Metaverse-Technologien erklärt

Das Metaverse ist eine Sammlung digitaler Ökosysteme, die auf verschiedenen Arten von 3D-Technologie, Software für die Zusammenarbeit in Echtzeit und dezentralen Finanztools auf Blockchain-Basis aufgebaut sind. Wie die vielen Websites, aus denen sich das Internet zusammensetzt, sind diese digitalen Ökosysteme autark, können aber miteinander verknüpft werden, um ein zusammenhängendes Metaverse zu bilden.

In den digitalen Universen, die das Metaverse bilden, können die Benutzer ihre eigenen 3D-Avatare anpassen, um mit anderen Benutzern in Echtzeit und innerhalb der computergenerierten Umgebungen zu interagieren. Damit dies möglich ist, muss die zugrundeliegende Infrastruktur jedoch mit einer Vielzahl verschiedener Technologien kompatibel sein.

Metaverse-Technologien umfassen dabei eine Kombination aus Augmented Reality (AR), Virtual Reality (VR), Künstlicher Intelligenz (KI), 3D-Rendering, Blockchain-Lösungen, Cloud Computing und vielem mehr. Was die Hardware betrifft, so können Nutzer über eine umfangreiche Auswahl von Geräten auf die meisten Metaverse-Anwendungen zugreifen: von Webbrowsern auf PC, Handy und Tablet bis hin zu speziellen AR-Brillen und VR-Headsets.

Wie bei jedem Computerprogramm besteht die Metaverse-Infrastruktur aus mehreren Schichten, die übereinander gelegt werden, um die endgültige Anwendung zu bilden. Diese funktionieren jedoch anders als gewöhnliche Programme.

Eine vereinfachte, aber ausreichende Version des Metaverse-Schicht-Systems wurde von dem Spieleentwickler und Unternehmer Jon Radoff veröffentlicht. Er schlägt die Existenz von sieben Ebenen vor:

Schauen wir uns das einmal genauer an:

Diese Ebene enthält die grundlegenden physischen Elemente des Metaverse, einschließlich der Metaverse-Hardware, der Netzwerkinfrastruktur und der Rechenressourcen, die die virtuelle Umgebung unterstützen. Sie umfasst die Server, Rechenzentren und Cloud-Dienste, die die Erstellung und den Betrieb des Metaversums ermöglichen.

Diese Schicht beschreibt die physischen Geräte, die es den Nutzern ermöglichen, mit dem Metaverse zu interagieren. Dazu gehören PCs, Smartphones, VR-Headsets, AR-Brillen, Geräte mit haptischem Feedback, Tools zur Gesten- und Spracherkennung sowie alle anderen Eingabe-/Ausgabemechanismen, die die Fähigkeit des Nutzers zur Interaktion mit dem virtuellen Raum verbessern.

Dezentralisierung ist ein Schlüsselkonzept in vielen Metaverse-Projekten, wobei die Blockchain-Technologie zur Verteilung von Kontrolle und Eigentum genutzt wird. Diese Ebene umfasst dezentrale Systeme für die Identifizierung, Rückverfolgbarkeit und das Eigentum an virtuellen Vermögenswerten.

Spatial Computing (in etwa: räumliches Programmieren) ist der Bereich, in dem der Code des Metaverse mit der physischen Welt interagiert. Diese Schicht nutzt AR/VR- und 3D-Engines, um die reale Umgebung des Nutzers abzubilden und die digitale Erfahrung in die räumliche Umgebung zu übertragen.

Diese Ebene konzentriert sich auf die wirtschaftlichen Aspekte des Metaverse, die es den Nutzern ermöglichen, digitale Güter zu erstellen, zu kaufen und zu verkaufen. Sie umfasst die Erstellung von virtuellen Gütern, die Einrichtung von Marktplätzen und die Integration von Kryptowährungen und Non-Fungible-Tokens (NFTs) zur Erleichterung von Transaktionen.

Im Metaverse gibt es viel zu entdecken, daher ist die Entdeckungs-Ebene von entscheidender Bedeutung. Diese Ebene umfasst Technologien und Systeme, die den Nutzern helfen, neue virtuelle Räume und interessante Ereignisse zu finden, zu erkunden und neue Erfahrungen zu machen. Sie kann Empfehlungsalgorithmen, Suchfunktionen und Funktionen zur sozialen Kuratierung von angezeigtem Inhalt umfassen, die das Benutzererlebnis verbessern.

An der Spitze der Hierarchie steht die Erlebnisebene, die das gesamte Nutzererlebnis innerhalb des Metaversums umfasst: Spiele, soziale Interaktionsmöglichkeiten, Unterhaltungsinhalte und andere immersive Elemente, die die Reise und die Aktivitäten des Benutzers ausmachen. Auf dieser Ebene ist alles versammelt, was die Benutzer tatsächlich tun können.

Extended Reality (XR) ist ein Überbegriff, der Augumented Reality (AR) und Virtual Reality (VR) sowie andere (visuelle und taktile) immersive Technologien umfasst, die eine nahtlose Verschmelzung von realer und virtueller Welt ermöglichen sollen. Im Metaverse ermöglicht es die XR den Nutzern, zwischen vollständig immersiven virtuellen Umgebungen (VR) und erweiterten Erfahrungen in der realen Welt (AR) zu wechseln oder diese miteinander zu kombinieren.

XR kann verschiedene Anwendungen im Metaversum unterstützen: Mixed-Reality-Erlebnisse, die virtuelle und physische Elemente kombinieren, immersives Storytelling, kollaborative Arbeitsräume und interaktive Bildung. Alles in allem ermöglicht der Einsatz von XR:

Mithilfe von XR können sich Nutzer mit virtuellen Inhalten beschäftigen und auf eine Weise miteinander interagieren, die sich immer realistischer anfühlt.

Hierbei handelt es sich um die Disziplin, die es dem Metaverse ermöglicht, die physische Welt zu verstehen und auf sie zu reagieren. Sie ist in hohem Maße auf XR angewiesen und entscheidend für die Schaffung moderner interaktiver virtueller Umgebungen.

XR verleiht virtuellen Umgebungen ein Gefühl der Präsenz, sodass die Benutzer das Gefühl haben, einen physischen Raum mit anderen zu teilen.

Die XR-Metaverse-Technologien unterstützen das Erstellen, Erforschen und den Handel mit digitalen Gütern innerhalb der virtuellen Umgebung. Die Benutzer können ihre realen Körper nachbauen, kaufen, verkaufen und mit virtuellen Objekten und Räumen interagieren.

VR wird insbesondere für Schulungssimulationen in Branchen wie dem Gesundheitswesen und der Luftfahrt eingesetzt, in denen der Zugang zu Schulungsmaterialien kostspielig ist. Digitale Umgebungen, die durch XR ermöglicht werden, tragen zur Schaffung realistischer Szenarien für das Lernen und die Entwicklung von Fähigkeiten bei.

Hier sind einige technische Optionen für die Metaverse-Entwicklung:

Während AR und VR die Technologien sind, die einem schnell in den Sinn kommen, wenn es um das Metaversum geht, kann der Einfluss von KI auf virtuelle Umgebungen nicht hoch genug eingeschätzt werden. Unauffällig verbessert KI verschiedene Aspekte der Benutzererfahrung, der Interaktion und der Gesamtfunktionalität virtueller Räume. Ein Beispiel:

NPCs, die Abkürzung für “non-player characters” (zu Deutsch: Nicht-Spieler Charaktere), sind eine wichtige Stütze in Videospielen, da sie zu immersiveren und dynamischeren virtuellen Welten beitragen. KI-gesteuerte NPCs zeigen realistische Verhaltensweisen, reagieren auf natürliche Weise auf Benutzerinteraktionen und simulieren menschenähnliche Handlungen, wodurch sie die Umgebungen des Metaverse auf überraschende Weise beleben.

KI-Algorithmen analysieren das Nutzerverhalten und Metaverse-Interaktionen, um Vorlieben vorherzusagen und ansprechende Nutzererlebnisse zu gestalten. Diese Personalisierung kann individuelle Inhaltsempfehlungen, adaptive Spielszenarien und individualisierte virtuelle Umgebungen umfassen.

Generative Algorithmen können virtuelle Landschaften, Objekte und sogar Erzählungen erstellen. Dies kann Entwicklern und Kreativen helfen, virtuelle Welten effizient mit dynamischen Inhalten zu füllen und den Bedarf an manuellen Eingriffen zu verringern.

KI-gesteuertes NLP (Verarbeitung natürlicher Sprache) erleichtert die Kommunikation innerhalb des Metaverse. So können Nutzer mit virtuellen Entitäten oder anderen Nutzern per Sprache oder Text kommunizieren und KI hilft dabei, diese Interaktionen zu verstehen und kontextbezogen darauf zu reagieren.

Virtuelle Umgebungen können sich auf der Grundlage des Nutzerverhaltens weiterentwickeln. Diese Anpassungsfähigkeit verstärkt das Gefühl des Eintauchens und der Handlungsfähigkeit im virtuellen Raum und macht das Erlebnis sehr viel persönlicher.

Die KI-Algorithmen von Metaverse können unangemessenes Verhalten erkennen und verhindern, Inhalte filtern und Community-Richtlinien durchsetzen. Dies erleichtert die Aufgabe, eine sicherere und inklusive virtuelle Umgebung zu schaffen.

Im Folgenden finden Sie einen allgemeinen Überblick über die wichtigsten KI-Technologien und -Tools, die ein Metaverse-Entwickler verwenden könnte:

Da die virtuellen Umgebungen des Metaverse hochmoderne Grafiken erfordern, um die Benutzer in das Geschehen eintauchen zu lassen, sind 3D-Modellierung und -Rekonstruktion Kerndisziplinen, die beherrscht werden müssen. Einige ihrer wichtigsten Aspekte sind:

Realistische und gut gestaltete virtuelle Welten bieten das fesselnde Metaverse-Erlebnis, nach dem sich die Nutzer sehnen, indem sie sie in die virtuelle Welt eintauchen lassen. Dabei sind Metaverse-3D-Modelle ebenfalls hilfreich.

Hochwertige und anpassbare Avatare fördern die Repräsentation der Benutzer, die Personalisierungsmöglichkeiten und den Selbstausdruck im virtuellen Raum. Detailliertes Objektdesign, eine gängige Strategie in Triple-A-Spielen, um die Spieler zu locken, trägt ebenfalls zu dynamischen und interaktiven Umgebungen bei.

Open-Source-3D-Modellierungstools ermöglichen es den Nutzern, eigene Inhalte für das Metaverse zu erstellen und beizusteuern, darunter virtuelle Objekte, Gebäude und sogar ganze Umgebungen. Wie auf Plattformen wie Minecraft und Roblox zu sehen ist, fördern nutzergenerierte Inhalte Kreativität, Vielfalt und ein Gemeinschaftsgefühl, bei dem die Nutzer ihre virtuellen Erfahrungen gestalten und personalisieren können.

Hier sind einige der Tools, die Metaverse-kompatible 3D-Modellierung unterstützen:

Digitale Zwillinge (Digital Twins) sind virtuelle Modelle bzw. Simulationen von realen Prozessen und Systemen, die dazu dienen, Probleme in Lieferketten und bei der Wartung von Anlagen vorauszusehen. Digitale Zwillinge müssen per Definition immersiv, datengesteuert und dynamisch sein. Mit anderen Worten: Sie passen perfekt in das Metaverse.

Hier sind einige Beispiele dafür, wie digitale Zwillinge und Simulationen das Metaverse beeinflussen:

Nutzer können digitale Nachbildungen von Immobilien erkunden und mit ihnen interagieren, an der virtuellen Immobilienentwicklung teilnehmen und sogar als potenzielle Mieter oder Käufer der realen Immobilie handeln.

Stadtplaner und politische Entscheidungsträger können ganze Stadtteile im Metaverse duplizieren, um die Auswirkungen vorgeschlagener Änderungen zu visualisieren und zu analysieren. Dies bringt die datengesteuerte Entscheidungsfindung in der Stadtentwicklung und Infrastrukturplanung voran.

Branchen wie Energie, Fertigung und Verkehr profitieren bereits von der Echtzeitüberwachung und der vorausschauenden Wartung, welche die digitalen Zwillinge ermöglichen. Der Übergang zum Metaverse ist einfach der nächste logische Schritt.

Architekten, Ingenieure und Designer können das Metaversum nutzen, um ihre Entwürfe in einer dynamischen und interaktiven Umgebung zu visualisieren, zu testen und zu verfeinern.

Hier finden Sie einen Tech-Stack, der mit der Metaverse-Entwicklung für digitale Zwillinge kompatibel ist:

Die Blockchain-Technologie hat einen tiefgreifenden Einfluss auf das Metaverse. Die zentralen Blockchain-Konzepte der Dezentralisierung, der Kollektivität und des Vertrauens in neue Wirtschaftsmodelle wurden in vielen virtuellen B2C-Umgebungen übernommen. Metaverse und Blockchain gehen dabei Hand in Hand:

Durch die Verteilung von Kontrolle und Eigentum unter den Teilnehmern verringert die Blockchain die Abhängigkeit von zentralen Behörden und stellt die Autonomie der Nutzer in den Vordergrund. Im Metaverse bedeutet dies eine bessere Kontrolle über ihre virtuellen Vermögenswerte, Identitäten und Interaktionen.

Blockchain ermöglicht echtes Eigentum an digitalen Vermögenswerten über NFTs: überprüfbare digitale Vermögenswerte, die in der Blockchain gespeichert sind. Metaverse-Benutzer können digitale Ökonomien schaffen, indem sie virtuelle Vermögenswerte wie virtuelle Immobilien, digitale Kunst oder Spielgegenstände mit nachweisbaren Eigentumsrechten kaufen, verkaufen oder anders handeln.

Native Kryptowährungen oder Token können für Transaktionen, Belohnungen und Anreize verwendet werden. Dabei können Nutzer mit nativen digitalen Währungen Geld verdienen, ausgeben und handeln, um neue Wirtschaftsmodelle und Möglichkeiten für Inhaltsersteller, Entwickler und Teilnehmer zu schaffen.

Die Interoperabilität zwischen verschiedenen Metaverse-Plattformen ermöglicht den Nutzern die nahtlose Übertragung von Vermögenswerten und sogar Identitäten. So können Nutzer ihre virtuellen Vermögenswerte und Identitäten über verschiedene Metaverse-Umgebungen hinweg mit sich führen und auf diese Weise ein stärker vernetztes Erlebnis schaffen.

Hier ist ein allgemeiner Überblick über einen geeigneten Blockchain-Tech-Stack für das Metaverse:

Metaverse-Cloud-Computing-Systeme können entweder verteilt oder dezentralisiert sein. Während das dezentrale Modell aufgrund der Bedeutung der Dezentralisierung für Web3-Anwendungen besser bekannt ist, werden beide Modelle für das Hosting von Metaverse-Ökosystemen verwendet.

Die Entscheidung für das eine oder andere Modell hängt von der technischen Kapazität des Projekts, der angestrebten Leistung und den spezifischen Anforderungen ab, dennoch können Sie in beiden Fällen ein Cloud-natives Metaverse erwarten.

In einer verteilten Cloud geht es darum, die Leistung zu verbessern, die Latenzzeit zu verringern und Redundanz zu gewährleisten. Um dies zu erreichen, werden die Rechenressourcen, die Datenspeicherung und die Verarbeitungsfunktionen der Cloud auf mehrere Rechenzentren und sogar geografische Standorte verteilt. Dennoch gibt es eine zentrale Einheit bzw. Autorität, die diese verteilten Ressourcen verwaltet.

Verteilte Clouds sind auf Skalierbarkeit ausgelegt und teilen Ressourcen und Arbeitslasten über mehrere Standorte im Netzwerk. Dank der verbesserten Leistung können Metaverse-Anwendungen mehr Nutzer aufnehmen und mehr Transaktionen verarbeiten.

Verteilte Clouds nutzen in der Regel Edge Computing, um die Latenzzeit zu verringern. Indem Rechenressourcen geografisch näher an den Endnutzern platziert werden, können verteilte Clouds die Reaktionsfähigkeit von Metaverse-Anwendungen verbessern.

Verteilte Clouds bieten Redundanz, indem sie mehrere Instanzen ihrer Ressourcen an verschiedenen Standorten bereitstellen. Diese Praxis erhöht die Fehlertoleranz und minimiert das Risiko von Serviceunterbrechungen – selbst bei Hardwareausfällen oder anderen Problemen.

Nachfolgend finden Sie eine Zusammenfassung der wichtigsten Tech-Stacks für eine verteilte Metaverse-Cloud:

In einer dezentralen Cloud gibt es keine zentrale Autorität oder einen einzigen Kontrollpunkt. Stattdessen sind die Rechenressourcen über ein Netz von Knotenpunkten verteilt, und die Entscheidungsfindung erfolgt häufig durch Konsensmechanismen.

Diese Architektur ist für die direkte Kommunikation zwischen Knotenpunkten erforderlich und erleichtert die verteilte Datenspeicherung und -verarbeitung. Peer-to-Peer-Netzwerke können zu einer effizienten Datenabfrage und -verteilung innerhalb der dezentralen Cloud beitragen.

Dezentrale Clouds können in Blockchain-Netzwerke integriert werden, die Smart Contracts und Token-basierte Systeme für die Verwaltung und Ressourcenzuweisung nutzen. Obwohl Blockchain-Lösungen die Skalierung des Netzwerks erschweren können, bieten sie eine transparente Umgebung für die Verwaltung digitaler Vermögenswerte.

Dezentralisierte Clouds verringern das Risiko groß angelegter Verstöße und verbessern den Datenschutz, indem sie die Daten auf verschiedene Knotenpunkte verteilen. Darüber hinaus kann der dezentrale Charakter der Datenspeicherung je nach Gebiet, in dem die Daten gespeichert werden, für die Einhaltung von Vorschriften und Datenschutzbestimmungen relevant sein.

Hier ein allgemeiner Überblick über einen dezentralen Cloud-Tech-Stack:

Spatial Computing und Edge Computing sind zwei unterschiedliche, aber komplementäre Disziplinen, die jeweils bestimmten Zwecken innerhalb der Gesamtarchitektur des Metaversums dienen. Sie sind nicht entweder/oder: Beide können in jede Metaverse-Anwendung integriert werden, wenn das Projekt dies erfordert.

• Spatial Computing nutzt digitale Technologien zur Interaktion mit dem tatsächlichen Raum der physischen Welt. Es integriert digitale Informationen, wie z. B. virtuelle Objekte oder AR-Elemente, in die physische Umgebung des Benutzers. Spatial Computing kann virtuelle Elemente aus dem Metaverse über die reale Welt legen, so dass die Nutzer mit ihr interagieren können.

• Zu den Anwendungsfällen des Spatial Computing im Metaverse gehören AR-Anwendungen, Mixed-Reality-Erlebnisse, die Platzierung virtueller Objekte im physischen Raum, interaktive Hologramme und raumbezogene Anwendungen, die auf die Umgebung des Benutzers reagieren.

Zu den Tech-Stacks des Spacial Computing für das Metaversum gehören:

• Edge Computing umfasst die Verarbeitung von Daten näher an der Quelle der Datenerzeugung (d. h. in der Nähe des "Rands" des Netzes), wodurch Verzögerungen minimiert und Echtzeitanwendungen verbessert werden. Edge Computing verringert die Latenz in Metaverse-Anwendungen, insbesondere in solchen, die Interaktionen mit geringem Ping erfordern, wie z. B. Gamified Ecosystems.

• Zu den Anwendungsfällen für Edge Computing im Metaverse gehören Multiplayer-Spiele in Echtzeit, kollaborative virtuelle Umgebungen, Live-Streaming von VR-Inhalten und alle Anwendungen, bei denen niedrige Latenzzeiten entscheidend sind.

Zu den technischen Möglichkeiten des Edge Computing für das Metaverse gehören:

Durch die Kombination von IoT-Technologien mit dem Metaverse wird der virtuelle Raum mit noch mehr Interkonnektivität und Reaktionsfähigkeit ausgestattet. Mit den richtigen Tools macht die IoT-Integration das Metaversum realistischer und hilft, die Kluft zwischen der physischen und der digitalen Welt noch besser zu überbrücken.

• Sensordaten in Echtzeit

IoT-Geräte, die mit Sensoren ausgestattet sind, liefern Echtzeitdaten aus der physischen Welt. Kameras, Beschleunigungsmesser und Umgebungssensoren können genutzt werden, um dynamische virtuelle Umgebungen zu schaffen.

• Wearables und biometrische Daten

Metaverse-Wearable-Geräte wie Smartwatches oder Fitness-Tracker können biometrische Daten wie Herzfrequenz, Körpertemperatur und Bewegung erfassen. Durch die Integration dieser Daten in das Metaverse werden die Personalisierungsmöglichkeiten für die Nutzer verbessert.

• Smart Home-Integration

Smart-Home-Geräte, wie z. B. intelligente Lampen und Thermostate, können in das Metaverse integriert werden. Benutzer können virtuelle Umgebungen steuern und mit ihnen interagieren, indem sie sie mit realen Smart-Home-Geräten verbinden.

• Interaktivität mit der Umgebung

Geräte können Daten über die physische Umgebung erfassen, z. B. Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Lichtverhältnisse. Diese Informationen ermöglichen die Erstellung lebensechter Umweltsimulationen innerhalb des Metaverse, die die tatsächlichen Wetterbedingungen im virtuellen Raum widerspiegeln.

Nachfolgend finden Sie einen Überblick über das IoT im Metaverse und seinen Tech-Stack:

Also, kurz gesagt? Selbst bei so unglaublich revolutionären Technologien wie dem Metaverse ist der klassische Dreiklang aus den richtigen Softwareingenieuren, ausgeprägtem Fachwissen und ein gutes Verständnis für den Puls der Zeit ein guter Ausgangspunkt.