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元宇宙指的是一個集體共享的虛擬空間,通過虛擬和增強現實以及互聯網的融合而產生。它通常被譽為新興的、下一代互聯網的迭代,由普遍存在/可訪問的、三維的、共享的虛擬空間組成。

我們之前的報告系列旨在通過描述元宇宙的能力、應用和發展,在各自的具體實施中,如Decentraland、Somnium、The Sandbox、Cryptovoxels和Upland,深入了解元宇宙間。該系列文章解釋了這些元宇宙實施方案中不同的虛擬房地產產品,以及在每個方案中購買/租賃土地的過程,此外還介紹了促進元宇宙內虛擬房地產產品的公司。

本報告將更廣泛地關注元宇宙的狀況,整合上述每個實施方案的規格和特征。特別是,本報告將提供一個關于元宇宙的深入概述,詳細說明并定義其一些關鍵特征,討論一些互補的嵌入式技術,以及從功能和投資的角度比較和對比不同的元宇宙實施方案

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相關內容

埃森哲連續第22年發布《技術展望》報告,預測了將引發新一輪數字變革浪潮的新趨勢。報告認為,元宇宙不僅僅是一個概念,更是一個可落地的戰略。它由云、人工智能、擴展現實、區塊鏈、數字孿生、邊緣計算等多種技術群支撐,可應用于企業的方方面面,從消費者到員工再到整個企業運營,推動現實世界向虛實結合的融合世界發展。 //www.accenture.com/_acnmedia/PDF-174/Accenture-Tech-Vision-2022-Full-Report-CN.pdf

  多元宇宙,當下的重點在哪里?

  過去一年里,“元宇宙”一詞突然涌入大眾視野,并引發了廣泛討論,它為人們展示了一個永續、共享的虛擬現實融合空間,構畫了科幻小說般的未來。事實上,元宇宙的概念尚處于早期構建階段,還需要進一步的解讀和理解。面向企業的元宇宙和面向消費者的元宇宙必然對應不同的平臺、合作伙伴和技術。   隨著元宇宙的發展和成熟,其影響的業務領域范圍也會延展擴大。正如互聯網早已超越簡單的網站功能,發展成為當今大多數業務的基礎一樣,我們也不應該把元宇宙應用局限于純數字空間的體驗。多個維度上不斷演變和擴展的連續統一體:因此,埃森哲提出“多元宇宙”這一理念。我們把元宇宙視為在   ·由包含云、擴展現實、區塊鏈、人工智能、數字孿生、智能對象(包括汽車和工廠)以及邊緣計算等在內的多種技術群組成。   ·既有純虛擬體驗,也有虛擬和現實結合的混合體驗。   ·打造新興消費者體驗、業務應用和商業模式,推動企業重構與變革。  ** 2022年四大技術趨勢**

  《埃森哲技術展望》以三年為周期,清晰展示出技術沿革的脈絡。讓我們再來回顧2021和2020兩年曾闡述的各項趨勢。我們主張以全局視角來觀察趨勢沿革,既有的技術能力是企業構建下一代業務的基礎,并且推動企業把握最新的技術趨勢。   趨勢1:未來網絡——融入元宇宙

  元宇宙和Web3將改變虛擬世界的底層構建和運作模式,數據所有權將重塑互聯網的消費和生產關系。

  埃森哲認為,元宇宙是“互聯網的一種革新,推動用戶從單向網頁瀏覽向體驗共享、共建轉變,允許人們從真實世界跨越到完全虛擬的世界,并促進兩者全方位地融合。”   雖然Web3一詞仍在不斷演變,但在本報告中將其指代為利用區塊鏈和通證化等技術在互聯網中構建更加分布式的數據層的一系列新興舉措。   無論是元宇宙還是Web3,單獨拿出來任何一個概念都足以引發熱議。但真正需要引起企業高管關注的是,這兩者共同發展將在未來造成巨大影響力。在早期探索階段,人們認為未來網絡將創造沉浸式純數字世界,同時數字世界和現實世界也將進一步融合。但現在,它們顛覆了我們對數字產品功能及其形式的許多設想,展現了未來在體驗、社交和商業中各種令人期待的可能。   傳統企業在數字化轉型中做了大量投入,包括雇用新的軟件開發人員、設計師和用戶體驗測試人員,探索云計算投資,并建立新的合作伙伴關系。在下一代數字世界的構建中,傳統企業如何化被動為主動,實現換道超車?   企業領導應該立即著手制定新戰略,探索新產品和服務的潛力,并對高管人員開展技術素養的相關培訓。隨著元宇宙和Web3技術日趨成熟,那些已經做好準備并愿意率先嘗試這些新平臺和數據結構的企業,將成為下一代數字業務的規則制定者。   當下圍繞元宇宙和Web3的所有構建方向都在指向下一代互聯網。當這兩股技術變革力量相生相成,有望消除現有數字平臺的種種弊端,重塑數據的流通方式,打造跨平臺共享的數字體驗。在此過程中,更催生了新的業務線、新的工作方式,以及新的人企互動方式,創造了普通人參與全新數字世界構建的機會。新賽道已經鋪就,明日贏家的競賽已經開始。   趨勢2:編碼世界——個性化星球

  我們的世界走向可控制、可定制和自動化,萬物皆可編程。

  為了在現實世界中構建新一代產品、服務和體驗,滿足我們對數字便利的新期望,企業需要深入了解編碼世界的三個技術層次:互聯層、體驗層和物質層。   許多企業已經處于投資和部署編碼世界技術的第一層,互聯層。根據Omdia的2021年全球物聯網企業調查,90%的受訪者表示,物聯網是企業數字化轉型戰略的核心,有些已經在其業務的多個部分進行部署。編碼世界的第二層是體驗層。數字孿生是這一層的核心組成部分,它基于物聯網和邊緣設備收集數據并以5G的速度處理。編碼世界的最后一層是物質層,并涉及到產品的制造方式。它包括新制造和新材料,將可編碼性融入人類現實生活環境的方方面面。   企業要想成為編碼世界的領導者,除了掌握跨設備互動、隱私和安全等基本技術外,還需要在互聯層、體驗層和物質層進行廣泛的探索、試驗和開發。現在,企業需要快速行動以實現“全域”重構。   編碼世界的到來將給人類生活和企業運營帶來重大變革。不久的未來,我們的生活環境可以根據指令進行物理性轉換,可控制、定制化以及切換的速度和頻率都將達到前所未有的水平,在變革環境下,創新技術和商業競爭的新舞臺將應勢而生。   趨勢3:虛實共生——合成但真誠

  當人工智能生成的數據和合成內容難辨真偽,對真實性的甄別已成為新的導航標。無限算力開啟新希望。

  企業正成為虛實共生世界的孕育者。隨著人工智能被賦予更多的協作和創新角色,虛擬與真實的界線逐漸模糊。伴隨生成式AI,尤其是生成對抗網絡(GANs)的不斷發展,創建和使用逼真的人工合成數據日益可行。   隨著生成式AI的大量推廣,以及社交媒體依靠個性化推送、檢索過濾等算法向用戶提供信息,我們被卷入了一場巨大的信任危機。未來,人工智能將推動社會步入全面的合成現實時代,而這也將為人類帶來更加嚴峻的挑戰。   隨著人工智能的技術演進和算法迭代,企業紛紛著手構建虛實共生的世界。當下的我們還難以判斷那個充滿合成數據的未來究竟是美好還是混沌,或是能夠達成某種平衡。   未來,真誠度將作為一項重要原則,指引企業在任何行業、任何場景,都能充分考量合成內容的來源、政策、人和目的性,負責任地使用人工智能。最終,它將賦予人工智能全新認知和使用體驗,充分釋放虛實共生技術的正向優勢。  ** 趨勢4:無限算力——開啟新希望**

  新一代計算機將幫助人類跨越計算門檻,解決世界上最棘手的問題,引發行業顛覆性變革。

  如今,隨著量子計算技術的不斷成熟,肖爾算法不再是紙上談兵,打造具備超強算力計算機的夢想已然照進現實。我們正處于一個里程碑式的拐點。在量子計算機面前,任何現有加密技術(例如病歷、銀行交易等相關加密)都顯得不堪一擊。   這意味著,即便當前的量子計算機無法執行肖爾算法,人們探索量子密碼技術的腳步也不會停止。研究此領域的專家們深知,量子計算機勢必崛起,并將為各行各業帶來顛覆性影響。與其成為未來趨勢的追隨者,企業更應爭當領航人。   埃森哲預計,未來幾年,企業或將80%的工作負載遷入云端。數字化轉型使企業擁有海量數據,他們亟需更強大的算力將這些數據轉化為有效洞見,從而幫助其加強運營管控,開創全新的數字業務渠道與模式。   幾十年來,能夠高效解決全球“重大挑戰”的計算機一直只存在于理論當中。而今,這一理論已然照進現實。隨著具備超強算力機器的沿革和迭代,企業或將迎來行業格局和形態的全面重塑。未來誠然充滿挑戰,卻也蘊藏無限機遇,企業要做的,就是緊跟趨勢,方能始終立足行業前沿。 具體內容如下

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摘要: 元宇宙作為一個新興的概念受到了產業界、學術界、媒體界及公眾的廣泛關注,國內外眾多公司也紛紛在“元宇宙”領域布局,但布局的背后離不開強大的技術支持。本文從技術維度深入剖析元宇宙。首先,從科學與技術的角度論述元宇宙的概念及內涵,并總結了目前從業者、專家以及學者對元宇宙的不同見解。其次,概述了元宇宙相關關鍵技術,包括網絡及運算技術(5G、6G、物聯網、云計算、霧計算及邊緣計算)、管理技術(能耗管理、資源管理、會話管理及時空一致性管理)、虛實對象連接、建模與管理技術(X聯網、身份建模、社會計算、去中心化管理技術)、虛實空間交互與融合技術(拓展現實、電子游戲技術、腦機接口技術)等。元宇宙不宜稱為新技術,而是IT新技術的綜合運用。技術的進步與發展,將為元宇宙的實現和應用奠定堅實的基礎,同時元宇宙的發展也會促進現有技術的升級換代。最后,展望了元宇宙發展面臨的諸多挑戰,以清晰認識、理智決策、穩步探索元宇宙。

引言

1992 年,美國著名作家Neal Stephenson在《Snow Crash》中提到元宇宙(Metaverse)一詞,他這樣描述:“戴上耳機和目鏡,找到連接終端,就能夠以虛擬分身的方式進入由計算機模擬、與真實世界平行的虛擬空間。”[1] 其實Metaverse這個概念的思想源頭是由美國數學家和計算機專家Vernor Vinge教授在 1981 年出版的《True Names》中描述的通過腦機接口技術進入并獲得真實感官體驗的虛擬世界[2]。 在元宇宙時代,人類的生活方式會受到較大的影響。其一,傳統的哲學與科學會受到巨大的沖擊,需要不斷挖掘和研究新的理論與方法;其二,元宇宙的興起將推動人類社會邁進一個新階段,相應地,時代的演變又進一步為技術的發展添磚加瓦。元宇宙技術在融合已有技術的同時,也將不斷衍生出更多的新技術。本文先從科學與技術的角度論述元宇宙的概念及內涵,并總結了目前從業者、專家以及學者對元宇宙的見解;其次,從技術維度深入剖析元宇宙,即從網絡及運算技術、管理技術、元宇宙虛實對象連接、建模與管理技術以及虛實空間交互與融合技術四個方面闡述元宇宙中涉及的關鍵技術。最后,對未來元宇宙技術發展所面臨的挑戰進行歸納與總結。

1. 元宇宙概念與內涵

元宇宙作為一個新興的概念,受到了產業界、學術界、媒體界及公眾的廣泛關注,但對于元宇宙的定義及概念還不夠統一和明確,不同從業者、專家以及機構給出了對元宇宙的見解,如表1所示

為進一步理解元宇宙的概念及內涵,本文從科學和技術的角度對其進行剖析,具體如下: 從科學角度上說,元宇宙的誕生是多學科融合的結果。元宇宙將促進信息科學、量子科學、數學和生命科學等學科的融合與互動,創新科學范式,推動傳統的哲學、社會學甚至人文科學體系的突破。元宇宙,實質上就是廣義網絡空間[7],在涵蓋物理空間、社會空間、賽博空間以及思維空間的基礎上,融合多種數字技術,將網絡、軟硬件設備和用戶聚合在一個虛擬現實系統之中,形成一個既映射于、又獨立于現實世界的虛擬世界。

從技術角度上說,元宇宙不宜稱為新技術,而是現有IT技術的綜合集成運用,它是信息化發展的一個新階段。因此,隨著元宇宙的發展不僅會促進現有技術的升級換代,而且也會促進新技術的出現。本文將從技術維度對元宇宙中涉及的關鍵技術進行概述,如圖1 所示

2. 元宇宙中的網絡及運算技術

網絡及運算技術是元宇宙的基礎設施,可為元宇宙提供高速通信、泛在連接以及共享資源等功能,本節主要介紹5G、6G、物聯網、云計算、邊緣計算、互聯網等在元宇宙中的作用。

2.1 高速無線傳輸——5G、6G

無論是遠程執行計算繁重的任務、訪問大型數據庫、還是在用戶之間提供共享體驗,都離不開網絡與通信[8],元宇宙時代所需要的沉浸式體驗,要求網絡具有低延遲、大帶寬、高可靠性等特點。5G作為新一代信息化基礎設施的出現,為元宇宙的沉浸式體驗提供可能。為了滿足不同行業和市場的需求,國際電信聯盟(The International Telecommunication Union, ITU)將5G劃分為超可靠低延遲通信(Ultra-reliable low-latency communication, URRLC)、增強移動帶寬(Enhanced mobile broadband, eMBB)和海量機器類通信(Massive machine-type communications, mMTC)[9], URRLC 和 eMBB 恰好可滿足元宇宙對沉浸感體驗的需求[10],眾多學者近年來不斷為 URRLC 和 eMBB 做研究,以提高 5G 的通信效率,減少能源消耗。例如,Kumar和Ahmad[11] 提出基于 ANFIS 的 5G 新空口技術(5G New radio, 5G NR)中 URRLC 和 eMBB多路復用反應策略,為 URLLC 流量提供高優先級,同時保證了 5G 蜂窩網絡場景中其他 eMBB 流量的可靠性。Malik等[12]提出一種干擾感知無線資源分配方法,并與傳統的循環調度算法作比較,結果表明,提出的算法比傳統的循環調度算法在鏈路可靠性和延遲降低方面有明顯的改善。Buccheri等[13]提出混合重傳策略,以滿足URRLC需求并最小化消耗資源。

6G 作為 5G 的必然演進方向,6G 將打破時間、虛實的限制,為元宇宙的實現提供網絡基礎。6G 的出現,更多地實現現實世界與虛擬世界的交互和未來的共存共生。中國移動通信研究副院長黃宇紅表示,未來不僅會有物理世界,也將有數字世界,一方面是物理世界的孿生世界,另一方面會演變成元宇宙和平行世界 。未來,元宇宙將不僅是對現實世界的模擬與仿真,更重要的是物理世界與虛擬世界的融合與交互發展,6G 將對其發展提供強大的驅動力。東南大學尤肖虎教授團隊[14]在“6G 的最新進展及發展趨勢”一文中,提出 6G 無線通信網絡有望提供更高的頻譜、能量、更高地傳輸速率、更低傳輸時延、超大連接密度、更高覆蓋率和亞毫秒級的時間同步,6G 所具有的特征將在元宇宙中大顯身手。

在 5G、6G 網絡環境下,利用量子通信保障通信安全方面,Chowdhury等[15]提出基于量子不可克隆性定理和測不準原理,量子通信通過應用量子密鑰提供了強大的安全性。

2.2 虛擬世界與現實世界的聯接——物聯網

物聯網(Internet of Things, IoT)在元宇宙的網絡基礎設施的實現和發展中將發揮重要作用。虛擬世界與現實世界的泛在連接,離不開大量傳感器、智能終端等物聯網設備實時采集和處理數據,故物聯網可為用戶提供真實、持久且順暢的交互體驗,是虛擬世界與現實世界的聯接和橋梁。物聯網經典的三層架構,即感知層、網絡層和應用層,與元宇宙的建立緊密聯系。表2 列舉了近年來部分學者對物聯網三層架構的研究成果,將來為物聯網技術在元宇宙中的應用做好鋪墊,支撐元宇宙的發展。

從物聯網的三層架構來看,要想支撐元宇宙的發展,仍存在一些瓶頸,例如,存在于感知層的數據爆炸與有限感知資源之間的不平衡問題,Shi等[27]提出了將人工智能與選擇性感知相結合的解決方案;傳感器/制動器性能不佳問題,Ning和Liu[28]提出使用納米技術用于改善傳感器/制動器的性能(例如,更高的靈敏度和選擇性、更短的響應時間和更長的使用壽命)。因此,納米材料(如石墨烯、納米線等)的應用將為元宇宙的感知與通信領域提供可選性。存在于網絡層的連接爆炸與高效通信之間的問題[29];存在于應用層的應用爆炸與精準服務之間的矛盾[30],都是現在正面臨的問題。未來隨著科技的進步,解決上述“卡脖子”問題,將為構建元宇宙提供進一步的支撐。

另外,觸覺互聯網也是支撐元宇宙發展的一種新的物聯網形式。觸覺互聯網是由Fettweis[31]提出,它允許人和機器能夠在移動中和特定空間通信范圍內,通過觸覺實時地與周圍環境進行互動。觸覺互聯網有潛力使元宇宙更具有沉浸感。5G 關于低時延、高可靠性的研究客觀上是為觸覺互聯網作了鋪墊,Saches等[32]描述了 5G 在觸覺互聯網(Tactile internet)中發揮的基礎作用,并展示了 5G 新空口技術(5G NR)和 5G 長期演進技術(5G LTE)如何實現有保證的低遲延無線傳輸,提出了基于分布式云平臺的 5G 系統架構,以滿足觸覺互聯網對可靠性和低延遲方面的苛刻通信需求。Antonakoglou等[33]關注 5G 如何結合觸覺數據通信協議、雙邊遠程操作控制方案和觸覺數據處理,讓觸覺應用發揮作用。

2.3 云計算、霧計算與邊緣計算賦能元宇宙

有十余年發展史的云計算,成為元宇宙中可以大量賦能的領域。元宇宙所需要的身份建模、現實世界與虛擬世界的交互以及多元宇宙之間的互動,都會產生難以想象的海量數據,這離不開云計算的支持。本節將從數據處理和數據存儲兩個維度論述云計算的重要作用。

(1) 數據處理。 具有算力動態分配的云計算是元宇宙最重要的網絡基礎設施。元宇宙的構建需要一個強大的算力系統處理數據,當前的算力架構依然無法滿足元宇宙對于低用戶門檻、高體驗感的需求,云計算一定程度上能夠推動算力發展。日前,元宇宙借助游戲技術來展現,大型游戲采用的客戶端與服務器結合的模式,其對客戶端設備的性能和服務器的承載能力有較高要求[34],并且在全球范圍內集中部署的云數據中心[35],旨在處理來自物聯網設備的傳感數據或基于嵌入式設備的實時視頻、圖像等非結構化數據。例如,Zhang等[36]提出了用于嵌入式設備實時視頻處理的流式云平臺,并對該平臺的處理速度、功耗和網絡吞吐量等進行評估。

(2) 數據存儲。 在云上存儲數據,即云存儲(Cloud storage),一般不用考慮存儲容量、存儲設備類型、數據存儲位置以及數據的可用性、可靠性和安全性等繁瑣的底層技術細節,按需付費就可以從云服務提供商那里獲得近乎無限大的存儲空間和企業級的服務質量[37]。近幾年來學者們一直在云存儲方面的研究,如Sharma等[38]綜述了區塊鏈技術在云存儲安全方面的應用;Qiu等[39]提出了基于可逆小波變換的以用戶為中心的云存儲數據保護方法;Doan等[40]提出云存儲系統中數據一致性維護的虛擬服務器解決方案。 元宇宙在構建過程中產生的大量數據需要云計算按需調配資源,以進行海量數據處理及存儲,但若把所有的資源都集中在云端,那對于元宇宙的沉浸感體驗、負載均衡以及能量消耗將帶來巨大的挑戰。對此,需要在本地部署帶有計算和存儲功能的設備,以縮短終端用戶到計算和存儲資源的距離,這就需要霧計算來支撐[41]。霧計算由終端用戶層、霧層及云層構成,霧層的存在極大地降低傳統云計算的時延,可以自己向用戶直接提供服務,還可以利用云層強大的算力和存儲能力協同進行服務。

另外,霧計算中更加靠近邊緣終端的部分,稱之為邊緣計算(Edge computing)。邊緣計算可將元宇宙計算所需的大型服務分解為小巧且易于管理的子任務,并將這些任務分散到邊緣節點去處理。邊緣計算在物理上更接近終端用戶,進一步將遲延時間最小化,為用戶流暢、優質的體驗提供保障[42]。另外,當元宇宙的內容涉及多個用戶時,會大大增加網絡流量負載,Kim[43]提出了一種在邊緣網絡中基于云 VR 的服務配置和部署方法,這只是對其的初步探索。由于云計算、邊緣計算以及霧計算各有優缺點及特性,如表3 所示,故利用云邊協同策略降低網絡時延及流量負載[44–45]受到關注,為元宇宙關鍵技術的研究提供一種選擇。

2.4 元宇宙≠下一代互聯網

元宇宙將用戶與互聯網交互的界面(體驗感)從“二維”上升到“三維”,將對互聯網的技術和發展起到推動作用。值得注意的是,元宇宙是互聯網之上的應用,二者不宜等同起來,更不能將元宇宙簡單地看成下一代互聯網。對行業、企業來說,互聯網的“升維”將催生新的生產力,但是找到“入口”僅是第一步。還要在技術層面上,提供更多的連接與通信方式,以及基礎設施。硬件設施也要不斷適配升級,這也將是一個相對艱難的探索過程[46]。

3. 元宇宙管理技術

元宇宙管理技術保障虛擬空間(即賽博空間)與真實空間(含物理空間、社會空間及思維空間)的泛在連接與空間融合所需要的軟硬件環境,主要包括能耗管理、資源管理、會話管理、時空一致性管理等。

3.1 能耗管理

節能環保一直是信息系統所追求的,未來的元宇宙一大挑戰便是能耗。元宇宙中能耗管理的目標和理念是實現最低能耗和綠色能源占比最大化,提高能源利用效率。在元宇宙中,傳感器設備、網絡及通信基礎設施(如,5G、6G、云計算系統等)、虛擬世界與現實世界的交互(如,VR/AR/MR、腦機接口等)等需要大量的能源消耗。許多學者提出了能源監測的方法。例如,Somula 和Sasikala[47]提出基于物聯網的方法監控負載消耗并以高效的方式節約能源。Bi等[48]創建了 Elman 遞歸神經網絡模型和指數電力預測模型,幫助減少電力損耗、節約成本。能源可持續發展既是元宇宙的核心約束也是投資機遇。 元宇宙中節能環保的目標是建立綠色元宇宙。這需要我們做到兩點:一是不斷創新與發展先進的能源基礎設施,實現對能源的自動測量、收集、存儲、分析等智能化處理,以提高能源的高效循環利用率為目的,研發能源循環設備,加速能源網絡的變革;二是優化能源管理的算法與模型,通過對物理空間、社會空間及思維空間的資源創建虛擬資源以便實現能源重組織與優化,提高能源利用率。未來,隨著納米及量子等技術的成熟,將研發出新型材料并應用于高性能設備、裝備或平臺,以獲取納米級別或量子級別的網絡,從而增強高性能能源使用率、降低能耗[49]。

3.2 資源管理

元宇宙,本質上就是廣義網絡空間[7,49],在涵蓋物理空間、社會空間、賽博空間及思維空間的基礎上,共享資源。資源管理主要包括資源描述、資源尋址、資源發現和資源分配等,以滿足元宇宙的低延遲、高度沉浸等需求。目前,在資源管理的四個典型階段上已經有了一些較為成熟的技術,如表4 所示。

3.3 會話管理

元宇宙的會話管理,是管理異構網絡中無處不在的資源和資源用戶之間的交互[28]。在元宇宙中,會話管理主要針對具有動態特性的長時間、持久性交互,特別是針對具有多個資源用戶參與的會話。會話管理需要解決切換延遲、瞬時數據包丟失、端到端通信延遲以及跨異構網絡的無縫會話切換等問題,以提高用戶的沉浸感體驗。例如,針對5G網絡基礎設施,學者們研究在5G網絡上的會話管理方法,以盡可能地滿足未來元宇宙對實時性、低能耗等需求,如,Kim等[51]提出了一種有效的5G系統低延遲通信會話管理方案,并且避免了移動設備的網絡資源浪費和電池消耗。Park等[52]探討了如何在5G無線網絡環境中實現用戶的高性能會話管理。另外,元宇宙中的會話管理還應預防會話過程被攻擊的情況發生。Nadar等[53]研究了一種針對破壞性身份驗證和會話管理攻擊的防御方法。Marlinspike等[54]研究了Sesame算法,對異步消息進行加密,提高會話過程中的安全系數。

3.4 時空一致性管理

在物理空間、社會空間及思維空間中的實體與賽博空間實體映射過程中離不開時空一致性管理。元宇宙實質上是廣義網絡空間,它是一個虛實結合的世界,人在現實世界中,時間、空間的連續和唯一是嚴格按照物理規律,若要在虛擬世界中享受到沉浸式體驗,故也需要考慮時空一致性管理。現在已有學者提出一些管理時空一致性的方法,例如,時間同步法、目標定位法、時間配準法及空間配準法等時空一致性管理方案[28]。一致的時空數據對現實世界和虛擬世界之間的映射非常重要,Atluri等[55]綜述了時空數據的挖掘方法。

4. 元宇宙虛實對象連接、建模與管理技術

現實世界中的人和物以另一種虛擬身份的形式存在于元宇宙,這將構建成一種新型的虛擬社會,并在新的虛擬社會中重塑數字經濟體系、社會關系等。然而,虛實對象的映射與連接、虛擬社會的構建與管理離不開X聯網(Internet of X, IoX)、身份建模、社會計算、去中心化管理技術的支持。

4.1 IoX

X聯網包括物聯網、人聯網和思維聯網。物聯網(IoT)在物理空間和元宇宙之間建立虛實對象的泛在連接,將物理對象映射到虛擬世界中。人聯網(Internet of People, IoP)描述的是由各種人類節點組成的互連網絡[56]。節點的互連離不開人與人之間的社會關系、以物為媒介的社會關系、與時空屬性相關的社會關系等。在元宇宙時代,IoP在人類社會和元宇宙之間建立了虛實對象的泛在連接,從“社會關系的數字化”過渡到“人與世界的關系數字化”。在元宇宙內容不斷豐富的過程中,不僅僅要賦予虛擬原生人與數字人身份,還要考慮其認知與思維。思維聯網(Internet of Thinking, IoTk)強調思維創造的過程,進一步深化思維空間與元宇宙之間的互動,使得元宇宙中的對象擁有自動獲取、處理、學習和思考知識的自適應感知能力,克服時間和空間的限制,可在不同的地點和時間交換思想,實現準確、高效及便利的合作與交流[57]。

4.2 身份建模

隨著多種技術的融合以及新興技術的出現,進入元宇宙的對象數量和種類將急劇增長,如何對物理對象的身份標識進行建模及解析,以實現物理對象在與元宇宙的感知和映射,這將是未來發展元宇宙的核心問題之一。物理對象身份標識主要包括唯一標識法和非唯一標識法。其中,唯一標識法采用外界賦予對象的標識號,標識身份并應用于對象的網絡身份/資源的發現、尋址和訪問等,除了使用Bar Code技術、QR code技術、RFID技術等外界賦予的對象身份,還有利用對象的生物屬性、時空屬性等自身屬性信息進行身份標識[58],典型的有利用虹膜、人臉、指紋等生物特征標識與解析技術等。

除元宇宙中映射的物理對象外,存在于元宇宙的人類也需要身份標識,其被稱為“虛擬數字人”。“虛擬數字人”是元宇宙的重要參與者,也是大眾最能接受的元宇宙表現形式之一。在未來,元宇宙用戶分為兩類:虛擬原生人和數字人。虛擬原生人(如,虛擬偶像、虛擬主持人、虛擬記者等),與現實世界不存在映射關系,脫離現實世界而存在;數字人則是指現實世界中的人類在虛擬世界的數字分身。無論是虛擬原生人還是數字人,都需要身份標識以便對其管理及研究。目前,身份建模與解析在物聯網領域比較常見,如Verma等[59]提出了基于區塊鏈的身份管理系統建模;Ning等[60]綜述了身份建模與解析現狀,以及其未來的發展趨勢與挑戰; Bouras等[61]提出了一種基于輕量級區塊鏈的物聯網身份管理方法。未來,隨著身份建模與解析技術應用領域的擴大,也將是元宇宙時代重要的研究領域。

4.3 社會計算

首先,通過身份建模技術,對數據、信息以及屬性進行描述,構建出進入元宇宙的實體對象。進一步,通過IoP、社會計算等技術進行實體的關系建模與行為形式化,從而實現實體的關聯及行為挖掘、理解與分析[62]。社會計算具體包括社交網絡分析(Social network analysis)、群體智能(Swarm intelligence)、人工社會(Artificial society)等。社交網絡分析指的是利用圖論、代理模型等方法對個體之間通過社會關系結成的網絡體系進行研究。群體智能指的是在集體層面表現得分散的、去中心化的自組織行為。人工社會指的是通過對復雜社會問題建立計算機模型,進行實驗分析并提供決策支持。 社會計算以處理社會關系為導向。元宇宙的出現,虛擬社會關系不會取代現實中的社會關系,但會催生線上線下一體的新型社會關系。通過社會計算研究人類的行為、新型社會關系能夠預測元宇宙的運行規律及未來發展趨勢,同時在元宇宙中更容易收集用戶的位置、年齡、偏好等數據信息,進行深度挖掘以更好地構建元宇宙中的社會運行機制。

4.4 去中心化管理技術

元宇宙中的對象在身份建模、IoP、IoTk、社會計算等技術的支持下,擁有獨立的身份、思維、行為及社會關系。根據需求,可在元宇宙中組建社區、城市,共同構建區別于或類似于現實世界的法律法規,衍生出新的虛擬社會文明。但實現這一切的前提是,元宇宙需要擁有獨立的經濟系統和經濟屬性。元宇宙的每一塊組成部分信奉的是去中心化概念,需要借助去中心化底層技術來重塑元宇宙的數字經濟系統。去中心化技術的典型代表區塊鏈[63],借助區塊鏈加密算法、共識機制、智能合約等技術,可能會為元宇宙發展提供新的金融體系,為用戶提供保險、交易、證券化等虛擬資產的金融服務,也可實現虛擬世界與現實世界經濟體系的聯動。但是元宇宙經濟系統不等價于互聯網經濟系統,它不是互聯網經濟系統的復制品。需要說明的是,獨立的去中心化金融體系,與現實社會中的國家治理、主權貨幣等機制往往是矛盾的,這也許是元宇宙未來發展的制約。

區塊鏈技術主要包括點對點傳輸、數字加密技術、分布式存儲、共識機制和智能合約等[64],這也決定了基于區塊鏈的經濟系統將為元宇宙經濟系統的實現奠定基礎。因為,數字加密技術在區塊鏈中具有核心地位,可以保證元宇宙用戶身份信息和交易數據的安全,文獻[64]中簡要介紹了哈希函數、對稱加密算法、非對稱加密算法、數字簽名等加密技術原理;分布式存儲系統(例如,Storj, IPFS),將數據分布式存儲于各個節點,可以保證數據的安全與隱私;雖然共識機制在公鏈和私鏈/聯盟鏈上有很大的差別,公鏈上使用的POW/POS共識機制[65],私鏈上使用PBFT及其變種算法的共識機制,但元宇宙將會基于區塊鏈形成自己的共識機制,去約束去中心化網絡中的每一個分散節點,并驗證每個節點的身份產生信任,保障元宇宙的去中心化價值網絡;基于以太坊的智能合約,一旦寫入無法篡改的特點及其可追蹤性,為元宇宙用戶提供可信交易。

除此之外,還有一些去中心化交易載體、組織機構也為元宇宙經濟系統建設增磚添瓦。目前,去中心化交易載體——數字貨幣,幣種已達21種 [66],包括MANA, AXS, SAND, CHR, TLM, SLP, ILV, ALICE, STARL, GHST, DPET等。另外,非同質化代幣(Non-fungible token, NFT)的出現引爆了元宇宙,可充當元宇宙激勵環節的媒介。它表示獨特物品所有權的代幣,包含特定商品或資產的獨特信息,實現虛擬物品的資產化,由于自身的數字稀缺性被率先應用于收藏、藝術品以及游戲場景。去中心化自治組織(Decentralized Autonomous Organization, DAO)將組織的管理和運營規則以智能合約的形式編碼在區塊鏈上,從而在沒有集中控制或第三方干預的情況下自主運行[67]。去中心化交易所(Decentralized Exchange, DEX)將資金保管在用戶的錢包中,交易平臺只負責提供數字貨幣流動性,撮合交易由智能合約來完成。現在DEX比較著名的有基于以太坊網絡的Uniswap、Sushiswap、IDEX、Bancor、Kyber,基于幣安智能鏈的Pancakeswap,基于Heco鏈上的MDEX [68]。

去中心化管理技術不僅在構建元宇宙經濟系統上起到了關鍵性作用,而且去中心化數據傳輸、存儲與管理等方面至關重要。如,數據傳輸和存儲過于集中,會出現單點故障和數據安全問題,文獻[69]提出了基于區塊鏈技術、門限代理重加密技術以及IPFS技術的去中心化數據共享方案;文獻[70]提出了基于分布式賬本的去中心化存儲系統框架,以提供可靠的數據存儲服務。因此未來去中心化管理技術將作為核心技術之一,保障元宇宙數據及經濟體系的安全,同時也能保障元宇宙中用戶的信息安全。

5. 元宇宙虛實空間交互與融合技術

虛實世界的交互、虛實世界視覺、聽覺、觸覺、嗅覺的統一,是元宇宙虛實空間融合的基石,這離不開擴展現實、電子游戲及腦機接口等技術。

5.1 擴展現實技術——從“二維界面”到“三維場景”

在較長的一段時間,人們與機器的交互拘泥于鍵盤、鼠標及顯示屏等外部設備。隨著科技的進步,擴展現實技術誕生,將人機交互從二維界面過渡到了三維交互,大大增加了人們的沉浸感體驗,這逐步變成了構建元宇宙技術支柱之一。實現其中的交互效果,XR及全息影像將承擔重要角色。 虛擬現實 (Virtual reality, VR)是一個先進的、理想化的虛擬現實系統,為用戶提供了完全沉浸式的體驗,讓他們感覺自己置身于現實世界。增強現實 (Augment reality, AR) 通過設備識別和判斷(二維、三維、GPS、體感、人臉和其他識別對象)將虛擬信息疊加在基于識別對象的位置上,并顯示在設備屏幕上,從而實現虛擬信息的實時交互。混合現實 (Mix reality, MR) 是一種結合現實世界和虛擬世界的新型可視化環境。在新的可視化環境中,物理對象和數字對象實時共存和交互。VR/AR/MR的邊界將在未來變得模糊,成為一種融合產品。目前,元宇宙采用的主要交互方式是為用戶創建高度交互的虛擬世界。 全息影像是通過光學的手段呈現物體真實的三維圖像的記錄和再現技術,是計算機技術和電子成像技術結合的產物。利用相干光干涉,記錄光波的振幅信息和相位信息,得到物體包含形狀、大小等的全部信息。全息影像技術是真正的三維立體影像,用戶在不借助可穿戴設備的情況下,就可以在不同的角度裸眼觀看全息影像。隨著技術的發展,全息影像技術可以模糊現實世界和虛擬世界的邊界,這將為真正實現元宇宙打下堅實的基礎。

5.2 電子游戲技術——游戲“泛化”打造元宇宙應用場景

電子游戲技術,是元宇宙的最直觀的表現方式,不僅可以為元宇宙提供內容創作平臺,還可以實現娛樂、社交場景的聚合。元宇宙產品實質是游戲的泛化(娛樂游戲、嚴肅游戲等),比如,美國著名歌手Travis Scott在《堡壘之夜》舉辦元宇宙演唱會;GUCCI與Roblox推出的“元宇宙GUCCI品牌展覽會”;歐萊雅發布的全球首個品牌虛擬代言人“M姐”等等。游戲開發中,最重要的是游戲引擎,類似于制造機床的母機床,這也將是大規模元宇宙平臺的“卡脖子”技術之一。游戲引擎的出現降低了游戲設計者及開發者建立虛擬場景的難度,使他們無需從基礎的代碼做起。其發展決定了元宇宙中NPC建模、場景實時渲染、用戶操作與交互等方面的質量及性能,讓用戶有更加接近于真實世界的體驗。目前,比較知名的游戲引擎如表5 所示。

5.3 腦機接口技術 — 助力元宇宙“虛實相生”

腦機接口(Brain-computer interface, BCI)是通過識別大腦信號,對大腦活動過程中腦信號進行編碼和解碼。用戶通過腦機接口進行操作,如玩游戲、打字等。腦機接口技術通過將個人的大腦信號解碼成計算機設備可識別的命令,將人類的神經世界和外部物理世界連接起來[71],其過程主要包括:腦電信號采集、腦信號處理、設備控制及信息反饋四個方面[72]。腦機接口技術讓人類突破身體、可穿戴設備的限制,特別是可以幫助殘障人士以一種新的姿態重新融入到社會中。這種姿態是意識與思維的融入,將真正達到虛實空間融合,助力元宇宙虛實相生。 BCI目前已經有了許多可行的方法,Abiri等[73]綜述了基于腦電圖的腦機接口方法,其他學者基于人工智能算法的腦機接口進行了研究[71,74–75]。根據傳感器和計算設備的部署方式,可以分為侵入式接口和非侵入式接口,由于侵入式接口會對生物體造成一定的損傷,而且考慮到元宇宙的沉浸式體驗,未來元宇宙研究將重點關注非侵入式接口的研究,為元宇宙虛實空間融合奠定基礎。

6. 元宇宙發展的四大挑戰

2021年被成為元宇宙元年,自此,“元宇宙”概念和應用不斷地出現在我們視野中,國內外許多科技公司(例如,Facebook、英偉達、字節跳動等)開始布局元宇宙。隨著各種信息技術的逐漸成熟,元宇宙時代已經悄然來臨,并被應用于房地產、服裝、娛樂、會議、教育等應用場景。當前元宇宙正處于一個起步發力階段,潛力巨大,但它也會面臨諸多挑戰,具體如下所示。

6.1 倫理與道德

元宇宙是否能夠被社會所接受,以及接受之后隨之而來產生的倫理與道德問題,比如,人機相處、虛擬婚姻家庭、虛假身份和信息、知識產權等[76]。也許在未來,會有公司/研究機構開發道德與倫理的數字協議,作為底層的技術來支撐元宇宙的運行。元宇宙概念構建的是一種高自由度、高包容度的“烏托邦”世界,如何在去中心化的框架中構架元宇宙的倫理與道德共識并被真實社會所接受,這需要從多視角進行探索。

另外,元宇宙的法律法規建設問題也需要同步研究。現實世界里用法律法規來約束正常的社會秩序,而元宇宙還處于初步探索期,是繼續沿用現實世界的法律還是依靠群體共識來約束元宇宙中人的行為及社會治理,都需要進一步研究。

6.2 安全與隱私

元宇宙的發展,會帶來眾多的安全與隱私問題。其一,國家信息平臺整體安全問題。元宇宙作為新興的數字生態,其將遭受網絡攻擊。網絡攻擊既可針對元宇宙的最終用戶和設備終端,也可針對元宇宙的運營商或關鍵服務提供商,這將會影響國家的關鍵基礎設施。而且,元宇宙促進虛擬世界與現實世界的融合,將擴大網絡攻擊的危害性,嚴重影響國家信息平臺的整體安全。另外,由于元宇宙的技術發展模式,造成元宇宙產品蘊藏較多的設計缺陷和漏洞,這將威脅用戶在元宇宙中的“化身”資產,加大數字內容治理難度。其二,用戶數據的安全與隱私保護問題。元宇宙的出現,收集個人數據的數量以及豐富程度是前所未有的。在未來極有可能是多個公司/機構一起打造一個或多個元宇宙,那么公司/機構之間如何進行數據協調消除“數據孤島”問題以及不同元宇宙之間如何進行數據交互,保障元宇宙中用戶的隱私及安全成為亟待解決的問題。例如,Zhang等[77]從人工智能的角度概述了用戶訪問認證、網絡態勢感知、危險行為監控和異常流量識別等方面的研究,為優化元宇宙安全與隱私保護手段提供參考;Falchuk等[78]也提出了在元宇宙中面臨的隱私問題。

6.3 技術的挑戰

當前的技術遠不能實現概念中所描述的理想元宇宙,現在進入元宇宙空間主要依靠高沉浸感的XR(VR/AR/MR)設備,但當前的虛擬實現技術很難將設備小型化、便攜化以及低成本化,供用戶隨時隨地的進入元宇宙,而且長時間佩戴XR設備會讓人感覺不舒服。 元宇宙將會大量使用人工智能(Artificial intelligence, AI)算法(如機器學習、深度學習、強化學習等)。AI三要素,即數據、算法及算力,對元宇宙的建立及發展具有關鍵性的作用,助力實現超越現實世界限制的社會和經濟活動[79],但人工智能還存在諸多缺陷[80]。利用計算機視覺、智能語音、自然語言處理等技術可以產生逼真的視覺、聽覺等感覺。不管是硬件發展水平,還是數據、算法、算力的發展水平使得元宇宙目前遠不能達到高沉浸感體驗,而且體驗過程中,對于可靠性、穩定性及舒適度等方面具有較高要求,這些都還需要繼續和深度研究。

6.4 對現實國家主權的挑戰

元宇宙強調了去中心化管理、用戶定制內容和高沉浸感等特點,尤其是去中心化的社會和經濟模式,一方面,包括貨幣、交易、資產、司法等都嚴重依賴現實世界的相應機構進行約束;二方面,去中心化模式發展的天花板是現實世界的各種限制,尤其是超大規模的元宇宙平臺實際上挑戰的是國家主權。因此,需要辯證地看待元宇宙的發展:小規模的元宇宙應用(平臺)可能會發展很快很廣泛;中等規模的元宇宙平臺(如社交網絡、購物平臺)受投資規模及運營風險等限制,進入的門檻還是很高的;至于超大規模的元宇宙社區,挑戰的是現實世界的國家主權,發展一定會受到限制。

7. 結論

元宇宙的誕生將促進現實世界與虛擬世界的聯接與融合,可能會成為人類社會發展的新形態,改變人們的生活方式。在元宇宙的發展初期,技術是根,技術的發展與創新是重中之重,本文概述了元宇宙涉及的網絡及運算技術、管理技術、虛實對象連接、建模與管理技術和虛實空間融合技術,為研究人員提供參考,推動技術創新來帶動產品、場景和應用創新。但是,“元宇宙”概念的爆火,其發展速度、終極形態,甚至對哲學、文化、社會及經濟治理,以及對人類的影響都還未知。隨著元宇宙應用雛形的落地,賦能實體經濟也將成為熱點方向,在政府堅持以技術賦能實體經濟的政策導向下,其在“元宇宙”時代仍將適用。當下“元宇宙”概念逐漸回歸理性,行業開始逐漸顯現出脫虛向實的趨勢。此外,隨著元宇宙的發展和應用的逐漸落地,其安全與監管問題,也將逐步提上日程。總之,無論處于何種趨勢,我們要清晰認識、理智決策、穩步探索元宇宙!

參考文獻

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自Facebook于2021年10月正式更名為Metaverse以來,Metaverse已經成為社交網絡和三維虛擬世界的新常態。這個元宇宙旨在利用許多相關技術為用戶帶來3D沉浸式和個性化的體驗。盡管有很多關注和好處,但元宇宙中的一個自然問題是如何保護用戶的數字內容和數據。在這方面,區塊鏈是一個很有希望的解決方案,因為它具有去中心化、不可變性和透明性的特點。為了更好地理解區塊鏈在元宇宙中的作用,我們的目標是對區塊鏈在元宇宙中的應用進行廣泛的調研。我們首先對區塊鏈和元域進行了初步介紹,并強調了將區塊鏈用于元域背后的動機。接下來,我們將從技術角度廣泛討論基于區塊鏈的元元空間方法,如數據采集、數據存儲、數據共享、數據互操作性和數據隱私保護等。對于每個透視圖,我們首先討論元存儲的技術挑戰,然后強調區塊鏈可以如何提供幫助。此外,我們還研究了區塊鏈對元宇宙中關鍵支持技術的影響,包括物聯網、數字孿生、多感官和沉浸式應用、人工智能和大數據。我們還介紹了一些主要項目,以展示區塊鏈在元宇宙應用程序和服務中的作用。最后,我們提出了一些有前景的方向,以推動進一步的研究創新和發展,以在未來的元空間中使用區塊鏈。

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在本政策簡報中,提供了將最佳教育實踐引入元宇宙的途徑。提出了一系列老生常談的原則,這些原則來源于兒童如何學習和學習什么來指導新的教育技術的設計。還提出了在這個新領域中設計可能誤入歧途的一些方法。最后,向那些為元宇宙創造教育產品的人提出挑戰,讓他們與教育者和科學家合作,確保孩子們在探索虛擬空間時體驗到真實的人類社會互動,兒童機構在他們探索這些空間時得到支持,在表現形式和對所創造的東西的訪問中,有一個真正的眼睛的多樣性。

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9月16日,由北京師范大學新聞傳播學院、光明日報智庫研究與發布中心主辦的“第35期京師中國傳媒智庫發布”會議在北京師范大學京師大廈舉行。活動中,清華大學新聞與傳播學院新媒體研究中心發布了《2020-2021年元宇宙發展研究報告》。

報告分為《理念篇》《產業篇》《風險篇》,聚焦于2021年大熱的“元宇宙”(metaverse)概念,通過對其的概念梳理、理論構建、行業分析,全面解讀這一互聯網行業新風口的深刻內涵,并研判其發展趨勢和潛在風險。

其中,《理念篇》討論了元宇宙誕生的過程和歷史契機、元宇宙的概念界定、虛擬和現實的關系、元宇宙的價值來源、多維時空的搭建等相關的理論問題,并對元宇宙的運作模式分物理、地理、倫理、事理、心理5個部分進行了論述。

《產業篇》討論了元宇宙的技術基礎,分析了元宇宙的行業生態以及中、美、日、韓四國的元宇宙行業發展現狀,最后提出了元宇宙指數體系。

《風險篇》從生產力、穩健性、組織結構、服務功能、適應性、公平性六大為對元宇宙產業生態健康度進行了多維評估,指出目前元宇宙處于“亞健康”狀態,進一步從輿論、技術、資本、倫理和法律規范等層面對元宇宙產業發展十大風險點進行了討論。

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今年3月10日,“元宇宙第一股”Roblox在紐交所上市,首日股價暴漲54.4%。隨著Roblox上市之后受到追捧,其以“元宇宙概念股”姿態上市,讓元宇宙(Metaverse)突然成為焦點。

據悉,“元宇宙”這一概念源于美國作家 Neal Stephenson 在1992年出版的科幻小說《雪崩》(Snow Crash)。“ meta ” 意為“超越”“元”,與“ Universe ”(宇宙)相結合,即“元宇宙”。簡單來說,元宇宙是一個可以映射現實世界、又獨立于現實世界的虛擬空間。然而,關于元宇宙的最令人興奮的不只是技術層面上的構建,更是改變彼此現有社交方式的巨大潛力。

目前,越來越多的科技公司和高管們開始熱烈討論建立一個“元宇宙”,并將之視為智能手機和移動互聯網的后繼技術。

Facebook

7月27消息,美國當地時間周一,Facebook宣布將成立新的產品團隊來開發“元宇宙”。Facebook公司高管安德魯·博斯沃思(Andrew Bosworth)在一篇文章中表示,這個元宇宙團隊將隸屬于該公司虛擬現實小組Reality Labs的一部分。博斯沃思表示:“元宇宙已經成為一個數字世界的集合,每個數字世界都有自己的物理機制來確定其中的可能性。元宇宙的最重要特征將是臨場感,即與人真正待在一起的感覺,而Reality Labs始終專注于打造能夠在數字空間中提供臨場感的產品。”

今年六月底,Facebook 首席執行官馬克·扎克伯格向員工介紹了一項雄心勃勃的新計劃。計劃中提到公司的未來將遠遠超出其當前構建一組互聯社交應用程序和一些支持它們的硬件的項目。相反,他說 Facebook 將努力建立一個科幻小說中的那種最大化的、相互關聯的體驗集合——一個被稱為元宇宙的虛擬世界。

Facebook正試圖利用該公司生產Quest VR頭盔的Oculus部門,嘗試打造“元宇宙”。從 2014 年收購 VR 明星公司 Oculus 開始,扎克伯格對虛擬現實的癡迷是顯而易見的,他認為下一代計算平臺是 VR/AR。為此,Facebook 還打造了一個 VR 社交平臺 Horizon。

在 Facebook 看來,Horizon 提供給玩家沉浸式的 VR 世界和在線社交服務功能,能改變目前在線社交中僅能通過文字、圖片、語音互動的局限,還能改變過去 VR 應用只能單人單機的問題,消除玩家的孤獨感。目前,Facebook 把全公司 5 萬名員工的五分之一人力,投入在了 AR/VR 業務上。

Facebook 決心為未來下注,它在這一領域也有很大優勢:擁有世界上最多的用戶規模、每日使用量和 UGC 內容;是數字廣告市場的第二大平臺;有數十億現金、數千名世界一流的工程師以及來自擁有多數表決權的創始人的信念;面向元宇宙的資產也在快速增長,包括半導體和腦機接口的一系列專利。

英偉達

今年4月,英偉達正式推出對標“元宇宙”的虛擬工作平臺Omniverse。據悉,Omniverse 是一個完全圍繞 USD 構建的應用程序,它與 USD 最重要不同之處在于,英偉達通過 USD,利用 Connector 工具將 Omniverse 與不同軟件、工具整合起來,能夠支持多用戶實時協作。USD 雖然可支持協同合作,但大多數的協作卻并非是實時的。

Omniverse 在 USD 的虛擬上增加了元宇宙概念,用戶在虛擬世界中進行協同工作,建造數字孿生世界,比如進行汽車、制造、建筑的設計制造等,進一步將 USD 的價值從媒體與娛樂應用程序中解放出來,向建筑、制造等工業領域邁進。

英偉達 CEO 黃仁勛在談及“元宇宙”時表示:“未來數字世界或虛擬世界將比物理世界大上數千倍,工廠和建筑都將有一個數字孿生體模擬和跟蹤它們的實體版本。”與數字孿生整合,由游戲世界推動的元宇宙概念,也開始進入現實的嚴肅應用領域。

蘋果

據彭博社報道,蘋果有計劃在2022年發布首款穿戴式頭顯設備,這跟 Facebook 的 Oculus Quest 很相似。不過 Oculus Quest 只是一款 VR 頭顯,而蘋果開發的是 VR 和 AR 一體的頭顯設備。這款產品主打高端受眾,將直接與 Facebook、HTC 等公司競爭。

蘋果其實早在幾年前就一直在布局 VR,殺手锏是技術研發和并購。2015年,蘋果披露了首份 VR/AR 相關專利,這份專利描述了一臺用于觀看沉浸式媒體內容的頭戴顯示器。同年,蘋果收購了 AR 初創公司 Metaio,這家公司能在幾分鐘之內創建虛擬場景,蘋果看中了 Metaio 精湛的 AR 技術。

從2015年開始,蘋果對 VR/AR 領域富人布局就全面開始,各種技術專利、并購活動層出不窮。到了2019年年底,蘋果內部專門做 VR/AR 項目的員工達到1200人,已經進入開發的第二階段。這一階段,VR/AR產品里核心技術的研發迭代,大多是由蘋果在2017和2018年收購的三家公司Vrvana、Senso Motoric Instruments 和 Akonia Ho lographics 負責。

去年5月蘋果收購VR了直播創業公司 Next VR,后者估值約1億美元,這是蘋果首次在VR內容領域的并購事件;另外在8月,有傳聞蘋果收購了VR創企 Spaces,這家公司曾開發 VR 線下體驗及VR視頻會議平臺。截至目前,蘋果已有330多項公開可查的 VR/AR 關鍵專利,18筆 VR/AR 相關并購。在一大段時間里,甚至未來蘋果推出了自己的 AR 產品以后,AR眼鏡是會跟手機共存。

騰訊

2020年年底,騰訊CEO馬化騰在公司年刊《三觀》中,提出了“全真互聯網”的概念,并將其看作為帶動移動互聯網十年發展的下一波升級。

馬化騰表示,從實時通信到音視頻等一系列基礎技術已經準備好,計算能力快速提升,推動信息接觸、人機交互的模式發生更豐富的變化。這是一個從量變到質變的過程,它意味著線上線下的一體化,實體和電子方式的融合。虛擬世界和真實世界的大門已經打開,無論是從虛到實,還是由實入虛,都在致力于幫助用戶實現更真實的體驗。從消費互聯網到產業互聯網,應用場景也已打開。通信、社交在視頻化,視頻會議、直播崛起,游戲也在云化。隨著 VR 等新技術、新的硬件和軟件在各種不同場景的推動,我相信又一場大洗牌即將開始。就像移動互聯網轉型一樣,上不了船的人將逐漸落伍。無論從整體概念還是具體細節上,馬化騰提出的“全真互聯網”都與“元宇宙”概念十分類似。

有了構想,自然少不了行動。騰訊不僅從游戲制作和運營方面切入元宇宙,在投資布局上,騰訊也早已占位。

在引擎工具上,早在2012年,騰訊就以3.3億美元的投資,收購了虛幻引擎得到開放商 Epic Games 48.4%的股份,目的是切入游戲產業底層核心技術,以彌補自己在游戲底層開發存在的軟肋。

此外,騰訊投資了虛擬音樂會運營商 Wave(原名為The Wave VR),并成為打造AR領域領頭羊 Snap 的最大股東。此外,自由表情工具 Bitmoji、攝像頭Kit、社交軟件Discord 等背后,亦有騰訊的身影。

2019年,Roblox 宣布與騰訊建立戰略合作關系,只不過這是一次教育計劃——建立一家合資公司,向人們傳授編碼基礎、游戲設計、數字公民和創業技能。

2020年初,Roblox 宣布完成了1.5億美元的G輪融資,該輪由投資公司Andreessen Horowitz’s Late Stage Venture fund領投,淡馬錫和騰訊參投。除了是Roblox 的股東,騰訊也是被認為是“有元宇宙相”的 Epic 的股東,騰訊擁有 Epic 40% 股份,毫無疑問也就成了國內元宇宙領域的代表性大廠。

2021年2月,騰訊游戲程序員@毛星云在知乎發帖,為騰訊天美工作室的3A主機游戲大作招募人才。據了解,這款代號為“綠洲”的游戲,對標電影《頭號玩家》中的綠洲(Oasis)式的虛擬社區。目前由天美工作室負責人姚曉光親自操刀,使用虛幻5引擎開發,并橫跨主機、PC、移動端和下一代終端平臺。6月,騰訊集團原副總裁、AI LAB院長姚星離職創立的新公司“元象唯思”在年初成立之時,就獲得了4000萬美元天使輪融資,其中就有騰訊參與其中。從元象唯思的經營范圍來看,其將在VR/AR硬件、內容制作、影視制作等方面發力,顯然也瞄準全真互聯網領域。

字節跳動

今年4月,字節跳動投資“元宇宙”游戲開發商代碼乾坤,投資金額近1億元。據悉,代碼乾坤成立于2017年,其王牌產品《重啟世界》是樂動卓越創始人邢山虎繼《我叫MT》系列產品后的二次創業項目。

據公開信息顯示,《重啟世界》基于代碼乾坤自主研發的互動物理引擎技術系統而開發,由具備高自由度的創造平臺及高參與度的年輕人社交平臺兩部分組成,致力于滿足用戶的游戲娛樂體驗。在游戲中,玩家可以使用多種基礎模塊,或變形或拼接制作樣式各異的角色、物品及場景,而組裝好的素材可以獲得與真實世界相似的物理特性。

總體而言,《重啟世界》Roblox頗為相似,可以說是國內游戲行業為數不多的面向青少年的UGC制作平臺。字節入股代碼乾坤,代表著公司正式打響了進軍元宇宙的第一槍。考慮到字節在游戲業務上仍在加碼,近兩年更是相繼收購了收購上禾網絡、上海墨鹍等游戲公司,并從老牌廠商手中拿下了多款知名度甚廣的游戲,比如英雄互娛的《戰爭藝術:無限進化》、網易《終結者2》等,又在最近斥資40億美元壕氣買下海外MOBA新秀沐瞳科技,本月更全資收購有愛互娛。同時,字節跳動內部還開啟各項游戲自研計劃,品類涉及休閑、超休閑、中重度游戲等,動作可謂十分迅速、老練,而目標則直指騰訊。

網易

網易元宇宙布局,游戲是優勢項。網易投資策略大致上以游戲業務為核心,輻射相關生產力技術,典型如Netvios(VR游戲)、Niantic(AR游戲)、Quantic Dream(互動電影式游戲)、Together Labs(虛擬社交平臺/UGC平臺)。

1 月 25 日,Avatar-Based 社交平臺 Imvu 完成新一輪融資,金額超過 3500 美元。投資者包括網易和 Structured Capital,以及其他未披露信息的投資者。

據悉,Imvu 以及其新的用戶生成平臺 WithMe Entertainment 月活用戶在 700 萬左右,本輪融資也將用于這兩個平臺的后期發展。目前,二者母公司都為 Together Labs。

Together Labs 的首席執行官 Daren Tsui 表示:“ 隨著 Imvu 近年來的快速增長,Vcoin 的推出以及新 WithMe 平臺的開發,我們認為現在是時候將所有這些產品放到新的屋頂以加強我們的承諾了,用于在虛擬空間中創建真實的人脈關系。

Imvu 是款 3D 化身社交產品,它采用了 3D 和 VR 的方式,在虛擬社交的前提下,給用戶創造一種 “ 現實社交 “ 的體驗。它的原型很像當時火極一時的社交游戲虛擬社區《第二人生》(Second life)。

據公開信息,Imvu 是一個 3D 人物和場景聊天軟件。用戶的虛擬 3D 人物形象可以自由設置膚色,臉形等等,并且可以通過虛擬幣來購買更多的服飾,家具,禮物或者寵物等等。

華為

據媒體報道,華為正為“河圖”項目開啟招聘,從AR(增強現實)切入元宇宙賽道。此前,在2020年華為開發者大會上,華為發布了Cyberverse地圖技術。“Cyberverse”有兩層含義,一是Cyber,即網絡;二是Universe,即宇宙。華為將兩個詞合為一體,為其賦予了“數字現實黑科技”的定義。

據華為官網的介紹,華為河圖Cyberverse致力于打造一個“地球級的、不斷演進的、與現實無縫融合的數字新世界。河圖(Cyberverse)技術是融合3D高精地圖能力,空間計算能力、強環境理解能力和超逼真的虛實融合渲染能力的技術平臺,在端管云融合的5G架構下,將提供地球級虛實融合世界的構建與服務能力”。

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