元宇宙的關鍵特征與支撐技術

自元宇宙一詞誕生至今，對其概念的理解眾說紛紜，但可以肯定的是，元宇宙絕對不僅僅是游戲或社交媒體，而應該具有豐富的內涵。EpyllionCo管理合伙人、鮑爾元宇宙研究機構聯(lián)合創(chuàng)始人馬修·鮑爾（Matthew Ball）稱元宇宙“是一個和移動互聯(lián)網(wǎng)同等級別的概念”，而Facebook創(chuàng)始人馬克·扎克伯格（Mark Zuckerberg）也認為元宇宙“不僅僅是游戲，我們相信它是移動互聯(lián)網(wǎng)的繼承者”，當然，也有專家認為元宇宙并不是下一代互聯(lián)網(wǎng)，而是1969年互聯(lián)網(wǎng)誕生后，不斷發(fā)展產生的階段性技術范式。

那究竟什么是元宇宙呢？Roblox的CEO大衛(wèi)·巴斯祖奇（David Baszucki）在Roblox的招股書[1]中提出，Roblox平臺具備以下八大關鍵特征：身份（Identity）、朋友（Friends）、沉浸感（Immersive）、低延遲（Low Friction）、多元化（Variety）、隨地（Anywhere）、經(jīng)濟系統(tǒng)（Economy）和文明（Civility），這八項關鍵特征，也被許多人認為是評判一款產品是否是真正的元宇宙產品的標準。

圖1?元宇宙的八大關鍵特征[1]

從該標準看，元宇宙可以看作是一個MMO游戲，但又不僅僅是一個游戲，而是結合了開放式任務、可編輯世界、XR入口、AI內容生成、經(jīng)濟系統(tǒng)、社交系統(tǒng)、化身系統(tǒng)、身份認證系統(tǒng)和現(xiàn)實元素等的綜合平臺，元宇宙不是單純的虛擬世界，而是虛擬世界與現(xiàn)實世界的結合。在元宇宙中，需要實現(xiàn)虛實二界的流動交換，包括意義、價值、信息、權力、情感、關系、購買力、注意力、傳播力等[2]。從本質上看，元宇宙是要構建一個與現(xiàn)實世界持久、穩(wěn)定連接的數(shù)字世界。

Beamable的創(chuàng)始人喬·拉多夫（Jon Radoff）從價值鏈的角度提出了構造元宇宙的七個層面，從低到高依次為：基礎設施（Infrastructure）、人機交互（Human Interface）、去中心化（Decentralization）、空間計算（Spatial Computing）、創(chuàng)作者經(jīng)濟（Creator Economy）、發(fā)現(xiàn)（Discovery）和體驗（Experience）。

圖2 Jon Radoff提出的元宇宙價值鏈的七個層面[3]

從創(chuàng)作者經(jīng)濟、發(fā)現(xiàn)和體驗三個層次，不難發(fā)現(xiàn)，相對于在普通游戲中，玩家作為內容的消費者，而在元宇宙中，用戶既是內容的創(chuàng)造者，又是內容的放大器，即內容不僅僅是由用戶創(chuàng)造產生，更多的是在用戶的互動中產生，內容產生內容。而元宇宙的沉浸感，也不僅僅是指3D圖像空間或故事世界的沉浸感，更多的是社交沉浸感以及基于此而激發(fā)互動和推動內容的沉浸感。

空間計算、去中心化、人機接口和基礎設施則是構建元宇宙的技術基礎，扮演了整個元宇宙生態(tài)的承載者身份，決定了元宇宙究竟是一場概念的炒作，還是一個可期的未來。

目前業(yè)界較為認可的是《元宇宙通證》[4]一書提出的元宇宙BIGANT六大技術全景圖，主要包括區(qū)塊鏈技術、交互技術、電子游戲技術、人工智能技術、網(wǎng)絡及運算技術和物聯(lián)網(wǎng)技術。

可以看出，這六大支撐技術基本可以覆蓋前面元宇宙價值鏈中七個層面的下四層，下面對這六大支撐技術的現(xiàn)狀及未來做簡要介紹，希望借此可以讓大家對元宇宙有更理性的認知。

首先，網(wǎng)絡及運算技術可以說是基礎中的基礎，也是元宇宙未來落地并走向成熟可能面臨的最主要的挑戰(zhàn)。在網(wǎng)絡及運算技術方面，通信網(wǎng)絡（傳輸速率）的提升一直是主旋律，此外，低時延高可靠、大連接等新特性更是元宇宙繞不過去的新需求，可以說，隨著通信網(wǎng)絡和云游戲的成熟，可以進一步夯實元宇宙網(wǎng)絡層面的基礎。主要包括5G/6G網(wǎng)絡、Wi-Fi 6/Wi-Fi 7網(wǎng)絡、云計算、邊緣計算等，其中最核心的是5G/6G網(wǎng)絡的發(fā)展，尤其是6G網(wǎng)絡，從最初的場景和需求開始，就與元宇宙的概念高度契合，如圖 4所示的ITU-T FG NET2030提出的首批應用場景就考慮了包括AR/VR/全息類型的應用，還有觸覺網(wǎng)絡、算力網(wǎng)絡、數(shù)字孿生、智慧運營網(wǎng)絡等，這些應用場景及其對應的網(wǎng)絡需求可以看作是部分或全部的元宇宙網(wǎng)絡及運算需求。

圖?4 2030網(wǎng)絡應用場景與需求[5]

物聯(lián)網(wǎng)技術為元宇宙萬物互聯(lián)及虛實共生提供可靠的技術保障，其中感知層技術為元宇宙感知物理世界萬物的信號和信息來源提供技術支撐，網(wǎng)絡層技術為元宇宙感知物理世界萬物的信號傳輸提供技術支撐，而應用層技術則將萬物鏈接并有序管理，是元宇宙萬物的虛實共生的最重要支撐。在5G和6G的發(fā)展中，物聯(lián)網(wǎng)的傳輸技術都考慮在內，除此之外，作為物聯(lián)網(wǎng)技術最底層的傳感器技術和嵌入式系統(tǒng)技術等還需要進一步發(fā)展，其中傳感器技術的主要發(fā)展方向包括：一是開展基礎研究，發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象，開發(fā)傳感器的新材料和新工藝；二是實現(xiàn)傳感器的集成化與智能化。

人工智能技術為元宇宙大量的應用場景提供技術支持。主要包括計算機視覺、機器學習、自然語言處理等。從圖 5可以看出，雖然當前處于技術萌芽期的人工智能相關技術創(chuàng)新占據(jù)著很大比例，但是有一半的技術將在二到五年成為主流技術，表明當前人工智能市場整體上還處于逐步發(fā)展階段，具有較好的發(fā)展前景。從推動人工智能創(chuàng)新上看，Gartner給出的四個趨勢分別是：負責任的人工智能（Responsible AI）、小而寬數(shù)據(jù)（Small and Wide Data）、人工智能平臺的操作化（Operationalization of AI Platforms）和資源高效利用（Efficient Use of Resources），其中影響最為深遠的可能是數(shù)據(jù)變化，小而寬數(shù)據(jù)策略能夠實現(xiàn)更強大的分析和人工智能，減少企業(yè)機構對大數(shù)據(jù)的依賴，并提供更豐富、更完整的情境感知，據(jù)Gartner預測，到2025年，70%的企業(yè)機構將被迫把重點從大數(shù)據(jù)轉向小而寬數(shù)據(jù)。

圖?5 Gartner人工智能技術成熟度曲線（2021）[6]

交互技術的持續(xù)迭代升級，為元宇宙用戶提供沉浸式虛擬現(xiàn)實階梯，不斷深化感知交互。主要包括虛擬現(xiàn)實技術（VR）、增強現(xiàn)實技術（AR）、混合現(xiàn)實技術（MR）、全息影像技術、腦機交互技術、傳感技術等。交互技術可以說是元宇宙的核心部分，是通往元宇宙的實現(xiàn)路徑，甚至很多人認為基于高度沉浸式的擴展現(xiàn)實（XR）實現(xiàn)的虛擬游戲宇宙（如《頭號玩家》中的“綠洲”）是元宇宙發(fā)展的終極形態(tài)。截止到去年年底，虛擬現(xiàn)實相關技術成熟度如圖 5所示，可以看出有相當多的關鍵技術發(fā)展至主流所需年限在5到10年內，甚至部分技術如智能隱形眼鏡、全息顯示等需要十年以上的發(fā)展年限。除了前述網(wǎng)絡及運算技術外的發(fā)展外，交互技術還需在近眼顯示、渲染計算、內容制作和感知交互等方面進一步發(fā)展突破。

圖?6?虛擬現(xiàn)實技術成熟度曲線（2020）[7]

游戲是元宇宙的呈現(xiàn)方式，它的交互靈活、信息豐富，為元宇宙提供創(chuàng)作平臺、交互內容和社交場景并實現(xiàn)流量聚合。主要的游戲技術包括游戲引擎（如Unity、Epic等）、3D建模（如Autodesk、Maya等）、實時渲染（如ARC等）。游戲是元宇宙的最佳載體，更深的沉浸感和更的高自由度是提升用戶體驗滿意度的重要指標，也一直是游戲技術突破的主要方向。當前主流的3D游戲仍然智能通過垂直屏幕展示游戲畫面，玩家的交互也受制于鍵盤、鼠標和手柄等硬件設備，從沉浸感上遠遠達不到元宇宙的要求。除了網(wǎng)絡與計算技術、人工智能技術、交互技術等方面的發(fā)展，游戲相關技術也需要進一步增強，尤其是作為游戲開發(fā)的基礎支撐技術的游戲引擎的發(fā)展至關重要，尤其是針對未來差異較大的終端類型，需要保證一款游戲在多種平臺上快速移植同時保證游戲運行流程和高質量的畫面感，引擎跨平臺研發(fā)技術將越來越重要。

區(qū)塊鏈技術是支撐經(jīng)濟系統(tǒng)最重要的技術，主要包括非同質代幣（NFT）、去中心化金融（DeFi）、公鏈速率、智能合約、去中心化自治組織（DAO）社交體系、去中心化交易所、分布式存儲等。區(qū)塊鏈可以在元宇宙中創(chuàng)造一個完整運轉且鏈接現(xiàn)實世界的經(jīng)濟系統(tǒng)，玩家的資產可以順利和現(xiàn)實打通，且區(qū)塊鏈的完全去中心化，不受單一方控制，使得玩家可以持續(xù)地投入資源而不用擔心某一家公司的退出導致的資產縮水或清零。在區(qū)塊鏈相關技術中，NFT作為區(qū)塊鏈框架下代表數(shù)字資產的唯一加密貨幣令牌，未來將是元宇宙的經(jīng)濟基石。NFT目前在結算層、協(xié)議層和應用層上已經(jīng)發(fā)展得比較完善并開辟了包括收藏品、游戲、虛擬世界等多個市場，未來可能更多的政策和法律法規(guī)問題。

總體來說，元宇宙的概念雖然由來已久，未來也可能擁有廣闊的空間和無限可能，甚至成為5G乃至6G時代的殺手級應用，但在目前無論是各個支撐技術本身，還是多項技術融合上，對于實現(xiàn)真正的元宇宙，還存在許多不足。此外，元宇宙的發(fā)展是需要整個產業(yè)的協(xié)同發(fā)展，構建一個虛擬與現(xiàn)實深度融合、互相賦能的數(shù)字世界生態(tài)。

紫光展銳作為我國集成電路設計企業(yè)的龍頭企業(yè)，要做數(shù)字世界生態(tài)的承載者，以生態(tài)為核心戰(zhàn)略，高舉5G和AI兩面技術旗幟，以價值、未來、服務為三個指向，為個人和社會的智能化服務。

紫光展銳的主要產品包括移動通信中央處理器、基帶芯片、AI芯片、射頻前端芯片、射頻芯片等各類通信、計算及控制芯片，為搭建數(shù)字世界和元宇宙的各項支撐技術賦能，抓住機遇，迎接挑戰(zhàn)！

審核編輯：符乾江