聂青青
（赣州职业技术学院，江西赣州 341000）
1992 年，Neal Stephenson 在科幻小说 《Snow Crash》 中第一次提到了“Metaverse（元宇宙）” 这个概念，“Metaverse” 这个词由前缀“Meta”（超越）和词干“Verse”（从“universe” 演变而来）组成。目前，元宇宙尚没有一个权威、统一的定义，它仍是一个不断发展和演变的概念。《2020-2021 年元宇宙发展研究报告》 提出，元宇宙是新型虚实相融的互联网应用和社会形态，是现实世界的镜像，市民可以与虚拟人交互进行内容生产和世界编辑。
元宇宙可分割为3 种实现方式：虚拟现实、增强现实和虚拟世界[1]。虚拟现实（Virtual Reality，VR）是身临其境的世界，可以通过耳机和触觉技术在数字世界中触摸、感受和移动，又名为数字世界中的物理感官和表征。增强现实（Augmented Reality，AR）是一种发生在物理世界中的交互体验，覆盖着计算机生成的对象和环境，又名为物理世界中的数字表示。虚拟世界是对元宇宙最开放的解释，具有化身、皮肤、经济和社交平台的传统游戏本身就可被视为元宇宙。除了现在举办的一些虚拟音乐会的较新的游戏变元宇宙之外，还有一些游戏和世界正在区块链上构建，这些游戏和世界能够创建新的生态系统和世界，帮助建立桥梁数字和物理。完全数字化的世界，具有数字表示。
作为我国农业的重要组成部分，畜牧业在我国农业经济发展中贡献了巨大的力量，是现代农业大产业中不可或缺的重要板块[2]。因此，在乡村振兴战略背景下，我们更应该在“智慧畜牧” 基础上与时俱进，重视元宇宙与畜牧业的深度融合发展，推广应用，从而推动畜牧业高质量、高效率的发展，为乡村振兴战略的全面推进做出贡献。
“畜牧元宇宙” 是一个全新的概念，目前还没有相关文献对其进行阐述。为此，本文试对畜牧元宇宙的内涵作如下表述：畜牧元宇宙是将元宇宙技术基础上构建起来的畜牧养殖场景融合进现实，并通过数字孪生、区块链技术等实现虚实空间的相互映射与动态交互。简言之，畜牧元宇宙是作为元宇宙在畜牧业的应用，面向畜牧业从业人员和畜牧兽医专业学生所营造的多技术融合的沉浸式养殖、学习环境。
2.1 利用畜牧元宇宙增加奶牛生产性能
随着全球畜牧业的大力发展，奶牛业已经成为支持现代畜牧业发展的一个重要产业。在奶牛智慧养殖领域，人工智能的大数据、机器学习、计算机视觉、机器人、物联网等技术已经逐步应用到奶牛养殖业的各个环节[3]，从而实现对奶牛及养殖场的智慧监管。大数据技术的基础技术包括数据采集、数据预处理及数据库等，在奶牛养殖中主要用于远程生命体征监测及智能放牧监管。计算机视觉是指机器人代替人眼对目标进行识别、跟踪和测量，并进一步进行图像处理的技术，在奶牛养殖中主要应用于机器人扫描等终端设备。机器学习是指让多层神经网络可以进行训练与学习的办法，在奶牛养殖中主要用于对牛只体征及活动情况的数据采集工作。数据科学是通过结合诸多领域，例如统计、模式识别、数据可视化中的理论和技术，从中提取出有价值的部分来生产数据产品，在奶牛养殖中被广泛应用于位置追踪管理。物联网技术是互联网、传统电信网等信息承载体，让所有能行使独立功能的普通物体实现互联互通的网络的技术，在奶牛养殖中通过即时定位与地图构建即可实现对放牧的远程调度工作。人工智能（Artificial Intelligence，AI）芯片技术用于加速AI 应用中大量计算任务的模块，在奶牛养殖中通用于牛只的可穿戴装备。机器人技术是研究机器人的设计、制造、运作和应用，以及控制他们的计算机系统、传感反馈和信息处理，在奶牛养殖中的机器人终端设备可协助人工完成既定工作。不过，随着科技发展，奶牛智慧养殖领域又出现了新气象。
土耳其某农场的奶牛，此前一直放养在草场上，但随着冬季到来，气温逐渐寒冷，农场主将奶牛们赶至室内，与原来温暖舒适的草场相比，室内养殖的奶牛情绪不佳，农场主起初采用了一些传统的常见方式改变现状，比如给奶牛听舒缓的音乐，但收效甚微，之后想到了虚拟现实，即给奶牛戴上VR 眼镜，用虚拟现实技术[4,5]，让奶牛误以为就身处大自然中，从而带来愉悦的心情，即“元宇宙养牛”。
戴上VR 眼镜后，奶牛看到的虚拟景象是夏日晴天里一望无际的草原。一边听着古典音乐和鸟鸣等音效，一边沉浸在原生态的大自然中，可以有效缓解奶牛压力。没戴眼镜时，每头奶牛的产奶量是一天22L。给奶牛戴VR 眼镜10d 后，结果显示，进入 “元宇宙” 的这些沉浸式产奶的奶牛，一天可以产出27L奶，提高了生产性能，表明畜牧元宇宙行之有效。如果一头牛每天生活在拥挤脏乱的牛棚中，采食干草料，情绪不积极，便会导致各种与增加精神压力相关的激素水平升高，包括皮质醇、催乳素、性激素等。皮质醇升高后，大量葡萄糖会被释放到血液中，导致奶牛出现消化问题，产奶量也会随之下降，然而，令其愉悦的场景会让奶牛更快乐，而快乐的奶牛产奶量更高[6]，故畜牧元宇宙与动物养殖相适应。
2.2 利用畜牧元宇宙增加动物运动量
为保障动物机体的健康，动物需要有一定的运动量[7-10]，但是圈养动物的运动量通常较少，动物常为亚健康状态。目前市场上已有动物运动测量系统[11]，其采用“被动红外线传感器”，通过感觉动物的体温表象如红外线辐射来记录主体的活动量。如果动物患病，通常表现为萎靡不振、不愿走动，或者精神亢奋、疾走暴跳，故动物运动测量系统对动物的异常行为可以及时预警，但是此技术仅为一个记录系统，功能有限。为有效预防动物患病、保障机体健康，方法之一是适度增加动物运动量。
《齐民要术》 提到[12]，“常系猕猴于马坊，令马不畏、避恶、消百病也。” 在养马的马厩中同时养猴子，这样能有效趋避马瘟。猴子天性好动，每每当这些马松懈倦怠的时候，猴子就会去撩拨它们。这样就使马时刻保持忧患心理，并且还得到一定的训练，从而提高马对疾病的抵抗能力。《齐民要术》 中记载的是保障马机体健康的方法，而现代智慧畜牧中的各种技术大都为记录、收集、处理分析信息的手段，故现代智慧畜牧和科技发展的思考方向可为提高动物健康状况的发明和应用，而不仅仅为了收集信息的技术。如畜牧元宇宙，即可促进动物主动运动以达到预防疾病的效果。若使动物认为自己处在野外环境中，且有很多同类伙伴，他们可以尽情奔跑和探索周围世界，改善圈养动物的心情舒适度和增加运动量，也可以设置猎食动物的出现，让家畜紧张、奔跑，促进体能提升。畜牧元宇宙的应用，将增加圈养动物的运动量，达到预防疾病、提高动物健康状况的目的，同时对动物健康状况进行监测，对异常行为及时预警，为规模化精准养殖提供技术支撑。
2.3 利用畜牧元宇宙培养专业人才
农业是乡村振兴战略落实发展的根本产业，而畜牧业是农业的核心组成部分，是推进农业现代化、发展农村经济的支柱型产业。乡村要振兴、畜牧业要发展，人才是瓶颈。习近平总书记高度重视信息化建设和数字经济、数字中国建设发展，多次强调数字化、网络化、智能化在中国特色社会主义现代化建设中的重要意义[13]。教育信息化应作为发展的战略制高点，以教育信息化推动教育高质量发展，以教育信息化引领人才培养。故建立畜牧元宇宙学习社区是畜牧业人才培养顺应时代的表现。新冠肺炎疫情的出现和互联网技术的发展，已使建立虚拟学习社区成为关注热点[14]，Sloodle（当前国际上流行的一个开源三维虚拟学习环境）的虚拟社区特征十分突出，它将Moodle 学习管理系统与Second Life 游戏（一款非常受欢迎的网络虚拟游戏）整合在一起。Sloodle 的开发者和用户都可以参与社区建设，并在社区中进行社会互动，形成社区意识。任何用户都能参与在Sloodle 岛上举办的定期会议和讨论等[15]。
在传统的教学过程中，动物疾病的手术治疗实训课内学生主刀的机会较少，通过元宇宙可实现学生随时随地进入虚拟手术室，模拟合理分工，学习相关手术操作，体验身临其境的感受和对话交流，让学生仿佛置身于真实的手术室内，既改善了现实主刀机会较少的现状，又提高了学生的学习效率。
畜牧元宇宙应当尽力满足培养人才过程中的各项需求。某些畜牧科学研究会涉及昂贵的仪器和试剂，有些试剂甚至有致癌风险，在进行实操之前，可利用畜牧元宇宙提前熟悉操作。畜牧业人才培养过程中，如果学校或者企业不具备充足的实验条件，会在一定程度上影响教学质量，而元宇宙的应用既可轻松实现实验条件，还可以让学生学习到国际前沿的相关技术，有利于培养人才。如果学生希望了解西藏牦牛粪便中微生物的种类，通常需亲自去现场采集粪便，费时费力，通过元宇宙，便可进入元宇宙进行模拟采样，现实生活中，样品则会邮寄到学生所在目的地，非常便捷。
2.4 利用畜牧元宇宙发展虚拟畜牧产业
网上养殖动物早已在各大城市流行，线下的养殖场会根据用户要求进行养殖，通过动物养殖和动物产品获得现实利益。元宇宙的养殖模块，用户需亲自操作养殖过程中的各个环节，带来真实体验，也可雇佣其他用户帮助饲养。如果想售卖动物，可以在元宇宙中直接交易，收益可转化为现实世界收益。元宇宙的养殖模块与现实中的养殖场相比，具有资源节省、满足用户养殖爱好、提供更多工作岗位、减少疫病传染风险、无环境污染问题等优势。元宇宙是现实世界的镜像，也可以进行动物拍卖会，吸引全球用户来中国购买动物，扩大品种动物的影响力。后疫情时代，用户可以在元宇宙中身临其境的进行动物饲养、拍卖等活动，负责养殖设备和动物产品的商家也可赞助拍卖会，提高知名度，促进各产业的发展。
畜牧元宇宙中，可存在元宇宙动物园，虚实结合，超越现实，开设史前动物馆。用户可以观看到史前生物，极具真实感，给现代人类带来不一样的体验，珍惜现代文明社会，也可收取一定门票，设置解说员、饲养员、管理员等岗位，现实人类就职其中。综上可以预见，元宇宙具有巨大的潜力，且应用前景乐观。
虽然我国政府对于元宇宙的核心支撑技术如AI、VR、AR 等，在畜牧领域的应用给予了大力支持，但是目前国内外对元宇宙在畜牧领域的应用研究尚处于萌芽阶段。由于元宇宙描述的未来图景过于超前，现有的相关技术尚未成熟，而核心支撑技术的畜牧应用研究设计也相对简单，故目前从理论到实现还有很长的一段路要走，但是可以预见，元宇宙在畜牧养殖业具有巨大的潜力，且应用前景乐观。
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