Giới thiệu

Vũ trụ ảo (Metaverse) được hiểu là một không gian ảo tích hợp thực tế ảo (VR), thực tế tăng cường (AR) và các công nghệ số khác để tạo ra môi trường tương tác kỹ thuật số có mối liên hệ chặt chẽ với khái niệm Thành phố thông minh (smart city). Thành phố thông minh được xem là nơi tập trung vào việc sử dụng dữ liệu, cảm biến IoT và trí tuệ nhân tạo để tối ưu hóa quản lý đô thị, cải thiện chất lượng cuộc sống và thúc đẩy bền vững. Metaverse có thể được coi là một phần mở rộng ảo của Thành phố thông minh, cung cấp nền tảng để mô phỏng, quản lý và tương tác với các hệ thống đô thị thực tế một cách hiệu quả hơn

Vũ trụ ảo (Metaverse) là gì  

Hiện nay vẫn chưa có định nghĩa thống nhất về Vũ trụ ảo (Metaverse). Từ góc nhìn của giới nghiên cứu công nghệ thì Metaverse là sự phát triển tiếp theo của internet, tập trung vào việc tích hợp các trải nghiệm vật lý và kỹ thuật số. Đối với người dùng, Metaverse là một không gian trực tuyến nhằm mục đích tái tạo thế giới thực bằng kỹ thuật số. Đối với một số người khác, đó là sự thay đổi trong cách họ tương tác với thế giới của mình, sử dụng các công nghệ như điện toán 3D, thực tế tăng cường (AR), thực tế ảo (VR) và blockchain để tạo ra những trải nghiệm thế giới ảo nhập vai mới có tiềm năng bao phủ thông tin kỹ thuật số lên thế giới vật lý của chúng ta.   

Metaverse cũng có thể là nơi để vui chơi và thư giãn khi con người thoát khỏi thế giới thực, hoặc cũng có thể là không gian để làm việc ảo…. Công nghệ Web và cách con người sử dụng liên tục phát triển mà ở đó mỗi sự thay đổi đều mang lại sự linh hoạt hơn cho người dùng và nâng cao khả năng tương tác với những người xung quanh. Metaverse dựa trên sự chuyển dịch sang công nghệ Web 3, nơi mà người dùng có nhiều quyền kiểm soát nhiều hơn đối với trải nghiệm của chính mình và khả năng tương tác với người dùng khác theo những cách mới mẻ hơn.

Vũ trụ ảo (Metaverse) trong Thành phố thông minh

Trên thế giới, nhiều thành phố đang bắt đầu khám phá cách thức mà Metaverse có thể mang lại lợi ích cho hoạt động của chính quyền và hỗ trợ nhu cầu của cộng đồng. Thực tế tăng cường và thực tế hỗn hợp, Internet vạn vật (IoT), Bản sao số và Chuỗi khối đều là những công nghệ nền tảng thiết yếu cho Metaverse, và các thành phố đã và đang triển khai chúng cho nhiều mục đích sử dụng, từ du lịch đến quản lý tài nguyên. Một số cách mà Metaverse có thể hỗ trợ các thành phố thông minh như sau:

• Trải nghiệm nhập vai và Điện toán Không gian: Metaverse sử dụng các công nghệ nhập vai như: thực tế ảo (VR), thực tế tăng cường (AR) và thực tế hỗn hợp (MR) để mang đến trải nghiệm nhập vai và tương tác cao. Thông qua điện toán không gian, người dùng có thể hình dung và điều hướng các mô hình kỹ thuật số của thành phố thông minh, truy cập dữ liệu, dịch vụ và trải nghiệm theo thời gian thực.

• Tích hợp liền mạch giữa thế giới thực và thế giới số: Metaverse cho phép tích hợp liền mạch giữa môi trường thực và thế giới số. Thông qua phương pháp phủ nội dung ảo lên thế giới thực, người dùng có thể truy cập thông tin theo ngữ cảnh, điều hướng qua cơ sở hạ tầng thành phố thông minh và tương tác với các đối tượng, dịch vụ ảo và người dùng khác.

• Tăng cường hợp tác và giao tiếp: Metaverse tạo điều kiện cho việc tăng cường sự hợp tác và giao tiếp trong các thành phố thông minh. Người dùng có thể kết nối và tương tác với nhau, bất kể vị trí địa lý, để cùng sáng tạo, chia sẻ ý tưởng và giải quyết các thách thức đô thị. Điều này thúc đẩy sự tham gia của người dân, cho phép tạo điều kiện phương pháp tiếp cận tập thể trong quy hoạch đô thị, ra quyết định và giải quyết vấn đề.

• Mô phỏng và Quy hoạch Thành phố thông minh: Metaverse cung cấp một nền tảng để mô phỏng và trực quan hóa các kịch bản quy hoạch và phát triển thành phố thông minh. Các nhà quy hoạch đô thị và hoạch định chính sách có thể tạo ra các bản sao kỹ thuật số của các thành phố, thử nghiệm các phương án thiết kế khác nhau, đánh giá tác động của các thay đổi được đề xuất và đồng thời thu hút người dân tham gia vào quá trình ra quyết định. Điều này cải thiện kết quả quy hoạch đô thị, phân bổ nguồn lực và tính bền vững.

• Hình dung và Phân tích dữ liệu: Metaverse cung cấp cho các thành phố thông minh khả năng hình dung và phân tích dữ liệu tiên tiến. Các loại dữ liệu như dữ liệu thời gian thực và dữ liệu lịch sử từ nhiều nguồn khác nhau từ cảm biến IoT, mạng xã hội và nền tảng dữ liệu mở…, có thể được mô phỏng theo cách nhập vai, cho phép các nhà hoạch định chính sách và người dân có được thông tin chi tiết, xác định các mô hình và đưa ra quyết định dựa trên dữ liệu.

• Dịch vụ công dân ảo: Metaverse cho phép cung cấp các dịch vụ công dân ảo. Người dân có thể tiếp cận nhiều dịch vụ khác nhau, chẳng hạn như dịch vụ thị trấn ảo, giáo dục trực tuyến, tư vấn chăm sóc sức khỏe từ xa và thương mại ảo… giúp tăng cường sự tiện lợi, khả năng tiếp cận và tính toàn diện trong các thành phố thông minh.

• Tích hợp Bản sao Kỹ thuật số: Metaverse có thể tích hợp với Bản sao kỹ thuật số của cơ sở hạ tầng, hệ thống và tài sản thành phố thông minh. Sự tích hợp này cho phép giám sát, kiểm soát và quản lý các thực thể vật lý theo thời gian thực thông qua các mô hình biểu diễn kỹ thuật số của chúng, tối ưu hóa hiệu quả vận hành, bảo trì dự đoán và sử dụng tài nguyên.

• Cân nhắc về quyền riêng tư và bảo mật: Metaverse thu thập một lượng lớn dữ liệu và tạo điều kiện cho nhiều tương tác của người dùng, chính điều này có ảnh hưởng đến các vấn đề về quyền riêng tư và bảo mật. Các cơ chế bảo vệ dữ liệu mạnh mẽ, kiểm soát quyền riêng tư và giao thức mã hóa cần phải triển khai để bảo vệ thông tin người dùng và đảm bảo các giao dịch an toàn trong môi trường của Metaverse

• Khả năng tương tác và Tiêu chuẩn: Việc thiết lập các tiêu chuẩn tương tác là rất quan trọng để Metaverse có thể được áp dụng rộng rãi trong các thành phố thông minh. Các tiêu chuẩn mở cho phép tích hợp liền mạch và trao đổi dữ liệu giữa các nền tảng Metaverse, hệ thống thành phố thông minh và thiết bị khác nhau là điều cần thiết để tạo ra một hệ sinh thái số gắn kết và kết nối.

• Thiết kế đạo đức và toàn diện: Đây là vấn đề lớn mà Metaverse cần thiết phải ưu tiên các cân nhắc. Thiết kế trải nghiệm lấy người dùng làm trung tâm, đảm bảo khả năng tiếp cận cho người khuyết tật và giải quyết các sai lệch tiềm ẩn trong thuật toán và nguồn dữ liệu là những khía cạnh quan trọng cần được giải quyết để có một môi trường Metaverse công bằng và bình đẳng trong các thành phố thông minh.

Bảy lớp của Metaverse

Metaverse là một môi trường kỹ thuật số được tạo thành từ bảy lớp riêng biệt để đại diện cho các giai đoạn khác nhau. Các lớp này phải hoạt động cùng nhau, từ những trải nghiệm mà con người tìm kiếm đến các công nghệ hỗ trợ giúp hiện thực hóa điều đó. Bao gồm:

• Lớp 1 - Trải nghiệm: Khái niệm Metaverse không chỉ là một hình ảnh 3D của thế giới vật chất. Nó bao gồm việc phi vật chất hóa không gian vật lý, khoảng cách và vật thể, được thực hiện thông qua các yếu tố đồ họa siêu thực.

• Lớp 2 - Khám phá: Được hình thành từ quá trình liên tục thu thập và xử lý thông tin giúp người dùng làm quen với những trải nghiệm mới mẻ và sáng tạo. Xét về góc độ kinh doanh thì đây có lẽ là lớp đem lại lợi nhuận nhiều nhất cho doanh nghiệp.

• Lớp 3 - Nền kinh tế sáng tạo: Hiện nay, đã vượt qua thời kỳ tiên phong của những nhà sáng tạo giàu kinh nghiệm, những người phải xây dựng trang web từ đầu bằng cách viết mã HTML hoặc các lập trình viên chuyên nghiệp viết trực tiếp vào phần cứng đồ họa và trò chơi. Những không gian ảo mới nhất, được hỗ trợ bởi AR, VR và các công nghệ tương tự nhắm mục tiêu cụ thể để thu hút khách truy cập, cho phép họ có thể làm bất cứ điều gì mong muốn trong đó. Chính điều này đã đảo ngược quá trình phát triển quy trình cũ từ dưới lên trên, tập trung vào mã sang quy trình mới từ trên xuống dưới, tập trung vào sáng tạo và mở ra động lực mới cho các nhà thiết kế và nhà sáng tạo.

Lớp 4 - Điện toán Không gian (Spatial Computing): là một giải pháp công nghệ kết hợp thực tế ảo và thực tế tăng cường để mang lại trải nghiệm 3D nhập vai chân thực ở mức độ cao, giúp cuộc sống của con người trở nên dễ dàng hơn. Cho phép con người làm việc, mua sắm và sống như những avatar trong thế giới kỹ thuật số 3D mô phỏng thực tế. Ngành thời trang trở nên sinh động, thú vị và mua sắm thuận tiện hơn khi công nghệ này cho phép người mua sắm thử đồ trong phòng thay đồ ảo…

• Lớp 5 - Phi tập trung: đề cập đến các công nghệ, thiết kế và phương pháp tiếp cận phân tán như Blockchain, Edge Computing, AI Agents... Khung đề xuất này được xem là giải pháp duy nhất để vận hành Metaverse một cách hiệu quả.

• Lớp 6 - Giao diện Người dùng: Lớp này mô tả các công nghệ/phần cứng/thiết bị cho phép người dùng trải nghiệm sự kỳ diệu của Metaverse, khám phá cảm giác mới khi mà các thiết bị như: tai nghe VR, kính thông minh và công nghệ xúc giác cho phép người dùng có thể điều hướng thế giới kỹ thuật số theo thời gian thực.

• Lớp 7 - Cơ sở hạ tầng: Lớp này liên quan đến cơ sở hạ tầng công nghệ phức tạp cần thiết để tạo ra một Metaverse có đầy đủ chức năng và khả năng tương tác, cho phép các thiết bị của con người kết nối, phân phối nối dung với các mạng ảo.

Một số ví dụ điển hình về Metaverse trong Thành phố thông minh

• Thành phố Thượng Hải, Trung Quốc: Thượng Hải đã ban hành kế hoạch phát triển 5 năm, trong đó đặt Metaverse là một trong bốn lĩnh vực khai phá. Năm 2021, Ủy ban Kinh tế và Công nghệ Thông tin Thành phố Thượng Hải đã công bố kế hoạch khuyến khích khai thác Metaverse trong các ngành công nghiệp, trong khu vực tư nhân và dịch vụ công. Ủy ban có kế hoạch tăng cường nghiên cứu và phát triển các công nghệ nền tảng để xây dựng Metaverse, bao gồm cảm biến thông minh và Blockchain.

• Thành phố Santa Monica, CA: Santa Monica là thành phố đầu tiên của Hoa Kỳ tham gia vào Metaverse. Thành phố hiện cung cấp một cách thức ảo để trải nghiệm khu trung tâm thành phố thông qua FlickPlay, một công ty ứng dụng xã hội Metaverse có trụ sở tại Santa Monica. FlickPlay cung cấp cho người dùng bản đồ tương tác về khu bán lẻ của thành phố, nơi họ có thể thu thập mã thông báo khi di chuyển quanh thành phố. Một số mã thông báo này có thể được sử dụng để mở khóa các trải nghiệm kỹ thuật số trong ứng dụng và một số khác có thể được đổi thành các mặt hàng vật lý tại các nhà bán lẻ trong khu vực. Sự tham gia của Santa Monica vào Metaverse cho phép người dùng khám phá công nghệ mới thú vị này, đồng thời cũng mang lại lợi ích cho nền kinh tế địa phương.

Thông qua ứng dụng, người dùng được thu hút đến thăm các doanh nghiệp địa phương ngoài đời thực và nhằm mục đích tăng lượng người đi bộ đến các không gian chưa được sử dụng hết.

• Thành phố Seoul, Hàn Quốc: Năm 2021, Chính quyền Thành phố Seoul đã công bố kế hoạch trở thành thành phố đầu tiên hoàn toàn tham gia vào Metaverse. Điều này sẽ cho phép thành phố cung cấp dịch vụ cho cư dân trong thế giới ảo. Hệ sinh thái thế giới ảo của thành phố sẽ đáp ứng mọi lĩnh vực hành chính đô thị của Seoul, từ thực thi pháp luật giao thông đến du lịch.

Trung tâm Metaverse 120 của Seoul cho phép người dân gặp gỡ các quan chức công quyền ảo tại một văn phòng ảo dành cho các dịch vụ công mà trước đây chỉ có thể gặp trực tiếp tại Tòa thị chính. Việc này cho phép chính quyền cung cấp các dịch vụ quan trọng và tương tác với cư dân một cách chân thực, đồng thời vượt qua những hạn chế về không gian, khoảng cách giữa cư dân và tòa thị chính, rào cản ngôn ngữ và các trở ngại khác đối với các tương tác trực tiếp.

Cùng với việc chuyển đổi các dịch vụ của chính phủ sang thế giới ảo, Seoul đang giới thiệu một khu du lịch ảo, nơi sẽ tổ chức một số điểm tham quan du lịch lớn nhất của Seoul một cách trực tuyến. Các lễ hội nổi tiếng nhất của Seoul sẽ được tổ chức trong thế giới ảo, bắt đầu bằng lễ rung chuông Bosingak truyền thống vào đêm giao thừa. Việc đưa các sự kiện văn hóa vào thế giới ảo sẽ cho phép mọi người từ khắp nơi trên thế giới kết nối với thành phố và thiết lập Seoul như một trung tâm toàn cầu cho công nghệ mới nổi bằng cách trưng bày một trong những thành tựu công nghệ ấn tượng nhất của thành phố.

• Thành phố New York: Đại học Columbia đã khởi động dự án Hybrid Twins for Urban Transportations vào năm 2021 để tạo ra các bản sao kỹ thuật số của nhiều địa điểm quan trọng tại Thành phố New York. Thành phố sử dụng dữ liệu thời gian thực thu được từ các cảm biến đặt tại nhiều địa điểm khác nhau. Dự án nhằm mục đích sử dụng máy học để tối ưu hóa lưu lượng giao thông tại các giao lộ chính.

• Thành phố Singapore: Khái niệm Bản sao kỹ thuật số đã được Singapore áp dụng vào năm 2014 để trở thành một trong những thành phố đầu tiên áp dụng công nghệ này. Là một quốc đảo, Singapore đang ngày càng lo ngại về tác động của biến đổi khí hậu. Với sự trợ giúp của Bản sao kỹ thuật số, quốc gia này có thể thử nghiệm các điều kiện thời tiết khác nhau để phân tích các giải pháp hiện tại có thể chịu được các tác động tiêu cực hay không thông qua triển khai một cấu trúc tích hợp bao gồm nhiều loại cảm biến để phân tích mực nước biển dâng cao. Bên cạnh đó, Singapore cũng đang đầu tư mạnh vào các công ty khởi nghiệp liên quan đến Metaverse. NGC Ventures đã công bố một quỹ trị giá 100 triệu đô la để giúp thúc đẩy sự phát triển của công nghệ Metaverse tại Singapore

• Thành phố Dubai: Với mục tiêu tạo ra hơn 40.000 việc làm mới bằng cách thu hút các công ty Metaverse, thành phố thịnh vượng này cũng đang xem xét việc xây dựng một thành phố song sinh kỹ thuật số để hỗ trợ quy hoạch đô thị. Cơ quan Đường bộ và Giao thông Vận tải Dubai (RTA) cũng đã công bố kế hoạch cho một số sáng kiến thông minh, chẳng hạn như sử dụng Bản sao kỹ thuật số để tái tạo Mạng lưới Tàu điện ngầm Dubai. Thuật toán này kết hợp dữ liệu thu thập được theo thời gian và cung cấp những thông tin chi tiết có giá trị về lịch trình bảo trì. Nó cũng có thể đưa ra dự đoán về cách tránh những tai nạn không lường trước được trong tương lai.

Lời kết

Mặc dù bước đầu mang lại lợi ích lớn, nhưng sự liên kết giữa Metaverse – Digital Twin và Smart City vẫn đối mặt với thách thức như bảo mật dữ liệu, bất bình đẳng kỹ thuật số và nhu cầu hạ tầng công nghệ cao. Tuy nhiên, trong bối cảnh công nghiệp 4.0, các nghiên cứu cho thấy đây là xu hướng phát triển tất yếu, Metaverse – Digital Twin đóng vai trò như một cột mốc trong sự chuyển đổi của Thành phố thông minh. Trong tương lai, sự hội tụ này có thể dẫn đến các mô hình đô thị lai, nơi cư dân có thể tương tác đồng thời với thế giới thực và ảo để giải quyết vấn đề đô thị hóa toàn cầu.

Người thực hiện

Lê Việt Hưng

Phòng Dịch vụ số - Cục Chuyển đổi số quốc gia

Tài liệu tham khảo

1. https://aisel.aisnet.org/iceb2022/12

2. https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-981-97-3305-7_17

3. https://papers.ssrn.com/sol3/papers.cfm?abstract_id=5223788

4. https://ieeexplore.ieee.org/document/10453803