从 2021 年 10 月开始，元宇宙这个概念正式“破圈”，让之前对此一无所知的人们开始争相讨论。究竟什么是元宇宙？这一概念到底从何而来？这股突如其来的浪潮之中究竟又有多少是炒作？从元宇宙这一概念被提出时，质疑的声音就随之出现。这些问题未必都有明确的答案，也未必会有唯一的答案。本文试图就什么是元宇宙，各国政府对待元宇宙的态度如何，元宇宙又将带来哪些新的安全风险和挑战，美军有哪些军事应用研究等问题进行分析。
一
关于元宇宙到底是什么的讨论，从 2021 年概念火爆之初到现今仍在持续进行着。专家、学者、从业者等从商业价值、经济规律、技术发展等不同角度对元宇宙进行了不同的定义和解读。早在 20 世纪 80 年代，美国计算机专业教授弗洛·文奇在科幻小说《真名实姓》中，构思了一个可以通过脑机接口进入并拥有感官体验的虚拟世界，这被视为“元宇宙”概念的雏形。1992 年，美国著名科幻作家尼尔·斯蒂芬森在其作品《雪崩》中正式创造了“Metaverse”一词，由 Meta（超越）和 Universe（宇宙）组合而成Metaverse（元宇宙）。在这部小说里，所谓元宇宙指的是一种现实世界与通过增强现实技术和虚拟现实技术创造出的虚拟世界相混合的状态。2018 年的科幻电影《头号玩家》（Ready Player One）被很多人认为是对元宇宙概念最为形象化的解释。
大数据、人工智能、物联网、虚拟现实、区块链等新兴技术，推动了元宇宙的快速兴起和蓬勃发展。元宇宙作为科技发展到一定阶段的产物，将打破现有技术体制，引发新一轮技术革命。从技术发展角度来看，元宇宙更像集合了多种跨学科、跨技术领域的复杂系统，是人类信息技术与交互方式演变的必然结果，也可以理解为元宇宙是互联网深度发展的一种必然产物。当然，目前元宇宙还处于早期探索阶段，元宇宙到底是什么？它的未来又会是什么样？依据目前的认知水平、技术准备和应用实践，还无法给出一个令人满意的完整答案，但可以想见的是，元宇宙将在技术层、社会层、意识层等带来一系列新的变革。
二
面对元宇宙这一互联网未来可能的发展形态，美国、欧洲、日本、韩国等从最初的观望状态，到目前的陆续入局，相关政策动向日渐清晰，但由于当前各国政治商业环境和技术发展水平各异，各政府对待元宇宙的推动力度和布局重点也不尽相同。
（一）美国政府持中立态度，鼓励推动与监管并行
美国是全球数字基础技术较为领先的国家，也是元宇宙各种基础技术的发源地，在元宇宙多领域具有技术先行者和主导者的优势。企业层面，美国的科技巨头在元宇宙的布局与推动方面较为激进，如 2021 年，Facebook首席执行官扎克伯格直接将公司高调改名为“Meta”，旗帜鲜明地转型为一家元宇宙公司。除了大量初创企业，以 Meta 为代表的众多互联网巨头也相继进入元宇宙创新赛道，高调宣传元宇宙的商业和社会价值，并将其视为改变人类社会发展轨迹的“下一代互联网”，引发了新一轮的资本投入和学术、业界的讨论。政府层面，整体上支持元宇宙的发展，鼓励推动与监管并行。一方面，积极发布法案推动元宇宙相关技术的发展，例如《2021 年美国创新与竞争法案》提出将先进通信技术与沉浸式技术作为关键技术和重点领域之一。美国第 117 届国会制定了一系列促进元宇宙相关技术发展的政策等。另一方面，美国政府对于数据安全风险、产业风险和经济风险等元宇宙潜在风险扔保持警惕。如2022年8月，美国国会研究服务局（CRS）发布报告《元宇宙：概念和国会应考虑的问题》，指出了元宇宙在内容控制、隐私保护、市场垄断和数字鸿沟四方面面临的风险。
（二）欧盟态度开始缓和，持续关注立法与监管
欧盟对元宇宙的态度从保守开始趋于缓和，目前尚未出台促进元宇宙相关产业政策发展的具体措施，但倾向于超前关注元宇宙带来的各种风险和立法监管相关问题，在法律法规方面积极探索，聚焦于监管和治理方面，2023 年，欧洲议会或针对元宇宙领域做出更多立法动作，试图在治理和规则制定上早早积累，从而占据先发优势，保护欧洲内部市场。同时，欧洲企业也已经认识到，抢夺数字时代话语权的重要性，逐步探索人工智能、区块链、大数据等元宇宙关键技术的标准和规范等。
（三）日本热情较高，力争成为元宇宙发达国家
日本政府一直高度重视数字及相关产业，对于元宇宙的技术推进和民众普及都有较高的热情，再加之日本在动画、漫画等产业全球领先，这使其在元宇宙发展所需的 IP 资源方面具有独到优势。日本政府在元宇宙布局时，着眼于降低新兴概念和新兴产品的体验门槛，在普通民众中推广元宇宙理念，通过超前的风险感知和政策制定来规范元宇宙的未来建设，以期在全球虚拟空间行业中占据主导地位，使日本成为元宇宙的发达国家。例如，2022 年 4 月，日本成立面向应用推进研究和规则完善的“云宇宙推进协议会，”力争未来在普及元宇宙的应用。
（四）韩国首发五年计划，大力推动元宇宙的发展
韩国具有良好的元宇宙发展基础，政府对元宇宙持较为积极的态度，目前，相比其他发达国家，韩国在元宇宙发展方面的政策体系也更为完善。2021 年 7 月，韩国政府公布《数字行政 2.0》，表示将元宇宙、大数据、人工智能等并列为发展 5G 产业的重点项目。2021 年 11 月，政府发布《元宇宙首尔五年计划》，在政府层面明确制定了元宇宙五年发展规划，将采取一系列举措推动韩国跻身全球元宇宙市场的五大主要国家行列。2022年1月，政府发布《元宇宙新产业先导战略》，旨在大力推动元宇宙产业的发展。这次都表明了韩国已将元宇宙的未来建设上升到国家战略高度，力求占领元宇宙的技术高地。韩国还成立了元宇宙协会，与高新技术企业建立广泛的合作。此外，还成立了元宇宙产业新联盟，承担元宇宙开发项目，建立咨询小组，共享发展趋势、技术创新等相关信息。同时，韩国政府还提供了大量资金支持元宇宙产业，2023 年与元宇宙相关的重大项目的政府预算为1.44 亿美元，比 2022 年增加了 400 万美元。从韩国对元宇宙的布局和投入不难看出，韩国希望以元宇宙为契机，积极推动国家技术创新和应用创新，抢得先机，赢得未来竞争优势。
（五）我国国家层面释放积极信号，各地政府快速布局
总体来看，我国当前是政府对元宇宙持理性积极态度，各地政府争先布局，虽然目前还没有出台元宇宙战略层面的中长期规划，但相关政策设计已开始有序推进。国家层面，2021 年 12 月，中央纪委国家监委曾在文章《元宇宙如何改写人类社会生活》中表示“要理性看待元宇宙带来的新一轮技术革命和对社会的影响，不低估 5~10 年的机会，也不高估 1~2 年的演进变化。”2022 年 11 月，工信部、教育部等五部门联合签发《虚拟现实与行业应用融合发展行动计划》，中心思想是要发展 AR、MR 等元宇宙底层关键技术，提出 2026 年发展目标，计划提升虚拟现实领域的创新能力等。2022年 11 月，国务院新闻办公室发布《携手构建网络空间命运共同体》白皮书，该主张与元宇宙整体发展主张和趋势一以贯之，都要建立一个开放包容、互联互通、共治共享的网络空间。地方层面，全国 11 省（自治区、直辖市）、15 市地方政府相继发布元宇宙建设规划，总体思路一是将元宇宙视为具有潜力的新兴产业，二是将元宇宙作为赋能实体经济的新兴技术，聚焦应用、技术研发、人才引进等方面，全面提速元宇宙的产业发展。
三
元宇宙概念的大爆发使得大量研究者开始研究元宇宙技术，众多对元宇宙技术体系的分析和讨论随之产生。元宇宙融合了多种技术，其发展离不开庞大的技术体系的支撑。叶毓睿的《元宇宙十大技术》一书从架构师角度将元宇宙的技术体系归纳为五大地基性技术和五大支柱性技术，其中，五大地基性技术包括计算技术、存储技术、网络技术、系统安全技术和人工智能技术；五大支柱性技术包括交互与展示技术、数字孪生与数字原生技术、创建身份系统与经济系统技术、内容创作技术和治理技术。
计算技术，由于元宇宙是基于数以亿计的个体设备组成的超大规模系统，对计算形成了更多更大的挑战。元宇宙计算呈现出软件实体和硬件平台分离、软件实体和硬件平台分离、微观的超异构计算等特点。元宇宙需要创新的计算技术，包括支撑更大规模的计算的工艺创新，支撑软件和硬件深度融合的架构创新，支撑跨平台应用的开放接口等。
存储技术，因为计算无处不在，所以存储也无处不在。区跨链存储，一种去中心化的存储技术，可满足元宇宙所需的十倍、百倍存储性能需求。区跨链存储是下一代云存储，是以去中心化方式组织的，为公链或联盟链的应用提供数据服务的存储。截止目前，全球区块链存储项目超过三十个，其中绝大多数都属于公链存储。
网络技术，元宇宙对网络提出了新的挑战，从技术层面看，元宇宙的内容体验需要网络高带宽，实时交互需要网络低时延，元宇宙的“人机物”互联需要异构网络融合。可以预见，5G/6G 和 WiFi 6/7 将有助于现实和虚拟无缝地超链接，软件定义广域网（SD-WAN）也将有助于元宇宙的按需扩展和融合。总之，元宇宙网络是基于 IT 前沿技术，以超链接、广覆盖、强边缘、高智能为特征的网络。
系统安全技术，该技术是元宇宙地基技术和支柱技术的重要组成部分，基于边界防护的防火墙、入侵检测、病毒识别与清除等传统技术，在无边际的元宇宙中已难以保障安全，元宇宙中全方面、多层次的安全问题亟待解决，包括物理安全、系统安全、数据和应用安全、AI 安全、区块链安全等。元宇宙建设需要全新的安全解决方案，需要形成更新颖、更全面、更系统的安全范式。
人工智能技术，人工智能（AI）可以说将为元宇宙赋予创新的内容和智能的“大脑”。元宇宙的构建和发展就是虚拟世界和物理世界之间的持续互动过程，AI 在其中发挥着重要作用。在赋能元宇宙内容生产方面，AI 技术中的生产模型是元宇宙的内容创作源泉，且可大幅提升内容的创作效率。AI 使数字人思想、智慧、行为更接近真实的人类，强化学习使虚拟人更像物理人，联邦学习可有效保护数字人的隐私等。
交互与展示技术，该技术是元宇宙的出入口，该技术可使元宇宙中的个体能够自然地与虚拟环境进行交互，主要包括脑机接口技术、三维空间定位技术、三维空间交互技术等等。
数字孪生与数字原生技术，该技术是元宇宙的数字底座，构成元宇宙中数字人、物、场景等主要内容，物理世界通过数字化手段在虚拟世界中生成镜像，实现现实与虚拟空间的映射，通过对虚拟环境中物体运行、生产等过程的记录、分析和预测，提高现实系统的运行效率并规避风险。
创建身份系统与经济系统技术，该技术是元宇宙身份系统与经济系统的基石，定义了元宇宙身份、资产和交易的信任基础，并提供了强大、灵活、可扩展的智能合约体系。其中区块链的共识机制支撑着基础资产的保存和交易，实现身份、资产、计算、数据和技术等要素的整合，构建元宇宙的互信网等。
内容创作技术，该技术催化元宇宙丰富内容的生成，元宇宙时代，内容、创意是平台的核心竞争力。元宇宙时代，人工智能将成为内容生产的主力军。
治理技术，该技术是元宇宙的运行方式，元宇宙不是法外之地，众多数字技术的应用改变了经济和社会的发展，也对法律体系产生了深远影响。在元宇宙中，数字活动需要法制化，同样需要构建公平、公正、健康的元宇宙秩序。
四
正如上所述，元宇宙是多种技术的超复杂融合，各种应用无论是种类还是数量只会越来越多，元宇宙面临的安全威胁和威胁样式也必然会越来越多，网络攻击也将成为元宇宙必将面对的挑战，因此，元宇宙本身所面临的安全问题绝不能忽视。
（一）对云网基础设施的稳定性和安全性提出了更高要求
元宇宙要利用云计算、5G、物联网、边缘计算和高性能计算等技术，将更多设备连接到云，并要求增加云基础设施。这也对算法和算力提出了极高要求，并要求具有稳定性、可持续性、低成本等。从安全角度看，连接到云的终端越多，暴露的攻击面也就越多。随着这些新设备的出现，攻击者获得个人信息的机会也越来越多。此外，网络钓鱼、恶意攻击等攻击手段在元宇宙也会继续存在，还可能出现全新的攻击策略等。
（二）大数据系统数据泄露问题层出不穷
大数据系统具有分布式、组件多、接口多、类型多、数据量大等特点，这些特点使其安全与传统数据安全存在明显差异，而这些差异使得大数据安全维护更加困难，目前，主流的开源大数据组件至少有几十款，还有大量第三方封装的组件，不同组件使用的交互接口又不同，因此，安全产品在监控、防护、溯源的方案设计和技术实现上都存在相当难度。此外，个人隐私安全也面临更大的挑战，元宇宙具有实时、沉浸感的特征，收集到的个人数据种类将更多、更敏感。新型传感器允许设备收集比以前更多的个人信息，一旦泄露，个人隐私的损失将是全方位的。
（三）区块链和 AI 等智能算法的安全风险可能更大
元宇宙依托区块链、人工智能（AI）等多项新兴技术，其中的核心算法部署将越来越大，面临的系统脆弱性问题也将逐步凸显，并且随着技术的进步面临着更大的风险。例如，区块链采用了大量基于传统密码学的加密算法，随着量子计算和深度学习等新技术的发展与应用，也将面临被破解的风险。AI 算法因为采用训练集成，本身存在缺乏可解释性、缺乏因果逻辑、缺乏主观能动性等问题，如果系统遭遇恶意攻击，同样面临极大的安全风险。此外，AI 算法本身也可能被犯罪分子利用，例如基于个人生物信息进行“深度伪造”等等。
（四）带来虚拟资产交易和相关金融治理风险
随着元宇宙的应用场景逐渐落地，在数字化世界中会衍生出很多新型数字资产。由于元宇宙经济体系是以区块链为支撑技术，这些数字资产会大量使用智能合约来完成模拟场景中的数据交换和交易行为。一旦遭受黑客攻击，就会带来资产损失。
五
军事元宇宙的目标是融合数字工具和物理资产，以提升士兵在未来冲突中创新和作战的能力。利用计算机手段模拟战场上的物理环境、交战双方人员、武器、装备设施、作战策略等要素，对真实的战场情况进行仿真，并进行多次推演，进而总结经验，修订战法，优化作战策略，完善训练方法，改进武器装备，使虚拟战争世界反作用于现实世界。依托元宇宙空间中的兵力布置、地理地形特征、人群分布等信息的全景展示，军事元宇宙能够全面地映射真实战场上的多元环境，支撑军事指挥官的高效率决策和部署。当前，虽然元宇宙还存有争议，美军方持相对谨慎态度，但美军还是开始了元宇宙的军事应用探索研究，主要有：
（1）当美国海军、空军仍在探讨元宇宙价值及可行性之时，太空军已先落棋子，部署提出“太空元宇宙”发展规划。在“创建世界上首个全数字化军种”的目标指引下，计划构建基于数字孪生的太空作战虚拟中心，建立数字化司令部、数字化基础设施、数字化工作流程、数字化资产保护和数字化创新文化等，系统化、全面化地推动太空军事领域元宇宙革命从理论走向现实。美天军试水“元宇宙”后，未来将作为试点项目推广至其他军种应用。
（2）美陆军正在建立综合训练环境(STE)，这是美陆军正在开发的跨陆、海、空、天和网络空间的一体化训练系统，可将现实、虚拟、设施性和游戏性的环境融合到一个训练环境中，包含“一个世界”地形系统、训练仿真软件、训练管理工具和虚拟集体训练设备。
（3）美空军准备建立太空宇宙（SpaceVerse）平台，该平台被定义为一个融合了陆地、太空物理和数字现实，提供 AR 合成从而实现 XR（扩展现实,包括增强现实（AR），虚拟现实（VR），混合现实（MR））培训、测试和运营环境。
（4）美国防高级研究计划局（DARPA）启动“目标导向支持的自动化多形态吸收”（AMIGOS）项目，旨在通过“感官赋能的任务指导”来完成学习认知能力上的突破，帮助士兵对完全不熟悉的新型武器系统进行维修保养等。
（5）美国防部利用元宇宙技术改进采购流程，采用了新的数字工程方法，特别是基于模型的系统工程方法，帮助提高武器系统的设计研发速度。
（6）美军还计划将军事元宇宙在军人教育方面发挥作用。元宇宙概念将和美国防部的“先进分布式学习倡议”相整合，旨在寻求利用虚拟技术根据士兵的能力，部署地点与时间量身定制高质量的、碎片化的学习体验。
六
元宇宙概念的提出和元宇宙系统的建设对网络和系统的安全提出了更复杂的要求。为此，需要更多面向新的安全需求的具体解决方案。
一是面对元宇宙将出现的安全隐患，传统安全手段更捉襟见肘。基于原有的封、堵、查、杀为特点的静态和动防御解决方案，将无法应对元宇宙面临的安全问题。元宇宙需要动态的、全方位的、实时的安全解决方案，而且元宇宙系统的网络安全也必须实现自动化和智能化，能够根据攻击行为的变化实现时时演进，采取对策。但任何系统的安全都是相对的，没有绝对的安全，元宇宙系统首先要保证其存在的缺陷和漏洞能够不被攻击者利用，实现系统在各种安全威胁存在的情况下具有极强的健壮性。
二是依托区块链、分布式身份、隐私计算等一系列安全治理技术，实现以数字身份为中心，持续认证、智能分析、动态授权的零信任安全模式。例如，区块链通过多种技术的组合和大量资源的消耗，在不安全的网络环境、无可信第三方的情况下，建立和维护了信任关系。尽管区块链系统自身也存在着安全问题，但区块链系统的去信任解决方案给元宇宙系统的安全建设带来了新的启发。
三是元宇宙将是下一代网络空间的主要存在和表现形式，是人与机器契合的网络化数字空间，因此，必须建立法治体系，应在法律层面开展元宇宙前瞻性立法研究，政府及相关机构要明确制定一系列政策法规和技术标准予以规范，无论是从确保元宇宙系统安全和健康发展，还是确保国家主权和权益，都必须要确保元宇宙网络空间的安全可信，确保智能化和元宇宙的健康发展。
七
虽然国内外各界专家对元宇宙的到来大多充满期待，但任何新技术的出现都会充满争议，元宇宙也不例外。综合来看，产学研各界对元宇宙的观点分为乐观、反对和中立三大派。元宇宙的未来发展过程将经历单行业探索、跨行业融合、虚实共生等阶段，而数据安全与隐私、法律法规与安全监管、道德与伦理等问题也将成为持续关注的风险所在。
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原文始发于微信公众号（信息安全与通信保密杂志社）：元宇宙的安全挑战与军事应用研究初探
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