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初探元宇宙2022:生态图谱、基础硬件、核心技术全洞悉

初探元宇宙2022:生态图谱、基础硬件、核心技术全洞悉

来源:毕马威中国 时间:2022-03-04 16:54:43 作者:

  作为一个新兴事物,元宇宙充满了未知和待探索的空间。到底什么才是元宇宙,它具有哪些特征?元宇宙的世界将如何运转?对各个产业可能带来哪些改革?未来元宇宙中的工作和生活是什么样?(后台回复“元宇宙”获取相关报告)

  元宇宙的生态图谱

  毕马威发布的《初探元宇宙》报告认为,从业界的诸多讨论来看,元宇宙是由包括区块链、AI、交互传感技术等集成类技术赋能的一个实时在线网络,是数字和物理世界相互作用下形成的有机生态体系,对生活、工作、商业、经济带来深远影响。综合来看,元宇宙具有六个核心特征:

  • 沉浸式体验:参与和沉浸感是目前元宇宙最明显的特征之一,也是近期元宇宙发展的主要突破口。
  • 开放性:构成元宇宙的系统需要开放各类技术接口给第三方,实现生态的丰富和多样化,这样才能够包容海量用户和内容。
  • 虚拟身份:现实世界的用户可以在元宇宙中拥有一个或多个身份。
  • 不断演化:无论参与者在线还是离线,元宇宙内的事物仍在继续发生和发展,并且对参与者的虚拟身份产生影响。
  • 虚实互动:数字孪生等技术通过模拟和复制物理世界,将数字世界的边界延伸,并反作用于物理世界,两者的边界逐渐融合,数字世界和物理世界产生互动、互相影响。
  • 新的确权方式:在传统的农业、工业经济体系中,价格的基础是供给和需求的关系。增加生产会带来边际成本,并且产品的拥有和使用通常具有排他性,稀缺性成为决定价格的关键。

初探元宇宙2022:生态图谱、基础硬件、核心技术全洞悉

  报告指出,元宇宙是一个由多种技术构成的生态体系,它包括感知交互设备、网络传输、芯片算力等基础硬件,以及在此基础上,由人工智能、区块链、云服务等核心技术共同构建的数字世界。

  元宇宙在消费者端(toC)、企业端(toB)、政府端(toG)都可以被广泛使用,对娱乐、购物、远程办公、金融、制造业、城市治理、研发等领域带来深刻影响。同时,元宇宙带动的经济和商业模式的变革,也必将催生新的产业,形成新业态和新物种。

  元宇宙三大基础硬件

  元宇宙技术涉及包括芯片、5G传输、人工智能、区块链等多领域硬件及软件核心技术及其应用,被视为融合多项科学技术的集大成者。也正因如此,元宇宙产业的整体技术发展很大程度依赖其各个子赛道的科技进度,木桶效应较明显。

  目前很多技术和解决方案还停留在概念阶段,如在LCoS(硅基液晶)或microLED(微LED)屏幕上实现高分辨率高刷新率实时屏显、毫秒级别万兆网络传输、可自由创作的强人工智能等方面。元宇宙产业的整体技术发展还处于萌芽阶段,距离接棒移动互联网成为数字经济下一站还有较长的道路要走,需要多方面技术的协同发展。

  硬件基础设施作为元宇宙的底层生态支持,不仅明确了元宇宙产业的基本技术框架,其发展路径也为未来产业整体技术迭代、升级和进化指明了道路。现阶段,元宇宙产业相关硬件的技术发展主要集中在以下几个方面。

  感知交互设备

  目前元宇宙产业对于交互设备有两种比较主流的思路,第一种是通过可穿戴设备如XR头盔、智能手环、电子皮肤等设备采集人体活动信号,同时通过头显设备做输出显示,完成交互;第二种是脑机接口思路,通过体内植入或头部外接的形式,直接采集脑电波或电信号,再经计算、编译等步骤,完成人机交互。脑机接口的概念目前还处于实验状态,尚无成功商业落地的案例,因此从技术储备角度来看,XR设备是目前最有希望实现元宇宙现阶段发展需求的交互设备,也成为未来元宇宙基础建设的重点。

  目前行业较为成熟的“Insideout+6DOF”的空间定位加动作捕捉解决方案,在很多XR设备上获得了普遍应用。IDC预计2024年全球虚拟现实终端出货量将达到7670万台,是2020年的十倍多。

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  网络传输

  元宇宙最突出的特点就是沉浸式体验,高分辨率、低时延的画面传输对于现阶段元宇宙体验来讲是必须项。因此5G网络尤其是5G终端的普及和基站的覆盖率对于满足现阶段XR设备无线化、轻量化起着决定性作用。未来元宇宙强调“随时、随地”的概念,对于网络接入性也将会有着更高的要求。除了现阶段积极发展的基站覆盖+终端接收的网络传输模式,各国也在开展对“低轨卫星+5G/6G”融合网络的探索。

  芯片算力

  未来元宇宙需要更专业、更高效的人工智能芯片以满足对算力的巨大需求,可针对特殊应用开发的ASIC芯片,可定制化的FPGA芯片,和更高性能和渲染能力的GPU芯片等算力都将获得快速发展

  元宇宙四大核心技术

  元宇宙整体技术发展不仅需要底层硬件的支持,同样也需要上层应用和算法的突破,随着应用技术的迭代和算法的优化,现阶段元宇宙已初步具备游戏、娱乐、教育、生产、社交、创作和交易等现实功能,也已具备身份、朋友等社会属性,同时由于引入了区块链的概念和技术,使得元宇宙具备构建去中心化经济体系的能力,距离初步构建平行于现实的虚拟数字世界更近一步。

  区块链

  区块链是元宇宙价格和交易体系的基础技术,非同质化代币(NFT)是区块链技术的一个重要分支,通过将记载着交易信息的凭证电子化,使其可以在区块链上储存,并通过区块链的共识机制广播至全链路确保其实时性和不可篡改性。同时NFT还兼具不可分割、不可复制和唯一性等特征,使其在数字资产的确权和交易上有着广阔的发展空间。

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  人工智能

  人工智能可以为元宇宙大量的应用场景提供技术支撑,其应用主要集中在智能语音、NLP自然语言处理、机器学习和计算机视觉四个方面,为元宇宙中用户与用户、用户与系统、不同系统之间的沟通与交流提供了技术支持和应用框架。同时,AIGC(人工智能生成内容,AI-Generated Content)也正逐渐成为元宇宙中海量内容的重要创作来源。

  云技术

  现阶段基于云技术的应用形态呈现出多样化的趋势,从云储存到云计算再到云应用,云服务器位置根据需求也各有不同,向云、雾、边、端等各种不同方向发展。目前云技术在元宇宙中的发展主要集中在三方面:算力,储存和渲染。

  数字孪生

  数字孪生作为仿真和模拟领域的前沿技术,与元宇宙构造现实社会的拓展和延伸的概念高度相符,成为元宇宙在虚拟世界中构建现实世界数字孪生体的基础应用,将极大程度提升元宇宙的构建效率与真实体感。

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  元宇宙十大应用场景展望

  十八世纪“科幻小说之父”凡尔纳曾在小说中畅想过潜艇和火箭,当时天马行空的想象如今早已成为现实。人类也许将见证新的科幻照进现实,元宇宙世界正在从科幻小说中逐步脱胎成型。元宇宙技术虽然仍处于早期,但一旦落地也可能对诸多行业带来深远影响。报告认为,元宇宙在以下十个领域的应用场景尤其值得期待。

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  娱乐

  娱乐可能是目前元宇宙落地速度最快的场景之一,技术升级所带来的沉浸感会为用户带来显著的体验提升。例如,游戏基于对现实世界的模拟和延伸、天马行空的想象构建了一个虚拟世界,伴随底层硬件和技术的发展,游戏的概念向大型多人、实时在线、开放世界方向发展。除此以外,元宇宙在影视、演出和活动中都已有初步的落地场景,未来发展前景广阔。

  社交

  在元宇宙的社交中,借用全息虚拟影像技术搭建出一个虚拟现实平台,互动方式从简单的语音、文字、图片、视频延伸到突破时空限制的逛街、购物、看演唱会、玩游戏等,这种身临其境的沉浸式体验将极大地提升用户的使用体验,增加用户黏性。相比于虚拟社交,元宇宙社交将进一步打破线上与线下的界限。

  零售

  人货场是零售的核心要素,元宇宙也将从这三个方面对零售进行了重塑。从人来看,元宇宙中的人不仅有用户的数字替身,还包括虚拟偶像等。从货来看,未来消费者可能为自己的数字替身购买和搭配衣服、美妆、出行工具、甚至住所,虚实结合也将带来新的增长空间。从场来看,品牌商也开始和元宇宙平台合作打造虚拟空间,为消费者提供全新的购物场景。

  制造业

  元宇宙可以推动制造业的智慧化升级,通过构建与真实世界等比例的工业数字孪生体,对产品研发、生产制造、销售等数据进行收集和分析,并将运算结果反哺到现实生产中,改进规划设计,提高生产效率和产品质量,助力企业实现从制造到智造的转型。

  金融

  元宇宙银行可以打造一种无所不在的沉浸式服务。客户在元宇宙中,既可以使用虚拟分身“一键直达”银行厅堂,享受AI虚拟员工的引导和服务;也可以通过特定指令在元宇宙中随时“召唤银行”,办理金融相关业务。而在区块链加密技术的帮助下,客户可以更便捷地进行身份验证,体验无感式的金融服务。同时也需要注意的是,金融业作为现代经济的血脉具有一定特殊性,在风险、合规等方面有着更严格的要求,元宇宙在金融业的应用也需要关注其对金融风险带来的新的挑战。

  医疗

  元宇宙可以在病理研究、诊断、远程医疗、病人护理和监控等领域发挥作用。随着技术的进步,虚拟诊疗也将从2D向3D体验提升,或可开启医学的重大进步。从目前来看,VR、人工智能等技术已经开始被应用到医学前沿的多场景中。

  远程办公

  疫情下远程工作和在线交流正变得越来越常态化, 元宇宙的“全息虚拟会议” 可以打造身临其境感,提升目前远程会议所欠缺的临场感、沉浸感,乃至仪式感。只要戴上特制的眼镜,全息投影的会议室、产品模型、屏幕统统出现在你的眼前,参会的同伴也以三维形式出现在身边。

  教育培训

  在传统教育和培训行业,学生面临着理解抽象概念难和实践难等问题,教学人员同样面临着教学手法单一,内容呈现枯燥等挑战,元宇宙的出现为教育模式的改革创新提供了新的工具,以头显等可穿戴设备为终端,利用虚拟现实技术构造出具象化教学环境或培训场景,赋予学生与环境、场景自由交互与探索的能力,促进从被动教学到主动体验学习的转变。

  研发

  在科研领域,元宇宙及数字孪生的概念不仅在模拟真实环境领域卓有建树,通过在海量数据集上进行机器学习,人工智能的不断迭代,从弱AI逐步走向强AI,使得元宇宙在结论推演和概率测算方面也越发精准。可以帮助科研人员降低模拟成本和实验消耗,成为未来智慧科研领域中不可缺少的力量。

  城市治理

  在城市治理中,可以通过对元宇宙中数字孪生体输入不同的运行及环境数据,来模拟不同状态、环境下真实物体的发展或反应,从而为智慧城市的建设提供宝贵的实验环境和参考价值。

  元宇宙的机遇与挑战

  科技正将很多过去在科幻小说中出现的场景变为现实。随着技术的不断进步,元宇宙也有望迎来更快发展,为各行各业带来新的技术赋能和机遇。

  值得注意的是,在看到元宇宙广阔发展空间的同时,也要看到元宇宙作为一项庞大的系统性工程,目前仍处于早期发展阶段,距离广泛应用可能也仍需要较长时间,现阶段特别需要注意防止对元宇宙概念的炒作。

初探元宇宙2022:生态图谱、基础硬件、核心技术全洞悉

  2月18日,银保监会发布《关于防范以“元宇宙”名义进行非法集资的风险提示》,对编造虚假元宇宙投资项目、打着元宇宙区块链游戏旗号诈骗、恶意炒作元宇宙房地产圈钱、变相从事元宇宙虚拟币非法谋利等违法活动进行了警示。元宇宙未来发展中仍面临许多核心问题,特别是需要重点关注来自技术突破、生活方式、社会伦理、隐私与数据安全,以及立法监管五个方面的挑战。

  • 技术突破:元宇宙作为系统性工程,很多技术想法还处于概念阶段,木桶效应明显,需要底层硬件、基础应用和核心算法等多方面技术共同推进方能实现元宇宙设想中的诸多应用。
  • 生活方式:回顾科技进步的历史,从个人电脑的普及到互联网的应用,再到今天智能手机的移动互联,每一代技术的革新都会给人类的生活方式带来改变。
  • 社会伦理:科技进步在提高人类生活水平的同时,也可能会对传统的道德、论题提出新的问题。
  • 隐私与数据安全:数据已经被视为未来经济中最核心的生产要素之一。元宇宙沉浸式的特性,使得其所生成和使用的数据量远远超过之前的PC时代和互联网时代。
  • 立法监管:立法和监管体系是现实世界中维系社会和经济有序运转的重要工具,元宇宙作为现实世界的延伸和拓展,同样具备社会和经济属性,因此元宇宙世界中也需要建立合理的法律监管体系以维持其有序运行。

具体内容如下

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责任编辑:蔺弦弦

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