產(chǎn)業(yè)元宇宙的關(guān)鍵技術(shù)
為什么多家公司整齊劃一的在現(xiàn)在這個時間點，開始談?wù)撛钪婺?？因為無論是VR虛擬現(xiàn)實、AR增強現(xiàn)實、5G、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，都在目前發(fā)展到了一個可以初步支撐元宇宙應(yīng)用的狀態(tài)?；叵氘?dāng)初，我們經(jīng)歷過VR的元年，人工智能的元年，但隨后卻都經(jīng)歷了寒冬，因為當(dāng)時的技術(shù)還無法支撐內(nèi)容與應(yīng)用的爆發(fā)。產(chǎn)業(yè)元宇宙的未來，也會經(jīng)歷高潮和低谷，是一個螺旋式上升的過程。分析產(chǎn)業(yè)元宇宙的關(guān)鍵技術(shù)，我們應(yīng)該拿掉情緒，無論我們喜歡還是厭惡，高估還是低估，技術(shù)的迭代都會一路奔涌向前。
不可否認(rèn)的是，產(chǎn)業(yè)元宇宙是一個極為復(fù)雜的概念，融合了幾乎所有的高新技術(shù)，因此木桶效應(yīng)在產(chǎn)業(yè)元宇宙的體現(xiàn)將會非常明顯。木桶效應(yīng)對于產(chǎn)業(yè)元宇宙來說有利有弊。好處在于產(chǎn)業(yè)元宇宙可以同時融合多種最為頂尖的技術(shù)，創(chuàng)造凝聚人類智慧結(jié)晶的產(chǎn)品。壞處在于產(chǎn)業(yè)元宇宙的最終價值在于體驗，如果在融合過程中有任意一項技術(shù)未達(dá)預(yù)期，都會對產(chǎn)業(yè)元宇宙的實現(xiàn)產(chǎn)生毀滅式的影響。舉個例子，如果VR的分辨率發(fā)展沒有達(dá)到預(yù)期，或者網(wǎng)絡(luò)延遲問題遲遲無法解決，那么最終都會無法實現(xiàn)完整版的產(chǎn)業(yè)元宇宙。
產(chǎn)業(yè)元宇宙的6大核心技術(shù)
羅馬不是一天建成的。產(chǎn)業(yè)元宇宙基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，需要有領(lǐng)跑者，例如 Meta、英偉達(dá)、微軟、Unity等，也需要有投資方和鼓吹者，其中代表性的人物是知名投資人、分析師馬修·鮑爾，他提出了基本構(gòu)成元宇宙的主要框架。針對產(chǎn)業(yè)元宇宙的核心技術(shù)，我在鮑爾的基礎(chǔ)上進(jìn)行了調(diào)整，其6大核心技術(shù)包括：
終端硬件：虛擬現(xiàn)實的轉(zhuǎn)接口
通信網(wǎng)絡(luò)：虛實世界的傳輸門
計算能力：推進(jìn)元宇宙的源動力
數(shù)字孿生：實體到數(shù)字模型的復(fù)印機
平臺、工具和標(biāo)準(zhǔn)：消滅小宇宙
數(shù)字支付：閉環(huán)經(jīng)濟系統(tǒng)之門
1.終端硬件
硬件可以分為消費端硬件和非消費端硬件。消費端硬件：這部分是常見的手機，手表，VR耳機和VR眼鏡等。這些硬件在不斷的發(fā)展中，朝著更好更強大的傳感器、更高性能的電池、更清晰的屏幕、更多樣和更靈敏的觸覺及更清楚的攝像頭等方向發(fā)展，其本質(zhì)就是為了提高用戶的沉浸感。但要達(dá)到完整版本的元宇宙設(shè)備，提升空間還很大，比如說人類的視覺范圍有210°，但VR眼鏡只有100°左右。非消費端硬件：在創(chuàng)建元宇宙的時候，會不可避免地去“復(fù)刻”現(xiàn)實世界的場景，那么工業(yè)級別的工業(yè)相機、投影和跟蹤系統(tǒng)以及掃描傳感器等就派上用場了，它以遠(yuǎn)超人眼的能力以更精細(xì)的方式去捕捉各種建筑場景等。此外，包括但不限于GPU芯片和服務(wù)器，以及特定于網(wǎng)絡(luò)的硬件，例如光纖電纜或無線芯片組等。
2.通信網(wǎng)絡(luò)
這里網(wǎng)絡(luò)定義為由主供應(yīng)商、網(wǎng)絡(luò)、交換中心和在它們之間路由的服務(wù)以及管理“最后一英里”數(shù)據(jù)給消費者的服務(wù)提供持久的、實時的連接、高帶寬和分布式的數(shù)據(jù)傳輸。其中帶寬、延遲和可靠性是三個最重要的指標(biāo)。帶寬：單位時間內(nèi)可以傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量。延遲：延遲是指數(shù)據(jù)從一個點傳輸?shù)搅硪粋€點并返回所需的時間?？煽啃裕哼@是一個整體的指標(biāo)，取決于整體的服務(wù)質(zhì)量。用高速公路形容這三個指標(biāo)，帶寬就是車道的數(shù)量，車道的數(shù)量越多，可以同時開的車數(shù)量也就越多。延遲可以比喻成高速的收費站，ETC的延遲就要比人工審核快的多，如果通行的車輛數(shù)量巨大，那么這一點時間差就會被放大到難以接受的地步?？煽啃匀Q于高速公路團(tuán)隊的整體運營，如果公路某個路段地面不平，及時的修繕能夠帶來很高的可靠性，而放任不管的公路可靠性無疑很差。
3.計算能力
計算能力將是元宇宙一切行為的“燃料”，無論是物理計算、渲染、數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)和同步、人工智能、投影、動作捕捉和翻譯等多樣化和苛刻的功能，計算都是必不可少的。比如將觸覺傳感器的信號轉(zhuǎn)化成元宇宙相應(yīng)的動作，那么其中復(fù)雜的轉(zhuǎn)換就需要計算能力的參與。元宇宙將擁有人類歷史上最大的持續(xù)計算需求，計算能力將決定元宇宙規(guī)模的上限，因為計算能力不足的話，幾萬人同時在線的元宇宙只可能是天方夜譚。畢竟現(xiàn)在所有種類的計算資源都很稀缺，CPU如此，更別說被深度學(xué)習(xí)御用的GPU。因此，分布式計算、云計算，隱私計算和邊緣計算等，還有很長的路要走。
4.數(shù)字孿生
任何物理實體都可以創(chuàng)建其數(shù)字孿生模型，一個零件、一個部件、一個產(chǎn)品、一臺設(shè)備、一把加工刀具、一條生產(chǎn)線、一個車間、一座工廠、一個建筑、一座城市，乃至一顆心臟、一個人體等。對于不同的物理實體，其數(shù)字孿生模型的用途和側(cè)重點差異很大，但其共同特點是對物理對象建立高保真度的數(shù)字孿生模型，通過傳感器和物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)物理對象和數(shù)字孿生模型的雙向映射，再對數(shù)字孿生模型進(jìn)行可視化和仿真分析，優(yōu)化其對應(yīng)的物理對象的性能和運行狀態(tài)，診斷和預(yù)測可能出現(xiàn)的故障，提升運行績效。數(shù)字孿生技術(shù)的應(yīng)用場景橫跨了其物理對象的設(shè)計、制造、運營服務(wù)到報廢回收再利用的全生命周期。
數(shù)字孿生囊括了產(chǎn)品全生命周期、全要素、全過程的數(shù)字化描述，即以現(xiàn)實產(chǎn)品的整個生命周期為對象進(jìn)行映射，使產(chǎn)品孿生模型成為現(xiàn)實產(chǎn)品在虛擬環(huán)境中全生命周期的另一條產(chǎn)品生命線。值得一提的是，在這條產(chǎn)品生命線跟隨現(xiàn)實產(chǎn)品的產(chǎn)生直至消亡之后，產(chǎn)品的數(shù)字孿生模型并不會因現(xiàn)實產(chǎn)品的消亡而終止其存在的意義，反而會繼續(xù)將現(xiàn)實產(chǎn)品的生命在虛擬環(huán)境中延續(xù)下去，成為下一代產(chǎn)品誕生的知識積淀。因此，只有當(dāng)產(chǎn)品全生命周期的數(shù)據(jù)與信息流實現(xiàn)閉合與循環(huán)，才能將產(chǎn)品及產(chǎn)品族的發(fā)展歷程完整的保存下來，并可以隨時隨地清晰明了地展現(xiàn)出來，成為企業(yè)寶貴的財富。
5.平臺、工具和標(biāo)準(zhǔn)
這與現(xiàn)在的各種產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺非常相似，不同的地方主要在于規(guī)模，產(chǎn)業(yè)元宇宙的虛擬平臺包含數(shù)量更為巨大的開發(fā)者和內(nèi)容生產(chǎn)者。成功的標(biāo)志是平臺會產(chǎn)生良性循環(huán)，更好的技術(shù)和工具以帶來更好的體驗，這會帶來更多用戶，意味著可以產(chǎn)生更多平臺利潤，通過它可以產(chǎn)生更好的技術(shù)和工具，以及通過創(chuàng)造者、開發(fā)者獲得更大的利潤，可以通過它獲得更好的體驗產(chǎn)生，從而吸引了更多的開發(fā)者和更多的用戶等。
如何形成具有共識的工具和標(biāo)準(zhǔn)無疑是非常重要的，不然未來就會有多個小宇宙，而每個小宇宙的標(biāo)準(zhǔn)可能不盡相同，甚至區(qū)別很大，那么這兩者之間進(jìn)行交互就會產(chǎn)生巨大的困難。
6.數(shù)字支付
對數(shù)字支付流程、平臺和運營的支持，其中包括對純數(shù)字貨幣和金融服務(wù)的法定入口，包括加密貨幣，例如比特幣、以太坊和其他區(qū)塊鏈技術(shù)。元宇宙作為移動互聯(lián)網(wǎng)的繼承者，又被定位為人類休閑、勞動和生存的平臺。這一愿景的成功取決于元宇宙是否擁有繁榮的經(jīng)濟。那么現(xiàn)實生活存在的經(jīng)濟活動在元宇宙也同樣存在，企業(yè)競爭和不斷的顛覆/替代循環(huán)、大量盈利企業(yè)（尤其是中小型企業(yè)）、資本流動、強勁的消費者支出。提到支付，就不得不提到區(qū)塊鏈，區(qū)塊鏈仿佛是為了元宇宙而創(chuàng)作的。簡單來說，它具有去中心化，也就是無需中介產(chǎn)生的額外費用；透明，每筆交易透明公開；不可篡改；可溯源機制；效率高；可長期保存等優(yōu)點。
在本章隨后的部分，我們將對這6個核心技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)討論。
終端硬件：虛擬現(xiàn)實的轉(zhuǎn)接口
經(jīng)歷半年元宇宙相關(guān)概念的“狂轟亂炸”，相信我們對增強現(xiàn)實（AR，Augmented Reality）這項技術(shù)不會陌生，她將虛擬信息和現(xiàn)實世界巧妙融合，通過對計算機生成的文字、圖像、模型等信息模擬仿真，映射和應(yīng)用到真實世界，使兩種信息互為補充，從而完成對現(xiàn)實世界的“增強”。AR這把通往產(chǎn)業(yè)元宇宙大門的“鑰匙”之一，也曾經(jīng)歷潮起潮落。從2020年開始，AR逐步蓄勢爆發(fā)，尤其在今年，AR將邁入蓬勃發(fā)展的康莊大道。
一份最新的分析報告尤其引人矚目。根據(jù)方舟資本的預(yù)測，到2030年增強現(xiàn)實AR的市場規(guī)模將從10億美元擴大至1萬億美元，增長足足1000倍！方舟資本認(rèn)為，在初期面向消費者的AR體驗承載于智能手機之上，而在今后10-20年內(nèi)，AR的重要載體是頭戴式移動設(shè)備。根據(jù)預(yù)測，2022年底將有大批消費級AR頭顯設(shè)備上市，這些設(shè)備或?qū)⒁l(fā)可穿戴計算平臺的蓬勃發(fā)展。由此帶動，到2030年AR將深刻變革人們的工作、購物、交互和娛樂體驗，增強現(xiàn)實的整體市場規(guī)模也將迎來指數(shù)級提升。
方舟資本并不是唯一一家給予AR激進(jìn)預(yù)測的機構(gòu)。根據(jù)IDC估計，2021年雖然售出了不到100萬臺AR眼鏡和頭戴設(shè)備，但到2025年，預(yù)計AR設(shè)備銷量將增長到2340萬臺，也就是5年達(dá)到2000%的增長幅度，其中2B企業(yè)客戶將貢獻(xiàn)總銷量的85%左右。
在產(chǎn)業(yè)元宇宙中，AR是虛與實的交匯點之一。不過AR的誕生先于元宇宙，最早可以追溯到上世紀(jì)五十年代。令人記憶猶新的是9年前，在2012年，社交媒體、廣告新聞、期刊雜志上到處是谷歌推出AR眼鏡的消息，甚至英國王子查理斯都成了這款黑科技產(chǎn)品的“代言人”，《時代》周刊更是將其評選為當(dāng)年最具創(chuàng)新的產(chǎn)品之一。然而，僅僅兩年后，谷歌AR眼鏡項目就被暫停，并登上美國《技術(shù)評論》雜志的科技界失敗項目榜單。這一輪AR熱潮再起，雖然難免令人有種“狼又來了”的質(zhì)疑，但是這一次AR終于化羽成蝶，具備了跨越鴻溝，走上康莊大道的必備條件。
到底具備了哪些條件呢？這里我們得立足于更大視野來觀察，將VR、AR、MR視為一個整體。VR虛擬現(xiàn)實、AR增強現(xiàn)實和MR混合現(xiàn)實等多種技術(shù)，可以統(tǒng)稱為XR擴展現(xiàn)實（Extended Reality）。根據(jù)統(tǒng)計，2021年全球AR出貨量57萬臺，較2020年增長44%，如果將VR一起納入考慮，則已超越1000萬臺量級，這一行業(yè)公認(rèn)的“奇點”。當(dāng)下XR的發(fā)展階段，可類比智能手機產(chǎn)業(yè)蘋果iPhone上市前夕的行業(yè)拐點階段。隨著產(chǎn)業(yè)鏈和技術(shù)不斷發(fā)展，內(nèi)容應(yīng)用逐步繁榮，生態(tài)參與者加速入局，整個產(chǎn)業(yè)元宇宙生態(tài)正在持續(xù)豐滿。
XR上游的供應(yīng)鏈核心部件通過數(shù)年的攻堅戰(zhàn)，取得了突破性的進(jìn)展，批量裝機和大規(guī)模出貨在即。精確傳感、動作跟蹤、3D光學(xué)成像、專業(yè)視覺計算芯片，以及XR操作系統(tǒng)和計算平臺都逐步成熟。5G、Wi-Fi等基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)通信能力提升，也在為XR做進(jìn)一步的準(zhǔn)備。內(nèi)容層面，借助云平臺和便捷的開發(fā)工具，開發(fā)者可以更高效地生產(chǎn)豐富的XR應(yīng)用內(nèi)容。加之疫情發(fā)生以來，越來越多企業(yè)開展“云辦公”“線上經(jīng)營”“遠(yuǎn)程監(jiān)控”“無接觸生產(chǎn)”，消費者的娛樂需求也日益旺盛。這些都為XR創(chuàng)造了得天獨厚的市場環(huán)境，預(yù)示著2022年XR或?qū)⒂瓉砀吖庵辍?/p>
雖然AR和VR往往同時被提及，兩者都帶來虛擬世界的體驗，他們都是感官擴展技術(shù)，但實現(xiàn)路徑存在較大差異：VR是利用設(shè)備模擬一個虛擬世界，利用計算機生成一種模擬環(huán)境，強調(diào)用戶與虛擬世界的實時交互，帶來封閉式、沉浸式的虛擬世界體驗；而AR則借助計算機圖形技術(shù)和可視化技術(shù)產(chǎn)生真實世界中不存在的虛擬對象，并將虛擬對象準(zhǔn)確“放置”在真實世界中，使用戶處真實世界與虛擬世界的交融中，帶來感知效果更豐富的環(huán)境體驗。
當(dāng)然AR和VR也有相同點，其中之一便是他們都曾歷經(jīng)坎坷。VR這個詞第一次火起來，也是在2012年，與谷歌發(fā)布AR眼鏡幾乎重疊。當(dāng)時有兩家廠商推出了頭戴式的VR設(shè)備，一個是當(dāng)時不為人知的Oculus，一個是手機企業(yè)HTC。那一年被不少媒體稱為“VR元年”。2014年，Oculus被曾經(jīng)的Facebook以30億美元收購了，又掀起了一輪VR小高潮，2016年達(dá)到投資高點，群雄逐鹿，好不熱鬧。但是，看似蓬勃發(fā)展的VR，結(jié)果就終止在熱熱鬧鬧的階段。在2017年，行業(yè)投資明顯衰減。之后幾年，沒有一家VR創(chuàng)業(yè)的企業(yè)在這個行業(yè)贏得豐厚的利潤。
整體上看，VR在2012年開始，經(jīng)歷了4年的熱捧，之后又經(jīng)歷了4年的低谷，2020年疫情也為VR帶來了曙光，目前VR逐步走出谷底，即將迎來5-10年的穩(wěn)定增長階段。與VR類似，AR此前并未能引發(fā)巨浪，而是形成了4個不同的發(fā)展階段：移動AR軟件階段、移動AR硬件階段、捆綁式AR眼鏡階段，以及獨立AR眼鏡階段。
移動AR軟件階段：即在標(biāo)準(zhǔn)智能手機、平板電腦上使用的AR軟件，比如蘋果的ARKit等。
移動AR硬件階段：專用的智能手機、平板電腦AR硬件和軟件，如谷歌Tango智能手機。
捆綁式AR眼鏡階段：需要與智能手機、平板電腦或PC主機綁定的AR硬件，如Nreal Light AR眼鏡。
獨立AR眼鏡階段：無需綁定主機的AR硬件，比如微軟的HoloLens。
雖然AR的技術(shù)要求比VR更復(fù)雜，涉及與真實環(huán)境的融合，傳感器和數(shù)據(jù)的融合等技術(shù)，但是業(yè)界普遍認(rèn)為AR技術(shù)的適用場景也更廣泛，AR將比VR更快的商業(yè)化落地，收入規(guī)模也將大于VR。
根據(jù)IDC統(tǒng)計，2020年全球虛擬現(xiàn)實終端出貨量約為630萬臺，VR、AR終端出貨量占比分別為90%、10%。預(yù)估2024年終端出貨量將超過7500萬臺，VR、AR成長率分別為56%、188%，AR增速強勁。即便VR現(xiàn)在出貨遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先于AR，但AR終端出貨量有望在2023年正式超車VR。隨著5G技術(shù)及5G網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展賦能更多的應(yīng)用場景，人工智能技術(shù)和計算視覺的融合驅(qū)動，行業(yè)玩家的創(chuàng)新硬件功能驅(qū)動。VR、AR技術(shù)和應(yīng)用也呈現(xiàn)融合互通趨勢，MR、XR等概念應(yīng)運而生。
最終2C消費端和2B端各行各業(yè)結(jié)合起來，是XR增長的完整故事，如果僅從近期來看，B端為XR的主流生態(tài)，XR的增長將由2B端的應(yīng)用主要帶動。從B端起步，或是以B端反哺C端，是XR企業(yè)近幾年的生存之道。2B端應(yīng)用方面，XR能否有應(yīng)用前景看三個方面：XR解決方案能否場景化、產(chǎn)品化，具備可復(fù)制性；能否真正解決痛點問題，而非偽裝需求；場景市場空間是否足夠大，從而支撐技術(shù)開發(fā)。
工業(yè)領(lǐng)域，XR已經(jīng)成為基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)平臺實現(xiàn)數(shù)字孿生的核心技術(shù)之一。比如工業(yè)軟件巨頭PTC公司已經(jīng)將其在產(chǎn)品設(shè)計、PLM領(lǐng)域積累的核心優(yōu)勢，整合至內(nèi)部XR平臺，依托開放生態(tài)中的平臺軟件，推出以數(shù)字化映射為基礎(chǔ)的整體框架和整套解決方案。數(shù)字孿生幫助PTC在虛擬空間中構(gòu)建出與物理世界完全對等的數(shù)字鏡像，通過收集產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)制造、商業(yè)推廣等維度的數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析，為下步的產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)工藝、市場投放等關(guān)鍵環(huán)節(jié)打下基礎(chǔ)。這些場景中XR的應(yīng)用需求非常清晰，界定相對明確，舉幾個具體例子：
員工培訓(xùn)：借助XR技術(shù)，可以將企業(yè)中熟練工人的既有知識經(jīng)驗和技能固化下來，成為行動準(zhǔn)則和模板，對新員工進(jìn)行培訓(xùn)。
XR巡檢：相較于人工巡檢，XR巡檢可為現(xiàn)場人員提供豐富的可視化內(nèi)容，讓后臺數(shù)據(jù)前置到業(yè)務(wù)一線。
故障診斷：現(xiàn)場設(shè)備的復(fù)雜度日益提高，對維修人員的操作提出了新挑戰(zhàn)，這時利用XR技術(shù)可以為維修人員提供貼身指導(dǎo)。
質(zhì)量檢驗：?XR技術(shù)用來進(jìn)行質(zhì)檢項目的實時顯示，可以將實時信息以可視化的形式展現(xiàn)在工人眼前，并提示可能的原因。操作員可以進(jìn)行拍照、標(biāo)注、記錄取證，上傳到后臺。
協(xié)作研發(fā)：XR可以推進(jìn)跨地域的協(xié)作研發(fā)，比如多個工程師利用XR技術(shù)在三維空間內(nèi)共同開發(fā)新產(chǎn)品。
輔助配送：?員工佩戴上XR眼鏡后可以通過對貨物進(jìn)行二維碼、條碼、標(biāo)簽、文數(shù)字OCR等進(jìn)行識別，匹配對應(yīng)的貨物信息。
產(chǎn)品演示：XR可以用于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)展示與裝配訓(xùn)練，使受訓(xùn)人員熟練掌握設(shè)備的結(jié)構(gòu)信息和裝配技能，節(jié)省了傳統(tǒng)演示與訓(xùn)練中昂貴的成本并避免了事故的發(fā)生。
XR在醫(yī)療行業(yè)亦帶來了巨大的價值。手術(shù)操作訓(xùn)練中，XR技術(shù)可以通過顯示、觸感、力反饋等設(shè)備，使接受培訓(xùn)的醫(yī)生沉浸在虛擬場景中，進(jìn)行手術(shù)操作和練習(xí)，體驗真實的臨床手術(shù)過程，可以有效提高醫(yī)生診斷病情和制定治療方案的能力，同時能夠大幅降低傳統(tǒng)培訓(xùn)中的器材、標(biāo)本等成本。此外，XR在遠(yuǎn)程醫(yī)療、診療技術(shù)提升等方面也將發(fā)揮重要作用，改善醫(yī)療資源不均的問題。
XR在行業(yè)中的多點開花為從業(yè)者注入了劑強心劑，雖然多數(shù)產(chǎn)品仍然難以達(dá)到穩(wěn)定的盈利水平，但是也擺脫了過去完全依賴于投資者的局面，形成了有力的造血來源。未來隨著C端用戶數(shù)量的不斷提升、B端應(yīng)用開發(fā)的意發(fā)豐富，將加速XR在下游應(yīng)用的發(fā)展。
IDC預(yù)測，2024年XR技術(shù)在2B端的應(yīng)用案例，主要將圍繞員工培訓(xùn)、設(shè)備維護(hù)和產(chǎn)品演示等場景開展。雖然元宇宙是當(dāng)下的熱點概念，XR設(shè)備是元宇宙的重要入口之一，但是這一輪XR的快速增長由上下游產(chǎn)業(yè)鏈和內(nèi)容生態(tài)逐步成熟所助推，而并非由元宇宙帶火，反而是XR在2B端的應(yīng)用將推進(jìn)產(chǎn)業(yè)元宇宙的發(fā)展進(jìn)程。
通信網(wǎng)絡(luò)：虛實世界的傳輸門
產(chǎn)業(yè)元宇宙所涉及的新技術(shù)中，無線通信技術(shù)是必不可少的。5G技術(shù)毫無疑問將被納入元宇宙技術(shù)體系中，針對虛實結(jié)合VR、AR、MR、數(shù)字孿生等形態(tài)，5G無線通信技術(shù)的進(jìn)步為其打下了一定基礎(chǔ)。當(dāng)前5G對元宇宙的支持并非已經(jīng)就緒，而是根據(jù)場景需求不斷演進(jìn)?？梢哉f，5G正向元宇宙演進(jìn)；6G是為元宇宙而生。
產(chǎn)業(yè)元宇宙對無線通信提出要求，成為5G標(biāo)準(zhǔn)演進(jìn)的重要方向。產(chǎn)業(yè)元宇宙中多個要素的實現(xiàn)需要通信技術(shù)的進(jìn)步，尤其是沉浸感、低延遲、隨時隨地這三個要素，對于無線通信網(wǎng)絡(luò)提出較高要求，在高性能通信網(wǎng)絡(luò)加持下，才能提升虛擬空間中的研發(fā)、巡檢、質(zhì)檢、操作等場景體驗。具體來說，沉浸感要求虛擬世界具備對現(xiàn)實世界的替代性，通過VR、AR、MR等設(shè)備打開虛擬世界大門，并打破虛擬和現(xiàn)實的屏障，讓人們在元宇宙中實現(xiàn)沉浸式體驗。沉浸感的實現(xiàn)，需要設(shè)備性能的提升，而設(shè)備和云端或邊緣之間的通信需要通過無線形式實現(xiàn)，也就對當(dāng)前5G網(wǎng)絡(luò)提出明確要求。元宇宙要求高同步低延遲，從而用戶可以獲得實時、流暢的完美體驗，而現(xiàn)實和虛擬世界之間的鏡像或?qū)\生通過通信網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)同步，這一要素也正是5G的重要特點。5G極可靠低延遲通信uRLLC場景對于空口時延要求達(dá)到毫秒級，在空口側(cè)能夠基本滿足元宇宙低延遲要求。隨時隨地要求人們在未來能實現(xiàn)擺脫時空限制，隨時隨地進(jìn)入元宇宙的愿景。要實現(xiàn)這一愿景，不僅各類元宇宙終端設(shè)備要具備隨時隨地攜帶的特點，設(shè)備還具備隨時隨地接入網(wǎng)絡(luò)的特點，這也和無線通信向著空天地一體化發(fā)展的愿景吻合，給元宇宙各類應(yīng)用場景提供隨時隨地接入的能力。
5G標(biāo)準(zhǔn)演進(jìn)，已考慮到元宇宙的特殊需求。5G標(biāo)準(zhǔn)的演進(jìn)，通過提升多個方面性能以及滿足更多行業(yè)場景，滿足業(yè)界對無線通信的需求。元宇宙廣泛的場景和多樣化技術(shù)融合，使5G標(biāo)準(zhǔn)演進(jìn)中大部分內(nèi)容對元宇宙形成支撐，大帶寬、低時延高可靠、低功耗大連接等都是元宇宙所需要的能力。值得關(guān)注的是，5G標(biāo)準(zhǔn)演進(jìn)對很多細(xì)分領(lǐng)域做了大量研究和標(biāo)準(zhǔn)化工作，從一定程度上解決了元宇宙的一些具體問題，其中最為典型的是5G標(biāo)準(zhǔn)對XR的專門研究和標(biāo)準(zhǔn)化工作，直接面對的是虛實相融世界的多個痛點。
5G標(biāo)準(zhǔn)中對XR的研究始于兩年前，在2019年12月9日到12日期間，3GPP RAN第86次全會在西班牙召開，3GPP標(biāo)準(zhǔn)專家對5G演進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)R17進(jìn)行了規(guī)劃和布局，圍繞“網(wǎng)絡(luò)智慧化、能力精細(xì)化、業(yè)務(wù)外延化”三大方向共設(shè)立23個標(biāo)準(zhǔn)立項。其中，高通牽頭提出了基于5G NR支持XR的評估研究項目，是R17中新增的“從0到1”新研究的項目。XR指的是擴展現(xiàn)實，其中包括AR、VR和MR，這正是元宇宙虛實融合的核心交互界面。XR作為新興業(yè)務(wù)，要求在支持低時延高可靠的同時保證大帶寬，這對5G網(wǎng)絡(luò)提出了新的挑戰(zhàn)，運營商需要聯(lián)合產(chǎn)業(yè)尋求更多的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化手段，以保證運營商網(wǎng)絡(luò)具備大規(guī)模支撐XR的能力。5G采用邊緣計算讓云端的計算、存儲能力和內(nèi)容更接近用戶側(cè)，使網(wǎng)絡(luò)時延更低，用戶體驗更極致，使能AR、VR和MR等應(yīng)用。
同時，得益于5G低時延、大帶寬能力，終端側(cè)的計算能力還可以上移到邊緣云，使得VR頭盔等終端更輕量化、更省電、更低成本。這種“輕終端+寬管道+邊緣云”的模式將砍掉昂貴的終端的門檻，擺脫有線的束縛，從而推動XR應(yīng)用普及。R17將評估這種邊緣云+輕量化終端的分布式架構(gòu)，并優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)時延、處理能力和功耗等。3GPP在R17中提出的5G NR支持XR的評估研究項目，在2021年12月形成一份技術(shù)報告。
在這份長達(dá)270多頁的技術(shù)報告中，3GPP的專家全面研究了5G對XR支持的多個方面，包括在5G NR環(huán)境下，AR、VR、MR的容量、功耗、覆蓋、移動性等性能的評估，并在不同流量模型和無線電頻譜范圍條件下各種性能的評估。2021年12月，3GPP R18確定了第一批立項，在這些立項中，我們又看到了XR的身影，即“XR Enhancements for NR”的課題，在這一課題中，重點研究的是無線接入網(wǎng)側(cè)XR業(yè)務(wù)感知、XR相關(guān)節(jié)能技術(shù)以及XR相關(guān)的容量提升技術(shù)。
除了無線接入工作組外，3GPP SA1相關(guān)工作組也牽頭完成了增強多媒體和觸感網(wǎng)絡(luò)的工作，主要針對的應(yīng)用場景是沉浸式VR、遠(yuǎn)程控制和機器人協(xié)作。根據(jù)中國移動標(biāo)準(zhǔn)專家的介紹，5G R18開始要加強針對XR業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)策略控制，目標(biāo)是實現(xiàn)滿足業(yè)務(wù)需求的超低時延、低抖動、服務(wù)質(zhì)量控制和多流協(xié)同。未來將走向元宇宙階段，推動人機交互、數(shù)字孿生的應(yīng)用。XR增強的課題，是R18最重要的研究方向之一，這一項目在3GPP第94次全會排序中名列第一，獲得國內(nèi)外83家公司的支持。主要的研究方向包括支持XR及觸感業(yè)務(wù)（如手、肘、膝等多部位）的多流協(xié)同傳輸，增強網(wǎng)絡(luò)開放，針對XR服務(wù)和媒體服務(wù)傳輸進(jìn)行服務(wù)質(zhì)量保證和策略增強，流量模式進(jìn)行增強，網(wǎng)絡(luò)需要得到終端電量，從而調(diào)整網(wǎng)絡(luò)向終端發(fā)包的大小和頻率，以保證端到端體驗。其中，針對XR的業(yè)務(wù)體驗，3GPP在R18啟動了新興沉浸式媒體、XR服務(wù)、媒體分發(fā)增強的研究，主要考慮XR業(yè)務(wù)端到端的體驗，并提出相應(yīng)的研究方向。此前，華為提出5.5G愿景中，其中RTBC（寬帶實時交互）方向就面向XR、全息進(jìn)行研究，也是3GPP R18中XR增強的重要輸入內(nèi)容。
6G時代，無線通信“為元宇宙而生”。元宇宙成熟是一個長期演進(jìn)的過程，與其相伴的是無線通信技術(shù)的長期演進(jìn)。5G并不能完全滿足元宇宙對無線通信的需求，未來6G時代，無線通信將在很大程度上針對元宇宙的愿景形成底層數(shù)字底座。2021年6月，IMT2030（6G）推進(jìn)組發(fā)布了《6G總體愿景與潛在關(guān)鍵技術(shù)白皮書》，這一白皮書對6G的應(yīng)用場景進(jìn)行系統(tǒng)闡述，提出面向2030年及未來，6G網(wǎng)絡(luò)將助力實現(xiàn)真實物理世界與虛擬數(shù)字世界的深度融合，構(gòu)建萬物智聯(lián)、數(shù)字孿生的全新世界，主要包括以下場景：
沉浸式云XR
全息通信
感官互聯(lián)
智慧交互
通信感知
普惠智能
數(shù)字孿生
全域覆蓋
可以看出，6G滿足的大部分場景正是元宇宙規(guī)劃的未來場景，這些場景也提出了全面超越5G的通信性能要求，需要6G確定升級的標(biāo)準(zhǔn)來滿足，6G似乎已經(jīng)成為“為元宇宙而生”的技術(shù)。以沉浸式云XR為例，白皮書提到，面向2030年及未來，網(wǎng)絡(luò)及XR終端能力的提升將推動XR技術(shù)進(jìn)入全面沉浸化時代。云化XR系統(tǒng)將與新一代網(wǎng)絡(luò)、云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)相結(jié)合，賦能于商業(yè)、工業(yè)生產(chǎn)、文化娛樂、教育培訓(xùn)、醫(yī)療健康等領(lǐng)域進(jìn)入元宇宙場景。而云化XR系統(tǒng)將實現(xiàn)用戶和環(huán)境的語音交互、手勢交互、頭部交互、眼球交互等復(fù)雜業(yè)務(wù)，需要在相對確定的系統(tǒng)環(huán)境下，滿足超低時延與超高帶寬才能為用戶帶來極致體驗?，F(xiàn)有的云VR系統(tǒng)對頭動響應(yīng)時延的要求不高于20毫秒，而現(xiàn)有端到端時延則達(dá)到了70毫秒。面向2030年及未來，基于云化XR的總時延將至少低于10ms。
再以全息通信為例，未來的全息信息傳遞將通過自然逼真的視覺還原，實現(xiàn)人、物及其周邊環(huán)境的三維動態(tài)交互，極大滿足人類對于人與人、人與物、人與環(huán)境之間的溝通需求。而全息通信將對信息通信系統(tǒng)提出更高要求，白皮書提到，在實現(xiàn)大尺寸、高分辨率的全息顯示方面，實時交互需要峰值吞吐量約為近150Gbps，按照壓縮比100計算，平均吞吐量需求約為1.5 Gbps。由于用戶在全方位、多角度的全息交互中需要同時承載上千個并發(fā)數(shù)據(jù)流，由此推斷用戶吞吐量則需要至少達(dá)到Tbps量級。
其他場景也都對通信技術(shù)提出極高要求，如智慧交互要實現(xiàn)情感思維的互通互動，傳輸時延要小于1毫秒，用戶體驗速率將大于10Gbps，可靠性在很多情況下甚至要達(dá)到99.99999%；數(shù)字孿生要實現(xiàn)物理世界的數(shù)字鏡像，需要網(wǎng)絡(luò)擁有萬億級的設(shè)備連接能力并滿足亞毫秒級的時延要求，以及Tbps的傳輸速率以保證精準(zhǔn)的建模和仿真驗證的數(shù)據(jù)量要求。面對這些要求，未來6G通過內(nèi)生智能新型網(wǎng)絡(luò)、增強型空口技術(shù)、新型物理維度無線傳輸技術(shù)、太赫茲、空天地一體化等技術(shù)，實現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)能力的顯著提升，這也正是未來元宇宙場景實現(xiàn)的核心底層技術(shù)。
計算能力：推進(jìn)元宇宙的源動力
現(xiàn)實生活中，一切都需要依靠電力來驅(qū)動，而計算能力在元宇宙中也起到了類似的作用，它是元宇宙一切行為的“燃料”。產(chǎn)業(yè)元宇宙是一個需要三維呈現(xiàn)的虛擬世界，它里面的那些物理計算、渲染、人工智能、動作捕捉、觸覺反饋、數(shù)據(jù)傳輸?shù)榷夹枰罅康乃懔χС?。在元宇宙的世界里，如果沒有算力，元宇宙只能是鏡花水月。
然而為了支撐產(chǎn)業(yè)元宇宙的發(fā)展，當(dāng)前的計算能力明顯不足。在科技巨頭英特爾發(fā)布的第一個關(guān)于元宇宙的聲明中，就表示雖然他們看好元宇宙的可能性，但算力這個關(guān)鍵問題還沒有解決?！霸钪婵赡苁抢^互聯(lián)網(wǎng)之后的下一個主要計算平臺。”英特爾高級副總裁兼加速計算系統(tǒng)部門負(fù)責(zé)人稱，“我們今天的計算、存儲和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施根本不足以實現(xiàn)這一愿景，我們目前的計算能力需要再提高1000倍”。
產(chǎn)業(yè)元宇宙的未來將依托龐大的計算機和服務(wù)器集群來運行巨大的共享虛擬世界，英特爾在這一點上擁有最多的現(xiàn)實經(jīng)驗，他們認(rèn)為今天的計算機不夠強大，無法實現(xiàn)元宇宙，甚至還差得很遠(yuǎn)不無道理。英特爾并不認(rèn)為僅靠硬件就能讓我們達(dá)到1000倍的算力，標(biāo)準(zhǔn)的摩爾定律曲線只能讓我們在未來五年內(nèi)實現(xiàn)約8倍或10倍的增長。反而是算法和軟件的改進(jìn)，將彌補硬件的差距。
在軟件和算法的輔助之外，產(chǎn)業(yè)元宇宙也將帶來計算部署方式的結(jié)構(gòu)性變革：一是，產(chǎn)業(yè)應(yīng)用需要對產(chǎn)生的超高并發(fā)的海量非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)進(jìn)行實時處理和分析，傳統(tǒng)以CPU為核心的計算架構(gòu)將無法滿足需求；二是，產(chǎn)業(yè)應(yīng)用往往對延時性要求很高，受限于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展及網(wǎng)絡(luò)帶寬成本，需要通過邊緣側(cè)部署來填補短板。因此，圍繞智能計算的 “云-邊-端”協(xié)同模式將成為元宇宙計算升級的主要趨勢。
內(nèi)容生成的四個階段
算力支撐著產(chǎn)業(yè)元宇宙中虛擬內(nèi)容的創(chuàng)作與體驗，內(nèi)容生成的方式也正在逐步演進(jìn)。以算力為支撐的AI技術(shù)能夠輔助用戶創(chuàng)作，生成更加豐富真實的內(nèi)容。構(gòu)建元宇宙最大的挑戰(zhàn)之一是如何創(chuàng)建足夠的高質(zhì)量內(nèi)容，專業(yè)創(chuàng)作的成本高的驚人，而用戶原創(chuàng)內(nèi)容UGC平臺也會面臨質(zhì)量難以保證的困難。為此，內(nèi)容創(chuàng)作的下一個重大發(fā)展將是轉(zhuǎn)向人工智能輔助人類創(chuàng)作。雖然今天只有少數(shù)人可以成為創(chuàng)作者，但這種人工智能補充模型將使內(nèi)容創(chuàng)作完全民主化。在AI工具的幫助下，每個人都可以成為創(chuàng)作者，這些工具可以將高級指令轉(zhuǎn)換為生產(chǎn)結(jié)果，完成眾所周知的編碼、繪圖、動畫等繁重工作。
數(shù)字孿生：實體到數(shù)字模型的復(fù)印機
有一次我與51WORLD公司副總經(jīng)理李竹青聊天，談起產(chǎn)業(yè)元宇宙，他說如果將產(chǎn)業(yè)元宇宙比作是一座高峰，那么數(shù)字孿生就是不可或缺的登山杖。關(guān)于產(chǎn)業(yè)元宇宙，51WORLD很有發(fā)言權(quán)。這是一家數(shù)字孿生平臺公司，已經(jīng)在虛擬世界構(gòu)建了上海的完整數(shù)字孿生。沒錯，他們?yōu)橹袊畲蟮慕?jīng)濟中心--上海--創(chuàng)建了數(shù)字孿生，包括為東方明珠電視塔和上海中心大廈在內(nèi)的20多個地標(biāo)建筑分別建立模型，并使用來自衛(wèi)星、無人機和傳感器的數(shù)據(jù)，通過算法生成了建筑、道路、河道和綠地的數(shù)字化版本。最終51WORLD計劃將這套模型升級為以接近于實時的更新速度，跟蹤時光持續(xù)動態(tài)變化，具有“鮮活生命”的數(shù)字孿生。
當(dāng)我的同事與西門子（中國）有限公司執(zhí)行副總裁王海濱交流時，他也提到：“其實在沒發(fā)明或者沒創(chuàng)造元宇宙這個詞之前，西門子一直在做的數(shù)字孿生，就和元宇宙有異曲同工的妙意?！?/p>
如今流行的元宇宙暢想中，人們想象著平行于真實世界的數(shù)字化生活。在元宇宙中并存的現(xiàn)實世界和虛擬世界，兩個世界如何建立關(guān)聯(lián)？數(shù)字孿生無疑是最佳紐帶。數(shù)字孿生與來自各種物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的實時數(shù)據(jù)相連，能夠鏡像、分析和預(yù)測物理對象的行為。雖然關(guān)于元宇宙與數(shù)字孿生的討論在游戲和互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域最多，但事實上，產(chǎn)業(yè)元宇宙中的數(shù)字孿生，已經(jīng)被應(yīng)用多年，也離我們更近。
數(shù)字孿生，最早可以追溯到早期的太空項目。當(dāng)時，美國國家航空航天局制造模型來監(jiān)測和修正航天器。例如，在航天器的風(fēng)洞實驗中，研究人員使用傳感器創(chuàng)建其飛行環(huán)境的數(shù)字孿生，再使用這些數(shù)據(jù)模型，優(yōu)化航天器的物理布局，監(jiān)控物理數(shù)據(jù)變化。《經(jīng)濟學(xué)人》預(yù)測，從工廠到汽車，萬事萬物都將有數(shù)字孿生體。
既然數(shù)字孿生是連接虛擬與現(xiàn)實的紐帶，也是構(gòu)建元宇宙的基礎(chǔ)，那么簡單易用、低成本的數(shù)字孿生應(yīng)用，自然會在產(chǎn)業(yè)元宇宙時代拔得頭籌。
按照應(yīng)用對象劃分，數(shù)字孿生主要面向最終用戶和OEM兩個類型的群體。
對應(yīng)用于最終用戶的數(shù)字孿生，構(gòu)建數(shù)字孿生的設(shè)計方和應(yīng)用數(shù)字孿生使用方，是同一家企業(yè)。
對應(yīng)用于OEM的數(shù)字孿生，構(gòu)建數(shù)字孿生的設(shè)計方和應(yīng)用數(shù)字孿生的使用方，來自不同企業(yè)。
那么如何使用數(shù)字孿生登頂產(chǎn)業(yè)元宇宙？提到數(shù)字孿生，必然離不開數(shù)字線程（Digital Thread）這一概念。數(shù)字線程是指利用先進(jìn)建模和仿真工具構(gòu)建的，覆蓋產(chǎn)品全壽命周期與全價值鏈，從基礎(chǔ)材料、設(shè)計、工藝、制造以及使用維護(hù)全部環(huán)節(jié)，集成并驅(qū)動以統(tǒng)一的模型為核心的產(chǎn)品設(shè)計、制造和保障的數(shù)字化數(shù)據(jù)流。數(shù)字線程承載了貫穿系統(tǒng)價值鏈的作用，用來處理數(shù)字孿生有關(guān)的數(shù)據(jù)問題，連通產(chǎn)品全生命周期的數(shù)字孿生模型，實現(xiàn)整個生命周期相關(guān)信息的無縫集成，使產(chǎn)品設(shè)計、工藝規(guī)劃、制造和運維過程中所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)能夠鏈接、追溯和管理。
通過數(shù)字線程，整個產(chǎn)品生命周期各階段的關(guān)鍵數(shù)據(jù)可以實現(xiàn)同步，從而可以動態(tài)、實時地管理產(chǎn)品的技術(shù)狀態(tài)，確保在發(fā)生變更時，各類產(chǎn)品信息的一致性。從數(shù)字孿生到數(shù)字線程，我們看到了數(shù)據(jù)維度的豐富，也看到了一個自我改進(jìn)、敏捷和互聯(lián)的供應(yīng)鏈，如何進(jìn)行實時通信和操作。
登頂產(chǎn)業(yè)元宇宙，數(shù)字孿生還需要繼續(xù)進(jìn)化。因為人們需要的不是電鉆，而是墻上的洞；人們需要的不是墻上的洞，而是掛在墻上的畫；人們需要的不是掛在墻上的畫，而是美的體驗。產(chǎn)業(yè)元宇宙要讓人們感受到美的體驗。因此在產(chǎn)業(yè)元宇宙中，設(shè)計服務(wù)提供者和最終用戶將發(fā)揮重要作用。最終用戶未必知道自己想要什么，需要具備設(shè)計能力的專業(yè)人士，提供設(shè)計服務(wù)，提高設(shè)計質(zhì)量的一致性，降低設(shè)計的風(fēng)險。這時，用戶體驗和設(shè)計創(chuàng)新將會成為一個新的維度融入數(shù)字孿生，令產(chǎn)業(yè)元宇宙實現(xiàn)人們知識的傳承，讓個性化、高端服務(wù)的規(guī)模化成為可能。
產(chǎn)業(yè)元宇宙的攀登過程，就是不斷豐富數(shù)據(jù)的維度，避免信息盲區(qū)的過程。任何系統(tǒng)中都存在可見與不可見的問題。數(shù)據(jù)維度的增加，可以讓我們更好的解決不可見的問題。
我們通過故事來說明。電影《薩利機長》改編自一個真實的故事，全美航空1549號航班迫降事件。在遇到飛機兩臺發(fā)動機同時熄火后，薩利機長把飛機迫降在了哈德遜河，這個舉措讓機上155名乘客和機組人員全部獲救。但是，在事后調(diào)查的過程中，他的急救策略卻遭到了質(zhì)疑，調(diào)查組有人指出，根據(jù)模擬分析，飛機擁有足夠的時間降落到備降機場，而不是水面上。薩利機長查看模型方案后提出，這個模型沒有考慮到“人的延遲反應(yīng)時間”這一維度。于是經(jīng)過調(diào)查組探討，加上了一定的反應(yīng)延遲時間，重新進(jìn)行了多次分析，得到的結(jié)論都一致--即飛機墜毀。因此，調(diào)查結(jié)果最終認(rèn)定機長的決策雖然具有一定危險性，卻是正確的決策。
使用數(shù)字孿生登頂產(chǎn)業(yè)元宇宙，需要為企業(yè)構(gòu)建更全面、實時的數(shù)據(jù)洞察。就像在這個故事中，薩利機長憑借豐富的經(jīng)驗，提出了數(shù)據(jù)維度的缺失，識別了不可見的問題。因此數(shù)字孿生通過開放的、分布式的協(xié)作方式，構(gòu)建更完善的模型，以達(dá)到全面的、實時的數(shù)據(jù)洞察目的。但是在更多場景中，都有信息盲區(qū)的存在，管理者無法掌控全局，缺少將隱形問題顯性化的手段。利用數(shù)字孿生這個登山杖，我們可以更好的發(fā)現(xiàn)不可見的問題，最終登上產(chǎn)業(yè)元宇宙的高峰。
平臺、工具和標(biāo)準(zhǔn)：消滅小宇宙
平臺就是每個使用它的人的經(jīng)濟價值，超過了創(chuàng)造它的公司的價值。關(guān)于平臺商業(yè)模式的演變，《平臺戰(zhàn)略》一書從平臺角度將商業(yè)組織分成了三類平臺：單邊平臺、雙邊平臺和多邊平臺。
單邊平臺是電氣化時代最典型的模式，追求的是規(guī)模效應(yīng)。雙邊平臺是信息時代的產(chǎn)物，能給商業(yè)帶來網(wǎng)絡(luò)效應(yīng)。進(jìn)入智能時代，在一系列數(shù)字技術(shù)的加持下，我們正在從“雙邊平臺”走向“多邊平臺”，參與者非常廣泛。多邊平臺最后能達(dá)成的商業(yè)效果是一個生態(tài)。從規(guī)模效應(yīng)疊加到網(wǎng)絡(luò)效應(yīng)，最后疊加成為生態(tài)效應(yīng)，真正的生態(tài)效應(yīng)才是能夠生生不息、延綿不絕的，才是最富有生命力的商業(yè)業(yè)態(tài)。
通過平臺的演進(jìn)，產(chǎn)業(yè)元宇宙將會重構(gòu)數(shù)字時代的生產(chǎn)力、生產(chǎn)資料和生產(chǎn)關(guān)系。數(shù)據(jù)是主要的生產(chǎn)資料，計算能力是新的生產(chǎn)力，平臺將會構(gòu)建新的生產(chǎn)關(guān)系，三者相互促進(jìn)。
在構(gòu)建新型生產(chǎn)關(guān)系的過程中，標(biāo)準(zhǔn)的作用尤為重要?；厥谆ヂ?lián)網(wǎng)和移動互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，雖然任何一個商業(yè)體系的成功背后都有很多偶然性，但是他們顯然做對了某些事情。
從上圖可以看出，互聯(lián)網(wǎng)和移動互聯(lián)網(wǎng)分別在1990年和2005年左右迎來快速爆發(fā)，而且穿越經(jīng)濟波動，絲毫未受影響。
這兩年前后分別發(fā)生了什么事情？1989年，互聯(lián)網(wǎng)中的主機數(shù)超過10萬大關(guān)。1991年伯納斯·李發(fā)布了一篇有關(guān)萬維網(wǎng)（WWW）項目的短文，被認(rèn)為是因特網(wǎng)公共服務(wù)的初次亮相。萬維網(wǎng)我們都知道，它用鏈接的方法，方便地從因特網(wǎng)上的一個站點訪問另一個站點，從而主動地按需獲取豐富的信息。從此互聯(lián)網(wǎng)迅速進(jìn)入騰飛期，萬維網(wǎng)的整個蔓延過程只能用一個詞來形容：驚人?；ヂ?lián)網(wǎng)服務(wù)提供商（ISP）生態(tài)快速出現(xiàn)，一年之內(nèi)互聯(lián)網(wǎng)的主機數(shù)翻了3倍。1993年全世界只有幾個網(wǎng)站，到1998年就有了幾百萬網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模，每6個月翻一番。
其實，萬維網(wǎng)是“果”，TCP/IP是“因”。TCP/IP建立了一個統(tǒng)一的通信規(guī)則，讓此前碎片化的網(wǎng)絡(luò)Usenet、BITNet、FidoNet…彼此之間的通信成為可能。可以說是TCP/IP的出現(xiàn)，讓具有特定用途和特點的網(wǎng)絡(luò)彼此互通，構(gòu)成了全世界各種網(wǎng)絡(luò)的大集合，為互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)的發(fā)展創(chuàng)造了前提條件。
再看移動互聯(lián)網(wǎng)。2005年前后，市場上開始出現(xiàn)3G服務(wù)。此后的故事我們親身經(jīng)歷，移動互聯(lián)網(wǎng)迎來爆發(fā)。同樣，3G只是后話，它的序章是2G移動通信協(xié)議。1G開天辟地，群雄割據(jù)，經(jīng)過一段時間的發(fā)展，世界范圍內(nèi)的多家運營商意識到，通信協(xié)議繼續(xù)混亂的局面行不通，只有遵守相同的標(biāo)準(zhǔn)，彼此互通才對大家都有利?；谶@樣的共識，他們聯(lián)合起來形成了電信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會。進(jìn)入2G時代，五花八門的通信協(xié)議NMT、AMPS、TACS、C-450…逐步歸于一統(tǒng)。各標(biāo)準(zhǔn)組織之間雖仍有競爭，但合作與融合逐漸成為了主題。
基于TCP/IP和2G構(gòu)筑的標(biāo)準(zhǔn)“底座”，在1990和2005年之后，互聯(lián)網(wǎng)和移動互聯(lián)網(wǎng)相繼完成了從線性增長到指數(shù)增長的速度切換，進(jìn)入到由內(nèi)容和應(yīng)用帶動硬件設(shè)備銷售，由拉力而非推力促進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的良性循環(huán)。
一個新的領(lǐng)域想要實現(xiàn)繁榮，我們就要創(chuàng)建盡可能多的新平臺、新技術(shù)和新公司，以便建立新生態(tài)。在第2章“什么不是產(chǎn)業(yè)元宇宙？”這個小節(jié)，我們提到產(chǎn)業(yè)元宇宙的特征之一是只有一個元宇宙。這就意味著，如果產(chǎn)業(yè)元宇宙變得碎片化，形成多個產(chǎn)業(yè)小宇宙的話，那么它們不僅不是產(chǎn)業(yè)元宇宙，而且會陷入自我拖累的循環(huán)。
與互聯(lián)網(wǎng)時代、移動互聯(lián)網(wǎng)時代有所不同，產(chǎn)業(yè)元宇宙的架構(gòu)涉及7層，因此產(chǎn)業(yè)元宇宙的標(biāo)準(zhǔn)所需要涵蓋的部分，不僅涉及通信，還包括平臺、應(yīng)用和內(nèi)容。我們需要建立的是一個充分互聯(lián)互通的解決方案生態(tài)系統(tǒng)，在不同的、甚至競爭的平臺之間能夠無縫連接、自由互通和交換用戶的信息、數(shù)據(jù)和資產(chǎn)。平臺、工具和標(biāo)準(zhǔn)作為產(chǎn)業(yè)元宇宙的骨骼框架，支撐起元宇宙運行體系，將前期各個不同體系下的小宇宙融合一體，從真正意義上消滅小宇宙。
數(shù)字支付：閉環(huán)經(jīng)濟系統(tǒng)之門
在元宇宙生態(tài)中，閉環(huán)經(jīng)濟系統(tǒng)是構(gòu)建虛擬世界的基石。正如現(xiàn)實社會中，經(jīng)濟與貿(mào)易的發(fā)展始于貨幣的流通和生產(chǎn)資料所有權(quán)的確認(rèn)，虛擬世界中閉環(huán)經(jīng)濟系統(tǒng)的成立，也離不開線上虛擬資產(chǎn)的流通和確權(quán)。數(shù)字支付作為產(chǎn)業(yè)元宇宙經(jīng)濟體的血管系統(tǒng)，促進(jìn)數(shù)字產(chǎn)品高效、安全流動，倍增數(shù)字產(chǎn)品價值。
目前，以NFT（非同質(zhì)化代幣）為代表的區(qū)塊鏈技術(shù)已被用于游戲道具等數(shù)字資產(chǎn)的確權(quán)，同時可使其通過公開平臺進(jìn)行流動交易。近期，NFT技術(shù)在游戲、藝術(shù)收藏等領(lǐng)域商業(yè)化成果初現(xiàn)。未來，區(qū)塊鏈技術(shù)有望成為元宇宙中閉環(huán)經(jīng)濟系統(tǒng)的“心臟”。
NFT是一種可交易的資產(chǎn)，可以在區(qū)塊鏈上跟蹤誰擁有某一數(shù)字物品——比如一件藝術(shù)品或電子游戲角色。它們在去年進(jìn)入了主流意識，成為繼加密貨幣后又一種熱門的虛擬資產(chǎn)。2021年3月，數(shù)字藝術(shù)家邁克·溫克爾曼（藝名Beeple）的一副NFT畫作以6934萬美元的價格售出，創(chuàng)下了虛擬藝術(shù)品拍賣成交價記錄。根據(jù)NFT數(shù)據(jù)公司Nonfungible.com與法巴銀行旗下研究公司聯(lián)合發(fā)布的報告，2021年全球NFT銷售額達(dá)到176億美元，較2020年的8,200萬美元飆升了21,000%。
經(jīng)過疫情的加速，元宇宙很可能將成為穩(wěn)固的經(jīng)濟模式，涵蓋工作和娛樂休閑，發(fā)展已久的各種產(chǎn)業(yè)和市場，例如金融銀行業(yè)、零售、教育、衛(wèi)生，甚至是成人娛樂等領(lǐng)域，都將出現(xiàn)變化。
另外一個很明顯的趨勢是，疫情前后雖然C端消費者和B端企業(yè)的總體支出變化波動性較小，但是在支付的方式上，非接觸式的物聯(lián)網(wǎng)支付占比有明顯提升。當(dāng)設(shè)備檢測到庫存不足時，可以實現(xiàn)自動補貨。比如，有些冰箱能夠自動訂購食物，打印機學(xué)會了主動購買紙張和墨盒。隨著物聯(lián)網(wǎng)支付功能的擴展，很多企業(yè)抓住機遇擴展新業(yè)務(wù)。這些企業(yè)并不滿足于僅作為支付通道，他們紛紛嘗試不同的支付和計費方式，逐步強化了在支付過程中的話語權(quán)。無論是“人與物”還是“物與物”之間，都可能存在著支付與交易。只要是物品或者服務(wù)的“所有權(quán)”或“使用權(quán)”發(fā)生變化，就會伴隨著支付活動的發(fā)生。根據(jù)上圖中Mercator的分類，支付可以被分為四個象限：物聯(lián)網(wǎng)支付、在線支付、面對面支付和重復(fù)性支付。這四個象限根據(jù)實時和非實時，機器驅(qū)動和人類驅(qū)動進(jìn)行劃分。
根據(jù)統(tǒng)計，物聯(lián)網(wǎng)支付在2019年增長了15%，并且被諸多世界500強企業(yè)作為重要的戰(zhàn)略計劃之一，已經(jīng)達(dá)到了相當(dāng)?shù)氖袌鲆?guī)模：首屈一指的推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)支付的產(chǎn)業(yè)是汽車，包括新能源汽車，以及醫(yī)療診斷設(shè)備，交易規(guī)模為39億美元；第二大使用物聯(lián)網(wǎng)支付的領(lǐng)域是打印機、計算機及其制造業(yè)，交易額為12.4億美元。消費電子及其制造業(yè)，是第三大推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)支付的領(lǐng)域，2019年的交易額為5.85億美元。
從支付的角度來看，從過去的現(xiàn)金社會到當(dāng)下的無現(xiàn)金社會，未來還將會出現(xiàn)新的支付方式，例如數(shù)字貨幣的出現(xiàn)將會對行業(yè)產(chǎn)生重要影響。很多物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的參與者正在從數(shù)字貨幣體系、支付方式、加密技術(shù)、區(qū)塊鏈等角度思考行業(yè)的未來發(fā)展機遇。
過去，支付的完成就意味著交易的終止?，F(xiàn)在，支付的完成意味著一個新的起點。物聯(lián)網(wǎng)支付與5G、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)相結(jié)合，將會衍生出數(shù)據(jù)采集、運營管理、會員管理、金融服務(wù)等一系列逐層遞進(jìn)的服務(wù)場景。
產(chǎn)業(yè)元宇宙的企業(yè)版圖
產(chǎn)業(yè)元宇宙的科技大軍已經(jīng)啟程，多家機構(gòu)紛紛發(fā)布了元宇宙圖譜，以下僅是一些代表。
雖然圖譜已經(jīng)產(chǎn)生，但是產(chǎn)業(yè)元宇宙的格局遠(yuǎn)未定型，有可能持續(xù)發(fā)生裂變。舉個例子，比如芯片和云平臺兩個看似毫不相關(guān)的領(lǐng)域，正在發(fā)生融合。
隨著產(chǎn)業(yè)元宇宙的熱浪呼嘯而來，強化了人們對于芯片與計算無處不在的共同想象。因此，芯片和云平臺兩個領(lǐng)域很可能會彼此交融、演進(jìn)發(fā)展，出現(xiàn)一類新的公司，權(quán)且將他們稱為“芯片+計算”超級企業(yè)。這類公司將同時具備“芯片設(shè)計”和“計算平臺”的綜合能力，兩個部分整合將更加有利于風(fēng)險控制和擴大營收。
在缺芯和疫情之前，一些云平臺企業(yè)已經(jīng)看到過渡依賴于芯片商的供應(yīng)并不利于長期良性發(fā)展。由于造芯流程集中于兩種模式，以英特爾為代表的垂直集成模式，集芯片的設(shè)計、制造與封測為一體；以及英偉達(dá)、AMD等為代表的垂直分工模式，他們僅負(fù)責(zé)芯片設(shè)計，制造業(yè)務(wù)外包給臺積電、三星等代工廠。第二種模式讓云平臺企業(yè)有機會跳過芯片設(shè)計公司，直接入局打造自己的芯片。
過去，云平臺企業(yè)從芯片商那里采購芯片，芯片商要么自己制造，要么將制造外包給代工廠，買賣各方的關(guān)系非常固定和明確?，F(xiàn)在，云平臺企業(yè)越來越不愿意將自己獨特的需求和對應(yīng)用場景的理解，直接分享給芯片商，而是通過自研或者定制的方式，結(jié)合軟硬件打造專屬生態(tài)。云計算也已經(jīng)超過IT基礎(chǔ)設(shè)施的范疇，向上定義軟件應(yīng)用服務(wù)，向下定義芯片、服務(wù)器等硬件。
搭載通用芯片的云服務(wù)器在實際的應(yīng)用中，勢必會造成性能的一部分浪費。因此相當(dāng)一部分的服務(wù)器都要進(jìn)行針對性的優(yōu)化，或者需要進(jìn)行部分配件的調(diào)整與革新，也就需要投入大量的人力、精力和財力，造成資源的浪費。因此云平臺企業(yè)有動力精簡不必要的功能，降低能耗和計算成本，進(jìn)而將這些紅利釋放給云端用戶。
鼓搗芯片并非易事，既大量燒錢，又難短期見效。云平臺企業(yè)即便資本雄厚，也難為無米之炊，此處ARM和RISC-V在產(chǎn)業(yè)鏈中的重要性逐步凸顯。
雖然現(xiàn)在云平臺企業(yè)仍舊從傳統(tǒng)芯片商那里采購，但與此同時他們也開起了一條新的鏈路：跳過芯片設(shè)計商，基于ARM或者RISC-V架構(gòu)定制自己的專用芯片，然后委托代工廠生產(chǎn)制造。芯片到底由誰來制造并不重要，核心在于根據(jù)需求定義出產(chǎn)品，并且實現(xiàn)從系統(tǒng)需求、芯設(shè)計到a生產(chǎn)制造的全鏈條打通。伴隨著這種變化，臺積電和三星等代工廠也樂于擴大自己的客戶群，從云平臺企業(yè)直接獲得訂單。
伴隨著產(chǎn)業(yè)鏈流程的變化，生產(chǎn)關(guān)系和話語權(quán)也在微妙的調(diào)整中。過去，所有的硬件都是這樣的流程設(shè)計出來的：芯片商設(shè)計芯片→云平臺企業(yè)→最終用戶。硬件基于給定的芯片完成，云平臺無法改變芯片設(shè)計，只是選擇購買與否?，F(xiàn)在，話語權(quán)和決策權(quán)越來越多的傾斜到云平臺企業(yè)手中，由用戶的需求反向推動技術(shù)的迭代，更深入的推進(jìn)產(chǎn)業(yè)升級。云平臺企業(yè)一個芯片項目的成敗，并不意味著公司大戰(zhàn)略的成敗，關(guān)鍵在于對差異化需求的把握，以服務(wù)于整體生態(tài)。
圍繞“造芯”的硬件創(chuàng)新已成云廠商必爭之地，除國外云廠商之外，國內(nèi)阿里、百度、騰訊…也已紛紛布局，用于提高自身云平臺的性能或者調(diào)優(yōu)服務(wù)來滿足特定需求和用途。另一股勢力，邊緣計算領(lǐng)域的企業(yè)也有充足的財力、人力，爭奪造芯制高點。
“芯片+計算”超級企業(yè)，已經(jīng)初現(xiàn)端倪，未來或?qū)⒁l(fā)更為深遠(yuǎn)的產(chǎn)業(yè)鏈變化，產(chǎn)業(yè)元宇宙的版圖也將持續(xù)演進(jìn)。
