我國元宇宙產業技術發展路徑研究

摘 要：元宇宙通過新一代信息技術的深度融合，構建了一個虛實共生、相互映射的交互式信息世界，是人類社會智慧化發展的技術衍生物。當前，我國已初步構建元宇宙的生態圈，但仍在產業布局、技術研發與政策落實等方面存在提升空間。本文通過“專屬語料+熱點詞云+自映射聚類+技術聚類圖譜”的方法，對近年來我國元宇宙產業技術的熱點、特征與趨勢進行逐級遞進分析，理清產業技術發展脈絡，并從綜觀角度提出產業技術發展路徑的建議，包括完善基礎設施建設、推進元宇宙標準及治理體系、應用場景驅動技術創新、產業鏈帶動元宇宙生態構建等，對于元宇宙領域的產業發展、項目布局與政策制定具有一定參考作用。

關鍵詞：元宇宙；產業技術；自組織映射；共詞聚類；發展路徑

元宇宙（Metaverse）指的是由現實世界映射或超越現實世界，可與現實世界交互的虛擬世界，具備新型社會體系的數字生活空間。我國有關部門發布了一系列指導性文件，旨在為元宇宙產業的健康發展提供方向指引。2023年9月，工業和信息化部辦公廳、教育部辦公廳、文化和旅游部辦公廳、國務院國資委辦公廳、廣電總局辦公廳聯合印發《元宇宙產業創新發展三年行動計劃（2023—2025年）》，強調到2025年，元宇宙技術、產業、應用、治理等取得突破，成為數字經濟重要增長極，產業規模壯大、布局合理、技術體系完善，產業技術基礎支撐能力進一步夯實，綜合實力達到世界先進水平。2024年1月，工業和信息化部等七部門聯合印發的《關于推動未來產業創新發展的實施意見》明確指出，要突破元宇宙入口等具有爆發潛能的超級終端，并加快工業元宇宙等新興場景推廣，以場景創新帶動制造業轉型升級。然而，由于元宇宙技術領域廣且邊界模糊，且存在安全及隱私保護尚未完善等問題，制約了元宇宙產業的快速發展。本文基于情報視域，嘗試繪制元宇宙發展的技術路線圖譜，總結元宇宙產業的技術發展趨勢，以期為產業發展厘清技術布局提供支撐，具有一定的理論和實踐意義。

一、相關研究進展

國內與元宇宙相關的研究眾多繁雜，根據近年來關于元宇宙在產業方面的相關研究，可將其總結為“行業產業賦能，技術特征解構，產權法制治理”三個方面。

行業產業賦能方面，張涵等人從技術賦能視角，分析了元宇宙為創新載體開拓文化產業新模式新業態的路徑。黃華一基于元宇宙技術的應用，提出改變傳統金融信息不對稱狀況，提高了經濟交易中的信息豐裕度的對策。胡奇從技術的視角切入，探索元宇宙技術加持下數字化鄉村構建的現實狀況與現實障礙，提出以元宇宙溢出效應耦合鄉村多產業生態，推動鄉村數字化轉型和多元產業的發展路徑。

技術特征解構方面，陳鳳仙等人從數據視角出發，提出元宇宙需要“數據升維”，助推元宇宙在技術、產業、應用、治理等方面取得突破的可行性。袁蓉在科技創新生態系統理論基礎上，結合現存的元宇宙產業生態結構，認為元宇宙技術使得成果廣泛數字化，可以有效提升科技創新效率。王紹帥等人闡釋了工業元宇宙的數字孿生、網絡協同互作、人工智能、5G與區塊鏈等關鍵支撐技術，以企業智造元宇宙平臺虛擬仿真環境為例， 探索工業元宇宙在制造場景的應用模式。

產權法制治理方面，牛迅等人構建了以元宇宙底層技術為支撐的圖書館數字藏品開發架構模式，并從法律政策角度提出了規范數字藏品的內容及流通的建議。曹媛柯則對于元宇宙空間下作品著作權保護問題進行了保護路徑的研究，為司法實踐提供參考。王瑾嫻等人從“擬制虛擬著作權人確定權利歸屬”“堅持法定作品類型優先”“構建公共領域保留制度”三個維度著手，構建了維持虛擬數字空間著作權制度的動態平衡機制。袁達松等人分析了數字貨幣的法律風險，基于包容性原則，提出了穩步推進中央銀行數字貨幣、加強國際間的監管合作的對策。

上述研究工作從賦能產業、技術內涵以及法制倫理進行了細粒度的研究，都是基于元宇宙產業的部分環節開展研究，對于技術產業發展前沿性與前瞻性布局提出了有針對性的發展路徑。而從整體全面的產業技術發展角度來看，其發展路徑的指引能力略顯單薄。

部分文獻基于產業技術報告、投資市場規模或文獻計量等方法對元宇宙產業技術發展進行綜述的相關研究。這些工作從不同來源的知識語料分析了元宇宙的縱深發展趨勢，并基于分析結論提出了具有不同側重點的發展對策。由于知識語料來源不同，其分析結果可能存在一定偏差，因此對元宇宙產業發展的綜觀性、全面性和長期性指引能力稍顯不足。為此，本文嘗試引入多源知識合集，基于SOM（自組織映射神經網絡）對我國元宇宙產業技術進行綜觀分析，旨在得到更為客觀的元宇宙產業技術發展趨勢，為我國元宇宙產業發展提供科學指引。

二、研究方法與思路

為及時獲取我國元宇宙產業技術發展的最新動態，本文基于“專屬語料+熱點詞云+自映射聚類+技術聚類圖譜”的思路開展研究。一是梳理和整理最近2年的權威白皮書、官方政策以及中文核心期刊作為知識語料，其中權威白皮書能涵蓋產業趨勢、官方政策能體現產業布局、中文核心期刊內容則體現技術應用與發展前沿，能較好地反映當前發展現狀與技術發展趨勢；二是基于詞頻分析構建技術熱點詞云，對熱點進行追蹤分析，梳理當前的熱點產業技術區域；三是基于SOM對元宇宙產業技術發展的特征進行分析，總結技術發展的特點；第四則基于熱點技術與技術發展熱點進行共詞聚類，分析我國元宇宙技術發展趨勢；最后，根據技術發展趨勢提出我國元宇宙產業技術發展的科學路徑（見圖1）。

三、我國元宇宙產業技術發展熱點、技術特征與趨勢分析

（一）產業技術熱點分析

通過篩選2022-2023年國內權威的元宇宙產業白皮書、技術資料與國內中文核心期刊論文200條構建語料庫，并使用“微詞云”進行詞頻分析，聚類生成詞云圖（見圖2）。從圖中可以看出，以元宇宙為中心的虛擬世界（詞頻94），互聯網（詞頻93），區塊鏈（詞頻92），虛擬現實（詞頻89），游戲（詞頻89），人工智能、AI（詞頻87、72），AR（詞頻77），VR（詞頻78），NFT（詞頻63），5G（詞頻63），數據（詞頻61），平臺（詞頻62），空間（詞頻62），交互（詞頻62），沉浸（詞頻60），體驗（詞頻60），網絡（詞頻59），智能（詞頻78），這些高頻詞反映了當前元宇宙中技術應用中的熱點領域。

結合高頻詞分析與文獻具體內容調研，可以發現我國元宇宙產業的技術熱點主要體現在區塊鏈與NTF（非同質化通證）融合創新，游戲、社交、電商賦能新模式，虛擬現實深度交互，云智5G打造基礎環境四個方面。

一是區塊鏈與NFT融合創新。區塊鏈技術的去中心化、可追溯性、不可篡改性和透明性等特點為NFT的生成和交易提供了信任保障，解決了傳統數字資產中的信任與可驗證性問題。NFT是一種存儲在區塊鏈上的數據塊，具有唯一標記且限定數量的技術特性。NFT的成功實踐使得各行各業開始探索區塊鏈技術的應用場景，推動了數字資產市場和多個行業領域的重大變革。從藝術市場，到房地產、文化體育、音樂及游戲產業，越來越多的領域開始嘗試利用區塊鏈技術和NFT進行創新和變革。

二是游戲、社交、電商賦能新模式。當前元宇宙的發展主要集中于游戲、社交、電商等領域。電子游戲作為元宇宙的入口和載體，在各種場景的數字內容、各種素材高速高質量搭建、各種數字場景逼真展現等方面起到重要作用。雖然元宇宙與社交的融合目前在技術上和場景方面還處于初級階段，但相關場景已經初步落地。元宇宙對電商產業賦能形成以“人”為核心的 “人-貨-場”的商業模式。利用虛擬現實技術對產品進行虛擬展示，建立虛擬現實商城，虛擬商城導航輕松傳送、打造出極具競爭力的新購物模式。

三是虛擬現實沉浸交互體驗。虛擬現實技術的應用拓展了新的場景和市場潛力，促進了虛擬經濟和虛擬社交的發展，將成為元宇宙最重要的入口之一。擴展現實技術（XR）呈現出面向沉浸式體驗需求的保真度和便攜性增強的發展趨勢，通過高保真、多自由度的視頻渲染和更高分辨率的實現，推動擴展現實產品向更加真實的體驗和更廣泛的用戶接受度等方向發展，此外，XR技術在具身智能、機器人操作和增強現實等領域均展現出巨大的應用潛力。實時多感官社交互動機制使得人們實現了通過虛擬化的人物進行實時互動和交流的可能性，為互動參與者提供了更多的價值，包括互動績效、評估和情感響應等方面。蘋果公司于2024年發布的Vision Pro頭顯集成了多項擴展現實（XR）和混合現實（MR）功能，在元宇宙領域取得了實質性進展，使元宇宙生態系統更具競爭力。

四是云智5G打造基礎環境。新型算力與通信技術作為元宇宙的關鍵基礎設施，對用戶體驗產生的直接影響，是實現其全面功能和潛力的關鍵。5G及未來通信技術保障了數據的快速傳輸，云計算提供了強大的后臺支持，人工智能豐富了其中的內容和交互，提升了整體的功能性與用戶參與感。當前，我國正重點打造元宇宙基礎設施綜合管理平臺，旨在實現計算、存儲和通信能力的分布式協同。盡管當前元宇宙基礎設施建設呈現出快速發展的趨勢，但整體仍處于尚未完全成熟的階段。

（二）產業技術特征分析

元宇宙產業技術語料庫由多種異構數據源構成，其復雜性和多樣性使得難以僅使用如CiteSpace、VOSviewer等單一工具進行計量分析。同時，這些語料是大量存在的文本集合，數據維度較高，數據標注過程存在一定難度，即便完成標注，其質量也不完全可靠，因此需要引入無監督自組織映射（SOM）方法來實現元宇宙產業技術的特征分類。SOM算法由于受地形序關系的影響，最后產生的聚類結果具有比較高的可視化效果和可解釋性，且與K-Means不同的是，由于每次增量會更新所有的質心，因此受初始質心選取的影響很小，能較好地展現我國元宇宙產業技術的特征。

將國內元宇宙產業技術語料庫通過KH Coder構建出元宇宙自組織映射神經網絡（SOM），結果如圖3所示。

從圖3中可以看出，目前國內對元宇宙產業技術具備總體框架規劃、底層生態搭建、虛擬資產管理、技術融合應用、多維應用場景、研究機構布局6個典型特征。

A聚類：總體規劃框架。包括元宇宙基礎設施建設、元宇宙數字身份、社會組織形態、虛擬社會規則、價值體系、法律監管、交易機制或算法規則、人機交互等。

B聚類：底層生態搭建。包括泛化游戲、基于數字孿生的現實世界與虛擬世界的交互、基于腦機接口的人機深度融合、UGC的元宇宙內容、元宇宙情境知識構建、沉浸式體驗環境及社交媒介等。

C聚類：虛擬資產管理。展示了對元宇宙虛擬空間里的用戶、虛擬資產等元宇宙要素的管理以及虛實空間內不同模態資源之間的關聯。

D聚類：技術融合應用。包括5G、人工智能、物聯網、區塊鏈、虛擬現實技術等，上述技術在數字經濟的高質量發展中，提供了可靠的技術支撐。

E聚類：多維應用場景。涵蓋多個領域的應用場景，如：教學、新聞媒體、NFT交易、文旅活動、虛擬購物等。

F聚類：研究機構布局。主要涉及國內的互聯網頭部企業、高等院校等，以及這些機構在VR/AR產業、AI產業、元宇宙平臺以及元宇宙相關標準方面取得的進展。

（三）產業技術發展趨勢分析

根據對產業技術特征的聚類分析可知，國內元宇宙發展重點圍繞產業規劃設計、推進底層基礎設施建設、集成資產管理、技術融合應用、多維場景應用，特別是注重技術研究團隊的人才支撐，初步形成一個集頂層規劃、基建建設、場景賦能與人才支撐的閉環生態圈。為進一步分析我國元宇宙產業技術發展趨勢，本文基于熱點技術的共詞聚類，繪制元宇宙產業技術發展的脈絡演化圖譜。

基于Gephi構建出元宇宙技術共詞聚類圖（見圖4），通過對脈絡演化圖片進行相關文獻調查分析，總結出國內元宇宙產業技術具有以下發展趨勢。

1.沉浸式用戶體驗的技術需求日益加深

隨著AR/VR/MR設備、3D渲染、拓展現實、腦機接口、可穿戴設備、虛擬數字人、機器人技術的緊密部署與高速發展，基于3D的游戲場景、商業應用場景、數字藝術品交易、社交等虛擬現實平臺等應用將會更加廣泛，元宇宙等技術將向更多的體驗拓展，教育、購物、會展等活動將逐步轉移至虛擬世界。AI使元宇宙技術中的角色和行為更加智能化和逼真，如AI驅動的非玩家角色（NPC）可以提供更加真實和個性化的交互體驗，為用戶帶來更深層次的沉浸感。

2.用戶參與使得內容生態層更加繁榮

元宇宙的內容生態層是多維度和多層次的，主要由內容創設生態和內容應用生態兩大部分組成，旨在為用戶提供豐富、沉浸式和交互性強的虛擬環境。當前，內容被普遍認為是元宇宙高質量發展的關鍵變量，優質且豐富的內容是支撐多元互動的元宇宙應用場景的基礎。元宇宙的內容生態層通常將從專業生產內容（PGC）到用戶生產內容（UGC）和AI生成內容（AIGC）演進，用戶既是消費者也是生產者，元宇宙將虛擬世界和現實世界融合，將其變成一個可供公眾參與的平臺。雖然目前元宇宙產品形態尚未成熟，但元宇宙內容生態層的發展將圍繞提升內容質量、創新技術應用、優化用戶體驗以及推動多元化和融合化等方面展開，同時，對元宇宙經濟活動的監管、數字版權保護與發展、更加成熟的數字設施和規則的完善將成為元宇宙內容生態的關鍵組成部分。

3.物理世界與數字世界的資源融合共存場景更為普遍

元宇宙正成為數字經濟與實體經濟融合發展的重要平臺。元宇宙中的數實融合場景廣泛涵蓋商業、體育、文化、旅游、教育、醫療、智慧城市、辦公、房地產和個人社交等諸多領域，通過虛擬與現實的交織，創造出全新的體驗和服務模式。其中工業元宇宙作為數字經濟和實體經濟融合發展的新型載體，將推動形成虛實互動的智能制造新模式，可能成為率先落地的元宇宙場景之一。虛擬人物、數字原生實體如NFT、數字孿生、虛擬現實場景將更加頻繁地出現在元宇宙生態中，助力構建完整的元宇宙生態體系，形成元宇宙產業集群。隨著技術的不斷演進，數實融合將在元宇宙中持續拓展其影響力，重塑多個行業的未來。

4.元宇宙產業生態鏈的構建日趨完備

元宇宙產業將不斷拓展邊界，實現從底層技術到應用層面的全面革新。在技術層面，元宇宙將匯集區塊鏈、交互設計、人工智能、算力等前沿技術，融合虛擬與現實數字技術，為營造實時交互、沉浸式、高度互通的虛實融合環境提供技術支撐，構建起元宇宙的基礎架構。在應用層面，當前元宇宙的應用主要集中于游戲、社交、影視和沉浸式體驗等領域，隨著元宇宙的場景不斷落地，未來元宇宙在數字治理、教育培訓、醫療健康、商業貿易、金融及城市規劃等領域存在廣闊的發展空間。在產業層面，中國正逐步建成安全高效的信息網絡基礎設施，特別是在5G通信領域擁有較強的技術能力，在人工智能等方面也有一定的基礎。國內硬件制造商、軟件開發商、平臺與服務提供商正在共同打造元宇宙的支撐體系。同時，政策法規和監管框架正在逐漸完善，為元宇宙時代孵化新模式、新業態提供必要的保障。

四、推動元宇宙產業發展的相關啟示

（一）完善的元宇宙基礎設施布局是支撐虛實融合的關鍵基礎

要實現全身心的沉浸體驗，交互式設備（包括體感、觸感、目感、味感）是實現人在虛擬世界“行走”的重要裝置，而承載虛擬世界各類場景的穩定運行則需要大量的算力基礎，特別是以圖像、視頻、語音為交互的實時場景，投入的算力十分巨大，以實用AR/VR場景為例，其可能需要39000 Pflop/s（千萬億次/秒）的算力支撐。因此，要良好、穩健地運轉整個元宇宙世界，實現即時交互的虛擬化場景，需要建立龐大的分布式節能型算力網絡節點，用于連接可認證的元宇宙交互設備與承載場景應用。

（二）以公眾參與為內容為導向的應用場景使得法律監管成為必要的管理措施

元宇宙的核心之一在于公眾參與內容創作，虛擬場景的內容因人而異，數字藏品、數字館藏、數字內容個性化定制成為元宇宙的重要組成部分。然而，自由的元宇宙空間信息多樣且復雜，存在魚龍混雜、良莠不齊的現象，存在一定的社會風險。為保障元宇宙正常、安全、可控地進行管理，加強法律約束和制度規范必然是元宇宙和諧、穩定運轉的重要措施。

（三）虛實交互的互動融合是元宇宙投影物理世界的關鍵路徑

元宇宙的虛擬世界能反作用于現實世界，進而對現實世界的事件產生影響，通過數字孿生、數字伴生、數字原生、數字共生等技術，可以讓元宇宙對物理世界進行干預，推動虛擬和現實世界的雙向“溝通”。特別是在5G、物聯網、人工智能等前沿技術的推動下，數實融合將進一步迭代升級元宇宙的應用維度，為新質生產力發展提供更為強大的動力。其顯著特點是將生產過程更加智能化、自動化，大幅提高生產效率和質量，同時促進產業結構進一步優化升級，進一步推動智能制造、智慧醫療、智慧交通等新興領域成為經濟增長的新引擎。

（四）元宇宙的發展激發了新的信息技術產業創新模式

云宇宙對各類沉浸式場景的虛實共生訴求，極大地激發了信息技術產業的發展，諸如虛擬互動教育、虛擬遠程醫療、虛擬區域貿易、虛擬文藝復興、虛擬定制工廠等，使得各種數字化技術進一步融合和升級迭代，特別是跨界的交互性訴求，倒逼應用模式進行技術創新。因此，圍繞技術創新需求，通過市場需求導向、產業合作與生態構建、政策與法規支持以及關注用戶體驗與隱私保護等多方面的協同建設，才能構建多行業的融合應用、優勢互補的元宇宙產業鏈，以此建立元宇宙“技術生態圈”。

五、推動我國元宇宙產業發展的對策與建議

結合我國元宇宙產業技術的熱點、特征與發展趨勢分析，本文提出元宇宙產業技術的發展路徑為：完善分布式綠色算力基礎設施建設、推進元宇宙標準及治理體系構建、跨領域的應用場景驅動技術創新，產業鏈帶動元宇宙生態構建等。

一是完善元宇宙信息基礎設施和提升底層技術水平。我國元宇宙產業已進入產業轉型升級階段，對網絡、算力、存儲等信息基礎設施提出了新的需求，因此，需要打造高速率、低時延、全域覆蓋的網絡體系，建設云邊協同、算網一體的新型算力網絡，完善可信數據存儲體系，特別是要充分發揮國家算力樞紐節點優勢，探索優化異屬異構異地算力資源并網調度的技術方案和商業模式，加大低成本、高品質、易使用的算力供給，切實推動算力資源的供需平衡。同時，要推進物理世界與數字世界虛實融合的關鍵技術研究，在虛擬現實技術（VR/ AR、可穿戴設備、腦機接口）、三維掃描（全息影像）、數字孿生、物聯網（高精度傳感、體感技術）、通信感知一體化等技術方面進行集中攻關，以加速推進元宇宙的建設進程，推動元宇宙的研發和創新更加深入。

二是推進元宇宙標準體系和治理體系的建設。各國政府、產業界和學術界都在加快布局元宇宙，在技術研究、產業推廣、標準研制等領域開展了一系列工作。為掌握元宇宙發展的話語權、贏得元宇宙發展的競爭優勢，我國須率先或主導制定元宇宙的制度體系與行為規范。具體而言，應逐步開展跨場景、跨終端、跨平臺、跨數據、跨企業的多重互操作性的需求研究與標準研制，支撐元宇宙深度互通、永續實時的業務體驗。特別是在數據和個人隱私、知識產權、房地產和金融監管等關鍵領域建立健全法律法規，以保護自然人、虛擬人、財產及數字資產的安全，同時應對元宇宙可能帶來的社會風險與國家安全等挑戰。需要堅持發展與規范并重的監管理念，及時開展元宇宙治理研究，完善網絡空間安全的法律框架，營造安全、開放的元宇宙環境。

三是拓展元宇宙應用場景來帶動產業技術創新。從社會經濟發展重點領域應用找到切入點，推動元宇宙賦能工業制造、文化旅游、社交娛樂、商業貿易、教育醫療、生活消費、公共服務等領域，帶動元宇宙產品與服務落地，促進技術迭代發展。通過跨領域、跨學科的人員共同探索人工智能、區塊鏈、云計算、虛擬現實等技術在元宇宙中的融合創新，集中突破元宇宙基礎性、全局性、前瞻性核心技術，重點攻關AIGC、沉浸式技術和分布式信任三大技術主線的研發，圍繞元宇宙相關技術、產品在工業、消費、文旅、智慧城市等方面的應用，構建城市元宇宙場景體系，推動未來產業的發展。

四是建圈強鏈加速推進元宇宙產業成勢。以高科技產業園為核心，打造元宇宙產業集聚區，吸引裝備生產、內容創作等核心門類簽約元宇宙高新企業系列重點項目，設立虛擬人電商直播基地，引領電商直播新模式。成立元宇宙產業發展城市“合伙人”機制，整合高校院所、科研機構、產業創新基金等各類創新要素，組建AI新零售、工業元宇宙、近眼顯示系統、智能穿戴設備等創新聯合體，成立元宇宙產業創新聯盟，通過跨區域融合匯集優質資源，共同探索元宇宙技術與數字經濟融合發展的前沿路徑。同時，針對企業資金需求，設立獎勵、補助、貼息等資金扶持方式，支持高端終端設備、人工智能等核心企業破解元宇宙產業技術攻關的資金難題。最終，形成完備的云宇宙生態圈體系，推動我國元宇宙產業加速發展。

參考文獻

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【本文系云南省科技計劃項目“云南省科技型中小微企業創新發展項目——面向使用場景的自適應數據安全治理策略應用研究”（編號：202404CC110022 ）研究成果之一。云南省高層次科技人才及創新團隊選拔專項“中青年學術和技術帶頭人后備人才項目”（編號：202305AC160011）專項資金資助。】

（龔金梅系云南省科學技術情報研究院研究員、副主任；吳斌系云南省科學技術情報研究院正高級工程師；譚鵬系云南省科學技術情報研究院高級工程師；呂瑞瀟系云南大學碩士研究生；鮑亦平系云南省科學技術情報研究院研究員、副院長）

Research on the Development Path of Metaverse Industry Technology in China

Gong Jinmei Wu Bin Tan Peng Lv Ruixiao Bao Yiping

Abstract： The metaverse， through the deep integration of new generation Industrial Technology， constructs an interactive information world of virtual and real coexistence and mutual mapping， which is a technological derivative of the intelligent development of human society. China has initially constructed an ecosystem of the metaverse， but there are still many unclear issues in industrial layout， technological research and development， and policy implementation. By using the method of \"exclusive corpus+hot word cloud+self mapping clustering+technical clustering graph\"， this paper conducts a progressive analysis of the hotspots， characteristics， and trends of China’s metaverse industrial technology in recent years. Clarifies the development trajectory of the industrial technology and proposes a comprehensive development path for the industrial technology based on the analysis conclusions，such as perfecting infrastructure， promoting standards and governance system， driving technological innovation by application scenarios， and constructing metaverse ecology driven by industrial chain. This provides good guidance for industrial development， project layout， and policy formulation.

Keywords： Metaverse； Industrial Technology； Self-organizing Mapping； Co-word Clustering； Development Path