科研速递 | 理工学院蔡玮教授团队在多媒体领域旗舰期刊TOMM发表文章
近日，理工学院蔡玮教授团队与阿联酋穆罕默德·本·扎耶德人工智能大学（Mohamed bin Zayed University of Artificial Intelligence）、法国索邦大学（Sorbonne University）、美国Meta公司、新加坡南洋理工大学（Nanyang Technological University）、加拿大渥太华大学（University of Ottawa）联合在多媒体领域旗舰期刊 ACM Transactions on Multimedia Computing, Communications, and Applications （TOMM）发表题为“Web3 Metaverse: State-of-the-Art and Vision”的文章【第一署名单位：香港中文大学（深圳），通讯作者：蔡玮】。
该工作全面系统梳理了过往30年工业界和学术界中元宇宙的发展历程，展示了依托区块链技术的Web3社区在推动元宇宙发展方面所作出的巨大贡献，其重要性不亚于以AR/VR为代表的沉浸式融合（immersive convergence）社区和以AI/众包为代表的群体智能（crowd intelligence）社区。本研究立足于跨学科理论基础，首次为融合了Web3社区的成熟元宇宙形态“Web3元宇宙（Web3 metaverse）”做出定义，并构建了一个以人为中心的分析框架。通过从身份、场域和行为三个维度对Web3元宇宙的最新发展进行深入调查，本研究揭示了当前Web3元宇宙取得的进展、存在的问题和未来可能的发展方向。
论文链接：
https://dl.acm.org/doi/10.1145/3630258
01
期刊介绍
ACM Transactions on Multimedia Computing, Communications, and Applications 是ACM多媒体特别兴趣小组 （SIGMM）的旗舰出版物。该期刊专注于多媒体计算（I/O设备、操作系统、存储系统、流媒体中间件、连续媒体表示、媒体编码、媒体处理等）、多媒体通信（实时-时间协议、端到端流媒体、资源分配、组播协议等）和多媒体应用（数据库、分布式协作、视频会议、3D虚拟环境等）方面的研究。
02
研究背景
下一代互联网技术的高速发展极大推动了金融、娱乐、教育、社交互动等诸多领域的飞速增长。作为这场社会技术革新的典范，元宇宙实现了与多元化社区的深度融合，展现出蓬勃的发展态势。这些社区包括注重提供丰富感官体验的沉浸式融合社区【如增强现实（AR）、虚拟现实（VR）和数字孪生技术】，专注于数字内容创作的群体智能社区【如用户生成内容（UGC）和AI生成内容（AIGC）】，以及借助区块链技术实现数字权益确认、赋能内容创作者并促进积极社交互动的Web3社区【如智能合约和不可替代代币（NFT）】。Web3社区为元宇宙提供了一种去中心化的基础设施，更好地契合了以人为中心的建设原则，为社会进步提供了强有力的支撑。然而，现有研究往往只将Web3视作元宇宙的一个补充，忽视了“Web3元宇宙”作为一个全新概念所蕴含的更高层次的价值和潜力。同时，这些工作主要关注技术层面问题，缺乏从跨学科视角进行全面以人为中心的考察。
03
研究内容
通过运用计量文献学的方法，我们系统性地回顾了过去30年元宇宙在工业界（数据源自道琼斯Factiva数据库）和学术界（数据源自Google Scholar）的发展历程，深刻揭示了其核心构成部分：Web3社区、沉浸式融合社区和群体智能社区，对其发展所作出的均衡贡献。
元宇宙各社区相关新闻数量及细分产业分布（1992-2023）
我们的研究还发现，尽管公众常把Facebook在2021年更名为Meta及其对VR产品的推广视为元宇宙发展的引爆点，但实际是来自Web3社区的力量推动了元宇宙在2018年之后的快速增长。与此同时，随着Web3社区的加入，元宇宙产业的发展在全球范围内展现出更多元化的趋势。这一变革对于克服当前互联网在世界范围内接入不均的数字鸿沟问题，推动新一轮的全球可持续发展，具有积极意义。
元宇宙各社区新闻时间及地理分布（1992-2023）
然而，学术界的研究依然主要集中在沉浸式融合社区和群体智能社区上。这种研究趋势的延续可以追溯到元宇宙发展的初始阶段，当时的主要目标是创建虚拟世界和提供沉浸式体验。但我们也观察到学术研究中的一些微妙转变，越来越多的研究开始强调信任、合作等以人为本的因素，这与Web3社区具有强烈的内在联系。
元宇宙各社区学术研究情况（1992-2023）
通过对元宇宙的认知演变进行梳理表明，元宇宙这一概念已超越了单纯的虚拟游戏的边界。其本质不在于利用VR或AR技术来“观看”虚拟世界，而在于人们如何在这个平行社会中交流、工作和参与，强调了一种不同形式的沉浸感。
元宇宙概念的认知演化
因此，本工作强调Web3技术的去中心化特征在元宇宙中的重要性，并将Web3元宇宙定义为：一个去中心化的闭环社会系统，利用Web3技术进行分配和交换，赋予了用户对其数字资产、体验和关系更大的自主权和控制权。该系统通过将Web3技术与生产端的内容创作技术和消费端的沉浸式技术相结合，促进了社会发展。
基于数字资产价值流通和社会身份认同理论的Web3元宇宙框架
在定义了Web3元宇宙后，本工作基于社会身份认同理论提供了一个框架以揭示元宇宙如何通过整合三个社区而演变为Web3元宇宙。不同社区之间的合作互动放大了元宇宙的概念范围，培育了更丰富的生态系统，产生了包括：“社交沉浸”、“创造者经济”和“多模态创造”等全新领域的多维结构。对此，我们详细描述了其概念和动态。基于该框架，我们从身份、场域和行为三个方面调研了Web3元宇宙的最新发展，并提供了补充性技术调查。
Web3元宇宙最新发展调研框架
Web3元宇宙支撑技术调研框架
这项工作代表了对Web3元宇宙的首批系统性、跨学科调查。具体来说，我们首先讨论利用个人资料图片（PFP）NFT、域名NFT和灵魂绑定代币（SBT）等机制建立去中心化身份（DID）的潜力。随后，我们研究了Web3元宇宙中的土地、公用事业和装备NFT，重点介绍了针对现有集中化挑战的可互操作和完全上链（full on-chain）元宇宙的解决方案。最后，我们重点关注了Web3元宇宙中个人、群体内和群体间行为的最新研究和实践，例如知识共享零许可（CC0）NFT、去中心化教育、去中心化科学（DeSci）和去中心化自治组织（DAO）等。此外，我们分享了对几个值得进一步探究的方向的见解，涵盖了Web3元宇宙后续发展中必须考虑的三个关键社会-技术议题：整合跨学科洞见、利用并超越“代码就是法律”（code is law）以及解决垄断问题。
04
作者简介
本文的第一作者为陈泓舟。
陈泓舟本科毕业于东南大学自动化学院，2021年于香港中文大学（深圳）人文学院获全球研究硕士学位，师从郝雨凡、段啸林教授。其目前于香港中文大学（深圳）计算机信息工程攻读博士学位，师从蔡玮教授，并在阿联酋穆罕默德·本·扎耶德人工智能大学访问，师从Abdulmotaleb El Saddik教授。他的研究兴趣包括Web3、去中心化自治组织、元宇宙等。
本文的第二作者为段海涵博士。
段海涵博士现为穆罕默德·本·扎耶德人工智能大学Metaverse Lab和渥太华大学MCRLab博士后研究员，该实验室主任为Abdulmotaleb El Saddik 教授（FIEEE、FRSC、FCAR、 FEIC）。段海涵博士2017年毕业于华东师范大学计算机科学与技术学院。2020年于四川大学计算机学院获硕士学位，师从陈良银教授。2023年于香港中文大学（深圳）获得博士学位，师从蔡玮教授。
本文的第三作者为Maha Abdallah教授。
Maha Abdallah教授现为法国索邦大学副教授。她在2001年从凡尔赛大学获得计算机科学博士学位（最高荣誉成绩）。之后，她在加利福尼亚大学圣塔芭芭拉分校（UCSB）担任研究员，并于2002年加入索邦大学。其研究兴趣集中在分布式和云计算领域，涵盖分布式算法和系统、容错系统以及可扩展系统和网络，目前特别关注交互式3D多媒体应用，尤其是大规模多人虚拟环境和在线游戏。
本文的第四作者为朱宇峰博士。
朱宇峰博士，Meta高级研发工程师（虚拟现实实验室），不列颠哥伦比亚大学博士（导师：Robert Bridson），南加州大学硕士，上海交通大学本科。担任南加州大学Institute of Creative Technology实验室，东京大学Takeo Igarashi教授的图形与机器人实验室以及Adobe Creative Lab访问研究员。研究兴趣为物理模拟与几何处理中的最优映射问题，在TOG，SIGGRAPH，ICRA等顶级期刊和会议上发表论文七篇。任CGVC国际会议程序委员会委员。
本文的第五作者为文勇刚教授。
文勇刚教授现为新加坡南洋理工大学计算机科学与工程学院教授，IEEE院士（FIEEE）。自2018年起，他还担任南洋理工大学工程学院副院长。他在2017年至2019年期间担任南洋创业中心代理主任，并在2016年至2018年期间担任南洋理工大学计算机科学与工程学院副主席。他于2008年在麻省理工学院获得电气工程与计算机科学博士学位。文勇刚教授的研究兴趣包括云计算、绿色数据中心、分布式机器学习、区块链、大数据分析、多媒体网络和移动计算。
本文的第六作者为Abdulmotaleb El Saddik教授。
Abdulmotaleb El Saddik教授，加拿大渥太华大学杰出教授，同时也是阿拉伯联合酋长国穆罕默德·本·扎耶德人工智能大学计算机视觉系教授。他的研究兴趣包括元宇宙、数字孪生、多媒体通信、连接健康和体验质量等。他是加拿大皇家学会（FRSC）院士，加拿大工程院（FEIC）院士，加拿大工程师学院（FCAE）院士，以及IEEE院士（FIEEE）。
本文通讯作者为蔡玮教授。
蔡玮教授现任香港中文大学（深圳）电子与计算机工程助理教授、副研究员、博士生导师，加密社群实验室主任，香港中文大学（深圳）-纯白矩阵虚拟空间联合实验室主任。蔡玮2008年毕业于厦门大学软件工程系，2011年获韩国首尔大学电气工程与计算机科学硕士，2016年获加拿大不列颠哥伦比亚大学电气与计算机工程博士，于2016年至2018年在该校担任博士后研究员。求学期间曾赴日本国立情报学研究所、香港理工大学、台湾中央研究院等科研院所从事访问研究。
他的研究兴趣主要包括元宇宙、区块链、游戏、人机交互等，目前已在国际主流学术期刊和会议发表论文100余篇，荣获6项会议最佳论文奖，Google Scholar显示被引用3000余次，H指数26，担任ACM Transactions on Multimedia Computing, Communications and Applications、IEEE Transactions on Computational Social Systems和IEEE Transactions on Cloud Computing编委，ACM NOSSDAV’23共同程序主席，ACM Multimedia’23领域主席，ACM GameSys'21程序主席，及中国计算机学会区块链专委会、人机交互专委会、计算艺术分会执行委员。
05
团队介绍
香港中文大学（深圳）加密社群实验室依托于理工学院，专注于各类以人为中心的跨学科加密社群系统研究，承担课题包括区块链Web3系统、电子游戏等。目前主要研究方向包括：博弈论驱动的Web3机制分析与设计、数据分析驱动的Web3社群生态研究、多媒体与人机交互理论驱动的系统研究。
实验室标志“斯芬克斯”来源于古希腊传说中的斯芬克斯谜语：在希腊神话中，斯芬克斯坐在底比斯城附近的悬崖上，用缪斯所传授的谜语问过往的路人，猜不中者就会被它吃掉。这个谜语是：“什么动物早晨用四条腿走路，中午用两条腿走路，晚上用三条腿走路？腿最多的时候，也正是他走路最慢，体力最弱的时候。”俄狄浦斯猜中了正确答案，谜底是“人”。我们认为云系统的设计需要服务于人或者人的群体。因此，斯芬克斯的谜底正是我们科研的航向标。
供稿 | 蔡玮教授团队