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元宇宙爆火 核心技术能否提供充足燃料?

2021-12-15 09:53:21 9次

摄图网_VR眼镜(元宇宙)

近期以来,元宇宙(Metaverse)一词大火,被称为互联网的“尽头”,备受资本市场的热捧。时至今日,科技巨头、产业巨头乃至新创公司纷纷入场,宣布推出相应的平台或进行相关的研发,这极为科幻的概念看起来已经开始照进了现实。

从技术的角度对元宇宙也有了众多探讨与研究,根据《2020-2021年元宇宙发展研究报告》:“元宇宙”是整合多种新技术而产生的新型虚实相融的互联网应用和社会形态,它基于扩展现实技术提供沉浸式体验,基于数字孪生技术生成现实世界的镜像,基于区块链技术搭建经济体系,将虚拟世界与现实世界在经济系统、社交系统、身份系统上密切融合,并且允许每个用户进行内容生产和世界编辑。

从中不难看出,元宇宙包含了三个核心技术,即扩展现实技术、数字孪生技术、区块链技术。而元宇宙的突破是以技术为基础的,这三个技术的发展情况在很大程度上决定了元宇宙的发展进度,这也是本篇文章探讨的重点。

拓展现实技术

拓展现实技术包括VR、AR,相应的产品应用被认为是元宇宙的第一接口。

其中,VR是指虚拟现实技术,有三大重要参数:FOV(视场角,决定视野范围)、PDD(角分辨率,决定屏幕清晰度)和 Persistence(余晖效应,与眩晕感息息相关),光学器件和屏幕的性能对这三个指数有决定作用。

目前,VR关键技术已经逐步成熟,华为消费者业务手机产品线总裁何刚表示,在光学显示领域,过去VR眼镜会有一些纱窗效应,是因为显示屏分辨率不够高,当前在技术层面上已实现了3000PPI以上的分辨率,可以保证VR眼镜高清大屏的效果。在端侧渲染上,也已能够实现8K像素60帧,未来可以实现12K像素90帧,将进一步保障VR产品的清晰度。

同时,通过提高屏幕的刷新率,VR产品的眩晕感也大幅降低。

VR上游产业链方面,如光学、微型显示、主芯片、结构件、定位以及代工厂等都可提供稳定成熟的产品供应。2020年9月OculusQuest2也获得广泛认可,成为销量千万台的“爆款”。不过VR技术的研究成果和应用拓展还在探索阶段,应用场景也远称不上丰富,这些都需要长时间的发展。

AR是指增强现实技术,与VR不同,AR要与真实环境发生交互,需要光学元件将屏幕的像耦合到眼前。而目前,AR的不少核心技术还不成熟,如在能帮助AR在外部环境中进行工作的微显示研究上,虽然可以确定Micro LED是较理想的解决方案,但从衬底/外延材料、单片集成到驱动等方面的研发,目前均需继续探索。

在应用方面,面向C端的AR产品当前主要为智能手机上的AR技术应用,如曾火爆一时的“宝可梦GO”,但因技术问题,结合硬件的如AR眼镜体验不尽如人意,AR产品策略在现阶段已经开始从C端转向B端,包括教育、医疗、文旅、工业等。

由此可见,VR和AR的应用还处于相对简单的初级阶段,即便是技术相对成熟的VR,其应用也相对简单,对比于元宇宙庞大的体系和复杂的环境,OculusQuest2的成功也仅仅只是看做是一个开端,想要实现元宇宙的目标,即如《黑客帝国》中描述的意识上传、脑际连接,还有众多的技术难题和环节设计需要解决。

数字孪生技术

数字孪生技术能够把现实世界镜像到虚拟世界里面去,这也意味着在元宇宙里面,我们可以看到很多自己的虚拟分身,是构建、形成元宇宙“世界”的主要技术,由此也将建立起元宇宙与现实世界的联系。

“数字孪生”这一术语最初应用于航空航天领域,为的是解决航空航天飞行器的健康维护与保障问题。从诞生之初便可以看出,数字孪生是融合了三维建模、仿真与优化、物联网与传感器、人工智能和虚拟现实等多种新兴技术在内的复合技术。

作为实现虚实之间双向映射、动态交互、实时连接的关键途径,数字孪生可将物理实体和系统的属性、结构、状态、性能、功能和行为映射到虚拟世界,形成高保真的动态多维/多尺度/多物理量模型。工业和信息化部科技司副司长朱秀梅指出,数字孪生是涉及物联感知、新型测绘、数据融合、仿真推演、深度学习等多环节、多技术的技术创新促群,涵盖了信息技术的大部分产业链。

目前,数字孪生技术的应用日渐广泛,包含了智能制造、智慧家居、智慧医疗、智慧城市和智慧交通等。以智慧医疗为例,在进行复杂的医学手术时,可以对病灶建立数字孪生模型,通过仿真确定合理的手术方案,医学专家还可以远程对数字孪生模型进行实时操作,指导现场医生完成手术。

同时,数字孪生技术和应用仍有极大的发展空间,需围绕三维可视化建模、方针渲染、图析引擎、空间计算、GPU芯片等数字孪生关键技术积极开展攻关,在应用过程中,数据安全问题、虚拟模型真实性问题等日渐突出,如何更好地实现数字模型与其物理对象之间的交互或共生以及产业链上下游协同合作等都是需要解决的问题。

元宇宙概念中的镜像,是要求具备极高真实性甚至100%真实性的镜像,这涉及到多种动态的变化,还有人与物的影响因素,需要建立极为庞大并且涵盖了多种可能性的数据模型,这在现阶段远远无法实现,即便只涉及其中一种技术,如空间计算,目前数字孪生也难以满足相关要求,因此,想要实现元宇宙,数字孪生技术还有很长的路要走。

区块链技术

在元宇宙中,区块链可用于数字资产、内容平台、游戏平台、共享经济、社交平台等,能够推动元宇宙的经济系统的建立。同时,元宇宙可通过全球各个节点进行连接,无需特定平台即可访问任何数字空间,区块链能够为元宇宙每个数字事物提供存在证明。

之所以能够如此,是因为区块链用集成算法和技术的信任建立机制,改变了传统的依赖中心节点的信息验证模式,具有“不可伪造”“全程留痕”“可以追溯”“公开透明”“集体维护”等特征。基于此,人们可以构建在没有中介辅助下多个参与方之间的资产交易、价值传递的网络,通过建立执行智能合约,推动契约关系和规则的维护和履行,降低信用建立成本,营造良好市场环境。

目前,区块链技术应用正加速落地,在金融领域的应用从供应链金融、跨境支付延伸至电子票据等领域,而且不断赋能工业互联网、电子商务、生态治理、医疗康养、教育培训等经济和民生领域。

以我国区块链的发展为例,从融资轮次来看,2020年-2021年初创期投融资较多,占整体投融资比例的近一半,战略投资占比也较高,且不乏区块链成熟产品。从融资数量看,区块链技术研发获得的投融资数量激增。基础设施、技术研发和数字资产相关领域成为区块链最受欢迎的投资场景。

区块链技术应用发展显而易见,但大多依旧处于探索阶段或者是单一行业的试点,还无法完全推广,而元宇宙中涉及到的是一个关乎社会各个方面的经济体系,即使忽略元宇宙中特有的经济生态,想要建成也需要不断试错,发展区块链接技术以应对各种问题和情况。目前看来,不论是技术上的优化还是相关体系的建立完善,都无法进行预估。

除了以上三种技术以外,元宇宙还涉及到了人工智能、5G、6G、大数据等,以元宇宙的需求来看,这些技术也同样都处于初始研发和应用阶段,智能信息处理研究学者陈捷指出:目前“元宇宙”更像是人们的愿景,这种愿景可能承载了人们对技术发展的信心,也承载了人们对各种“梦想成真”的渴望。他说:“我们相信‘元宇宙’的推进可以带动一大批研究,但是也应意识到,真正的‘元宇宙’还很遥远”。

不过,有一点是能肯定的,元宇宙的建立对网络和算力有着更高的需求,数据存储、处理量将更为庞大。12月21日—22日,在深圳华侨城洲际大酒店举行的第十六届中国IDC产业年度大典上,中国信通院云大所所长何宝宏、CloudBest 产品副总裁/合伙人吴倩等将围绕大会“能源·算力·数字化”的主题,从多个角度阐述元宇宙,以期带来更多的启发。

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