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复旦大学教学元宇宙 - Fudanverse 简介

一一融入AI的多人沉浸式专业级虚拟仿真元宇宙实验平台

（实体体验馆：复旦大学元创中心309-310实验室 & 核科学与技术系1323实验室）

一. 研发历程：

• 筚路蓝缕，探索伊始

面对核物理和核工程实验教学中存在的意外辐照风险，核仪器精密易损，危险核过程无法演示等诸多阻碍教学推广和深化的问题，复旦大学核科学与技术系杨洋老师团队自2017年开始，探索利用虚拟仿真技术在比特空间中进行实验教学。

通过自主研制，完成了视觉建模，核物理算法编写，交互开发和UI编辑等开发工作，建成了第一代核技术基础实验的虚拟仿真实验程序。依托该程序的教学成果，获评上海市首批虚拟仿真实验教学项目。

• 快速发展，渐入佳境

随着开发团队的扩大，程序开发进入快车道，项目迭代加速。在复旦大学教务处的大力支持下，项目开发实现跨越式发展，新的技术，新的实验仪器，道具以及授课场景不断纳入项目，特别是多人在线平台的研制成功，标志着第二代虚拟实验的成功上线，并很快应用于核科学与技术系的课堂教学。依托第二代实验平台的教学成果，该项目于2021年代表复旦大学申报国家一流课程（虚拟仿真），并于23年春通过评审获批称号。

•紧跟发展，再塑时空

随着项目研发纵向深入，团队意识到互联互通的“阿凡达”式的深度沉浸式、虚拟空间可持续在线，多人社群式的教学方式是未来发展的趋势，这种被称为“元宇宙”的技术方案，是最大程度利用虚拟现实技术的必由之路。沿着上述方向，经过2年的研发，元宇宙形态的托卡马克聚变实验室正式上线，进入第三代元宇宙虚拟实验室时代，并逐渐成为跨院系，跨校际的综合元宇宙开放实验平台。

• AI赋能，深度革新

由大语言模型的突破发展带来的人工智能技术的革命，也让我们看到了元宇宙未来应用的一个重要方向。在元宇宙中，教学过程被天然的数字化，抹平了AI助力教学最大的界面障碍，即所有的关键信息和关键动作都是以数字化的形式来展开的，元宇宙将是AI辅助教学最佳的实践空间。基于这样的理念，团队完成了初代的元宇宙中的AI助教虚拟角色，实现了基于语音对话的专业知识的教学问答功能。而具备实验演示和指导能力，以及多模态指导的下一代元宇宙AI助教也已进入测试阶段。将于24年秋季学期开始在教学中应用。

二. 教学元宇宙功能和特色

采用了广域网多客户端的信息同步方案，可实现100个以上不同用户端同时在线于同一虚拟空间开展元宇宙形态下的教学；基于专业科研背景，在不断迭代中自研了三维虚拟空间中的各类装置和实验的底层物理算法，实现了科研级的实时高仿真实验效果；开发了自然的人机交互模式（含音视频），实现了不同接入设备（PC，VR一体机，手机等）的兼容，特别是针对国产VR头显的兼容性开发，降低了全三维沉浸和动捕的门槛。

• 跨越学科，兼收并蓄

已建设了包括大核物理类，材料学，哲学伦理，文学类，音乐教学，文旅等学科的20余个元宇宙实验室。完成了从底层算法，建模渲染到交互和逻辑等全链条的开发，并继续不断迭代更新。