元宇宙及其應(yīng)用漫談

文/王寶友

元宇宙作為一個承載虛擬活動、進(jìn)行虛實交融的平臺，是數(shù)字孿生、區(qū)塊鏈、AR、VR、5G、云計算等多種信息技術(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，獲得快速發(fā)展和應(yīng)用，是下一代互聯(lián)網(wǎng)和社會形態(tài)；也有人認(rèn)為，目前元宇宙和數(shù)字孿生、虛擬現(xiàn)實并無本質(zhì)差異，純屬概念炒作；還有人認(rèn)為，元宇宙獲得成熟應(yīng)用還需要一個漫長的時間，當(dāng)下應(yīng)著力于其各項核心技術(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)。對于“元宇宙”這樣一個新的概念，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)揮的價值。近期，我國多個省、市將發(fā)展元宇宙寫入2023年政府工作報告，多個省、市也頒布了元宇宙相關(guān)的支持性政策或征求意見稿。目前元宇宙尚無統(tǒng)一、權(quán)威定義，全國科技名詞委對其定義是“人類運(yùn)用數(shù)字技術(shù)構(gòu)建的，由現(xiàn)實世界映射或超越現(xiàn)實世界，可與現(xiàn)實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、云計算等技術(shù)對現(xiàn)實世界進(jìn)行數(shù)字化建模和拓展并實現(xiàn)與現(xiàn)實世界在經(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，是個人以數(shù)字身份參與到數(shù)字空間的活動總稱。

從信息通信技術(shù)的發(fā)展來看，元宇宙是從桌面互聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)到沉浸式互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展過程中，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)難以實現(xiàn)有效的產(chǎn)業(yè)價值輸出。在“2023 ICT行業(yè)趨勢年會”上，鄔賀銓院士在報告中指出，“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——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。目前所謂元宇宙也只是給VR/AR換了一個名字，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?？陀^、準(zhǔn)確，同時，筆者認(rèn)為，元宇宙的發(fā)展對現(xiàn)有技術(shù)的升級和突破有迫切需求，這在一定程度上會促進(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，按照層級來看，阿里提出可分為四層：第一層為全息構(gòu)建層，通過3D建模與實時渲染，構(gòu)建出整個虛擬世界，制造沉浸式的用戶體驗；第二層為全息仿真層，通過仿真技術(shù)構(gòu)造虛擬世界的動態(tài)過程，使虛擬世界無限逼近現(xiàn)實世界；第三層為虛實融合層，通過AR技術(shù)，實現(xiàn)精準(zhǔn)定位，虛擬信息的準(zhǔn)確疊加；第四層是虛實聯(lián)動層，通過改變虛擬世界作用于真實世界。

元宇宙中的關(guān)鍵技術(shù)也很多，其中有幾項技術(shù)是必不可少的：一是數(shù)字孿生技術(shù)，實現(xiàn)在數(shù)字空間中映射和復(fù)制現(xiàn)實世界中真實物體模擬，包括3D建模、仿真優(yōu)化、實時渲染等技術(shù)；二是無處不在的各種計算技術(shù)，包括云計算、人工智能等，其他技術(shù)也都直接和間接與計算相關(guān)；三是通信技術(shù)，實現(xiàn)數(shù)字世界和物理世界的通信，實現(xiàn)各要素互聯(lián)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的流動；四是人機(jī)交互及虛擬現(xiàn)實相關(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，實現(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放式虛擬有序經(jīng)濟(jì)體系的關(guān)鍵驅(qū)動。所有這些技術(shù)及其實現(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)實技術(shù)，為社交娛樂、商貿(mào)服務(wù)、文旅教育等領(lǐng)域用戶提供沉浸式體驗服務(wù)。在社交娛樂行業(yè)，元宇宙技術(shù)的應(yīng)用，為用戶提供更逼真的游戲場景和高沉浸度的社交體驗，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，通過模擬真實場景和高自由度的探索為玩家?guī)沓两?、實時、多元的體驗；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跨界“帶貨”流量超300萬；在影視文化行業(yè)，“元宇宙”打破現(xiàn)實與虛擬的界限，以沉浸式體驗為人們帶來精神世界的享受，如美國著名歌手Travis Scott在游戲《堡壘之夜》中以虛擬的形象舉辦了一場虛擬演唱會，吸引了全球超過1200萬玩家參與。

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)、虛實融合、沉浸式體驗等，但這些技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的加速應(yīng)用和滲透是一個不容忽視的事實。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、全價值鏈的新型數(shù)字化產(chǎn)業(yè)生態(tài)，如中國商飛運(yùn)用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺賦能智能制造，實現(xiàn)了全過程管控與全方位優(yōu)化，生產(chǎn)效率提高了20%以上；在虛實融合方面，以CPS（信息物理系統(tǒng)）為代表的新型生產(chǎn)制造技術(shù)，通過計算、通信、控制構(gòu)建了一套物理實體空間與數(shù)字空間的交互體系，使人、機(jī)、物全面互聯(lián)、深度融合，實現(xiàn)了虛實共生的工業(yè)智能制造，制造企業(yè)也可以通過模擬與仿真減少現(xiàn)實中的大量成本浪費(fèi)，在元宇宙中模擬工廠、設(shè)備等要素提升運(yùn)營效率，如吉利汽車的新車設(shè)計、工藝開發(fā)、試產(chǎn)驗證等都已大量使用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Omniverse規(guī)劃虛擬工廠建設(shè)，基于此平臺的生產(chǎn)效率高出以往30%；在沉浸式體驗方面，VR、AR技術(shù)帶來了視覺和交互的新體驗，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)行安全測試，將虛擬現(xiàn)實技術(shù)與人體工程學(xué)結(jié)合，通過收集數(shù)據(jù)并使用模型來預(yù)測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，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熱門的方向，繼續(xù)引發(fā)著廣泛討論，繼續(xù)作為一個爭議的焦點(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)帶來技術(shù)與資本新紅利，將會帶來一次信息技術(shù)和經(jīng)濟(jì)社會融合模式革命，革新社交娛樂、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。反對的觀點(diǎn)則認(rèn)為元宇宙是資本跟風(fēng)炒作的一個概念，并無新內(nèi)容，僅僅是對數(shù)字孿生、虛擬現(xiàn)實等相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了一個包裝而已；此外，元宇宙投資市場泡沫較大，對技術(shù)的發(fā)展并無實質(zhì)性幫助，還可能引發(fā)社會倫理風(fēng)險，過度沉浸元宇宙有可能加劇社交恐懼、社會疏離等心理問題，對傳統(tǒng)社會秩序和人口結(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)展的原始動力，只會讓元宇宙成為人類文明的“精神核彈”。

綜上，元宇宙作為一個主觀的概念和客觀發(fā)展的技術(shù)集成合體，其擴(kuò)張可能會產(chǎn)生一些負(fù)面問題，但元宇宙所帶來的新技術(shù)的落地和應(yīng)用、新體驗的提升和優(yōu)化、虛擬世界與現(xiàn)實世界的打通同樣將進(jìn)一步帶動基礎(chǔ)升級、消費(fèi)升級、產(chǎn)業(yè)升級。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)中必不可少的一個部分，隨著各項技術(shù)的成熟和低成本應(yīng)用，其帶動的數(shù)字經(jīng)濟(jì)份額將越來越大。

未來，元宇宙將以消費(fèi)領(lǐng)域的需求與應(yīng)用為推手打開廣闊的發(fā)展空間，驅(qū)動建模與仿真、通信技術(shù)（含5G、物聯(lián)網(wǎng)）、擴(kuò)展現(xiàn)實等關(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)場景中深化應(yīng)用，逐步實現(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，通過智能化的數(shù)據(jù)流驅(qū)動工業(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)，為一個可能的新產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供儲備，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)委國家監(jiān)委網(wǎng)站發(fā)表的《元宇宙如何改寫人類社會生活》一文所說的：“應(yīng)理性看待元宇宙帶來的新一輪技術(shù)革命和對社會的影響，不低估5-10年的機(jī)會，也不高估1-2年的演進(jìn)變化?！币苑e極而理性的眼光和態(tài)度對待元宇宙的發(fā)展，這樣我們就不會錯失一個新事物的發(fā)展機(jī)會，也避免了揠苗助長，摧殘一個新事物的發(fā)展。