辛 昊,黃伊霖,娜迪拉·阿里根
(1.中國人民警察大學,河北廊坊 065000;2.中國人民警察大學,廣東廣州 510663;3.廣州市公安局禁毒工作協調指導處,廣東廣州 510030)
美國科幻小說《雪崩》中的“元宇宙(metaverse)”一詞,是指平行于現實世界的、始終在線的虛擬世界[1],書中描繪了人們使用虛擬化身,在與現實世界平行的、由代碼創造的虛擬世界中彼此互動的故事。元宇宙不能單靠一門技術來實現,而是虛擬現實、數字孿生、人工智能(AI)和區塊鏈等信息技術的深度融合。探索元宇宙的應用領域,有助于加快科普事業的數字化升級,實現科普事業的虛擬場景與現實場景的融合,從單純平面感知到復合多元感知的沉浸式知識服務體驗,進而為科普活動打造線上線下一體化、深度融合的新型知識組織、管理與服務生態系統。如何完成科技禁毒與科普元宇宙理論、技術深度融合,搭建可提供禁毒科普沉浸式體驗、科普內容呈現多元協作和去中心化特征的科普元宇宙空間與場景,實現科技禁毒生態創新發展,是值得思考的研究方向。為此,本研究嘗試構建科普元宇宙的科技禁毒體系結構,并對該應用領域的未來布局進行展望。
2022 年1 月21 日,清華大學沈陽[2]教授團隊在《元宇宙發展研究報告2.0 版》中提到,元宇宙是整合多種新技術產生的下一代互聯網應用和社會形態,它基于擴展現實技術和數字孿生實現時空拓展性,基于AI 和物聯網實現虛擬人、自然人和機器人的人機融生性,基于區塊鏈、Web3.0、數字藏品/非同質化代幣(NFT)等實現經濟增值性,在社交系統、生產系統、經濟系統上虛實共生,每個用戶可進行世界編輯、內容生產和數字資產自所有。因此,元宇宙是對系統新興技術的統攝性產品化想象,可統合諸多新興技術,將其導向可落地的產品形態。
科普與元宇宙理論融合是一種嘗試,目的是創造虛實融合的新型知識組織、管理與服務的生態系統。科普元宇宙是科普活動與元宇宙理論融合的應用目標和落地形態,本質是通過對科普活動物理世界的泛在感知、數字標識、環境映射、數據分析、情境模擬、決策實施和智慧成長,瞄準科普活動在感知、映射、模擬、決策和管控等方面目標,解決科普活動在組織、管理和服務過程中存在的動態發展、制約因素和不確定性問題,全面提升科普活動中科學知識、傳播方式、信息技術、智力支撐的應用能力,在與科普活動的特色教育、場館設施等實體資源協同配置和信息交互中實現科普活動實體資源與數字資源的鏈接閉環,逐步構建虛擬和現實相融合、環境精準映射、人機協同交互的科普元宇宙生態系統。
科普活動屬于社會教育的組成部分,科學技術和社會發展是科普工作的“土壤”,作為教育工作的一部分,科普元宇宙自然與教育元宇宙存在共通之處。華子荀等[3]以3類教育元宇宙場景為依托,按照圖書館場景對應序列指引、學校場景對應綜合性探究、教室場景對應眾創建構的設計方式組織學生的學習活動,實驗發現測試對象的學習沉浸感呈現出由低到高的變化,認知投入也表現出向上的跨越式提升。科普元宇宙對全面感知科普活動中人、機、物、環境等功能要素和彼此之間的關聯關系,實現科普活動物理世界與元宇宙空間的有效鏈接意義深遠。從科普與元宇宙理論融合的內涵來看,科普元宇宙具有以下5 個典型特征:
(1)科普環境的全域感知。在科普元宇宙空間中,突出全域、全時段的特點,構建泛在感知和數字標識體系,實現科普過程中人、機、物、環境之間的精準映射、全過程的數據監測,保證科普元宇宙運行基礎。
(2)科普要素的精準映射。通過在科普活動的人、機、物、環境等實體資源中布設泛在物聯的傳感設施,實現對科普活動內外部環境、硬件設施、知識與信息資源等構成要素的建設、管理和服務過程,進行全要素、全過程的數字化建模以及語義化描述,針對科普活動運行狀態的全域感知與數據檢測,打造數字化和信息化環境,形成科普活動在科普元宇宙空間上全要素、全過程的精準映射。
(3)數據資源的虛實融合。科普元宇宙映射出了科普活動中的現實要素,形成了可供存儲、處理和分析的數據資源。在科普元宇宙中,能夠實時觀察科普活動的內容、進展、參與者關系等要素,有利于隨時掌握科普活動的運轉狀況,根據管理和服務需求適時調整工作布局,實現虛擬空間和現實科普活動的融合互通。
(4)科普活動的具身投入。學生在學習活動中的投入程度與掌握知識的牢固程度正相關,說明了體驗習得的知識經驗具有快捷高效的作用。元宇宙應用于教育領域,能為學生提供虛擬可體驗的豐富場景,學習者可以使用虛擬替身進行真實體驗[4];同理,在科普活動的體驗過程中,科普對象通過元宇宙空間,與精準映射的環境、物品、復雜現象和抽象概念進行互動,得到的是超越現實的實操體驗,實現經驗與主觀認識相結合,促進知識的形成與轉化過程。
(5)科普內容創作的多元協作和去中心化。元宇宙有著自由開放的創作環境,需要參與者自主完成內容創作,而科普元宇宙中的參與者不僅在適應科普元宇宙的環境,且其創作出來的內容也在改變科普元宇宙的面貌。科普內容創作中,參與者往往進行小規模創作,創新能力、參與人數、內容編輯和組織框架等因素都可能會導致參與者對內容創作的興趣不高;而科普元宇宙正好能提供沉浸式的內容創作體驗,突破傳統線上交流手段,使用動作識別、表情識別和虛擬化身的方式開展多元協作,讓參與者順暢自然地完成人機交互下的多元協作,同時在創作完畢后還能通過去中心化的自治組織(DAO)實現創作內容的智能化管理,確保激勵參與者以及對有關創作內容認證和確權。
在亞太經合組織第二十八次領導人非正式會議上,習近平主席指出,創新是引領世界發展的重要動力,要堅持創新驅動大方向,點燃數字經濟新引擎,讓數字技術的成果惠及更多亞太地區人民[5]。實踐證明,現階段新興科學技術已全面融入經濟社會的各個領域,成為各國間競相創新發展的關鍵技術。關于禁毒科普,習近平主席指出,堅持關口前移、預防為先,重點針對青少年等群體深入開展毒品預防宣傳教育,在全社會形成自覺抵制毒品的濃厚氛圍[6];要把大數據作為推動公安工作創新發展的大引擎、培育戰斗力生成的新的增長點[7]。新興科學技術的運用和發展成為科技禁毒的創新源泉,更是未來禁毒科普工作的重要突破口。
所謂具身,就是一種人對身體的獨特體驗[8]。具身認知理論認為,大腦、身體和環境之間相互聯系與作用的結果形成了認知,而影響認知形成和發展的主要因素包括身體的感覺運動系統、形態結構和經歷體驗等[9]。Varela 等[10]對“具身”的概念內涵進行了闡述:一是身體的感覺運動過程產生經驗,而認知水平依賴不同類型的經驗;二是能夠在情境實踐過程中培養身體感知運動的能力。身體與認知的關系和身體與情境的交互是具身認知理論的核心,而身體感知、置身情境和實踐交互組成了具身認知的過程。科普元宇宙賦能和支持下的科技禁毒,讓參與者能夠置身于豐富的禁毒文化、禁毒教育情境中,引導參與者調動身體感覺運動系統與科普元宇宙環境的具身交互,促進參與者認知形成。
“情境認知與學習的文化”(Situated Cognition and the Culture of Learning)一文從教育心理學角度闡釋了情境學習,認為個體的認知不是抽象的、符號化的,而是在社會情境中利用人、情境和環境相互作用的關系而產生的[11]。此外,個體的認知還受到社會文化的影響。情境認知理論強調,學習過程要突出實踐的重要作用,學習是對實踐的參與和理解,而認知的獲取與學習的情境密不可分[12]。科普元宇宙的出現,可以為參與者提供禁毒科普教育的應用場景,幫助參與者實現禁毒知識學以致用;另外,還可以設置禁毒知識的問題情境,利用數字資源、感知系統的交互功能提升科普活動參與者的防毒意識和拒毒能力。
沉浸理論,又被稱為“心流理論”,是于20 世紀70 年代由美國心理學家契克森米哈賴[13]提出,描述了個人身心完全投入某活動中的感覺,以及同時產生的高度興奮和滿足感。有研究發現,影響沉浸體驗的因素主要包括挑戰和技能,而沉浸體驗感覺的強弱和挑戰難易、技能高低正向相關[14]。王辭曉等[15]的研究顯示,第一人稱或角色扮演類游戲能夠產生深刻的沉浸體驗。可見,沉浸理論是對參與者沉浸狀態的描述,與科普元宇宙支持下的禁毒科普的學習活動、學習任務、學習場景和模式設計不謀而合。因此,在科普元宇宙的研究中引入沉浸理論具有現實意義。
目前雖然規模化的元宇宙應用實踐還在摸索階段,但是以互聯網為基礎嘗試虛擬與現實融合已成為趨勢。另外,以網絡通信基礎、虛擬技術、數據處理、認證機制、內容生產為主的構成要件也成為元宇宙應用實踐的重要支撐[16]。因此,根據科技禁毒與科普元宇宙理論融合的需求,從基本組成、構成要素、支撐技術和科普能力4 個方面設計并構建科普元宇宙的體系結構。
不論是虛擬現實(VR)社交平臺Horizon,還是具身認知電影《阿凡達》,再或者是沉浸體驗游戲“第二人生”,在它們所構建的元宇宙空間中都能找到參與者虛擬化身在其中活動的身影,這類平臺、電影和游戲擁有共同或相似的技術結構和特征。作為元宇宙重要組成部分的科普元宇宙,繼承了元宇宙走向成熟所需的技術和框架,主要包括相關信息基礎設施、人機交互技術、空間計算技術、內容生產方式和知識的組織、管理及服務等。
(1)科普元宇宙的信息基礎設施。通信是科普元宇宙發展的重要基礎,5G/6G 技術的高速率低時延特征有助于科普元宇宙的應用創新;同時,還包括云計算、物聯網、存儲網絡和接入設備等軟硬件以及禁毒科普活動組織和實施過程中需要使用的設備儀器等其他設備設施。
(2)科技禁毒與科普元宇宙的人機交互。主要包括科普元宇宙中使用到的,人機交互所需的技術、標準、協議和設備設施,如增強現實眼鏡(AR)、VR頭戴設備、混合增強現實一體機(MR)、腦機接口、觸摸、手勢等。
(3)人、機、物、環境的空間計算。空間計算給出了混合真實/虛擬計算的解決方案,消除了真實世界和虛擬世界之間的障礙。通過采用3D 引擎、穿戴設備、多任務處理用戶界面(UI)和地理信息映射等技術及設備,實現科普元宇宙中人、機、物、環境等構成要素的逼真顯示、精準定位、生物識別、數字建模和虛實結合。
(4)數字禁毒科普內容生產。通過組織禁毒科普活動的參與者,對數字禁毒的各類數據、信息和知識進行編輯,生成基于科普元宇宙的數字化和貨幣化的內容和成果,在元宇宙空間中流通和交易。
(5)數字禁毒科普知識的組織、管理和服務。主要是對科普元宇宙產生的數字禁毒內容和成果提供管理與服務的平臺,吸引更多參與者加入科普元宇宙的生態系統。
《中國科協2022 年科普工作要點》指出,落實“智慧科協2.0”建設總體要求,推進科普中國域建設,按照人才、內容、渠道、隊伍一體化建設理念推進科普事業的結構性改革。而科普元宇宙正好能提供人、機、物、環境要素的交互、相聯和融合,為科技禁毒工作構建相應的服務和融合體系,通過科普元宇宙的運行設定,實現要素之間的感知、互聯和融合,提升科普服務禁毒工作的能力。在科技禁毒和科普元宇宙的融合過程中,需要對科普元宇宙中涉及的元素進行建模,既包括科普元宇宙中的模型、規則、邏輯等,又包括元宇宙中對科普活動的組織、管理和服務過程。構成要素主要分為4 類:(1)服務標準化。標準協議是科普元宇宙的構成要素之一。我國《科學素質綱要(2021—2035 年)》將科普服務標準化作為保障科普工作的重要條件,為科普工作的開展提供全方位、立體化的標準支撐。(2)資源數字化。包含了科普文獻、知識數據、網絡資源和信息軟件等。(3)管理智慧化。包括科普活動的組織、管理和服務過程,以及軟硬件基礎設施、智能物聯網傳感設施、全域監控管理系統等。(4)服務智能化。包括科普數字資源建設、科普內容生產、科普學科建設、科普推廣服務、科普成果轉化與交易等。
科普元宇宙在技術架構方面的新興技術,為科普知識生產提供質量追溯和數據基礎,推進科普知識生產全周期各環節的協同合作,驅動科普活動的知識組織、管理和服務的創新。科技禁毒與科普元宇宙融合的支撐技術主要包括區塊鏈技術和智能網絡技術。區塊鏈技術作為科普元宇宙的核心,是搭建科普生態體系的基礎,支持科普參與者獲得可信的接入機制,同時也為科普元宇宙建立全新的實踐評估機制,為參與者提供個性化和可行的評價服務。而智能網絡技術作為科普元宇宙的基礎設施,為科普元宇宙參與者提供穩定、高速和持久的接入服務,其中人工智能技術能夠服務于科普元宇宙領域的各類應用,交互技術能夠影響科普元宇宙參與者的沉浸效果,物聯網技術能夠承擔現實世界的數字化采集和處理工作、確保科普元宇宙實現萬物互聯。基于以上支撐技術,科普元宇宙能夠為科技禁毒提供沉浸式科普和泛在社交服務,參與者可以按照自身需求轉換科普情境,并與其他參與者交流互動。
基于對科技禁毒與科普元宇宙融合的理論依據、基本結構、構成要素和支撐技術的分析,結合科普參與者的內在需求,了解掌握科普元宇宙為科技禁毒工作提供的核心科普能力,有助于透徹理解科技禁毒工作需要怎樣的科普元宇宙。科普元宇宙的核心能力主要包括:科普活動的組織、管理和服務過程中的映射感知、表達呈現、共建共享、協同交互和智慧成長等。
(1)映射感知能力。通過智能物聯傳感技術和設備,對物理世界中的科普活動和要素進行映射,在元宇宙中形成可被感知的多層次信息,實現科普活動中人、機、物、環境的感知識別和交互管控。
(2)表達呈現能力。通過虛實映射完成科普活動物理世界的數據感知和采集,結合測繪、建模、仿真技術以及三維視覺建模引擎的可視化渲染,實現對科普元宇宙中科普活動全域的語義化描述,提供科普活動的組織、管理和服務規則的可視化呈現。
(3)共建共享能力。在科普元宇宙中,對感知和采集的數據進行時序疊加分析,按照科普參與者特征、數據關聯性和科普邏輯特征關聯數據,構建相應的數據融合模型,為科普元宇宙提供統一的數據開發與共享共建的接口。
(4)協同交互能力。基于虛實映射的科普元宇宙空間,現實與虛擬元素一一對應,既能通過交互設備進入元宇宙,還能根據現實需要改變、控制元宇宙的虛擬元素。
(5)智慧成長能力。伴隨深度學習、神經網絡和視覺計算等人工智能技術的普及發展,通過人工智能技術能夠實現科普元宇宙空間內“映射感知—表達呈現—共享共建—協同交互—智慧成長”的循環發展,滿足科普參與者對科普活動智慧化、多樣化和個性化的服務需求,推動科普元宇宙的內生增長和智慧成長。
學習活動情境中,學習者既要參與融合,又要及時體驗、領悟和反省[17]。科普工作的社會教育屬性決定科普參與者之間要有情感的互動和傳遞,科普元宇宙的全域感知、精準映射、虛實融合、具身投入、多元協作和去中心化的典型特征,使得科普活動在情境、互動、資源和評價等方面優勢明顯,特別是在校園禁毒科普應用場景中潛力巨大。
21 世紀科學教育越來越強調以真實的情境化問題為載體,將多學科領域知識整合、嵌套其中,同時科學素養評估項目均強調基于真實情境的問題解決,情境化問題已成為學生建構知識的良載體[18]。科普元宇宙能夠創造這種良載體,實現高質量的情境創設,利用越來越簡便的創作工具,降低人們的創作門檻[19]。禁毒科普的應用場景要求科普參與者不僅要營造氛圍和情境,主動學習禁毒知識,強化對防毒、拒毒意識的培養,而且還要實現提高毒品預防的學習遷移和應用能力,促成新的、有價值的禁毒知識建構。科普元宇宙表現出映射感知、表達呈現、共建共享、協同交互和智慧成長的科普能力,在禁毒科普應用場景中具備3 個特征:
一是真實的映射感知。認同感和沉浸感是科普情境達到真實效果的必要條件。科普對象通過可穿戴等數據交互設備,進入VR/AR/MR 等數字技術表達呈現科普虛擬情境,開展對禁毒知識的探究與協作,體驗具身化的科普活動。此外,還可以通過全景直播、全息視頻技術遠程訪問科普場館,特別是禁毒博物館、禁毒科技館和禁毒實驗室等,開展可視化線上科普和基于真實情境的科普互動活動。
二是深入交流互動。協同交互往往會成為影響科普參與感的關鍵因素,深入的交流互動帶來深度的參與感和滿足感。禁毒科普主體的虛擬化身在科普元宇宙中通過對象數字行為的映射感知,及時了解掌握對象的學習進度和存在問題;對象的虛擬化身可以同主體或其他對象交流互動,共同完成禁毒科普任務。
三是感性的科普情境。傳統平面化的禁毒科普內容通常以科普主體單向灌輸禁毒知識為主,效果有限且枯燥乏味,難以向科普對象提供感性的科普情境;而科普元宇宙利用技術手段克服了禁毒科普內容抽象、模糊的問題,對參與者了解毒品的內在結構、成癮性機制和戒斷后的人體影響帶來了空間化的新感知和新體驗。
從發展路徑上看,基于科普元宇宙的科技禁毒工作是一個多學科融合,以基礎設備保障、數字科技驅動的新興應用領域。從現實需要上看,科普元宇宙的研究框架建立在數字化社會轉型發展的科技禁毒需求領域。從應用方向上看,科普元宇宙同樣存在倫理風險問題,需要提前布局謀劃才能有效規避風險。由此可見,基于科普元宇宙的科技禁毒工作,需要從構筑科技禁毒的發展基礎、形成科技禁毒的發展功能、厘清科技禁毒的發展邏輯3 個方向進行探索。
4.2.1 推進科普元宇宙的基礎建設,構筑科技禁毒的發展基礎
新型基礎設施建設(以下簡稱“新基建”)是以新發展為理念、技術創新為驅動、信息網絡為基礎,面向高質量發展需要,提供數字轉型、智能升級、融合創新等服務的基礎設施體系,而建立科普元宇宙的主要目標就是為了形成結構優化、集約高效和安全可靠的科普基礎設施體系。科普元宇宙新基建的主要方向包含了信息網絡、科普資源、科普平臺、安全認證和應用開發等,具有泛在、融合、智能、治理等特征。
基于科普元宇宙的科技禁毒新基建需要做好頂層設計,按照新基建的發展方向進行科學布局。一是突出禁毒示范作用。優先在學校和科普場館等示范區進行試點,利用科技禁毒的技術手段、典型案事例的示范作用,形成引領科普元宇宙發展的建設效應。二是打造禁毒應用產品。突出產學研一體化發展方向,充分發揮各級禁毒組織、各級教育機構、各類科研機構和科技企業的協同效能,集中科研機構和科技企業的研發優勢,打造豐富多元的科普元宇宙禁毒應用產品。三是推動禁毒政策保障。基于科普元宇宙未來發展,制定科技禁毒新基建的系列政策文件,推動以元宇宙空間、禁毒資源、禁毒平臺和應用為核心的新基建先行先試。
4.2.2 建構科普元宇宙的研究框架,形成科技禁毒的發展功能
基于科普元宇宙的科技禁毒工作,不僅有元宇宙理論框架的支撐,而且在塑造科技禁毒工作的過程中體現了完整的體系結構,在為科技禁毒工作構建智能環境、呈現視覺效果、打造數字應用和創新運作流程方面具有重要價值,推動了元宇宙理論和科普教育理論框架的融合再造。
新的理論框架將會促進科普元宇宙服務科技禁毒工作的可持續性發展。一是,基于學習理論的研究。在廣泛學習行為主義、認知主義和建構主義的理論研究成果之后,聚焦科普元宇宙的具身認知、情境認知和沉浸等理論依據,關注科普元宇宙中科技禁毒參與者的內部變化過程。二是,基于教育理論的研究。以教學為中心,探析“主導—主體”理論在科普元宇宙中的形成過程,在科技禁毒工作中嘗試具身投入、虛實融合等理論建構。三是,基于科普方法的研究。推動以科普元宇宙理論為基礎的研究范式轉型,注重對禁毒科普工作的精準映射、全域感知,實現對參與者學習過程產生的行為數據、生物數據的集中治理,形成數據主導下的科普教育研究。
4.2.3 確保科普元宇宙的倫理安全,厘清科技禁毒的發展邏輯
教育倫理學關乎教育活動的價值和善惡,科普教育作為社會教育的組成部分也要注意倫理問題。而科普元宇宙中的參與者以不同形式的表征出現在元宇宙的空間中,有時是全息投影,有時是虛擬化身,有時是智能機器人,因此科普元宇宙空間中的倫理問題可歸納為人與虛擬人(機器人)之間、虛擬人(機器人)之間的關系問題,主要涉及數字主體危機、侵犯個人隱私、陷入技術成癮等。
面對挑戰,要以前瞻性視角布局,從國家、社會和個人等角度入手厘清科技禁毒的發展邏輯。一是,以總體國家安全觀為指引,將元宇宙納入《數據安全法》,將科普元宇宙納入《科學普及法》,將基于科普元宇宙的科技禁毒工作納入《禁毒法》,明確對國家、個人在元宇宙中的數據權利進行保護,明確元宇宙是未來科學普及工作的發展方向,明確科普元宇宙是未來科技禁毒工作的實施手段。二是,以主流價值觀建設元宇宙,倡導技術向善的治理理念,挖掘利于實現社會治理的技術元素,實現科普元宇宙服務科技禁毒的發展目標,避免過分夸大元宇宙的作用,防止出現技術異化現象。三是,以促進個體自身發展為目標,既要處理好人與科普元宇宙的關系,要認識到科普元宇宙雖然能改變參與者看待禁毒工作的方式,但也不能完全解決社會中的毒品問題,還要認識到面對科普元宇宙提供的豐富應用場景,在享受新技術帶來的優異體驗的同時,還要關注虛實世界的銜接問題,避免參與者過度沉浸在數字智能技術營造的虛擬世界,消除技術成癮帶來的風險挑戰,始終堅持技術服務現實的發展目標,讓科普元宇宙和科技禁毒的融合成為解決全社會防范和打擊毒品問題的新嘗試。
科普元宇宙是創造虛實融合的新型知識組織、管理與服務的生態系統,旨在實現科普過程中沉浸式的交流體驗、多元協作和去中心化的內容生產、虛實結合的空間呈現等效果,推動科普事業建設與發展的新形態和新方法。在科普事業和元宇宙理論融合的過程中,科普元宇宙表現出全域感知、精準映射、虛實結合、具身投入、多元化協作和去中心化的典型特征。建設科普元宇宙的理論依據,不僅來源于習近平總書記關于創新驅動、禁毒科普和公安工作的重要論述,還包括具身認知理論、情境認知理論和沉浸理論。
科普元宇宙的科技禁毒應用場景,在禁毒科普活動的情境、互動、資源和評價等方面優勢明顯,特別在校園禁毒科普應用場景中潛力巨大。科普元宇宙憑借先進理論的指導,統合了新一代信息技術,能夠實現真實的映射感知、深入交流互動和感性的科普情境,讓科普對象主動探究禁毒知識,強化對防毒、拒毒意識的培養,提高毒品預防的學習遷移和應用能力,促成新的、有價值的禁毒知識建構,讓元宇宙理論和科普元宇宙應用成為毒品預防教育的牢固基礎。未來科技禁毒應用在科普元宇宙中,需要對科普元宇宙的基礎建設、研究框架和發展邏輯3 個方向不斷探索。