元宇宙及其應(yīng)用漫談

文/王寶友

元宇宙作為一個(gè)承載虛擬活動(dòng)、進(jìn)行虛實(shí)交融的平臺(tái)，是數(shù)字孿生、區(qū)塊鏈、AR、VR、5G、云計(jì)算等多種信息技術(shù)的集成應(yīng)用。有人認(rèn)為，隨著各類技術(shù)的逐步成熟，元宇宙將在短期內(nèi)從概念走向現(xiàn)實(shí)，獲得快速發(fā)展和應(yīng)用，是下一代互聯(lián)網(wǎng)和社會(huì)形態(tài)；也有人認(rèn)為，目前元宇宙和數(shù)字孿生、虛擬現(xiàn)實(shí)并無(wú)本質(zhì)差異，純屬概念炒作；還有人認(rèn)為，元宇宙獲得成熟應(yīng)用還需要一個(gè)漫長(zhǎng)的時(shí)間，當(dāng)下應(yīng)著力于其各項(xiàng)核心技術(shù)和支撐技術(shù)的研發(fā)與攻關(guān)，并在應(yīng)用上單點(diǎn)突破，逐步推進(jìn)。對(duì)于“元宇宙”這樣一個(gè)新的概念，需要正確理解其內(nèi)涵及技術(shù)體系，以理性、積極的態(tài)度，客觀分析其應(yīng)用和發(fā)展。

元宇宙概念及內(nèi)涵

自2022年至今元宇宙在科技領(lǐng)域很火爆，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了其當(dāng)下可以發(fā)揮的價(jià)值。近期，我國(guó)多個(gè)省、市將發(fā)展元宇宙寫(xiě)入2023年政府工作報(bào)告，多個(gè)省、市也頒布了元宇宙相關(guān)的支持性政策或征求意見(jiàn)稿。目前元宇宙尚無(wú)統(tǒng)一、權(quán)威定義，全國(guó)科技名詞委對(duì)其定義是“人類運(yùn)用數(shù)字技術(shù)構(gòu)建的，由現(xiàn)實(shí)世界映射或超越現(xiàn)實(shí)世界，可與現(xiàn)實(shí)世界交互的虛擬世界”。筆者認(rèn)為，元宇宙是利用建模與仿真、人工智能、VR/AR/XR、云計(jì)算等技術(shù)對(duì)現(xiàn)實(shí)世界進(jìn)行數(shù)字化建模和拓展并實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)實(shí)世界在經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)、社交系統(tǒng)、身份系統(tǒng)上密切融合的數(shù)字化世界，是個(gè)人以數(shù)字身份參與到數(shù)字空間的活動(dòng)總稱。

從信息通信技術(shù)的發(fā)展來(lái)看，元宇宙是從桌面互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)到沉浸式互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展過(guò)程中，多種技術(shù)集成和發(fā)展的必然產(chǎn)物，其內(nèi)涵取決于其中應(yīng)用哪些技術(shù)以及各種技術(shù)的應(yīng)用深度。當(dāng)下，受制于各種技術(shù)發(fā)展、集成、應(yīng)用的局限性，元宇宙發(fā)展還僅僅處于起步階段，短期內(nèi)難以實(shí)現(xiàn)有效的產(chǎn)業(yè)價(jià)值輸出。在“2023 ICT行業(yè)趨勢(shì)年會(huì)”上，鄔賀銓院士在報(bào)告中指出，“元宇宙源于現(xiàn)有技術(shù)的集成但尚未成熟——集成5G、IPv6、云計(jì)算、AI、VR、區(qū)塊鏈、數(shù)字貨幣、IoT、機(jī)器人和人機(jī)交互等，但成熟度和產(chǎn)品可用度及可接受成本幾年都難成氣候”，同時(shí)鄔賀銓院士提出“元宇宙的前景還不清晰”“元宇宙要盡快從炒作轉(zhuǎn)到務(wù)實(shí)——虛擬世界是網(wǎng)絡(luò)空間的一種生態(tài)，但不代表互聯(lián)網(wǎng)的未來(lái)。目前所謂元宇宙也只是給VR/AR換了一個(gè)名字，但VR/AR仍有待核心光學(xué)器件的突破”。本文認(rèn)為上述觀點(diǎn)非常客觀、準(zhǔn)確，同時(shí)，筆者認(rèn)為，元宇宙的發(fā)展對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的升級(jí)和突破有迫切需求，這在一定程度上會(huì)促進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)的發(fā)展和新技術(shù)的出現(xiàn)。

元宇宙技術(shù)體系

元宇宙的相關(guān)技術(shù)非常多，技術(shù)體系復(fù)雜，按照層級(jí)來(lái)看，阿里提出可分為四層：第一層為全息構(gòu)建層，通過(guò)3D建模與實(shí)時(shí)渲染，構(gòu)建出整個(gè)虛擬世界，制造沉浸式的用戶體驗(yàn)；第二層為全息仿真層，通過(guò)仿真技術(shù)構(gòu)造虛擬世界的動(dòng)態(tài)過(guò)程，使虛擬世界無(wú)限逼近現(xiàn)實(shí)世界；第三層為虛實(shí)融合層，通過(guò)AR技術(shù)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位，虛擬信息的準(zhǔn)確疊加；第四層是虛實(shí)聯(lián)動(dòng)層，通過(guò)改變虛擬世界作用于真實(shí)世界。

元宇宙中的關(guān)鍵技術(shù)也很多，其中有幾項(xiàng)技術(shù)是必不可少的：一是數(shù)字孿生技術(shù)，實(shí)現(xiàn)在數(shù)字空間中映射和復(fù)制現(xiàn)實(shí)世界中真實(shí)物體模擬，包括3D建模、仿真優(yōu)化、實(shí)時(shí)渲染等技術(shù)；二是無(wú)處不在的各種計(jì)算技術(shù)，包括云計(jì)算、人工智能等，其他技術(shù)也都直接和間接與計(jì)算相關(guān)；三是通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字世界和物理世界的通信，實(shí)現(xiàn)各要素互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的流動(dòng)；四是人機(jī)交互及虛擬現(xiàn)實(shí)相關(guān)技術(shù)，作為通往元宇宙的基本路徑，人機(jī)交互及VR/AR/XR 等虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以將虛擬世界投射到物理世界并提供交互接口和沉浸式體驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)元宇宙中信息的輸入輸出。此外，還有區(qū)塊鏈技術(shù)，以NFT（非同質(zhì)化代幣）為代表，在元宇宙中用于為數(shù)字化的生產(chǎn)要素確權(quán)，為數(shù)字資產(chǎn)交易與流通監(jiān)管提供安全認(rèn)證技術(shù)，是構(gòu)建元宇宙去中心化和開(kāi)放式虛擬有序經(jīng)濟(jì)體系的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)。所有這些技術(shù)及其實(shí)現(xiàn)，都需要有相關(guān)的硬件、軟件和基礎(chǔ)設(shè)施的綜合支持。

元宇宙技術(shù)的相關(guān)應(yīng)用

在消費(fèi)領(lǐng)域，鑒于場(chǎng)景的非準(zhǔn)確性要求，元宇宙在資本的助推下應(yīng)用進(jìn)展較快。消費(fèi)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)以“元宇宙”概念為抓手，包裝整合現(xiàn)有的軟硬件技術(shù)產(chǎn)品，融合VR/AR等擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)技術(shù)，為社交娛樂(lè)、商貿(mào)服務(wù)、文旅教育等領(lǐng)域用戶提供沉浸式體驗(yàn)服務(wù)。在社交娛樂(lè)行業(yè)，元宇宙技術(shù)的應(yīng)用，為用戶提供更逼真的游戲場(chǎng)景和高沉浸度的社交體驗(yàn)，如騰訊公司進(jìn)軍元宇宙概念游戲，為玩家打造了逼真的虛擬空間，通過(guò)模擬真實(shí)場(chǎng)景和高自由度的探索為玩家?guī)?lái)沉浸、實(shí)時(shí)、多元的體驗(yàn)；在直播行業(yè)，元宇宙為其模式創(chuàng)新推波助瀾，以“虛擬偶像”“虛擬主播”“虛擬機(jī)器人”帶貨的模式促進(jìn)消費(fèi)轉(zhuǎn)化和流量變現(xiàn)，如虛擬歌手洛天依首場(chǎng)跨界“帶貨”流量超300萬(wàn)；在影視文化行業(yè)，“元宇宙”打破現(xiàn)實(shí)與虛擬的界限，以沉浸式體驗(yàn)為人們帶來(lái)精神世界的享受，如美國(guó)著名歌手Travis Scott在游戲《堡壘之夜》中以虛擬的形象舉辦了一場(chǎng)虛擬演唱會(huì)，吸引了全球超過(guò)1200萬(wàn)玩家參與。

在生產(chǎn)制造等工業(yè)領(lǐng)域，元宇宙應(yīng)用仍處于探索階段，所謂“工業(yè)元宇宙”等概念，也是指其內(nèi)核和核心技術(shù)的應(yīng)用，并未突破原有技術(shù)的框架和范圍，如數(shù)字生態(tài)、虛實(shí)融合、沉浸式體驗(yàn)等，但這些技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的加速應(yīng)用和滲透是一個(gè)不容忽視的事實(shí)。在數(shù)字生態(tài)方面，制造業(yè)正基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建全產(chǎn)業(yè)鏈、全價(jià)值鏈的新型數(shù)字化產(chǎn)業(yè)生態(tài)，如中國(guó)商飛運(yùn)用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)賦能智能制造，實(shí)現(xiàn)了全過(guò)程管控與全方位優(yōu)化，生產(chǎn)效率提高了20%以上；在虛實(shí)融合方面，以CPS（信息物理系統(tǒng)）為代表的新型生產(chǎn)制造技術(shù)，通過(guò)計(jì)算、通信、控制構(gòu)建了一套物理實(shí)體空間與數(shù)字空間的交互體系，使人、機(jī)、物全面互聯(lián)、深度融合，實(shí)現(xiàn)了虛實(shí)共生的工業(yè)智能制造，制造企業(yè)也可以通過(guò)模擬與仿真減少現(xiàn)實(shí)中的大量成本浪費(fèi)，在元宇宙中模擬工廠、設(shè)備等要素提升運(yùn)營(yíng)效率，如吉利汽車的新車設(shè)計(jì)、工藝開(kāi)發(fā)、試產(chǎn)驗(yàn)證等都已大量使用CPS，大大縮減了新車研制的周期，再如寶馬正運(yùn)用虛擬協(xié)作平臺(tái)Omniverse規(guī)劃虛擬工廠建設(shè)，基于此平臺(tái)的生產(chǎn)效率高出以往30%；在沉浸式體驗(yàn)方面，VR、AR技術(shù)帶來(lái)了視覺(jué)和交互的新體驗(yàn)，在輔助裝配等領(lǐng)域大幅提升了生產(chǎn)制造效率，如福特汽車?yán)肰R技術(shù)進(jìn)行安全測(cè)試，將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與人體工程學(xué)結(jié)合，通過(guò)收集數(shù)據(jù)并使用模型來(lái)預(yù)測(cè)裝配工作中的身體碰撞。所以，元宇宙技術(shù)可與工業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型形成良性互動(dòng)，或?qū)⒅浦圃鞓I(yè)生產(chǎn)方式、組織形態(tài)發(fā)生根本性變革。

元宇宙的發(fā)展及思考

當(dāng)下，互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)急需新的突破引擎和布局風(fēng)口，多數(shù)互聯(lián)網(wǎng)公司、部分學(xué)者認(rèn)為元宇宙是下一代互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的雛形，因此元宇宙自然成為去年至今資本市場(chǎng)熱門的方向，繼續(xù)引發(fā)著廣泛討論，繼續(xù)作為一個(gè)爭(zhēng)議的焦點(diǎn)。支持的觀點(diǎn)認(rèn)為，元宇宙可以促進(jìn)技術(shù)變革，提升產(chǎn)業(yè)生態(tài)，為消費(fèi)與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)帶來(lái)技術(shù)與資本新紅利，將會(huì)帶來(lái)一次信息技術(shù)和經(jīng)濟(jì)社會(huì)融合模式革命，革新社交娛樂(lè)、文化旅游、教育醫(yī)療等領(lǐng)域服務(wù)模式，催生新的商業(yè)模式，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)生態(tài)繁榮，認(rèn)為元宇宙將撬動(dòng)信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)新一輪發(fā)展，為技術(shù)創(chuàng)新、科學(xué)研究、生產(chǎn)制造提供新的范式。反對(duì)的觀點(diǎn)則認(rèn)為元宇宙是資本跟風(fēng)炒作的一個(gè)概念，并無(wú)新內(nèi)容，僅僅是對(duì)數(shù)字孿生、虛擬現(xiàn)實(shí)等相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了一個(gè)包裝而已；此外，元宇宙投資市場(chǎng)泡沫較大，對(duì)技術(shù)的發(fā)展并無(wú)實(shí)質(zhì)性幫助，還可能引發(fā)社會(huì)倫理風(fēng)險(xiǎn)，過(guò)度沉浸元宇宙有可能加劇社交恐懼、社會(huì)疏離等心理問(wèn)題，對(duì)傳統(tǒng)社會(huì)秩序和人口結(jié)構(gòu)穩(wěn)定產(chǎn)生負(fù)面影響；還有專家認(rèn)為元宇宙是在虛擬的世界里進(jìn)行文明內(nèi)卷，如劉慈欣就曾表示“元宇宙將是整個(gè)人類文明的一次內(nèi)卷，內(nèi)卷的封閉系統(tǒng)的熵值總歸是要趨于最大的。”這種內(nèi)卷終將摧毀人類進(jìn)步和發(fā)展的原始動(dòng)力，只會(huì)讓元宇宙成為人類文明的“精神核彈”。

綜上，元宇宙作為一個(gè)主觀的概念和客觀發(fā)展的技術(shù)集成合體，其擴(kuò)張可能會(huì)產(chǎn)生一些負(fù)面問(wèn)題，但元宇宙所帶來(lái)的新技術(shù)的落地和應(yīng)用、新體驗(yàn)的提升和優(yōu)化、虛擬世界與現(xiàn)實(shí)世界的打通同樣將進(jìn)一步帶動(dòng)基礎(chǔ)升級(jí)、消費(fèi)升級(jí)、產(chǎn)業(yè)升級(jí)。元宇宙催生的技術(shù)發(fā)展甚至出現(xiàn)的新業(yè)態(tài)是數(shù)字經(jīng)濟(jì)中必不可少的一個(gè)部分，隨著各項(xiàng)技術(shù)的成熟和低成本應(yīng)用，其帶動(dòng)的數(shù)字經(jīng)濟(jì)份額將越來(lái)越大。

未來(lái)，元宇宙將以消費(fèi)領(lǐng)域的需求與應(yīng)用為推手打開(kāi)廣闊的發(fā)展空間，驅(qū)動(dòng)建模與仿真、通信技術(shù)（含5G、物聯(lián)網(wǎng)）、擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)等關(guān)鍵技術(shù)的創(chuàng)新。相關(guān)技術(shù)也有望進(jìn)一步在工業(yè)場(chǎng)景中深化應(yīng)用，逐步實(shí)現(xiàn)全生命周期的數(shù)字化模擬與仿真，把物理世界和虛擬的數(shù)字表達(dá)深度融合，通過(guò)智能化的數(shù)據(jù)流驅(qū)動(dòng)工業(yè)體系的運(yùn)轉(zhuǎn)。

元宇宙與其他任何技術(shù)的發(fā)展一樣，總有其兩面性，從事物發(fā)展的初期正確引導(dǎo)，推動(dòng)數(shù)字孿生、AR/VR/XR、人機(jī)/腦機(jī)交互、全息影像、AI、大數(shù)據(jù)、通信等核心技術(shù)演進(jìn)，為一個(gè)可能的新產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供儲(chǔ)備，更為其他行業(yè)應(yīng)用服務(wù)，是我們應(yīng)該采取的態(tài)度。恰如2021年12月中央紀(jì)委國(guó)家監(jiān)委網(wǎng)站發(fā)表的《元宇宙如何改寫(xiě)人類社會(huì)生活》一文所說(shuō)的：“應(yīng)理性看待元宇宙帶來(lái)的新一輪技術(shù)革命和對(duì)社會(huì)的影響，不低估5-10年的機(jī)會(huì)，也不高估1-2年的演進(jìn)變化。”以積極而理性的眼光和態(tài)度對(duì)待元宇宙的發(fā)展，這樣我們就不會(huì)錯(cuò)失一個(gè)新事物的發(fā)展機(jī)會(huì)，也避免了揠苗助長(zhǎng)，摧殘一個(gè)新事物的發(fā)展。