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第一节
什么是元宇宙

“我在现实生活中玩耍,而不是真正地活在现实中。”

这是畅销书《火车上的女孩》( The Girl on the Train )中一句广为流传的话。这句话可以用来表达此前大多数人对虚拟世界的认识:虚拟世界是个玩耍的地方,人还是要活在现实世界里。

这两年,随着新技术的发展,虚拟世界变得越来越重要,比现实世界还要重要;甚至就是一种新的现实,一种影响更巨大的现实。

于是,人们用了一个名词来指代这种越来越重要的现实:元宇宙。

一、元宇宙的前世

“元宇宙”在2021年火爆全球,但它并不是“砰”的一下诞生的,无论是这个名字,还是支持元宇宙的技术,都有自己的源头和发展进程。

“元宇宙”的思想源头,专业人士比较认可的是美国数学家和计算机专家弗诺·文奇(Vernor Steffen Vinge)教授,其在1981年出版的小说《真名实姓》中,创造性地构思了一个通过脑机接口进入并获得感官体验的虚拟世界。

1992年,美国著名科幻大师尼尔·斯蒂芬森(Neal Stephenson)在其小说《雪崩》中,描绘了一个庞大的虚拟现实世界:“戴上耳机和目镜,找到连接终端,就能够以虚拟分身的方式进入由计算机模拟、与真实世界平行的虚拟空间。”在这个庞大的虚拟现实世界中,人们用数字化身来控制行为,并相互竞争以提高自己的地位。

即使现在来看,这种描述还是很超前的未来世界。

元宇宙一词,也就是从这部小说开始被人们接纳和采用的。

元宇宙英文为“Metaverse”,该词最早在国内被翻译成“超元域”,没有任何反响,直到后来被翻译成了“元宇宙”,借着2021年Roblox上市的财富神话而一炮走红。

Metaverse这个梦想直到2003年美国一款叫作 Second Life 的现象级虚拟世界游戏的出现才走进大众的生活。人们可以在其中社交、购物、建造、经商。于是各大机构纷纷进驻,好不热闹:BBC、路透社、CNN等报社将 Second Life 作为发布平台,IBM开始在游戏中购买地产,建立自己的销售中心,瑞典等国家在游戏中建立了自己的大使馆,西班牙各政党在游戏中进行辩论。

大家忙活了一大通才慢慢发现,理想很丰满,现实很骨感。因为受当时科技发展水平的制约, Second Life 与人们想要的元宇宙还相距甚远,一句话,“早产”了。当时人们把科幻当作了科技。

2021年被称为元宇宙元年,是否还会像当年的 Second Life 一样是又一场泡沫呢?

我们说这些年有三种关键技术的进步决定了这次元年的“货真价实”:算力技术、人工智能技术、区块链技术。算力和人工智能近5年进入了超指数级大发展的阶段,使高效、低成本地制作和显示高逼真度的3D数字世界成为越来越近的现实。区块链技术的高速发展,则为即将到来的元宇宙虚实融合世界的想象力、创造力大繁荣,提供了数字版权和产权确认与交易的极高效的技术保障。

事实上,“元宇宙”更像是一个经典概念的重生,而不是一个新的概念,它是在扩展现实、区块链、云计算、数字孪生等新技术下的概念具化。这些具化,已经在我们的生活中“颇具规模”地开始了,比如:

2020年4月,美国歌手特拉维斯·斯科特(Travis Scott)在美国游戏公司Epic Games旗下的《堡垒之夜》游戏中举办了一场线上虚拟演唱会,吸引了超过1200万名玩家参加。Facebook(现更名Meta)也推出了VR社交平台Horizon,人们可以在其中创造世界,社交方式将不再局限于打字和语音。网易投资了类似Second Life的3D社交平台IMVU,专注于利用VR和3D技术创造虚拟世界的“现实社交”。2018年,美国科幻冒险片《头号玩家》中的虚拟世界“绿洲”就是元宇宙。

2021年3月10日,在线游戏创作平台Roblox作为“元宇宙”概念股成功登陆纽交所,上市首日市值突破400亿美元。而腾讯在2020年2月参投Roblox 1.5亿美元G轮融资,并独家代理Roblox中国区产品发行。

2021年4月12日,英伟达首席执行官黄仁勋宣布英伟达将布局元宇宙业务;4月13日,Epic Games宣布获得10亿美元融资,并声称此次融资主要用于开发元宇宙业务。此外,Facebook、微软、字节跳动等巨头也纷纷对元宇宙进行投资。

元宇宙从提出概念到概念重生,从概念重生到概念具化,必然需要物理支撑,这个底层支撑就是技术。支持元宇宙的六大技术包括区块链技术(Blockchain)、交互技术(Interactivity)、游戏引擎及数字孪生引擎技术(Game Engine)、人工智能技术、智能综合网络技术(Network)、物联网技术(Internet of Things)。我们将这六大技术支柱的英文缩写组合统称为“BIGANT”,后面在第二章第三节我们会有更详细的介绍。

二、穿透迷雾:元宇宙精髓之美

元宇宙的前世充满科幻色彩和人们无处安放的数字幻想,而元宇宙的今生则堪称混乱:定义的混乱、理解的混乱、投机的混乱。如果混乱也是一种美,那现在就是大美无言。

目前各界关于元宇宙的定义五花八门,有Roblox创始人提炼的8个特点、Beamable创始人提出的元宇宙价值链7个层次、硅谷著名投资人马修·鲍尔提出的6个特征、阿里XR实验室提出的4个层次、华为河图负责人提出的8个要点等。各自因身份不同、出发点不同,所以解构出的元宇宙也就不一样。

那到底谁说的最接近真相?元宇宙到底是什么呢?

元宇宙到底是游戏,还是AR(增强现实)/VR(虚拟现实)/MR(混合现实)技术?是各种技术的大集成,是下一代互联网,是下一代社会,是人类下一代文明,还是人类历史的新纪元?

我们在解构国内外各种元宇宙深度研究报告后,提炼出一套简单易记的元宇宙认知框架,堪称元宇宙精髓:一句话、三个世界、三条主线。

一句话,即用一句话定义元宇宙内涵:元宇宙是人类数字化、智能化高度发展背景下的虚实融合的社会新形态。

三个世界,即元宇宙由三个世界构成:一是元宇宙虚拟世界,二是元宇宙数字孪生的极速版真实世界,三是元宇宙高能版现实世界。

先说说第一个虚拟世界。其前半部分就是《头号玩家》《黑客帝国》里面所描述的那个与现实物理世界平行、没有或很少相交的世界。这是一个人类完全用想象力、创造力构建的纯数字化的虚拟世界。这个虚拟世界由浩如烟海的各种各样的子元宇宙构成,就像互联网上无穷无尽的应用程序。

这个虚拟世界可以包含无数高度逼真化、沉浸化而且可以社交和交互的《哈利·波特》《西游记》《理想国》《三体》《复仇者联盟》《天龙八部》《浮士德》《笑傲江湖》等所有人类的想象。以前人类很难将这些想象用低成本的方式做成沉浸感互动化的作品,而在元宇宙时代,通过各种强大引擎平台和工具,人们可以把自己的宏大想象快速、低成本又逼真地呈现在元宇宙里。

元宇宙包括三个世界

元宇宙虚拟世界的前半部分主要是上面所说的各种非工作层面的想象,后半部分则是各种工业和各种产业层面的想象,这种想象被称为设计和仿真。比如,设计新的产品、武器、展厅、房地产、城市、景观规划等,将来都会先在元宇宙虚拟世界里做出完全逼真的产品,并对这个数字产品实现各种物理世界的仿真和测试,比如风吹雨打、极限破坏、灾害模拟等,以大大提高研发效率、降低研发成本、缩短研发周期。也就是说,将来绝大部分产品,首先是在元宇宙里做出来,然后才会传输到现实世界,通过3D打印或生产制造出来。

再说元宇宙的第二个数字孪生的极速版真实世界。这是把我们的物理现实世界几乎一模一样地复制到元宇宙的数字虚拟世界中。这种复制不只是简单的形状复制,更要实现所有物理特性的复制和仿真,这个就很难了。

大家看到的各种逼真游戏,虽然是数字化的,但它们大都不需要符合物理世界的各种特性,比如游戏里的人走路、物品碎裂、武器攻击、风雨雷电、山水田园等自然环境,都不需要遵守力学、电磁学、光学、生物学等规则,想怎么飞就怎么飞,想怎么动就怎么动。

把现实世界复制到元宇宙虚拟世界里,是一项极其浩大的工程,也是一个极其庞大的产业链,会创造无数就业机会。其中,数字孪生引擎、各种尺度的扫描与视频图像的AI识别、建模和仿真、各种各样的物联网传感器和相关技术是这项浩大工程的技术保障。

完成现实世界的数字孪生之后,就真正实现了足不出“户”——元宇宙虚拟世界,尽知天下事,尽游天下景,尽交天下友,甚至尽品天下美味(通过嗅觉和味觉智能硬件)。

在这样的元宇宙数字孪生世界里,由于每个人和世间万物都被数字化了,相当于不再受体重和肉身的拖累,可以像电子一样瞬间到达对应于物理现实世界中的任何一个“真实的”空间和对象。这极大提高了每个人在现实世界的工作与生活效率,因此元宇宙也被称为真实世界的数字化极速版。

元宇宙第三个世界,就是前两个世界加持下的高能版现实世界。

第一个虚拟世界,是人进入虚拟世界休闲娱乐和工作;第二个数字孪生的极速版真实世界,是人进入数字化的真实世界里工作和生活;而第三个世界,人人都变身成“肉身超人”,即肉身仍然在物理世界工作和生活,但由于XR眼镜、脑机接口等智能硬件的帮助,人被前两个世界强大的数字化能力实时在线赋能,所以变成了千里眼、顺风耳、最强大脑。

怎么理解?举个例子:你来到一个新楼盘打算买房子,当你进入小区大门时,戴上了AR智能眼镜,这时镜片屏幕上实时显示出这个小区的总面积、容积率、楼的数量、周边交通等信息。当你被销售人员带到一间新房里,镜片屏幕实时显示出AI计算出的每个房间的实际面积、公摊面积、墙壁平整度、歪斜度、隐藏裂缝、涂料品牌、预期寿命、屋顶漏水概率等各项数据,甚至AI镜片还能显示这个销售说话时的真实度概率。

这时你如果想看一下自己老房子里的家具搬到新房后的效果,只要语音告诉AR眼镜,眼前瞬间就能呈现装满老家具的新房效果。这么满意的房子,如果你想让家人也感受一下,AR眼镜就会立刻连线你的家人,他们的数字分身会瞬间来到现场。你带着他们仔细考察了每个房间,AR眼镜还帮你们模拟了从早到晚、春夏秋冬各时间段内,新房里温度和光线变化的景象,以及周边噪声的影响情况。

在这样的元宇宙第三世界里,由于前两个世界的强大赋能,我们每个人在现实物理世界的能力暴增,变成了超人,工作与生活效率极大提升,与社会各界的沟通、协作半径被无限扩展。

元宇宙这三个世界相互支撑、互相赋能。第一虚拟世界为人类提供无限想象;第二孪生世界提供真实世界的数字化极速版本;第三高能版现实世界令每个肉身在物理世界里能力倍增成为超人,从而协助人类把物理世界建设得更好,为前两个世界的持续发展奠定了更坚实的基础。

元宇宙的三个世界,既极大丰富了人类向内探索精神世界的自由度,又极大提升了人类在物理现实世界向外太空探索星辰大海的能力和效率!

元宇宙是由三条主线所驱动:一是交互发展主线,包括眼、耳、鼻、舌、身、意(心)六个维度的交互技术;二是引擎发展主线,包括游戏、数字孪生、数字人、建筑、服装、教育等各行各业的各类引擎;三是区块链发展主线,包括在经济与治理两大领域的非同质化代币(NFT)、去中心化金融服务(DeFi)、数字金融、分布式自治组织(DAO)等。

第一条线是交互发展主线,涉及AR/VR/MR、裸眼3D、全息技术、智能耳机、味觉嗅觉智能硬件、触感手套、触感衣、电子皮肤、脑机接口等。交互技术的发展,将给人类的交流方式、生活方式、工作方式、城镇化等带来巨大的改变。

交互发展主线分狭义和广义。狭义的交互技术是指人与元宇宙之间的交互,不只是AR/VR/MR,而是完整涵盖眼、耳、鼻、舌、身、意(心)六个维度。广义的交互发展主线还包括物与元宇宙之间的交互,既有物如何联动元宇宙里的数字物、数字人和数字系统,也有元宇宙里的数字世界如何影响和控制物理世界的物、事、人(包括新型复合多基质3D打印机等)。

元宇宙发展的三条主线

基于AR/VR/MR和全息等方式的3D沉浸式交互,也是目前扎克伯格、库克、阿里XR负责人和华为河图负责人在谈论元宇宙时所涉及的主要内容。VR给人类提供了高沉浸感、高分辨率、高仿真度的视觉及沟通方式,虽然从技术和产品上来讲,达到肉眼无法分辨的颗粒度、刷新率、时延等还需要3~5年的时间,但已经不远了。

如果说VR让人们沉浸在虚拟世界、让人出世的话,那么AR、MR将调动虚拟数字世界的强大资源和能力,帮助人们在现实物理世界成为加强版的自己,更好地入世。

除XR眼镜这条视觉技术路线之外,裸眼3D、全息投影、视网膜成像等视觉技术也在不断迭代之中,科技界10年左右的中期技术目标是扔掉XR眼镜,还裸眼3D自由。不管是哪条技术路线,都高度依赖芯片算力传输等相关技术的突破,好在“英伟达”们的算力迭代非常给力,未来可期。

除视觉维度之外,将人类的嗅觉、听觉、表情、肢体动作、温湿度和压力感知等全面与元宇宙打通,才能实现真实人与数字替身人之间量子纠缠般的联动。虽然这两年触感手套、肌电手环、体感衣、电子皮肤等相关智能硬件进展也不错,但要想实现与身体全方位、长时间、良好舒适度的输入输出密接,还有比较长的路要走。

六个维度的最后一个是意(心),即人类意识的传输与处理,这也是《奇点来临》中的奇点所在,一旦意识可以脱离肉体在元宇宙内外传输,人类将跃迁为新的物种。

元宇宙交互主线的发展突破,其最终目的是实现人类六感的无限延伸,即你的眼即是我的眼,我的身即是你的身,彻底摆脱人类肉身在空间距离上的制约。这将是虫洞技术突破之前人类解决距离问题的最佳方案。

天涯若比邻,在元宇宙时代,终将因为交互技术的发展成为现实!

第二条线是各类引擎和内容生产平台发展主线,包括游戏引擎、数字孪生引擎、工业设计与仿真引擎、数字人引擎、教育课件引擎、建筑引擎、服装设计引擎、艺术创作引擎等各种引擎和内容生成平台,完成从PGC(专业生产内容)到UGC(用户生产内容)再到AIGC(人工智能生产内容)的大发展,为元宇宙内容大爆发提供坚实而丰富的工具支撑。

元宇宙时代将是人类精神产品和服务极度丰富的时代,是创作者经济极度繁荣的时代。

跟互联网一样,优质内容也是元宇宙的核心。在Web 1.0的PC互联网阶段,绝大部分优质内容以PGC为主,直到Web 2.0的移动互联网阶段,才批量出现UGC的平台,比如抖音、快手、微信等。因为技术所限,目前互联网的UGC还都只是二向箔化的2D内容。至于AIGC,才刚刚起步。

3D化、高沉浸感的内容是元宇宙的魅力所在,但因为元宇宙相关技术还处于较早期的阶段,所以Roblox、FORNITE这样的UGC平台,目前还只能以低分辨率的像素风格为主。

只有引擎技术成熟才会有内容生产平台的成熟,这里我们就简化成讨论引擎技术。而当前阶段最受关注的引擎技术主要是游戏引擎和数字孪生引擎。

今后游戏引擎有两大发展方向:一个是继续面向专业人员,提供专业复杂但全面强大的功能;另一个是面向大众演进,易学易用,为各类UGC平台提供傻瓜化的虚拟世界构建能力,并进一步发展成AIGC平台。

数字孪生引擎用于把真实世界数字孪生到元宇宙里。从建模角度,可以简单地把数字孪生对象分为自然景观和人造物品,其中人造物品又分为有数字模型和无数字模型。自然景观和无数字模型的建模,现有技术基本都能实现,主要就是精细度和成本的问题。比如北京香山的数字孪生,做到千米级、米级、分米级、厘米级的成本差异是巨大的。现在随着无人机和AI技术的广泛应用,建模速度快速提升,成本快速下降。

数字孪生还有一个重要的大领域,就是企业的数字孪生,尤其是工业制造业,即把企业的研发、生产、制造、仓储、物流、销售和售后服务的全价值链都实时动态孪生到元宇宙虚拟世界。全程数字化、高度智能化的企业元宇宙,将极大提高企业经营管理的效率。其中,制造业的数字孪生技术难度较大,主要在设计端和生产端,要完全符合物理定律。

数字人引擎技术也是目前比较受各界关注的领域,目前主要有MetaHuman和Omniverse Avatar两大高仿数字人平台。不过都处于早期,想要达到人人都能接受的价格水平还需要3~6年的发展。

第三条线是基于区块链的经济与治理发展主线,包括NFT、DeFi、数字金融、数字资产互操作性、分布式存储、各类DAO组织的演变等。区块链是元宇宙的重要基础设施,是元宇宙经济与治理体系的根基。

现代社会的经济与治理体系其实是一套效率比较低下的体系。组织内部、组织与组织、国家与组织、国家与国家之间,主要基于一套纸质的法律与契约体系,需要依靠各种各样的中介机构才能保持运转;且效率低下。中间环节越多,这套体系的效率就越低下。同时,纸质,甚至连纸质都没有的各类显性与隐性契约,又给人为操控破坏契约留下了大量不确定性的空间,进一步加大了各个主体之间的摩擦和信任成本。

人们相互之间交易与协作的信任成本其实是很高的,达成纸上纸下、表里如一的真正共识十分难。

区块链技术将推动互联网从Web 2.0向Web 3.0迭代,互联网从最早的Web 1.0的通信网络发展到Web 2.0的信息网络,即将进入Web 3.0的价值网络。价值网络最主要的特点在于把商业平台上的信任成本降到最低,并将信任的效率升到最高。

基于Token的数字经济体系和基于DAO的治理体系,是区块链技术带给元宇宙最重要的两大基础性支撑,将是元宇宙时代创作者经济大繁荣的最重要的技术保障。

正是这三条既能独立发展又会相互螺旋结合,从而引发巨大质变的发展主线,形成了元宇宙对人类社会及人类文明的极大变革力。三条缺一不可。科学技术是生产力变革的关键驱动力,也是生产关系变革的关键驱动力,还是社会与时代变革的关键驱动力,更是文明迭代与跃迁的关键驱动力。

“一句话、三个世界、三条主线”,这套元宇宙的精髓认知框架,是一个开放的框架,各流派观点都能在其中找到安身之处。

三、元年到来:元宇宙的爆发与特征

元宇宙在2021年突然火爆,究其原因,我们认为有天时、地利与人和。

天时:新冠肺炎疫情在全球蔓延,加速了数字化迁徙的速度。人们越来越习惯远程工作,久困疫情之中,生活也被迫更加数字化。

地利:技术发展和用户增长成为元宇宙的基础,5G、区块链也在这两年大热,被普通人所理解并加以应用。

人和:个体的数字社交、创造需求和资本的投资需求同步高涨。在网上养虚拟宠物已有多年,跟虚拟人物约会、恋爱甚至结婚的新闻也时有报道。人们已渐渐分不清自己在虚拟世界的样子和现实中的样子哪个更重要。

元宇宙以“硬技术”为基础,包括计算机、网络设备、集成电路、通信组件、新型显示系统、混合现实设备、精密自由曲面光学系统、高像素高清晰摄像头。

元宇宙形成的产业链包括微纳加工、高端制造、高精度地图、光学制造等,例如衍射波导镜片、微显示和芯片制造以及相关的软件产业。

当然,元宇宙的运行还需要物理形态的能源和算力。

不管如何定义元宇宙,我们可以看到,元宇宙所具有的基本特征已得到业界的普遍认可。

特征一:沉浸式体验,低延迟和拟真感让用户具有身临其境的感官体验;

特征二:虚拟化分身,现实世界的用户将在数字世界中拥有一个或多个身份(ID);

特征三:开放式创造,用户通过终端进入数字世界,可利用海量资源开展创造活动;

特征四:强社交属性,现实社交关系链将在数字世界发生转移和重组;

特征五:稳定化系统,具有安全、稳定、有序的经济运行系统。

元宇宙既可以是数字空间概念,也可以是物理空间概念。物联网将把数据、地理空间触发的内容镜像输入元宇宙中,让我们可以用新的方式理解、操纵和模拟现实世界。元宇宙的虚拟地产承托起了数字资产,各种数字艺术能在这个空间大放异彩。

元宇宙价值链包括人们寻求的体验,以及能够实现这种体验的科技。价值链包括七个层面:体验(Experience)、发现(Discovery)、创造者经济(Creator Economy)、空间算计(Spatial Computing)、去中心化(Decentralization)、人机交互(Human Interface)、基础设施(Infrastructure)。

2021年的元宇宙元年爆发,让我们感知到一场人类文明向数字化的大迁移,人类开始了从本宇宙向元宇宙的大迁移,是人类对真实世界与虚拟世界进一步融合共生的尝试。

元宇宙时代会重新构建人类的生活方式,重新构建人类的思考逻辑,重新构建人类对于美的理解。 Pty2NU3nlYNW3mLmJKJHbcGFgSjp9PMkqpGkVAOFmhBnrEo8Nyt3RCaIh7r6MuFX

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