元宇宙基础设施及理论

概述

在国内,元宇宙一词自2021年登顶“汉语盘点2021”和“十大网络用语”后,2022年逐步从大众熟悉的“吃瓜”领域过渡到了应用阶段。在2022牛津年度词汇评选中,元宇宙排到了第二,且使用量比去年增加了近四倍;而百度沸点联合凤凰网科技发布的“2022年度科技热词”,元宇宙位列其中

一方面是大众对元宇宙的好奇,另一方面又是企业对元宇宙的疯狂学习,这两个现象很好地佐证了元宇宙在过去一年的火热,尽管相比于2021年的“一问三不知”已经过渡到了“略有了解”,但也是在这份了解后绝大部分人发出了“距离太远”的感叹。

我们不得不承认在经历2022年的起伏后,元宇宙似乎并没有给普罗大众带来太多的惊喜,甚至因为Meta股价的陨落,元宇宙又被套上了“骗局”的外衣,但这些更多的是行业早期表现出来的现象,并未站在发展的角度来看待。

因此,我们(元宇宙之心MetaverseHub)作为行业的早期参与者和建设者,既见证了元宇宙从无人问津到议论纷纷,又看到了从大张旗鼓到满腹猜疑,但这些好的坏的都勾勒出了行业的发展脉络和未来轮廓。

作为行业的观察者,我们有着自己的思考和理解,即将过去的2022年为元宇宙带来了新的生机,不管是企业的加持,还是资本的助力,抑或是政策的鼓励,冥冥之中行业已经悄然发生了变化

站在年终的尾巴上,我们再次联合聚焦全球区块链行业技术发展趋势并深耕元宇宙、Web3方向的知名研究机构欧易研究院推出了2022元宇宙年度报告,将从“热议中的元宇宙”“元宇宙基础理论”“2022元宇宙产业链”“年度十大关键词”和“2023展望”五大板块为大家梳理和回顾过去一年行业的发展概况,既整理过去,也展望未来。

热议中的元宇宙

元宇宙诞生的背景

哲学家Karl Theodor Jaspers说过,“现代科学把世界带进了实验室,现代技术则反过来把实验室引进到世界之中。科学之‘眼’和技术之‘手’将世界日益建构成一个人工的技术世界。”

在过去的十年里,互联网为人类社会发展提供了加速器,为经济发展提供了新的形式和基础。存储、网络、计算的升级推动了体验经济的形成,人类历史从农业经济、工业经济、服务经济逐步向体验经济过渡,社会逐渐从网络时代向数字时代迈进,Web3、云计算、大数据、物联网、超级计算机、脑机接口……诸多新兴技术从科幻小说中走向了现实,并重塑了我们的生活。

虚拟现实、增强现实、人工智能等高精尖技术从Gartner技术成熟度曲线中消失,取而代之的是相关领域的细分赛道。这标志着新的技术逐渐走向了成熟,随之而来的将是爆发式的应用增长。

技术和时代的发展相互依存,互为表里。而随着技术变得数字化,或者一旦它可以被编辑为以0和1表示的计算机代码,它就能够脱离摩尔定律的束缚,开始呈指数级加速发展。我们需要一个精炼并且具有高度概括性的词汇来定义这个新时代——“元宇宙”应运而生

元宇宙的历史

元宇宙并不是一个新词汇。

1981年,美国数学家Vernor Vinge在《True Names》中构建了通过脑机接口连接的虚拟世界。

1990年,钱学森院士提出了“灵境”的概念,并认为这一技术将引发一些震撼世界的变革。

1992年,Neal Stephenson在《雪崩》中首次提到了“Metaverse”元宇宙和“Avatar”化身两个概念,为日后科技的发展提供了蓝图。

2018年,电影《头号玩家》在中国和北美同步上映,将与物理世界紧密相连的虚拟世界呈现于世人面前。

2021年3月,Roblox带着元宇宙概念上市纽交所,一时间元宇宙概念迅速在全网走红。

2021年4月,美军花费219亿美元向微软公司购买MR头显。同月,英伟达CEO黄仁勋在GTC主题演讲中应用了14秒数字替身代为出席,而时隔4个月都无人发现。

2021年8月,字节跳动收购VR创业公司Pico,布局消费级虚拟现实硬件市场。

2021年10月,社交媒体巨头Facebook公司宣布正式更名为“Meta”,并提出了将在2022年计划投资约100亿美元研发元宇宙相关技术的计划。

2021年12月,百度推出首个国产元宇宙产品“希壤”。

2022年1月,微软以687亿美元收购动视暴雪,打响了科技巨头抢占元宇宙赛道高地的第一枪。同月,高通与微软在多项计划中展开合作,扩展并加速AR在消费级和企业级市场的应用。

2022年6月,全球首个元宇宙国际标准联盟宣布成立,Meta、微软、英伟达、华为、阿里巴巴达摩院等全球30家科技巨头参与其中。

2022年8月,加拿大科学家首次实现国际间双向全息传输,将人类全息图像从美国传输到加拿大。

元宇宙逐渐成为了各行各业变革的新形式新方法,并成为了诸多企业发展的重要战略方向。与此同时,元宇宙还受到了全球各国政府的高度重视,成为了各国政策的风向标之一。

元宇宙在经历两年的洗礼之后,正式成为了一个数字经济时代的支柱性产业。

彭博社预计,元宇宙市场有望在2024年达到8000亿美元;知名咨询公司麦肯锡在报告中预测,到2030年,元宇宙有望创造5万亿美元规模的新市场;而Meta委托国际经济咨询公司Analysis Group编撰的首份元宇宙白皮书,认为元宇宙的潜在市场规模或将超过80万亿美元,或许新的蓝海市场正在向我们展示开来。

元宇宙的定义2022

作为全球最火的新兴产业,元宇宙开启了互联网的新时代。众多知名机构、大型企业、权威组织纷纷入局,产业细分赛道的研究层出不叠,元宇宙风靡云蒸,诸多专家学者的观点也还没有达成统一,关于元宇宙的定义也不一而足,需要我们不停地探索。

在过去的30年里,人们不断探索着这个与现实世界相似却又不同的虚拟世界。元宇宙被看作是下一代互联网的终极形态,不仅具有推动Web3采用的巨大潜力,还将对商业、游戏、娱乐、工作和社交媒体的未来产生深远的影响,那么元宇宙到底是什么?

2021年,元宇宙尚处于萌芽的阶段,不同的行业与领先者对元宇宙概念有着不同的见解。比如,“元宇宙第一股”Roblox在其招股书中阐述了元宇宙应具备身份、朋友、沉浸感、低延迟、多样性、随地性、经济和文明八大要素。

而全面布局元宇宙的Meta CEO扎克伯格则认为,元宇宙是一个由身临其境的3D数字世界组成的网络,有朝一日将成为人们生活和消磨时间的主要方式。

元宇宙商业之父马修·鲍尔甚至用一本书来对元宇宙提供全面的定义,他认为元宇宙是一个大规模的、可互操作的实时渲染3D虚拟世界网络,可以由无限数量的用户同步和持续地体验,具有个人存在感和数据连续性,如身份、历史、权利、对象、通信和支付。

经历了爆火之后,元宇宙如今也逐步回归冷静,人们意识到元宇宙并不属于任何公司,也不属于任何一家巨头企业。定义2022年的元宇宙就如同试图定义1992年的互联网,无论怎样定义元宇宙,它都不是完整的。只有随着时间的推移,人们才会对其有一个普遍的理解

元宇宙基础设施及理论

元宇宙理论基础

随着元宇宙产业的发展,关于元宇宙理论基础的探讨层出不穷,我们对主流观点进行了梳理,以“六理框架”为基础,对元宇宙理论基础进行简单的阐述。

“六理”框架由清华大学新闻与传播学院新媒体研究中心提出,包括数理思维开拓、物理规则制定、地理空间创造、心理状态调节、事理逻辑判断、伦理秩序维护六个维度。

数理思维开拓是元宇宙运行和演替的绝对规则。实际上,用户可以感知的具象“元宇宙”以由数据要素构建的抽象“元宇宙”为基础,抽象“元宇宙”首先是数学意义的“元宇宙”,是抽象代数所建立的同态映射和同构模型。具有一定的数理思维对于理解元宇宙至关重要。

物理规则制定是元宇宙中的力学规则、时空作用逻辑。物理学的诞生改变了我们对宇宙的认知,元宇宙从某种意义上是对物理世界的复刻,虽然用户在元宇宙中可以完成诸多不符合物理规则的充满奇思妙想的事,但是仍需满足一定的物理规范。

而地理空间创造为元宇宙提供了可体验的时空场景。元宇宙打破了时间、空间和距离的限制,从某种意义上具有无限大的地理空间。未来元宇宙主要分两个方向,一是以数字孪生生成的与物理世界完全一致的虚拟世界,另一个是由代码生成的现实世界所没有的可编辑世界,用户可以在元宇宙中购买、租赁土地、修建建筑物,创造属于自己的虚拟地理空间。

在上述三条理论的基础上,元宇宙中的文明和社会组织架构是我们进一步关注的要点。

心理状态调节实现了元宇宙人机关系与传播环境塑造认知与认同,沉浸的交互感和临场感为用户带来了对环境的具身性感官,需要用户提高对虚拟身份的认同。

而提到虚拟身份,事理逻辑判断在这个维度就尤为重要。用户需要应对虚拟人、机器人、真人群体交互引发的社会组织与运作的改变,适应虚实结合的新型生活方式。

最为重要的理论基础是伦理秩序维护,元宇宙对物理世界的映射,数字人格的保护、社会文明秩序的维护、元宇宙经济治理系统的构建都需要符合基本的伦理秩序

当然,关于这份框架描述虽然初看较为晦涩难懂,但细细一品,颇有辩证唯物主义的味道,且抓住了元宇宙的本质,逻辑也较为缜密,因此,我们可以将其作为2022年的“元宇宙理论基础”来看待。

元宇宙六边形原则

元宇宙是多技术融合发展的产物,当前元宇宙一站式解决方案的制定都离不开元宇宙六边形原则,即算力、算法、通信、交互技术、产权规则、应用场景。

算力:在元宇宙,GPU、CPU等算力芯片为其提供算力支撑。对于存在海量数据的元宇宙而言,算力是元宇宙的重要基石。

算法:算法定义了元宇宙基础规则和呈现方式,实现了物理模型、AI、图像、声音、动画渲染等功能。智能算法可以减少开发次数,并降低使用门槛。

通信:为了保证元宇宙低延迟和沉浸感,5G等网络通信技术是必不可少的,这些技术是元宇宙用户能随时随地接入元宇宙的技术保证。

交互技术:VR、AR、MR、脑机等技术作为真人与元宇宙的接口,大大促进了虚拟空间的沉浸性和临场感,为虚拟世界的内容创作带来无限可能。

产权规则:基于元宇宙的逻辑基础,区块链技术提供了便捷高效的权属认证,任何数字资产都将归个人所有,任何人都无法对他人的数字资产随意更改,更不得肆意侵占。

应用场景:元宇宙会极大促进社会发展迈向数字化的进程,这是一个长期且漫长的过程。元宇宙是数字化发展的结晶,构建了集社交娱乐、学习生活、工作生产为一体的虚拟世界,与现实世界紧密融合。

◉ 元宇宙基础技术

元宇宙所涉及的技术十分复杂,实际上我们可以将其分为网络及算力技术、算法架构技术和沉浸及交互技术三大类。

  • 网络及算力技术

网络及算力技术的发展为元宇宙提供高同步低延迟的可能性。云计算等技术为元宇宙提供算力基础,负责长周期数据的大数据分析。边缘计算负责实时、短周期数据的分析,能更好地支撑数据及时处理。普适计算与人工智能的进步推动了元宇宙泛在智能的发展。语义计算通过为内容添加大量的语义修饰符,让互联网的数据都可以成为机器可读的语言,最终使得互联网变得越来越智能,逐渐走向Web3时代。

  • 算法架构技术

算法架构技术是元宇宙构建的基础,包括人工智能、3D引擎、区块链、大数据、数字孪生和数字仿真技术。人工智能为元宇宙的海量数据处理提供了高效有益的工具,并成为了数字助理、AIGC等元宇宙重要组成的技术基础。

3D引擎为元宇宙世界落地和应用提供了必要的孵化器,为用户创造世界提供了可能。区块链具有去中心化、透明、不可篡改的特点,为数据要素资产化构建了必要的抓手。而大数据、数字孪生和数字仿真技术对物理世界进行分析再造,使元宇宙完成对物理世界的一切生产生活方式复刻成为了可能。

  • 沉浸及交互技术

沉浸及交互技术主要以扩展现实、裸眼3D、PC/手机、物联网、传感技术和脑机接口为基础。随着5G技术的推广以及超高清现实和云渲染等技术的进步,声音交互、触觉交互、移动交互逐渐升级。元宇宙时代中完全沉浸的用户体验可能还比较遥远,但有关技术的升级为相关软硬件迭代提供了基础,是元宇宙必不可少的关键技术。

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