王宝友:元宇宙及其应用漫谈

选择字号:   本文共阅读 2394 次 更新时间:2023-04-25 18:29

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王宝友  

 

元宇宙作为一个承载虚拟活动、进行虚实交融的平台,是数字孪生、区块链、AR、VR、5G、云计算等多种信息技术的集成应用。有人认为,随着各类技术的逐步成熟,元宇宙将在短期内从概念走向现实,获得快速发展和应用,是下一代互联网和社会形态;也有人认为,目前元宇宙和数字孪生、虚拟现实并无本质差异,纯属概念炒作;还有人认为,元宇宙获得成熟应用还需要一个漫长的时间,当下应着力于其各项核心技术和支撑技术的研发与攻关,并在应用上单点突破,逐步推进。对于“元宇宙”这样一个新的概念,需要正确理解其内涵及技术体系,以理性、积极的态度,客观分析其应用和发展。

元宇宙概念及内涵

自2022年至今元宇宙在科技领域很火爆,远远超出了其当下可以发挥的价值。近期,我国多个省、市将发展元宇宙写入2023年政府工作报告,多个省、市也颁布了元宇宙相关的支持性政策或征求意见稿。目前元宇宙尚无统一、权威定义,全国科技名词委对其定义是“人类运用数字技术构建的,由现实世界映射或超越现实世界,可与现实世界交互的虚拟世界”。笔者认为,元宇宙是利用建模与仿真、人工智能、VR/AR/XR、云计算等技术对现实世界进行数字化建模和拓展并实现与现实世界在经济系统、社交系统、身份系统上密切融合的数字化世界,是个人以数字身份参与到数字空间的活动总称。

从信息通信技术的发展来看,元宇宙是从桌面互联网、移动互联网到沉浸式互联网发展过程中,多种技术集成和发展的必然产物,其内涵取决于其中应用哪些技术以及各种技术的应用深度。当下,受制于各种技术发展、集成、应用的局限性,元宇宙发展还仅仅处于起步阶段,短期内难以实现有效的产业价值输出。在“2023 ICT行业趋势年会”上,邬贺铨院士在报告中指出,“元宇宙源于现有技术的集成但尚未成熟——集成5G、IPv6、云计算、AI、VR、区块链、数字货币、IoT、机器人和人机交互等,但成熟度和产品可用度及可接受成本几年都难成气候”,同时邬贺铨院士提出“元宇宙的前景还不清晰”“元宇宙要尽快从炒作转到务实——虚拟世界是网络空间的一种生态,但不代表互联网的未来。目前所谓元宇宙也只是给VR/AR换了一个名字,但VR/AR仍有待核心光学器件的突破”。本文认为上述观点非常客观、准确,同时,笔者认为,元宇宙的发展对现有技术的升级和突破有迫切需求,这在一定程度上会促进现有技术的发展和新技术的出现。

元宇宙技术体系

元宇宙的相关技术非常多,技术体系复杂,按照层级来看,阿里提出可分为四层:第一层为全息构建层,通过3D建模与实时渲染,构建出整个虚拟世界,制造沉浸式的用户体验;第二层为全息仿真层,通过仿真技术构造虚拟世界的动态过程,使虚拟世界无限逼近现实世界;第三层为虚实融合层,通过AR技术,实现精准定位,虚拟信息的准确叠加;第四层是虚实联动层,通过改变虚拟世界作用于真实世界。

元宇宙中的关键技术也很多,其中有几项技术是必不可少的:一是数字孪生技术,实现在数字空间中映射和复制现实世界中真实物体模拟,包括3D建模、仿真优化、实时渲染等技术;二是无处不在的各种计算技术,包括云计算、人工智能等,其他技术也都直接和间接与计算相关;三是通信技术,实现数字世界和物理世界的通信,实现各要素互联,实现数据的流动;四是人机交互及虚拟现实相关技术,作为通往元宇宙的基本路径,人机交互及VR/AR/XR 等虚拟现实技术可以将虚拟世界投射到物理世界并提供交互接口和沉浸式体验,实现元宇宙中信息的输入输出。此外,还有区块链技术,以NFT(非同质化代币)为代表,在元宇宙中用于为数字化的生产要素确权,为数字资产交易与流通监管提供安全认证技术,是构建元宇宙去中心化和开放式虚拟有序经济体系的关键驱动。所有这些技术及其实现,都需要有相关的硬件、软件和基础设施的综合支持。

元宇宙技术的相关应用

在消费领域,鉴于场景的非准确性要求,元宇宙在资本的助推下应用进展较快。消费互联网产业以“元宇宙”概念为抓手,包装整合现有的软硬件技术产品,融合VR/AR等扩展现实技术,为社交娱乐、商贸服务、文旅教育等领域用户提供沉浸式体验服务。在社交娱乐行业,元宇宙技术的应用,为用户提供更逼真的游戏场景和高沉浸度的社交体验,如腾讯公司进军元宇宙概念游戏,为玩家打造了逼真的虚拟空间,通过模拟真实场景和高自由度的探索为玩家带来沉浸、实时、多元的体验;在直播行业,元宇宙为其模式创新推波助澜,以“虚拟偶像”“虚拟主播”“虚拟机器人”带货的模式促进消费转化和流量变现,如虚拟歌手洛天依首场跨界“带货”流量超300万;在影视文化行业,“元宇宙”打破现实与虚拟的界限,以沉浸式体验为人们带来精神世界的享受,如美国著名歌手Travis Scott在游戏《堡垒之夜》中以虚拟的形象举办了一场虚拟演唱会,吸引了全球超过1200万玩家参与。

在生产制造等工业领域,元宇宙应用仍处于探索阶段,所谓“工业元宇宙”等概念,也是指其内核和核心技术的应用,并未突破原有技术的框架和范围,如数字生态、虚实融合、沉浸式体验等,但这些技术在工业领域的加速应用和渗透是一个不容忽视的事实。在数字生态方面,制造业正基于工业互联网构建全产业链、全价值链的新型数字化产业生态,如中国商飞运用工业互联网平台赋能智能制造,实现了全过程管控与全方位优化,生产效率提高了20%以上;在虚实融合方面,以CPS(信息物理系统)为代表的新型生产制造技术,通过计算、通信、控制构建了一套物理实体空间与数字空间的交互体系,使人、机、物全面互联、深度融合,实现了虚实共生的工业智能制造,制造企业也可以通过模拟与仿真减少现实中的大量成本浪费,在元宇宙中模拟工厂、设备等要素提升运营效率,如吉利汽车的新车设计、工艺开发、试产验证等都已大量使用CPS,大大缩减了新车研制的周期,再如宝马正运用虚拟协作平台Omniverse规划虚拟工厂建设,基于此平台的生产效率高出以往30%;在沉浸式体验方面,VR、AR技术带来了视觉和交互的新体验,在辅助装配等领域大幅提升了生产制造效率,如福特汽车利用VR技术进行安全测试,将虚拟现实技术与人体工程学结合,通过收集数据并使用模型来预测装配工作中的身体碰撞。所以,元宇宙技术可与工业数字化转型形成良性互动,或将助推制造业生产方式、组织形态发生根本性变革。

元宇宙的发展及思考

当下,互联网产业急需新的突破引擎和布局风口,多数互联网公司、部分学者认为元宇宙是下一代互联网应用的雏形,因此元宇宙自然成为去年至今资本市场热门的方向,继续引发着广泛讨论,继续作为一个争议的焦点。支持的观点认为,元宇宙可以促进技术变革,提升产业生态,为消费与工业互联网带来技术与资本新红利,将会带来一次信息技术和经济社会融合模式革命,革新社交娱乐、文化旅游、教育医疗等领域服务模式,催生新的商业模式,促进产业生态繁荣,认为元宇宙将撬动信息技术产业新一轮发展,为技术创新、科学研究、生产制造提供新的范式。反对的观点则认为元宇宙是资本跟风炒作的一个概念,并无新内容,仅仅是对数字孪生、虚拟现实等相关技术进行了一个包装而已;此外,元宇宙投资市场泡沫较大,对技术的发展并无实质性帮助,还可能引发社会伦理风险,过度沉浸元宇宙有可能加剧社交恐惧、社会疏离等心理问题,对传统社会秩序和人口结构稳定产生负面影响;还有专家认为元宇宙是在虚拟的世界里进行文明内卷,如刘慈欣就曾表示“元宇宙将是整个人类文明的一次内卷,内卷的封闭系统的熵值总归是要趋于最大的。”这种内卷终将摧毁人类进步和发展的原始动力,只会让元宇宙成为人类文明的“精神核弹”。

综上,元宇宙作为一个主观的概念和客观发展的技术集成合体,其扩张可能会产生一些负面问题,但元宇宙所带来的新技术的落地和应用、新体验的提升和优化、虚拟世界与现实世界的打通同样将进一步带动基础升级、消费升级、产业升级。元宇宙催生的技术发展甚至出现的新业态是数字经济中必不可少的一个部分,随着各项技术的成熟和低成本应用,其带动的数字经济份额将越来越大。

未来,元宇宙将以消费领域的需求与应用为推手打开广阔的发展空间,驱动建模与仿真、通信技术(含5G、物联网)、扩展现实等关键技术的创新。相关技术也有望进一步在工业场景中深化应用,逐步实现全生命周期的数字化模拟与仿真,把物理世界和虚拟的数字表达深度融合,通过智能化的数据流驱动工业体系的运转。

元宇宙与其他任何技术的发展一样,总有其两面性,从事物发展的初期正确引导,推动数字孪生、AR/VR/XR、人机/脑机交互、全息影像、AI、大数据、通信等核心技术演进,为一个可能的新产业发展提供储备,更为其他行业应用服务,是我们应该采取的态度。恰如2021年12月中央纪委国家监委网站发表的《元宇宙如何改写人类社会生活》一文所说的:“应理性看待元宇宙带来的新一轮技术革命和对社会的影响,不低估5~10年的机会,也不高估1~2年的演进变化。”以积极而理性的眼光和态度对待元宇宙的发展,这样我们就不会错失一个新事物的发展机会,也避免了揠苗助长,摧残一个新事物的发展。

 

(作者系中国工业互联网研究院总工程师)

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文章来源:本文转自《传媒》2023年07期,转载请注明原始出处,并遵守该处的版权规定。

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