一）建模算力这里的建模主要是对数字信息运行机制、运行模式所做的总体性的规划、预设计，强调对数字信息运行环境的整体性、综合性打造。建模算力创造了元宇宙数字信息运行的出入方式、渠道、存储方式以及使用形式，类似于搭建框架结构。基于应用性的考量，建模算力主要在于构筑数字信息平台、营造数字信息运行环境、建构网络运行模式。落实到具体的设计活动来看，即用什么样的软件在什么样的计算机操作系统里来建造数字虚拟世界的视觉形象，软件和操作系统的建构、搭配、兼容、升级方式等都属于建模算力需要解决的问题。在设计行业，立足角色、道具、场景的三维设计软件进行的建模就是建模算力的主攻方向之一。角色对应人，道具对应物，场景对应场，有了人、物、场，一个完整的时空和视觉世界就能通过设计师创造出来。CAD、3DMAX、PRO/E、Solidworks、Maya、Rhino、ZBrush、Google Sketchup、Poser、Blender、Teddy等是教学和行业内常用的设计软件，创造并不断优化这些设计软件就需要进行一定的数学建模。图1 元宇宙设计的基本架构示意图（二）传输算力传输算力主要是网络服务器的能力，网络服务器内部也装配有特定的计算机系统，算力就来自于这类计算机系统。传输算力的核心是网速的设计力，就是用什么样的方式可以实现理想状态的传播速度。高速的线上信息传输极为重要，它不但是元宇宙低延迟或非延迟性的保证，更是传、受双方同步联通、及时交互的关键，只有同步及时的交互才会使人感觉画面的连续性和逼真性，也才能使人获得沉浸感和体验上的满足感。信息传输算力取决于两方面的能力，即计算机的运算速度和网速。计算机的运算速度主要跟CPU相关，一般说来，CPU的主频越高，运算速度就越快。网速由延迟设计和宽带决定，其中宽带又受服务器、入户光纤、光猫、路由器、上网账号、中端辅助设备、局域网网线或WIFI信号、电脑或手机的网卡数级的影响，所以相对更加复杂。2021年，中国联通提出“算网融合”“算网一体”战略，这里的“算”就是算力，为的是提升网络的传输速度。（三）识别算力元宇宙设计将经历原型设计、AI设计、渲染设计、连接设计、融合设计等运行步骤，其中贯穿始终的便是信息。创意信息、内容信息、数码信息等都以指令模式从一个端口传向另一个端口，每经过一个端口都需要被机器识别一次，识别成功了才会进入解析和重组程序，否则便会成为无效信息。笔者认为元宇宙存在四大部类，即技术手段、传递模式、识别依据、内容体系，7其中“识别”是数字信息传输的第一步。高性能的自动识别技术（Automatic Identification and Data Capture）是识别算力发展的方向，即通过海量的大数据采集、分析、归类，来对照性地考察、比较、判别数字信息的类型，从而实现辨识和确认数字身份的目的。信息得不到识别或无法识别就会变得无效，而识别从信息发出、信息传输、信息接受到信息反馈都全部存在，其中信息传输中的识别行为最为复杂，每通过一个中端设备，信息就会被完整地、重复性地识别一次，某一次识别失败，信息就无法继续有效地传播下去，元宇宙虚拟世界实际上就是由巨大的海量信息的完美识别构建而成的。（四）交互算力元宇宙集中表现为无处不在的交互性，人人交互、人机交互、机机交互、云端交互、数数交互是其主要内容，其中最核心的交互便是数数交互。上面提到识别算力，识别的根本目的是为了让两方甚至多方实现共时性的交互。交互是一种双向式的识别，信息一来一往都需要经过一套完整的识别，如此反复地往来就构成数字对话，就形成元宇宙交互。线上交互基本都属于数数交互，信息的传与受同时也是同步运行的受与传，无论是信息输出还是信息导入、信息反馈，都需要经过大量计算，而且这种计算必须是高效和精密的。元宇宙的交互算力将是一个覆叠式的多层交互算力，即影像、照片、声音、语言、文字、动作、色彩的代码覆叠在一起，接受机器或设备同步的协同计算，然后呈现为人们能够认识的统一形式。随着人工智能技术的加强，交互计算传统的HTML自定义属性方案必将会被智能生命神经化演算模式所替代。智能生命神经化演算模式是一种对人类生命神经系统高度仿生形成的类人化智脑的计算机运行系统，强大的算力能力、复杂的算力系统、同步的协同计算和算力交互是智能生命神经化演算模式的坚实基础。（五）融合算力元宇宙旨在创立一种生态星球，.其晶状联通式的社会82设计研究03 2023 北方美术83DESIGN RESEARCHNORTHERN ART 2023 03元宇宙设计是一个庞杂的系统，.但其整体性结构呈现一种旋转的陀螺模式，笔者称之为“元宇宙设计陀”。陀尖是元宇宙设计的支点，没有支点，陀就失去了旋转的可能，这个支点就是元宇宙设计的算力体系，算力的研发成为元宇宙的基础设计，科技是第一生产力，没有科技算力的成就，元宇宙不可能产生。陀身分为两部分，中间是元宇宙的应用设计，这一部分主要是艺术创意与生产制造，属于元宇宙的内容设计，这两者是并列的第二生产力。陀身最上部就是生态设计，在基础与应用双强盛之上，不得不谈元宇宙的生态构建，不得不考虑如何让地球成为生态星球的问题。“元宇宙设计陀”实际上是数字虚拟世界和物理现实世界的共生共荣，两个世界的交互与转变成为元宇宙设计陀不断旋转、快速旋转的原动力，虚和实或数与物缺少了一个，元宇宙就会立即消失。五、结语元宇宙数字虚拟世界是由数字版权资源组成的“生态十分完善的知识存贮和服务的功能多元综合体”19，数字版权资源是其中的主体，存贮和服务功能是建立的目标，多元综合体是元宇宙存在的形态。所以，元宇宙设计的重头戏是数字化影像世界的设计，也是人类未来主要的设计类型，即自由穿梭、联通、贯穿于虚、实两个平行世界的设计。本文是建立在计算机算力系统之上对元宇宙设计展开的探讨，事实上，计算机算力将是元宇宙时代最核心、最大的生产力，算力的速率和形态将决定元宇宙的发展状况与发展前景。但是，元宇宙的本体仍然应当是内容产业，内容为王支撑了元宇宙和元宇宙设计，没有足够庞大、足够丰富的数字内容，元宇宙也不可能产生。如果把算力当成技术手段来看的话，算力技术的研发与设计还只是最基础、最初级的元宇宙设计，数字内容创新和强盛的渲染设计才是元宇宙设计的高级目标。参考文献：1成乔明.元宇宙艺术特征研究J.美与时代，2022（06）：33-37.2彭国超，吴思远.元宇宙：城市智慧治理场景探索的新途径J.图书馆论坛，2023，43（03）：86-92.图4 元宇宙设计陀示意图3黄欣荣，王瑞梅.元宇宙、宇宙大脑与宇宙身心J.福建师范大学学报（哲学社会科学版），2022（03）：103-112+172.4魏开宏，苏媛.国外元宇宙研究述论：热点、堵点与愿景J.新疆师范大学学报（哲学社会科学版），2022（05）：115-132.5曹亚菲.元宇宙将来，云计算将至J.软件和集成电路，2022（05）：30-31.6杨健，张安山，庞博，等.元宇宙技术发展综述及其在建筑领域的应用展望J/OL.土木与环境工程学报（中英文），2022-06-07，https:/ 南京航空