多年來，加拿大國防研究與發展部（DRDC）一直通過一系列的研討會與軍事人員接觸，評估新興技術對概念、能力和投資的可能影響。本文概述了影響評估框架，該框架已被設計并用于調查一些新興技術的影響。該框架包括定量和定性的措施，以及支持任務所需能力要素的正式清單。該框架的應用通過幾個新興技術領域對加拿大陸軍能力要素的評估結果來說明。被評估的新興技術領域包括量子技術、超材料、人工智能、印刷電子學、人體性能增強、合成生物學、增材制造和其他許多領域。結果提供了關于哪些軍事能力領域和作戰功能將受到所審查技術的最大影響的見解。這種方法為部隊開發人員提供了額外的證據，并支持對能力發展計劃和技術路線圖的審查。

1.0 引言

對技術、戰爭、政治和經濟之間關系的研究已經多次提出，未來必須在高度不確定的情況下做出決定。偏見塑造了國家和文化對如何預測未來的偏好。正如W.Chin所指出的，未來戰爭方面的文獻往往過度依賴明顯具有決定性軍事技術的簡單化概述[1]。

國防和安全的作戰環境不斷被競爭和沖突所塑造。雖然軍隊在評估未來作戰環境（FOE）的基礎上發展未來部隊，但它也需要評估趨勢和發展對能力的可能影響[2]。盡管大多數官方的FOE出版物包括對軍事力量的關鍵推論和高層影響，但仍然很少有既定的框架來評估新興技術在能力和概念發展方面的可能影響。

2017年，加拿大陸軍委員會批準將近距離接觸[3]作為未來軍隊（AoT）的頂點作戰概念。AoT是一個不斷發展的概念模型，說明加拿大軍隊在未來15年內應該如何配置、裝備和訓練。理想的AoT將被要求更加連接、敏捷、靈活、整合和強大。正如 "親密接觸"所指示的那樣，需要對政治、環境和技術變化進行持續的地平線掃描和觀察，以便對破壞性變化提供更好的預警[5]。作為風險管理戰略的一部分，部隊組建者需要了解技術發展以評估和利用潛在的機會。他們還需要預測和減輕他們在FOE中可能面臨的潛在風險、威脅和作戰挑戰。技術前瞻性和組織敏捷性是機構復原力的關鍵推動因素。技術優勢當然是任務成功的助推器，但創新文化和靈活的系統將是未來陸軍在作戰中成功的游戲規則。

1.1 新興技術在基于能力的規劃中的作用

一些軍隊已經采用了著名的基于能力的規劃（CBP）框架，該框架最初由Paul K. Davis[4]開發，用于支持能力和系統的長期戰略計劃。在加拿大，CBP于2005年被加拿大武裝部隊（CAF）采用。CBP是一種系統的部隊發展方法，旨在為最合適的部隊結構選擇提供建議，以滿足政府的優先事項。CBP過程評估了通過情景分析得出的能力目標。然后，通過對當前和計劃中的能力進行分析，確定并驗證能力的不足和過剩。它支持首選部隊結構的發展。CBP是一個使用場景的過程，這些場景松散地位于FOE中，以評估現有能力在多大程度上可以保持運作，并在不同場景下對任務的成功做出貢獻。CBP過程的主要結果是識別和記錄可能威脅到任務成功的能力差距和缺陷。CBP是關于評估現有軍事能力的準備程度、生存能力和維持能力。

傳統上，新興技術的趨勢是作為FOE的一部分來考慮的，從FOE中推導出一些情景來 "測試 "現有的軍事能力。評估新興技術的綜合方法需要考慮三種不同的應用背景。

• 機會：新興技術能否被塑造來解決差距和不足，提供新的能力或新的手段來實現效果？

• 風險：新興技術能否代表新的威脅，需要出口控制或技術保護計劃，加速我們自己技術的淘汰，或降低我們的能力？

• 環境：新興技術將如何塑造作戰環境？鑒于全球都能獲得新技術，我們在未來的物理和數字環境中會面臨什么？

CBP是在未來部隊結構的設計中創造機會和減少風險的藝術。

2.0 評估新興技術的方法

文獻中描述了在國防背景下評估新興技術的幾種方法。

2.1 北約DTAG方法

顛覆性技術評估游戲（DTAG）是一種方法，最初由北約SAS-062和SAS-082任務組開發[6-8]。DTAG最適合于探索新興技術在軍事場景中的使用如何可能改變行動方案和結果。DTAG使用系統理念（IoS）卡，將幾種技術整合到一個新概念中。DTAG會議通過在軍事背景下進行基于場景的桌面兵棋推演演習，探索IoS的潛在好處。

從能力發展的角度來看，文獻中沒有證據表明，擬議的IoS卡得到了現有技術路線圖或技術趨勢分析的支持，這將有助于能力開發者估計一個新的 "系統 "在可預見的未來何時可以現實地出現和部署。DTAG會議的結果產生了新的技術應用概念，但它們缺乏技術趨勢分析和路線圖的支持，使能力開發者獲得的可操作信息有限。

2.2 TOWS分析（澳大利亞）

澳大利亞陸軍采用了由國防科技集團（DST）的科學家開發的威脅、機會、弱點和優勢（TOWS）方法來評估新興技術對陸軍通用功能的可能影響。TOWS技術的描述見[9, 10]。TOWS技術將外部威脅和機會與一個組織的內部弱點和優勢進行比較。結果被用來定義一套行動，以保護組織免受威脅，并使其能夠利用機會。TOWS是專門為推斷行動和戰略而設計的。

表1：技術領域對軍隊一般職能的影響[10］

3.0 評估新興技術的綜合方法

加拿大國防研究與發展部（DRDC）用于識別和評估新興技術的一些工具和技術已經在2015年的北約IST系列講座中進行了描述[11, 12]。目前，DRDC的計劃將這些工具和技術整合到科技（S&T）展望和風險評估的綜合方法中。圖1說明了從前景掃描活動到提供戰略建議的主要組成部分和邏輯流程。新興技術影響評估研討會每年進行一次，以評估新興技術對國防和安全能力、利益相關者和政策制定者的影響。

圖1：DRDC的科技（S&T）展望和風險評估計劃。

3.1 科技展望與風險評估

DRDC的科技展望和風險評估計劃的所有活動都是按照四步程序進行的，首先是進行前景掃描活動，以確定新出現的利益趨勢，然后收集和分析信息，以發展關于這些利益趨勢的技術情報。然后評估新出現的技術趨勢對國防、安全、政策和立法的可能影響。評估的結果被用來為計劃、能力和伙伴關系方面的決策提供信息。

3.2 加拿大軍隊的作戰功能和能力

在所有的未來情況下，任務的成功和有效性依賴于執行任務所需能力的可用性、準備性、穩健性和彈性。新興技術的潛在影響需要在所有作戰功能中進行評估，以確定哪些能力可能從中受益，哪些可能面臨風險。加拿大陸軍使用五個核心作戰功能：指揮、感知、行動、防護和維持

• 指揮 - 建立共同的意圖和管理指揮的必要結構和程序。作為一項作戰功能，指揮部是其他四項作戰功能的紐帶。指揮部是將所有作戰功能整合到一個全面的戰略、作戰或戰術層面的概念的作戰功能。

  • 指揮部的運作功能由一些關鍵能力支持，包括：

    表1：支持指揮職能的能力。

• 感知 - 一個單一的綜合實體，收集、整理、分析和顯示各級數據、信息和知識。戰術、行動和戰略資產被整合為一個單一的連續體。感知是為指揮官提供知識的操作功能。感知功能包含了所有收集和處理數據的能力。

  • “感知” 的操作功能由一些關鍵能力支持，包括：

    表2：支持感知功能的能力。

• 行動 - 使用一種能力來影響整個沖突范圍內物質和道德領域的事件。行動反映了對各種來源的能力的整合--戰術、行動或戰略。行動是整合了機動、火力和信息戰的作戰功能，以達到預期效果。它是聯合火力和影響活動的結合，通過機動和對作戰環境的管理而同步和協調。

  • 該法案的運作功能由一些關鍵的能力支持，包括：

    表3：支持行動功能的能力。

• 防護 - 為促進任務成功而采取的部隊保護措施，通過管理風險和盡量減少人員、信息、物資、設施和活動在所有威脅下的脆弱性，維護行動自由和行動效率。防護是保護部隊、其能力和行動自由的業務職能。防護功能可以保護部隊免受常規和不對稱的威脅，適用于國內、大陸和國際行動。

  • 防護作戰功能由一些關鍵能力支持，包括：

    表4：支持盾牌功能的能力。

• 維持--產生、部署、使用和重新部署一支部隊所需的所有功能的組合。"維持"是支持行動的再生和維持能力的操作功能。

  • "維持"行動功能由一些關鍵能力支持，包括：

    表5：支持維持功能的能力。

除了作戰功能外，還考慮了部隊生成能力。一些新興技術可能會影響到部隊生成的各個方面。例如，增強現實和虛擬現實技術正被越來越多地用于加速訓練。它們還為平臺的現場維護和修理提供了新的手段。在CA的背景下，部隊組建得到了一些關鍵能力的支持，包括：

表6：支持部隊組建的能力。

3.3 研討會方法

通常情況下，新興技術影響評估研討會以一個或多個主題專家（SME）的展望簡報開始。中小企業有責任介紹該技術領域并描述其潛在的應用。他們還提供有關被審查的新興技術領域的新興趨勢和主要領導人的有用信息，以及對該技術目前的成熟度、限制、局限性和科學界面臨的挑戰的概述。

圖2：研討會過程。

根據中小企業提供的信息和個人的專業知識，研討會參與者被要求使用簡單的李克特量表評估新興技術領域對陸軍能力的潛在影響，從0（無影響）到7（非常大的影響）。評級過程確保參與者考慮到每個作戰功能的所有能力領域的影響。通常情況下，在考慮一項新興技術的潛在影響時，參與者已經想到了一個具體的能力領域。使用一個系統的能力評級過程，可以確保"不太明顯"的影響領域也在研討會上得到考慮和討論。

圖3：評級過程和尺度。

在研討會上，"影響"的定義是：解決現有的差距和缺陷；解決持久的問題（如士兵的負擔）；改善現有的能力；引入新的概念和能力；破壞或否定現有的能力；使任務面臨風險（多種風險類別）。

在第一輪個人評估后，將結果提交給研討會參與者，以激發小組討論和辯論。小組討論提供了機會，以交流對新興技術的看法，要求中小企業提供額外的技術細節和清晰度，挑戰假設，并試圖填補 "高不確定性所固有的知識空白"。小組討論后，再進行第二輪評估。這種方法有助于衡量和減輕 "群體思維"的影響。

3.4 數據分析

在研討會上收集的數據用兩種不同的方法進行分析。第一種是依靠DRDC的科學家在2006年開發的統計工具來進行多標準分析和排名共識（MARCUS）。MARCUS[14, 15]是一個產生共識結果的有用工具。MARCUS的特點之一是它能正確處理排名中的并列關系，能容忍不完整的排名，并在必要時允許單個排名在確定共識排名時具有不同的權重。

下面的例子顯示了小組討論前后評估的微小差異。在這個特殊的案例中，在小組討論之前，評估認為情報系統（5）將受到人工智能（AI）發展的最大影響。在小組討論后，與會者評估說，規劃和決策支持系統（2）將受到最大影響。

圖4：小組討論前后，MARCUS對人工智能應用在20種軍隊能力上的排名

用于分析數據的第二種定量方法是對所有參與者對每個能力領域的評分應用一個簡單的平均函數，如圖5所示。此外，在研討會期間還收集了參與者的定性評估，以便為個人評級提供額外的理由和背景。結果被用來確定哪些能力領域和作戰功能將受到所考慮的新興技術的最大影響（技術觀點），并確定哪些新興技術將有助于塑造整個作戰功能的未來能力（操作功能觀點）。自2014年以來，CA一直在舉辦一系列的研討會，以評估幾個新興技術領域的潛在影響。

3.5 結果概述

如圖5所示，累積結果表明，支持指揮功能的能力將受到人工智能（AI）應用、人類性能優化和修改（HPO、HPM）發展以及量子科學（QS）應用的顯著影響。量子技術有望提供下一代的加密能力，可以提高指揮和控制（C2）網絡的安全性。

圖5：新興技術領域對CA運行功能的影響程度

結果還表明，在未來15年以上的時間里，支持理智功能的能力將受到幾種新興技術的顯著影響。人工智能（AI）的快速發展，以及量子科學（QS）、超材料（MM）和印刷電子（PE）的發展，將有助于塑造未來的感知能力。

對于支持行為功能的能力，結果表明它們將受到人工智能、文化行為模型（CBM）以及培訓、教育和演習5（TEE）新模式的影響。機動能力將大大受益于人工智能的發展，特別是在機器人、自主車輛和蜂群的應用領域，但也可以通過人工智能的增強現實技術為下崗士兵服務。量子傳感器的發展將提供更精確的定位、導航和定時（PNT）系統，以提高在GPS缺失環境下的機動能力。

支持防護功能的能力也將受到幾個技術領域的重大影響。材料科學和個人防護設備（PPE）設計的發展顯然將塑造未來的防火能力。化學和生物檢測和保護（CB DP）的進步將有助于增強或新的CBRN防御能力，同時合成生物學（SB）和人體性能優化（HPO）的發展也將有助于增強或新的CBRN防御能力。量子科學（QS）預計將提供新的傳感器，以實現對爆炸性危險的遠距離探測和規避。

在支持 "維持"功能的所有能力領域中，衛生服務系統是未來15年內變化最大的領域。合成生物學（SB）、人體性能優化（HPO）和改造（HPM）的發展，以及個人防護裝備、化學和生物檢測和保護（CB DP）的發展，培訓、教育和鍛煉的新模式，以及來自印刷電子（PE）的可穿戴和植入式傳感器，預計將對未來的衛生服務系統產生重大影響，前提是有適當的政策和立法。

3.6 結果

年度新興技術影響評估研討會是支持能力發展和實施國防創新計劃的關鍵。它們匯集了科學家、學者、工程師、政策制定者、項目管理人員、法律顧問和軍事人員的專業知識。自2014年成立以來，新興技術影響評估研討會為國防能力、科技合作計劃和伙伴關系的戰略投資決策提供了信息。例子包括。

• 采用部門的量子科技戰略。

• 加拿大軍隊人工智能概念文件和技術路線圖。

• 提交給國防部（DND）"創新促進國防卓越和安全"（IDEaS）計劃的新的創新挑戰。

• 在新興技術領域的新FVEY活動，如超高分子量聚乙烯（UHMWPE）。

• 幾個國防和安全政策問題簡報。

• 對敏感技術和出口控制的系統性審查6。

4.0 結論

任務的成功和有效性取決于用于實現效果的能力的可用性、準備性、穩健性和復原力。長期的戰略能力發展計劃需要識別和評估新興技術對所有作戰功能的潛在影響，以了解哪些能力可能受益于這些技術，哪些可能面臨風險。為了支持這種評估，我們設計了一個框架，其中包括定量和定性的措施以及支持任務所需的能力要素的正式清單。通過對加拿大陸軍能力要素的幾個新興技術領域的評估結果，說明了該框架的應用。自2014年第一次迭代影響評估研討會以來，累積的結果提供了寶貴的見解，即在未來15年內，哪些軍事能力領域和作戰功能將受到審查技術的最大影響。

附錄A

表A-1: CA評估的新興技術領域

5.0 參考文獻

[1] Chin, Warren, “Technology, war and the state: past, present and future” International Affairs 95: 4, 2019

[2] Sullivan et al. Mad Scientist: Disruption and the Future Operational Environment Final Conference Report 25 July 2019

[3] Kaduck Anthony (LCol), Ron Bell (LCol), Peter Gizewski, Close Engagement. Land Power in an Age of Uncertainty, Kingston, 2017.

[4] Davis, Paul K., Analytic Architecture for Capabilities-Based Planning, Mission-System Analysis, and Transformation. RAND MR-1513

[5] Chapman B. and Gisewski P., Army 2040 Seminar. A Methodology to Address Capability Development in an Uncertain Future. 30th International Symposium on Military Operational Research (ISMOR), 2013

[6] NATO-SAS-082, Disruptive Technology Assessment Game. Evolution and Validation, RTO Technical Report TR-SAS-082, 2012.

[7] H. And?s, B. Damsgaard, G. Kindvall, E. R?nnberg, S. O. Solheim and M. Suojanen, Emerging Technology Concepts and Defence Planning in the Nordic Countries, FFI-NOTAT Eksternnotat 16/00336, 2016.

[8] G. Kindvall, A. Lindberg, C. Trané and J. Westman, Exploring Future Technology Development, FOI- R- -4196--SE, 2017.

[9] Pincombe B. and Dexter P., The Possible Effects of Potential Key Technological Developments on the Force Structure of the Australian Army in 2040. DSTO-GD-0862. 2014

[10] Dexter P. and Krysiak, K. “Assessing the impact of emerging technologies on the Australian Army”. 20th International Congress on Modelling and Simulation, Adelaide, Australia, 1–6 December 2013

[11] Auger, A. Emerging and Disruptive Technologies Impact Assessment. NATO IST 135 Lecture Series. STO-EN-IST-135. 2015

[12] Auger, A. Identification of Emerging Scientific and Technical Trends Using Scientometric Analysis. NATO IST 135 Lecture Series. STO-EN-IST-135. 2015

[13] Holland-Smith, D.J. On the Risk from High-Impact, High-Uncertainty Technologies. NATO IST 135 Lecture Series. STO-EN-IST-135. 2015

[14] Emond, E. J., Developments in the Analysis of Rankings in Operational Research. DRDC CORA TR 2006-37; Defence R&D Canada, December 2006

[15] Tania Yazbeck and E. J. Emond. Multi-Criteria Analysis and Ranking Consensus Unified Solution (MARCUS) -User Guide DOR(CORP) Research Note RN 2004/13. 2004

[16] Auger, A. Emerging and Disruptive Technologies Impact Assessment Workshop. Results from 2015, DRDC-RDDC-2016-L328, Ottawa, Oct 2016.

[17] Auger, A. Impact of Selected Emerging Technologies on Canadian Army Capabilities. Results from Emerging and Disruptive Technologies Workshop, Dec. 2017 DRDC-RDDC-2018-R152. May 2018

[18] Gunashekar S., et al. Oversight of science and technology. Learning from past and present efforts around the world. RAND Europe report, 2019. RR-2921

報告亮點

• 就目前而言，元宇宙不是一種單一的技術，也不是由一個集中的公司或實體控制。

• 人們將創造多個數字版本的自己，每個版本都是為特定目的而定制的。這將導致碎片化--一個人在物理世界中的身份與他們在各種在線平臺中的形象之間的差距越來越大。

• 隨著公司部署虛擬會議平臺、數字體驗和混合現實世界，未來的工作將變得更加數字化沉浸式。

• 隨著越來越多的用戶將他們的元宇宙檔案與生物識別技術等個人信息聯系起來，數據泄露的代價可能會更大。

• 以眼鏡和隱形眼鏡形式出現的智能眼鏡，將顛覆智能手機設計行業和界面。

• 縮小現實（DR）將很快允許消費者在視覺和聽覺上實時取消他們希望的任何東西和任何人。

• WebAR和WebVR是一個新興領域的一部分，其中AR和VR體驗可以直接通過瀏覽器訪問。

• 在線體驗開始在虛擬的三維環境中進行，這些環境模仿了現實世界中的環境，從家庭和工作場所到活動場所和零售店。

• 新興的元宇宙中的數字房地產市場，與任何房地產熱潮一樣，存在著機會和陷阱。

• 合成媒體市場是一個虛擬商店，用戶可以在這里委托、購買和出售合成媒體，甚至可以授權他們自己的屬性在網上和元宇宙中使用。

• 合成媒體將被用來生成流行的肖像，以大規模地提供一系列個性化的產品和服務。

• 如果落入壞人之手，合成媒體可以成為傳播錯誤信息和虛假信息的強大而危險的工具。

• 新興技術往往會超越法律，合成媒體也不例外。

• 那些超越現有限制的品牌將提供吸引人的產品和體驗，這些產品和體驗在現實生活中不可能存在。

當前的流程和網絡限制迫使軍隊員工在物理上聚集在一起進行操作。Metaverse 提供了一種潛在的解決方案，可以在通過分發操作使指揮所更易于生存的同時啟用操作

共同的操作畫面

“我需要理解”也許是任務指揮技術背后的主要驅動力。制定和維護共同作戰圖的基本概念是增強態勢感知，實現態勢理解并促進所有梯隊的共同理解。通過連接數字系統以在 2D 和 3D 地圖上顯示信息或通過在紙質地圖上手動跟蹤友軍和敵方信息的復雜應用程序編程接口執行，該過程在過去 30 年中沒有太大發展。這項工作需要大型、繁瑣的指揮所，配備集中的人員和技術，以執行作戰過程并最終生成通用的作戰畫面，指揮官和參謀人員可以利用該畫面做出最及時、最準確的決策。 不幸的是，隨著運營變得越來越復雜，數據越來越多，各單位一直在努力有效地進行信息和知識管理。指揮所的規模和范圍已經擴大以滿足需要。人員數量的增加和對網絡的依賴使今天的指揮所容易受到敵人的攻擊，沒有足夠的機動性和生存能力。元宇宙提供了一種潛在的解決方案，可以使操作過程成為可能，同時通過分布操作固有地使指揮所更具生存能力，以及減少物理和電磁足跡。

在 元宇宙中與我會面：在未來，士兵們可以“進入”虛擬環境，在執行任務之前進行任務規劃。盡管“軍事虛擬世界”仍然只是一個概念，但整個美國陸軍的研究人員和科學家正在探索潛在的應用

什么是元宇宙？

由尼爾斯蒂芬森在他 1992 年的小說“Snow Crash” 中創造為了描述用戶在虛擬空間中交互的在線世界，元宇宙已經通過大型多人在線游戲和虛擬世界（如 Second Life、Roblox 或 Minecraft）變得熟悉。正如移動設備在過去 10 年中改變了互聯網的消費方式一樣，新一代技術——在這種情況下是虛擬和增強現實耳機——正在為我們如何消費內容提供新的視角。這些頭顯不再受平面屏幕的限制，讓用戶能夠感知在物理世界之上或代替物理世界呈現的 3D 對象和媒體并與之交互。隨著大流行驅動的遠程工作加速，這一概念變得更加流行。Facebook 甚至將其未來寄托在這一轉變上。

風險基金合伙人和受人尊敬的商業作家馬修·鮑爾（ Matthew Ball ）將元宇宙最徹底的探索之一寫成了一個由九部分組成的博客系列。Ball 的入門書著重于元宇宙的八個方面：

硬件：用于訪問、交互或開發元宇宙的物理技術和設備的銷售和支持。這包括但不限于面向消費者的硬件（例如 VR 耳機、手機和觸覺手套）以及企業硬件（例如用于操作或創建虛擬或基于 AR 的環境的硬件，例如工業相機、投影和跟蹤系統以及掃描傳感器）。此類別不包括特定于計算的硬件，例如 GPU 芯片和服務器，以及特定于網絡的硬件，例如光纖電纜或無線芯片組。

網絡：由骨干提供商、網絡、交換中心和在它們之間路由的服務以及管理“最后一英里”數據給消費者的服務提供持久、實時的連接、高帶寬和分散的數據傳輸。

計算：支持元宇宙的計算能力的啟用和供應，支持物理計算、渲染、數據協調和同步、人工智能、投影、動作捕捉和翻譯等多樣化和高要求的功能。

虛擬平臺：沉浸式數字和通常是 3D 模擬、環境和世界的開發和運營，用戶和企業可以在其中探索、創造、社交和參與各種體驗（例如賽車、繪畫、上課，聽音樂），從事經濟活動。這些業務與傳統在線體驗和多人視頻游戲的區別在于，存在一個由開發人員和內容創建者組成的大型生態系統，這些生態系統在底層平臺上生成大部分內容和/或收集大部分收入。

交換工具和標準：工具、協議、格式、服務和引擎，它們充當互操作性的實際或事實上的標準，并支持元宇宙的創建、操作和持續改進。這些標準支持渲染、物理和 AI 等活動，以及資產格式及其從體驗到體驗的導入/導出、前向兼容性管理和更新、工具和創作活動以及信息管理。

支付：支持數字支付流程、平臺和運營，包括法定入口（一種數字貨幣兌換形式）到純數字貨幣和金融服務，包括比特幣和以太幣等加密貨幣以及其他區塊鏈技術。

元宇宙內容、服務和資產：與用戶數據和身份相關的數字資產（例如虛擬商品和貨幣）的設計/創建、銷售、轉售、存儲、安全保護和財務管理。這包含所有“建立在”元宇宙之上和/或“服務于”元宇宙的所有業務和服務，并且沒有被平臺所有者垂直整合到虛擬平臺中，包括專門為元宇宙構建的、獨立于虛擬界的內容平臺。

用戶行為：消費者和商業行為（包括花費和投資、時間和注意力、決策和能力）的可觀察變化，這些變化要么與元宇宙直接相關，要么以其他方式促成或反映其原則和理念。這些行為在最初出現時幾乎總是看起來像“趨勢”（或者，更貶義地，“時尚”），但后來顯示出持久的全球社會意義。

他討論了每個領域的進展，以及充分啟用和采用元宇宙作為移動互聯網繼任者的方法。

從虛擬到現實：隨著大型指揮所分解其物理足跡并依賴數字環境，諸如元宇宙之類的概念可以幫助參謀人員對現實世界的行動進行規劃

聯網

帶寬是當今戰場上的稀缺資源，需要技術突破才能完全啟用虛擬世界。然而，許多戰術場景可以受益于不是特別密集的信息，因此需要較少的帶寬來傳輸，例如地理空間位置、單位狀態摘要、當前目標等。此外，更密集的信息，例如用于訓練輔助目標識別算法的作戰區域3D 地形模型或未知敵方車輛的視頻，無需通過網絡實時發送。這將要求陸軍利用云服務，云服務不僅能高效地移動和處理信息，而且由情報部門控制，這些情報部門了解客戶請求或可能請求的數據和服務的信息價值。

關乎生死的一個關鍵問題是信息延遲。友方單位位置的潛在變化可能會導致整個元宇宙的決策瀑布式變化，并改變任務狀態的視角。為了做出更好的決策，陸軍必須創建一個超高效的網絡，只傳輸正確的相關信息。這種實時信息更新的概念是在虛擬世界中沉浸式硬件的關鍵組成部分，因為“數字孿生”士兵的表示和動作必須在連接到其共享空間的所有其他設備上同步。與商業世界不同，元宇宙戰場涉及戰斗人員試圖摧毀對手的網絡。

微軟飛行模擬器

流行的 Microsoft Flight Simulator 視頻游戲系列包括地球的“數字孿生”，結合地圖和衛星圖像，可以對天氣和空中交通、建筑物甚至樹木實時渲染。這是一個巨大的模型，對于戰術邊緣的受限帶寬來說是不切實際的，但是這個模型和其他類似的模型可以允許在更高的、云連接的梯隊或在本站上對車輛和武器效果進行超現實建模。NVIDIA 的 Omniverse等世界構建工具包有助于渲染新對象，其中包括材質、紋理和運動構建塊。甚至這些基于世界的模型的低分辨率版本也可用于概念演練或任務演練，無論單位是否位于同一地點。

想象一下：今天使用的沉浸式硬件幾乎完全掩蓋了用戶對現實世界的看法；最終，顯示器將需要在現實之上渲染內容或用合成內容替換所有內容之間進行動態調整。（由任務指揮戰斗實驗室提供）

虛擬平臺

整合軍用數字訓練、戰斗和企業級系統的精簡平臺不足以實現元宇宙。元宇宙要求士兵的數字存在超越不同的訓練平臺，并無縫集成到其他作戰工具中。這些工具還必須使用戶能夠從不同的角度與戰場數據進行交互，無論是在傳統的 2D 顯示器上還是從沉浸式共享虛擬空間。這將需要能夠使來自現實世界或模擬的數據在各種顯示媒體上無縫呈現的架構，無論它們是如何部署的。商業游戲世界一直在適應這一挑戰，支持在不同類型的硬件（如 PC 和游戲機）之間交叉玩同一游戲。

雖然化身的出現對我們的士兵來說可能不是那么優先，但數字資產可以以其他方式使用，這可能是有用的--例如，包括在一個人的身份系統偏好或自定義語言模型中，即使在用戶登錄一個新系統時也可以幫助人機合作。此外，一些游戲使一部分用戶能夠戴著虛擬現實設備從神一樣的俯視角度進行游戲，而其他玩家則化身為化身，從地面上以第一人稱觀看世界。像這樣的游戲概念似乎很適合在不同的梯隊中使用這種能力，在那里不同類型的數據和互動是必要的。

從戰術的角度來看，陸軍必須建立具有共同視野和感受的系統，無論系統是的佩戴方式或交互方式如何。士兵應該能夠以相同的配置文件使用他們的頭戴式顯示器、他們的手持系統和他們的桌面系統，并在這些系統間能夠以相同的角色輕松地切換。

硬件

Android Tactical Assault Kit (ATAK)等系統是一款裝在堅固外殼中的手持平板電腦或手機，可為作戰人員提供其作戰環境的數字化視角。ATAK 可以可視化 2D 和 3D 地圖，以及一系列圖形控制措施來表示友軍和敵軍的位置。雖然不像民用領域的消費類智能手機那樣無處不在，但這些設備代表了將物理和數字領域融合到一個手持套件中的首次嘗試之一。

然而，增強現實系統中的當前硬件限制了全息內容的視野質量。虛擬現實頭戴式顯示器提供高質量的視覺效果，但代價是幾乎完全遮擋了用戶對自然世界的看法。雖然陸軍開始評估在指揮所等不太致命的環境中使用虛擬現實，但沉浸式硬件的未來最終將融合到一個頭戴式顯示器中，該顯示器可以在現實之上的渲染內容或替換所有內容之間動態調整合成內容。這對于在未來的戰場環境中完全實現元宇宙是必要的。

結論

盡管推動了未來的發展，但我們也必須承認目前的技術仍然面臨著局限性--例如，訪問問題、延遲。這些問題不會因為升級到元宇宙而得到解決，必須隨著元宇宙的發展而得到解決。在規劃、準備、執行和評估行動方面轉向元宇宙模式，將使分散的工作人員能夠在一個協作的虛擬節點內更有效地同步作戰功能，這將與現有的實體指揮所相媲美。臨時會議可以超越簡單的電話和視頻會議，允許用戶占據一個包含所有相關數據的虛擬規劃空間來做出決定：一個顯示友軍和敵軍位置、情報產品、相對戰斗力、維持估計等的交互式三維共同作戰圖。

與人工智能一樣，元宇宙技術為解決戰場上的問題帶來了一套新的工具，包括當前和預期的問題。也像人工智能一樣，如果沒有標準和基礎設施來啟用這些工具，其結果將是零碎的和令人沮喪的。重要的是，陸軍要向前傾斜并認識到新技術的潛力，不僅因為它們在物資方面帶來了什么，而且還因為它們對我們未來的戰斗方式的影響。

來源：商湯智能產業研究院

　　中信證券研報指出，元宇宙將是繼移動互聯網之后下一次20年量級的創新巨浪，但當前仍處于早期概念和營銷階段。回望過去十幾年，智能手機的普及掀起移動互聯網浪潮，全球用戶數激增，帶來了ToC互聯網成長和ToB產業數字化萌芽；展望未來，下一代智能終端和元宇宙將進一步拓展人類的數字化能力，帶來用戶在線時長的持續提升，驅動產業數字化的蓬勃發展，最終實現人類的數字化生存。

　　元宇宙是“三維融合”的混合現實世界，物理世界與數字世界的融合，是實體經濟與數字經濟的融合，是生產力與想象力的融合。元宇宙既是客觀世界的數字孿生鏡像世界，又是全體人類想象力的精神家園，元宇宙具有成為未來數字社交互動通用平臺的潛力。

　　在技術領域，元宇宙的核心元素由感知智能、決策智能、內容增強與生產組成，主要包括物理世界的數字重建、虛擬化身（Avatar）及數字智能體。

　　對于元宇宙該由誰來構建？包含哪些要素？依靠哪些技術？白皮書以為，元宇宙應始終堅持“以人民為本”，即在元宇宙“媒介、產業、社會”的三步走中，由政府治理、由人民創造，為產業和社會整體利益服務，主線是“元宇宙反哺論”，即數字經濟通過元宇宙經濟體反哺實體經濟、社會公共服務。

產業元宇宙

　　如果把元宇宙看作是前沿數字科技的集成體，其關鍵價值應是賦能實體經濟和社會發展，積極推動數字世界與物理世界的融合發展，實現數字經濟高質量發展。

　　白皮書將元宇宙定義為實體空間的搜索引擎，它以數字技術為基石，帶來人機之間的自然交互，帶來沉浸式視聽、觸覺、氣味的體驗升級，為提升產業生產效率服務。白皮書將其稱之為“產業元宇宙”。

　　在科技興國、實干興邦的創新大潮中，如果把元宇宙看作是前沿數字科技的集成體，其關鍵價值應是賦能實體經濟和社會發展，積極推動數字世界與物理世界的融合發展，實現數字經濟高質量發展。

基石

　　無數字技術，便難談產業元宇宙。數字技術是推動數字經濟與實體經濟“雙融合”的大引擎。以人工智能技術為例，其既能成為推動新醫藥、新材料、新能源發展的基礎設施，又能成為各行各業數字化轉型的新型生產力，是典型的“跨圈生產力”。其他跨圈型技術，比如VR/AR（虛擬現實/增強現實）、實時三維技術（Real-Time3D），正在突破影視、游戲、社交媒體的邊界，在汽車制造、交通運輸、建筑設計、城市治理、醫療健康等實體產業落地生根。

　　伴隨數字經濟滲透率在服務業（40.7%）、工業（21%）、農業（8.9%）的快速提升，實體產業將完成數字孿生（數字化）、數字交互（網絡化）、數字智能（智能化）的三步走。與此同時，我國經濟也將受益于數字技術、數字經濟的普惠作用，從“不平衡發展”轉向“平衡發展”，從“資源粗放型發展”轉向“資源集約型發展”，從“高速發展”轉向“高質量發展”。

　　當前，中國GDP中仍有61%的產業空間沒有被數字經濟滲透進來，這是非常巨大的藍海市場。在此背景下，發展以人工智能等為代表的“牛鼻子”科技十分重要，這是產業元宇宙的基礎設施。

賦能

　　元宇宙能夠賦能產業數字化、網絡化、智能化轉型。包括：設計、生產、運輸、交付等產業鏈各環節，其應用遍布制造、建筑、汽車、物流、城市、能源等實體產業。第一步是產業鏈數字化：對生產線或產品進行傳感捕捉，形成孿生商品或工廠模型。第二步是產業鏈網絡化：通過5G或物聯網，將生產線環境與產品數據實時上傳到AI超算中心上，生產大數據在線融合，形成“指標孿生”。第三步則是產業鏈智能化：基于生產數據訓練出自動化或半自動化決策模型，沉淀知識圖譜和產業大腦，通過機器人或機器手反向指揮生產參數調整，形成“決策孿生”的價值閉環。

應用

　　元宇宙部分技術誕生于娛樂產業，但成長于實體產業。放眼全球，各國積極發揮創新科技的力量實現可持續發展，“多元宇宙”紛至沓來。

　　首先是“地球元宇宙”。歐盟于2020年提出“目的地地球”計劃，該計劃目標是在2030年，利用人工智能、高性能計算、數據分析預測等領先技術，建立起覆蓋海洋、陸地、大氣、生物等廣泛對象的高精度地球數字模型，通過對地球自然系統進行高精度動態模擬，提高對風暴、洪水等極端天氣事件與自然災害的預測與應對能力，實時持續監測地球健康狀況，支持歐盟能源環境政策制定與實施，為各行各業提供地球級公共服務。

　　其次是“工業元宇宙”。英偉達發布的一款企業設計協作和模擬平臺，為全球400多家客戶提供專業服務，可讓員工在任何地方自由協作。寶馬集團模擬仿真了全球31家工廠，使全球員工都能在同一個虛擬環境中設計規劃新車。

　　最后是“城市元宇宙”。目前，全球多個城市制定了有關元宇宙的發展戰略。韓國首爾市提出《元宇宙首爾五年計劃》：在2022年實現5G信號全覆蓋；從2022至2026年，在首爾分步開發出虛擬環境的“市長室”“120中心”“智能工作平臺”“首爾觀光游”“首爾創業營”“首爾開放城市大學”等公共服務場景。同時，截至目前，中國已有多個城市與地區政府提出構建元宇宙，包括上海、深圳、杭州、成都、蘇州、南京、青島、張家界，覆蓋文旅、街道治理、城市服務等領域。

暢想

　　如果說產業元宇宙的發展分為三個階段，則不同類型的企業登陸元宇宙時間不同。而未來十年將是智能決策階段，大型企業將構筑產業元宇宙平臺，供大量中小企業使用，數字技術成為新一代實體經濟基礎設施，日益豐富的知識圖譜孕育產業大腦。AI大裝置（AIDC）提供充足的科研創新、產業創新算力基建，源源不斷的產業數據如河流般灌入“AI模型工廠”，產出工業、農業、服務業的基礎模型與規模化長尾場景模型，孵化出大量產業智能應用與在線智能生產服務。其特點是強算力、大數據、富知識、快決策，人工為輔、智能為主。

“產業元宇宙”十大趨勢

　　產業元宇宙的應用趨勢

　　產業元宇宙將從“三種力”——新型生產力，新型科研力，人文精神力三類應用趨勢為人類文明的發展提速。

　　趨勢一：產業元宇宙作為“新型生產力”將充分賦能實體產業發展，為生產力發展提供新動力引擎。

　　趨勢二：產業元宇宙作為“新型科研力”將充分發揮其高保真、高速度、高安全、可復用的技術優勢，加速各領域新科研成果的產出速度和迭代頻率。

　　趨勢三：產業元宇宙作為“人文精神力”將創造出全新大量的精神文明并滿足更廣泛的人類心理訴求。

　　產業元宇宙的發展趨勢

　　產業元宇宙的發展趨勢可以歸結為“三變量”，包括：內核技術變遷、入口變遷和個人賬戶變遷。

　　趨勢四：產業元宇宙帶來的內核技術變遷將把人類從“數據互聯網”時代帶入“空間互聯網”時代。

　　趨勢五：產業元宇宙實現人機交互的入口變遷將交互從單一的“視覺媒介”時代帶入全方位的“全感知媒介”時代。

　　趨勢六：產業元宇宙將實現個人賬戶的變遷，實現從傳統互聯網“ID昵稱”到元宇宙“超我化身”的跨越。

　　產業元宇宙的行動趨勢

　　同時，產業元宇宙的構建也將出現四種行動趨勢，即：建造“宇宙級”算力基礎設施、“元”化世界萬物、制定全球無歧視易連接的開放通用標準、建立文明互信的人類普適倫理體系。

　　趨勢七：產業元宇宙將打造相較于傳統互聯網算力平臺更具真實感、智能感、實時性的超強算力的宇宙級計算基建。

　　趨勢八：產業元宇宙將會“元”化萬物，將現實世界中的萬物元宇宙化，虛實結合，消除邊界。

　　趨勢九：產業元宇宙需要在全球制定無歧視、易連接的元宇宙開發通用標準。

　　趨勢十：在產業元宇宙中建立起文明互信、跨越國家、種族和文明的人類普適倫理體系實現元宇宙的可持續發展。

　元宇宙寄托了人類對自由探索理想虛擬世界的美好愿景，其部分功能和應用可能得到階段性實現，但其終極形態尚未達成共識，元宇宙最終會是人類得以自在生活其中的第二樂園，還是如《黑客帝國》Matrix一樣的反烏托邦世界？本篇專題報告，依托目前的發展階段和特征，試圖對相關核心問題進行拆解、梳理與展望，主要包括：如何理解元宇宙？理想的元宇宙有何關鍵特征？通往元宇宙需要怎樣的技術底座和制度體系？當前的技術發展現狀距離元宇宙有多遠？如何看待元宇宙產業鏈機會？巨頭的布局情況如何？

//data.eastmoney.com/report/zw_industry.jshtml?infocode=AP2023381

　　1、如何理解元宇宙？——理想狀態是自發無邊際的社會體驗

　　（1）如何定義元宇宙：從信息傳遞角度，元宇宙將使得人類從傳遞圖文信息、傳遞視頻信息進化到傳遞物理信息，實現在一個虛擬空間傳遞現實的互動行為。元宇宙是整合網絡通信、擴展現實、數字孿生、區塊鏈、人工智能等多種新技術而產生的新型虛實相融的互聯網應用和社會形態，擁有完整的經濟邏輯、數據、物體、內容以及IP，是一個永續在線、不斷被刷新的實時數字世界，并且允許每個用戶進行內容生產和世界編輯。

　　（2）理想的元宇宙將實現效率的革命性提升和線上用戶容量的極限擴張。在一個理想的元宇宙世界，物理世界的無限虛擬化使得生產要素無限豐富、生產力無限充足、近乎于0的邊際成本使得社會生產效率得到了巨大的提升；互聯網長期趨勢是規模和時長的持續提升，元宇宙突破兩者在現有條件下的上限，人類線上用戶容量將極限擴張（80億人+、12小時+）。

　　（3）實現全AI自動化內容創作是元宇宙需要突破的核心。Metaverse是內容創作的最高階，Metaverse將實現一個AI驅動的虛擬世界，豐富的內容供應近乎無限，虛擬社交活動從有目的性轉變為以人為中心，可以實現自由探索，能夠放手讓AI填補世界，才能真正實現自發宇宙規模無邊際體驗。

　　（4）去中心化是理想元宇宙的重要特征，最終是否依然會導致壟斷或中心化仍未可知。元宇宙的去中心化一方面是為了保障UGC獨立、高效地內容創造；另一方面是保障經濟系統的穩定和透明，遏制寡頭和壟斷。然而初始元宇宙本身也是由人類所建立，是否可能會出現由于逐利或其他原因而導致的中心化，仍具有不確定性。要實現完全去中心化的元宇宙理想狀態，可能需要建立后，由不受人性操縱的高階人工智能、智能計算機來幫助管理秩序，實現透明化、規則化運行。還有一種可能是底層去中心化，上層仍然保留中心化組織。

　　2、如何通往元宇宙？——技術路徑解析

　　理想情況下的元宇宙運行狀態=大規模用戶持續在線+高沉浸感/高仿真+高效內容生產+去中心化信息存儲和認證。為實現這一理想運行狀態，至少需要五層基礎技術底座支撐：網絡及運算技術、仿真交互技術、人工智能技術、創作工具/內容分發平臺和區塊鏈技術。整體來看，我們認為元宇宙是人類對一個能夠自由探索的理想虛擬世界的美好愿景，但目前距離元宇宙得以實現所要求的技術基礎還相去甚遠，未來還有很長的路要走。

　　（1）網絡：預計元宇宙至少需要6G以上網絡，6G網絡有望在2030年開始商用。在覆蓋范圍上，6G網絡將是一個地面無線與衛星通信集成的全連接世界，通過將衛星通信整合到6G移動通信，實現全球無縫覆蓋，“萬物互聯”才可能真正實現。具有AI功能的6G有望釋放無線電信號的全部潛力，轉變為智能無線電，為元宇宙用戶提供實時、流暢的沉浸式體驗。

　　（2）算力：元宇宙對算力要求是近乎無窮的，目前全球算力遠遠落后于數據和算法增速。人工智能在元宇宙的廣泛應用導致元宇宙對于算力的消耗是指數爆炸增長的，算力支撐著元宇宙虛擬內容的創作與體驗，更加真實的建模與交互需要更強的算力作為前提，大規模用戶的持續在線和創作需要近乎無盡的算力作為支撐。量子計算可能突破摩爾定律解決元宇宙算力問題，但目前還存在許多高難技術瓶頸，預計在2050年以后才有可能實現通用量子計算機，提高量子比特的操縱精度，從而有條件進行面向更廣泛的應用場景。

　　（3）物聯網：萬物互聯為元宇宙提供物理現實還原基礎，當前物聯網發展還處于爆發前期階段，可能仍將持續數年。物聯網要實現規模化加速演進必須解決碎片化、安全、成本三大發展難題。要真正實現真正實現萬物互聯，關鍵是建立統一底層IoT系統，實現終端、網絡、設備產品等標準統一化。

　　（4）仿真交互：2021年，全球市場VR頭顯預計出貨837萬臺，其中中國市場VR頭顯預計出貨143萬臺，預計全球AR/VR硬件市場出貨量在未來五年呈現穩步增長趨勢，全球市場規模有望在2025年超3500億元。目前，虛擬現實已經有較多垂直領域落地應用場景，產業機會值得關注，然而XR設備尚未實現理想的沉浸式體驗，仍存在價格成本高、使用感差、使用空間限制、便攜性差、續航時間短、設備兼容性較差等問題，距離元宇宙所要求的高沉浸、高便攜度、高兼容性，能夠進行大規模推廣的狀態還相去甚遠，同時在XR設備內容供給上也存在內容品類少、內容數量少、開發節奏慢等問題，內容供給端仍需大量擴充以滿足多人群多場景需求。

　　（5）區塊鏈：從發展歷程來看，區塊鏈經歷了去中心化賬本、去中心化計算平臺、去中心化金融，現在已經發展至NFT階段，NFT可能解決元宇宙生產資料和資產所有權問題。近一年來，海外NFT交易平臺火爆，國內互聯網大廠也紛紛試水數字藏品，但國內出于監管考慮目前暫時無法公開自由交易。當前的NFT市場，流動性相對匱乏，應用領域和場景較為單一和小眾，也存在一些炒作行為，暫時沒有實現市場自由定價，距離大規模落地，還需要長期的積累和沉淀。

　　3、如何看待元宇宙產業鏈機會？——巨頭涌入，機遇與風險并存

　　（1）Roblox：初具元宇宙雛形，在游戲層面實現了內容可編輯性，平臺年輕化的群體和良好的游戲社區氛圍實現高用戶活躍度和粘性，2021Q3Roblox日活躍用戶數4730萬人，人均單日使用時長高達2.63小時。然而在元宇宙的進程中，Roblox還處于比較早期階段，其提供的工具雖然實現了自由創作，仍然具備一定門檻性，限制了人們自由創作的邊界，后續全球化+高齡化的擴張破圈有待觀察。

　　（2）騰訊：從消費互聯網到產業互聯網，騰訊對Metaverse的布局已深入底層基礎架構、線上商業平臺、內容版權、社交媒體等各個層面，同時通過對外投資并購進一步打開元宇宙技術邊界。整體來看騰訊在游戲、社交、音視頻解決方案、數字孿生和全息投影、引擎技術等方面都處于行業領先位置，在目前元宇宙相關賽道公司中具備較強優勢，持續看好公司未來在開放世界游戲、云計算、人工智能、仿真交互設備等方向布局。

　　（3）字節跳動：短視頻形態產品優勢穩固，全球化能力較強，同時積極布局游戲、虛擬社交、VR等元宇宙細分賽道，包括收購中國版Roblox《重啟世界》母公司，在海外推出主打AI捏臉功能的虛擬社交產品Pixsoul，90億收購國內排名第一的VR廠商Pico等。未來重點關注在游戲和社交領域布局產品增長情況，以及硬件設備Pico出貨和用戶破圈能力。

　　（4）Facebook：改名Meta，宣布5年內轉型元宇宙公司，涉足最深最廣，在組織架構、軟件、硬件、內容、數字貨幣等全方位進行元宇宙布局。組織架構上，成立高規格元宇宙產品團隊，由FacebookAR/VR領域副總裁和Instagram現任產品副總裁帶隊；軟件上推出SparkAR、PresencePlatform、Pytorch等底層開發工具，幫助發展和搭建元宇宙社區；硬件上Oculus系列在全球XR設備市場中占據領先地位，最新產品OculusQuest2在2021Q1出貨量高達460萬臺，占據了75%的市場份額；內容上收購多家VR游戲、云游戲開發商，推出HorizonWorlds、HorizonWorkrooms等虛擬社交和辦公平臺；數字貨幣上，繼libra之后積極推廣數字貨幣diem。

　　（5）EpicGames：融資10億押注元宇宙賽道，兼具內容和技術優勢，《堡壘之夜》保持高熱度運營并多次探索具有元宇宙體驗的內容形態如線上演唱會、線上電影等，虛幻引擎作為目前行業最強引擎，在模型質量、真實度等方面長期領先。然而高難度的虛幻引擎，開發門檻較高，目前還難以成為元宇宙所要求的低門檻UGC平臺的創作工具，未來關注公司在自動化AI生成等方面技術進展。

　　（6）英偉達：在虛擬世界中進行實時協作的計算機圖形與仿真模擬協作平臺Omniverse以其高效、低成本特征，在建筑、傳媒、產品設計、自動駕駛等多個領域得到快速應用，元宇宙在Omniverse的推動下率先在工業領域有了切實的落地，同時英偉達在在AI和高性能計算以及芯片領域有深厚積累，有望為元宇宙底層技術架構添磚加瓦。