平行世界生成中：消费者的元宇宙 VS 工程师的元宇宙
发布于2023-03-28
元宇宙到底是什么？
在Meta首席执行官扎克伯格（Mark Zuckerberg）看来，它可以是一个虚拟的“家”。在Meta所打造的地平线（Horizon Worlds）虚拟世界里，玩家通过VR设备，就可以体验沉浸式的游戏体验，同时还能进一步在虚拟世界里在去社交、运动、购物、工作。这是消费者的元宇宙。
但是Nvidia（英伟达）首席执行官黄仁勋则更想要构建一个“工程师的元宇宙”——提供一个生产力工具。在今年的Nvidia GTC春季大会上，黄仁勋再一次展示了通过Nvidia Omniverse如何在虚拟世界中训练工厂机器人的合成数据和场景，或者是如何在虚拟世界里完整建造一座宝马的电动汽车工厂。
而无论是消费者的元宇宙还是工程师的元宇宙，所讨论的都是如何打造另一种现实、另一个世界，一种具有与真实世界一样丰富的交互性、沉浸式和协作性的平行世界。
如今，元宇宙已经不再是科幻电影。
深挖元宇宙内核
元宇宙不是一个新鲜概念。不过，一直以来，业界对于元宇宙的定义都不太清晰。
元宇宙概念最早出现在1992年美国作家尼尔·斯蒂芬森的科幻小说《雪崩》中。小说描绘了一个平行于现实世界的虚拟数字世界——“元界”。现实世界中的人在“元界”中都有一个虚拟分身，人们通过控制这个虚拟分身来相互竞争以提高自己的地位。
上映于2018 年的科幻电影《头号玩家》（Ready Player One）也幻想了类似的虚拟世界。导演斯皮尔伯格立足于虚拟现实（VR）等技术，将未来世界人们自由穿梭于虚拟与现实世界的设想呈现在镜头之下：一套VR装备、一套超纤维传感器设备衣服，便可以进入到一个名叫“绿洲”的足够真实的虚拟世界。
在现实中，已经有大型在线社交游戏，如战术竞技类游戏大作“堡垒之夜 (Fortnite)”，和用户创建的虚拟世界，如“我的世界 (Minecraft)”和“机器砖块 (Roblox)”等相关的应用平台出现。看起来，游戏可以为元宇宙提供交互内容并实现流量聚合，是元宇宙的入口之一。但如果将元宇宙视为超大型3D虚拟游戏显然是片面的。
经过过去两年多来自产业界和学界的不断深入讨论研究，以及像Meta、英伟达这样的科技巨头在技术层面的持续投入发展，关于元宇宙的技术以及应用场景以及相关概念开始逐渐清晰。
全球最大的专业技术组织IEEE（电气电子工程师学会）发布的《IEEE全球调研：科技在2023年及未来的影响》显示，云计算（40%）、5G（38%）、元宇宙（37%）、电动汽车（35%）以及工业物联网（33%）成为影响2023年最重要的技术；而无线通信（40%）、汽车及交通运输（39%）、能源（33%）以及金融服务业（33%）则是2023年受到技术发展影响最深远的行业领域。
对于元宇宙，IEEE标准协会候任主席袁昱博士做了这样的描述：元宇宙特指一种关于外界被用户感知为一个实际建立在数字技术之上的宇宙的体验。他强调，这个宇宙或是与我们当下的宇宙不同的宇宙（虚拟现实，VR），或是我们当下的宇宙的一种数字扩展（增强现实，AR或混合现实，MR），或是我们当下的宇宙的数字对应物（数字孪生）。
IEEE邀请了来自美国、英国、中国、印度和巴西五个国家，共350位各行各业的CTO、CIO和IT总监等行业及技术领袖进行访问，通过汇总他们的专业见解，共同展望2023年及未来的科技发展趋势。对于元宇宙的发展趋势，IEEE此次全球调研的受访科学家们认为，随着多项技术的发展，如能实现随时随地互通互联的5G技术（71%）、虚拟现实（VR）头戴式设备（58%），以及增强现实（AR）眼镜（58%）等。科学家们相信元宇宙将能在2023年实现跨越式发展。
而不久前在昆山举行的元宇宙产业大会2023上，来自国内外的多位院士和专家也对元宇宙的内核展开了剖析。中国科学院院士、中国科学院地理所研究员周成虎认为，元宇宙是场景的再现，是一系列“连点成线”的技术创新的总和。元宇宙叠加应用多项技术，或成为下一代互联网的终极形态。
“真正的元宇宙是整合多种新技术而产生的新型虚实相融的数字文明。”日本工程院院士、电子科技大学特聘教授任福继则指出，元宇宙是5G通信、人工智能、机器人、互联网、区块链等众多先进技术聚合下形成的新的数字生态。而人工智能技术有利于元宇宙更好地促进人与人之间、人与机器之间、机器与机器之间的交互。
事实上，正如我们身处的物理世界事实上是“空间上互连的一系列世界”，元宇宙也可以视为众多世界的集合。
数字平行世界生成中： “工程师的元宇宙”是怎样的？
相比Meta希望构建的“消费者的元宇宙”，英伟达提供的是一个生产力工具。2020年12月，英伟达发布了Omniverse 公测版，并于2021年 4 月发布 Omniverse Enterprise。简单来说，这是一个用于将物理世界连接到共享虚拟世界的平台，有望将现实与虚拟现实融为一体。现在，Omniverse 在越来越多的行业中应用于相关项目，例如设计协作和创建“数字孪生”、模拟真实建筑和工厂。
这让我们看到了一个工程师的元宇宙版本。
在今年英伟达英伟达的春季GTC大会上，黄仁勋宣布英伟达和微软将把数亿Microsoft 365和Azure用户连接到一个用于构建和操作超现实虚拟世界的平台。宝马集团（BMW）借助 NVIDIA Omniverse 打造未来工厂。
据了解，宝马每年生产200多万辆汽车。在其非常先进的工厂中，平均每分钟就会有一辆汽车下线，且每辆汽车的制造方式都各不相同。而宝马集团正在借助NVIDIA Omniverse 打造未来工厂，通过数字孪生技术，可以连接企业资源规划系统，在虚拟世界模拟真实工厂的吞吐量，模拟新的工厂布局，甚至可以成为工厂员工的控制面板，员工可以通过向上接入机器人进行远程操作。黄仁勋表示，通过这样的方式，在实际的新工厂开业前两年，宝马其实 Omniverse 中已经完整地建造了一座新的电动汽车工厂。
此外，据介绍，Lotus也正在使用Omniverse以虚拟方式组装焊接站。梅赛德斯-奔驰则使用Omniverse为新车型建立、优化和规划装配线。Rimac和Lucid Motors在Omniverse上使用真实设计数据创建数字商店，以实现对汽车的逼真的描绘。
此外，在元宇宙的虚拟环境里，还将是工程师用来训练机器人的理想环境。在虚拟世界中为自然世界建模是机器人的一项基本功能。它允许用户创建一个虚拟世界，在其中可以训练机器人（由 AI 大脑提供支持，可以通过真实或数字化环境不断学习），然后再将训练好的机器人大脑算法加载到真实的机器人中。而运行虚拟工厂的 AI 和软件与运行实体工厂所用的相同。换句话说，虚拟工厂和实体工厂及其机器人将循环运营。
“进出”元宇宙的关键技术
早在现代先进技术发展之前，人类数千年来一直在探索感知世界的方式——通过音乐、艺术和文学等各种方式突破感知，某种意义上本身也是构建虚拟现实。
接下去，“进出”元宇宙的关键技术是什么？如何让交互更真实？
在英伟达模拟技术副总裁Rev Lebaredian看来，重点是增加交互性和协作能力。更优质的屏幕，更出色的混合现实硬件设备，更无缝连接的传输能力等，都是迈向更加全面的沉浸式体验的重要技术。
资料来源：德勤
德勤在一份研究报告中对于元宇宙的关键技术做了如下梳理：
元宇宙是多个快速发展的独立技术的汇集点，包括硬件设备(AR/VR/MR，手机，PC)、物联网（IoT）技术、通信网络（5G/WiFi 6/6E）、计算能力（边缘计算、云计算）、区块链技术、人工智能，以及3D实时技术（3D引擎/实时渲染/空间渲染）等。
硬件设备方面，除了VR/AR头显设备可以提供进入元宇宙的沉浸式体验外，在智能手机以及PC上一些近期技术跟新也同样可以提供元宇宙交互功能。德勤指出，易用性和成本问题将会影响人们体验元宇宙的广度和深度。从产业发展的总体趋势来看，IoT技术和设备对于未来最大化地利用数字孪生和虚拟工厂等应用而言十分关键。德勤预测，到2030年，或将迎来元宇宙相关应用和设备（VR/AR、IoT设备）大规模商用。而在实现大规模应用前，成本问题、数据处理分析能力以及信息安全等问题必须率先解决。
计算和通讯网络方面，基于当前的技术，还需要进一步调和规模、保真度以及延迟等问题。而计算能力和网络带宽对于克服上述问题十分关键。
在提升计算能力上，有多种方式，比如加强云计算，建立起边缘计算基础设施，打造更强大的消费电子设备，甚至可以利用分散的计算资源等。德勤预测，这些组合的措施可望将计算能力提高1000倍，从而能够更好地支持大规模的数据同步和持续性。而这一突破也许并不需要等太久——英伟达在过去10年里将人工智能的性能提高了100万倍。
而被计算处理后的数据需要通过光纤连接、Wi-Fi和移动网络传输给消费者。这些通信网络的带宽、延迟和可靠性将影响最终用户的体验。这在很大程度上依赖于基础设施投资，尤其是通往终端消费者的最后一公里。
而随着计算能力的提升、输入带宽的增加，就可以在增加更多的体验维度，除了视觉层面，更有可能增加触觉、嗅觉等更多维度，让交互更可信、真实。
区块链技术，即分布式记账技术，将构成元宇宙价值传递层的基础，进而实现数字资产的交换。在实现大规模应用前，必须克服速度、吞吐量、数据存储成本和法规等各方面的挑战。
人工智能技术，人工智能技术有利于元宇宙更好地促进人与人之间、人与机器之间、机器与机器之间的交互，对于元宇宙的建设无疑是一大助力。但目前人工智能在问题解决、创造性、社交和情感方面还处于早期阶段。专家预测到2030年实现通用人工智能的可能性有25%，到2040年的可能性为50%。
3D实时渲染技术。德勤指出，一旦3D内容创作能够像YouTube那样向所有人开放视频创作和分享，元宇宙的采用将会加速，但这仍有一段路要走。
事实上，无论是元宇宙概念本身，还是AR/VR、人工智能等相关技术，都不是新鲜话题，但为什么会在当前这个节点开始突然热起来？
腾讯高级副总裁、腾讯游戏学堂荣誉院长马晓轶在不久前的一场行业分享中做了详细分析。腾讯投资了Epic Game、Roblox、Reddit、Snapchat等一系列具备元宇宙（Metaverse）概念的内容和平台型公司。
马晓轶认为，这是因为相较于过去，这几年在技术和市场应用层面发生了一些关键的变化。
首先是整个计算能力到了临界点。他提到，在2016年的时候曾有一波VR的浪潮，但他当时就感觉要真正在VR设备上支持一个好的体验，能够做到大规模应用，它所需的技术远远没有成熟。当时的移动计算芯片还完全不能支持高分辨率的显示，再加上电池、显示设备本身的限制，使得VR设备的体验很差。
其次，一些关键的新技术，尤其是很多上游关键器件在过去几年里有了一些突破性的发展。
第三是互联网的渗透率也到了临界点。特别是经历了这两年的全球疫情之后，远程办公等成为主流方式，包括线上购物、购买服务、娱乐等一系列的应用也越来越丰富，更多人愿意把生活的很大一部分通过网络实现。
基于上述一系列的综合因素，到了目前这个时间节点，或许是一个合适的时间点把元宇宙视作一种视为一种未来新技术、新应用的可能的集成方式，它将是“对未来人机交互、人人交互想象的合集”。
下一个万亿美元级市场？亚洲积极布局中
综合包括德勤、Strategy Analytics以及IDC等多家研究机构的预测数据来看，不论是侧重娱乐消费端的“消费者的元宇宙”，还是侧重工业制造、生产力端的“工程师的元宇宙”，都有望打开下一个万亿级的市场。
德勤在针对亚洲元宇宙发展的一份研究报告中预估，在亚洲，到2035年元宇宙对GDP的潜在贡献将有望达到0.8万亿至1.4万亿美元，约占亚洲总GDP的1.3%-2.4%。也就是说，拥抱元宇宙将在亚洲打开一个万亿美元级别的市场机会。
Strategy Analytics发布的报告数据则显示，随着对元宇宙投资的增长，专用元宇宙设备（VR和AR头显）的拥有量将激增。到2024年，元宇宙设备的市场存量将从目前的5000万翻一番达到1亿。
IDC发布的《 2023年中国制造业十大预测》中指出 ，到2026年，20%的中国头部制造商将把工业元宇宙纳入其数字转型路线中，以解决先进的模拟、跨领域协作和安全问题。去年10月，上海市就印发了《上海市制造业数字化转型实施方案》及任务分解表，以加快工业元宇宙创新应用，加快5G、AI、AR/VR/MR、区块链、数字孪生等数字技术在制造业领域的深度拓展和融合应用。根据该方案，接下去将聚焦航空、汽车、核电、生物医药、消费品等领域，将建设一批无边界协同设计、虚拟研发优化、多维仿真制造、测试验证优化、远程运维、资产管理等应用场景。支持建设基于集成扩展现实、多维感知、实时逆向建模等技术的智造孪生平台，打造数字孪生工厂。建设航空、时尚消费品工业元宇宙平台，实现全生产要素互联、显性化智能决策与辅助生产管理，以及产品全生命周期的透明化管控。推动产学研用融多方协同，联合打造5个以上工业数字化创新中心，完善机理研究、技术集成、成果转化等服务功能。
而在元宇宙终端开发领域，日本经济新闻与日本调查公司Cyber创研近期调查了2016年以后在日美欧等国家申请的VR（虚拟现实）和AR（增强现实）相关专利数量。结果显示，LG电子和三星电子两家韩国企业位居第1和第2位，中国企业华为排名第4位。
资料来源：日经中文网
结语：
元宇宙正在打开更多的可能性。当然，目前还有许多技术、应用以及法规层面的挑战需要进一步打通。从全球产业界目前相对有共识的是，2030前后，或是元宇宙开始普及的时间的。在此之前，通过技术和应用的创新，打造更可信、真实的人机交互、人人交互方式是重要课题。需要相关的VR/AR技术、显示技术、传感技术、人机接口等一系列技术创新的综合叠加，提供更多的工具去打造一个更可信的元宇宙的世界和人物关系。
上一个二十年，互联网对人类社会、经济、技术的贡献有目共睹。下一个二十年，会否形成一个以元宇宙为核心的更集成的创新互联网体验？让我们拭目以待。
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