“元宇宙”时代未来社区数字...服务平台架构与关键技术研究_余东哲.pdf

数据库系统设计Database System Design电子技术与软件工程Electronic Technology&Software Engineering232“元宇宙”概念的兴起使人们对未来数字孪生空间形成了基本认知，随着虚拟现实、大数据、5G 等技术的不断发展，“元宇宙”时代终将到来。在此背景下，未来社区服务将由线下转为线上，通过优化数字化服务平台架构和完善其功能体系，给人们的社区生活带来新的体验。1“元宇宙”概述“元宇宙”的概念来自于西雅图小说家尼尔斯蒂芬森的雪崩一书，其中描述了一个虚幻的平行世界，人们通过数字虚拟人可以在穿梭于真实世界和平行世界之间。而技术层面真正开始对“元宇宙”展开深入研究的是上世纪 90 年代，数字孪生技术实现了“元宇宙”关于平行世界的虚拟化、数字化的要求，直至 2021 年区块链技术的日益成熟，“元宇宙”的技术底座已基本形成，并具备在相关行业推广应用的可能1。然而，现阶段“元宇宙”关联技术体系依然存在明显的“木桶效应”，这在一定程度上限制了“元宇宙”的发展速度。2 未来社区数字服务平台整体及架构“元宇宙”时代的到来将推动社区数字化、信息化、智能化转型，未来社区数字化服务平台在服务体系方面将进一步完善，平台架构的安全性、稳定性也得到显著提升。参考传统社区服务体系，以及综合“元宇宙”技术特点，该社区数字化服务平台采用了典型的分布式网络架构（如图 1 所示），在网络接口方面除内部各设备接口外，还增加了与消防、公安、医院等公共服务资源之间的接口，从而完善了社区数字化服务平台的功能体系2。相比较传统社区服务平台，该“元宇宙”时代未来社区数字化服务平台架构设计中增加了数据处理中心和可视化处理，在融合多种服务功能的情况下，可显著提高社区服务的智能化、规范化水平，满足未来人们对“元宇宙”时代未来社区数字化服务平台架构与关键技术研究余东哲（中共慈溪市委党校 浙江省慈溪市 315300）摘要：本文以“元宇宙”时代下社区数字化服务平台建设研究内容，参考未来社区服务体系建设重点，结合传统社区服务中存在的各种问题，提出未来社区数字化服务平台的基础架构，并结合数字化服务平台的功能对其所涉及虚拟现实、大数据、5G 等关键核心技术进行详细论述。通过创新“元宇宙”背景下的技术融合形式，以期能够推动社区服务数字化、信息化、网络化转型，实现社区服务质量和效率的全面提升。关键词：“元宇宙”；未来社区；数字化技术；平台架构；关键技术图 1：未来社区数字化服务平台架构数据库系统设计Database System Design电子技术与软件工程Electronic Technology&Software Engineering233社区服务的各种需求。3 未来社区数字化服务平台解决方案社区数字化服务平台设计是以实际需求为导向，在功能构成方面具有一定的特殊性，其技术支撑体系相对完善，可以在打破传统社区服务的时空限制的基础上，构建实时、全数字化服务平台。3.1 未来社区数字化服务平台解决方案相比较传统社区服务平台，基于图1所示架构的“元宇宙”时代未来社区数字化服务平台解决方案设计共分为五个层级，即用户层、终端层、应用层、资源层和数据层（如图 2 所示），在系统功能构成方面能够满足未来社区居民的绝大多数需求。3.1.1 用户层根据社区服务主体构成，该解决方案用户层主要包括住户、商户、物业，以及负责整个平台的运行的管理人员。在实际使用过程中，基于用户的不同，管理员可以对不同用户的访问权限进行设定，从而保证平台安全。3.1.2 终端层为便于用户访问平台，以及享受线上服务，终端层解决方案可满足包括计算机、智能手机、平板电脑等在内的多种设备的接入，其中也包括虚拟现实终端设备。基于终端层对不同设备的支持，其需要满足 TCP、IP、UDP、ICMP、RIP、TELNETFTP、SMTP、ARP、TFTP 等多种不同协议。3.1.3 应用层作为社区数字化服务平台的重要组成部分，应用层是社区成员与平台进行交互的入口。该应用层所提供的服务内容除传统的物业管理、社区广播外，还融合了虚拟陪伴、远程交互、线上购物、健康预测、安全管理等功能，从而丰富了该社区数字化服务平台的功能构成。3.1.4 资源层社区数字化服务平台的功能实现需要基于云网络，因此，在资源构成方面主要包括服务器、交换机、存储单元等网络资源。并且，资源层还能够实现对以上网络资源的协同管理，从而降低大规模并发造成算力不足的问题。3.1.5 系统层图 2：社区数字化服务平台解决方案数据库系统设计Database System Design电子技术与软件工程Electronic Technology&Software Engineering234社区数字化服务平台的系统层也被称为软件层，其主要功能是提高应用层的稳定性，通过合理的资源调配，避免系统资源集中占用下部分软件无法正常工作。所以，系统层是平台正常工作的基础。3.2 数字化服务平台关键核心技术差异化的功能需要与之相适应的技术作为支撑，“元宇宙”时代未来社区数字化服务平台核心技术构成主要包括大数据处理技术、人脸识别技术和网络安全技术。3.2.1 大数据处理技术基于社区规模大小和应用层设计的实际情况，社区成员在访问数字化服务平台的过程中将产生大量的数据，通过实时采集、处理相关数据，则能够显著提高社区服务质量3。然而，面对庞大规模的数据，以及数据格式等方面的区别，传统数据处理技术不仅效率低，且无法保证数据处理质量，因此，该平台融合了大数据处理技术（如图 3 所示）。图 3 对云数据处理流程进行了详细描述，其中，信息交互总线打通了所有关联终端的信息接口，且能够适应不同类型的网络结构。各类型数据经过处理后需要转移至数据仓库，而此处数据预处理流程包括抽取、转化、加载（如图 4 所示）。通过数据挖掘技术，能够提取特定数据种所反映的规律，从而更好地开展社区服务。3.2.2 人脸识别技术“元宇宙”时代未来社区数字化服务平台可提供健康预警、虚拟交互、社区安全等服务，尤其是在数字化技术水平不断提升的情况下，基于人工智能技术的人脸识别可提高对社区安全的防护力度，以有效解决大规模社区人员出入等安全管理问题4。人脸识别技术是以现有视频监控系统为基础，通过优化图形图像处理技术逐帧进行处理，并与图 3 中数据仓库中社区人员已录入的面部特征数据进行对比从而判定外来人员。其中，人脸识别技术的关键在于对数据库中图像、视频数据中人脸关键点的获取，同时对基于关键点的人脸特征进行可量化的特征描述，为实现该流程，其代码设计如下：detector=dlib.get_frontal_face_detector()/检测人脸，返回人脸框矩形对象path_predictor=shape_predictor_68_face_landmarks.图 5：未来网络安全防御机制图 4：数据预处理过程图 3：多平台接口的大数据处理流程数据库系统设计Database System Design电子技术与软件工程Electronic Technology&Software Engineering235datpredictor=dlib.shape_predictor(path_predictor)/获 得人脸的 68 个关键点path_model=dlib_face_recognition_resnet_model_v1.datface_feature_128D=dlib.face_recognition_model_v1(path_model)/获得 128D 的人脸特征描述符在此过程中，系统已经完成了社区人员和目标人员面部特征数据的获取，通过对特征点则可以确定其是否为外来人员，具体代码如下所示：import face_recognitionknow_image=face_recognition.load image_file(traindataset/ID/.jpg)unknow_image=face_recognition.load image_file(5.png)kface_encodings=face_recognition.face_encodings(know_image)eunface_encodings=face_ recognition.face_encodings(unknow_image)eresult=face_pare_faces(kface_encodings,unface_encodings)if result0=True:print(社区人员!)else:print(外来人员!)人脸识别技术的应用准确度已经高达 90%以上，随着机器学习技术和人工智能技术的不断发展，人脸识别技术将能够对社区人员的面部特征数据进行自我修正，如年龄变化等导致的面部特征识别错误概率将明显降低。3.2.3 网络安全技术“元宇宙”时代未来社区数字化服务平台建设的网络安全技术构成具有一定的特殊性，其安全防护能力得到进一步加强，网络安全防御机制除特定访问行为的安全防御外，还需要加强虚拟访问主体的 ID 认证、网络安全学习和防劫持等相关模块的设计（如图 5 所示）。主体 ID 认证模块。ID 认证是“元宇宙”空间的第一道安全屏障，通过 ID 认证能够对访问主体身份进行动态认证，现阶段主要采用的认证形式为数字令牌、直接生物特征等技术，随着人机接口技术的突破，DNA技术将作为主体 ID 认证的又一重要补充5。网络安全学习模块。为保证社区数字化服务平台能够应对各种安全风险，在人工智能技术的帮助下，该平台可以从已经发生的网络安全事件中对病毒机理进行分析，从而预测未来一段时间内发生特定网络安全事件的可能性。防劫持模块。用户 ID 认证的动态数据需要避免被他人劫持，而防劫持技术的实现需要访问主体不间断发送加密报文，而访问对象通过密钥进行解密后，才能够建立链接。防劫持模块还能够提高系统的可靠性，基于硬件识别码的防劫持功能可以自动断开非法设备的接入状态，并向非法接入设备发送锁定指令，如此，则能够有效规范访问行为。4 总结“元宇宙”时代的到来将改变人们传统的交互方式，尽管，包括人因工程技术、人工智能技术在内的相关技术依然无法为“元宇宙”提供全面支撑，但是，随着科学技术的不断发展，以及社区数字化服务体系的持续完善，“元宇宙”时代未来社区数字化服务平台将为社区人员提供更加安全、智能、便捷和高质量的服务。参考文献1 左鹏飞.元宇宙的主要特征、发展态势及风险研判J.社会科学辑刊,2023(01):195-202.2 叶舒,胡恩光,韦浩诚,等.嘉和城智慧社区融合平台建设及应用J.广播电视网络,2022(03):63-65.3 李厦.基于物联网数据应用的智慧社区平台方案设计 J.广播与电视技术,2020(12):28-32.4 李鑫,温峻峰.人脸识别技术在社区人员管理中的应用 J.电子技术与软件工程,2020(11):165-167.5 叮当.生物识别技术在 AIoT+5G 新型智慧社区中的应用及趋势 J.中国安防,2019(06):65-68.作者简介余东哲（1983-），男，浙江省慈溪市人。研究生，讲师。主要从事干部培训数字化管理工作。