未來元宇宙的體驗以及創作將對算力資源形成天量需求，巨量的算力基建，支撐元宇宙天量級的計算需求。此外，元宇宙，尤其是產業元宇宙也將帶來計算部署方式的結構性變革，圍繞智能（異構）計算的 “雲-邊-端”協同模式將成為元宇宙計算升級的主要趨勢。
作者：楊燕 封圖：圖蟲創意
來源：經濟觀察報
元宇宙這個概念的起源是西方小說《雪崩》，在小說設定的環境下，人們通過虛擬化身生活在虛擬世界中。元宇宙象徵著人們精神世界的那片“綠洲”，與小說中苟且的現實形成鮮明對比。著名科幻小說作家劉慈欣在其短篇科幻小說《不可共存的節日》中將虛擬現實技術的突破比作人類文明末途的起點。跳出小說回到現實。
不過，最近有微博大V認為元宇宙會降低結婚率和出生率。這些本質上都是將元宇宙的“虛擬”和現實世界的“真實”當作了彼此的對立。
那麼，元宇宙與現實之間真的是“有你無我”的未來嗎？
首先我們來看元宇宙到底是什麼。我們認為元宇宙本質上是計算/存儲、通信網絡、交互媒介等信息基礎設施迭代所引領的又一場互聯網革命。隨着智能計算、邊緣計算，更大容量更低延時的5G通信網絡，還有VR/AR等智能交互終端的逐漸完善，將引發互聯網的再次升級，開啟一個嶄新的元宇宙時代。
這一輪互聯網變革主要有兩大特點：一是信息維度的升級——從二維平面視圖升級為三維全景視界，信息層次更加豐富，信息總量也將呈現指數級增長；二是用戶體驗的沉浸感更強，人機交互更加自然和直接。
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既然元宇宙是下一代互聯網形式，那麼理論上，它與現實之間就不應該是對立的關係，而是可融合、可共存的關係。我們引用移動互聯網與經濟的關係，分成兩個維度：
移動互聯網（上）/元宇宙（下）和經濟的關係 來源：商湯智能產業研究院
一是從與線下關係來看，可分為虛擬經濟和線上線下融合，也就是“互聯網+”經濟。前者包括遊戲、社交網絡、長短視頻等，後者則包括新零售、新金融、新製造等。
二是從圍繞對象不同來看，分為以消費者為中心的消費互聯網和以生產者為中心的產業互聯網。前者大家體感比較深刻，主要是交付和體驗端的互聯網化應用；後者則是互聯網在供給側的應用。
如果說元宇宙是移動互聯網的升級，那麼它與現實之間的關係就不應是對立的存在。況且這個時代，人工智能技術的成熟與應用，將會帶來效率的進一步提升。因此，理論上元宇宙與經濟的關係也應該分成兩個維度來看：
一是與現實世界的關係，可以是獨立於現實的平行元宇宙。譬如沉浸式遊戲、影視、社交網絡等，也可以是與現實發生交互的融合元宇宙。其中，數字孿生可作為融合元宇宙的子集。
二是依據對象不同，也可分為以消費者為中心的消費元宇宙，和以生產者為中心的產業元宇宙。
因此，元宇宙不只是娛樂導向的，也不是與現實對立的，我們可以將其認為是數字經濟發展的下一個階段。而現實中，元宇宙也正在產業、科研等各個領域進行“碎片化”的實踐，為人們生活和生產帶來價值。
譬如，Unity作為一款遊戲引擎，已經被很多工程類公司、汽車企業用來實踐工廠規劃、物流培訓；或在科研領域中被用來模擬氣候變化對地球環境影響，來預測極端天氣事件以及對環境政策的影響等；在人文精神方面，元宇宙也不止娛樂應用，它所提供的虛擬數字體驗也被用來作為心理精神疾病的治療手段。譬如加拿大12歲小學生就開發了一款《我們好起來》的遊戲，幫助更多兒童了解抑鬱症。
早在30年前，錢學森先生就將虛擬現實取了一個非常東方的名字，叫做“靈境”，他指出靈境技術（虛擬現實技術）不僅可以帶來文藝大發展，也能促進科學大發展，帶來科學革命。
所以，如果你是《黑客帝國》的男主，當你被給予紅藍兩顆藥丸時，你會選擇紅色藥丸繼續沉浸在虛擬世界中，還是選擇藍色藥丸回到現實？成年人不做選擇，我們兩顆都要。因為元宇宙既可以極大豐富我們的精神文明生活，也可以提升物質文明的發展效率。
元宇宙的三原力
第一種原力是創造力，就是我們如何來構建元宇宙的虛擬世界。
一方面我們可以基於3D創作引擎，圍繞“人”、“物”、“場”三個基本要素形態進行三維數字建模，並通過渲染和物理等仿真引擎技術使得模型的形態和感官體驗更加逼近於真實，再結合交互引擎技術來創造VR/AR的體驗。換句話說，我們通過3D創作工具來打造一個平行於現實的虛擬數字空間。
另一方面，除了創作工具外，我們也可以結合人工智能來提升虛擬世界的創造效率。譬如自動化生成虛擬內容，增強內容質量和豐富內容細節，或是提升創作工具使用效率，降低創作門檻、加速創作進程。舉例來說，結合生成網絡技術，我們可以通過英偉達的畫布（Canvas）功能，簡單的幾筆塗鴉就能快速生成高逼真場景；利用人工智能，商湯科技可以實現視頻驅動三維卡通形象同步跳舞，或是通過幾張照片的輸入快速生成高逼真的人物立體形象，將CG製作時間從原先以月計量縮短至以周計量，大幅提升了數字內容的創作效率。
第二種原力是連接力，包括要素間的連接、虛實間的連接和時空間的連接。
首先是要素間的連接。主要通過算法的方式來激活虛擬世界中人、物、場之間的互動關係。舉例來說，我們發現這幾年遊戲里的NPC變得越來越“聰明”了，不僅是和玩家的交互越來越自然，而且和玩家對抗起來也越來越有策略。這背後其實是強化學習算法技術的賦能，讓遊戲虛擬世界中人、物、場之間產生了關聯和互動。
其次是虛實間的連接。我們通過創作引擎等方式構建的虛擬數字空間本身不與現實世界產生直接聯繫，我們需要將現實世界中的信息“搬遷”到虛擬的數字空間中，這樣虛擬世界可以同步反映出真實世界的運行狀態。這個過程其實就是今天人工智能技術正在如火如荼展開的工作，即真實世界的數字化。這一過程將會產生對感知算法的海量需求。
再次是時空間的連接。我們知道元宇宙其實本質上還是具有網絡屬性，子宇宙之間通過建立互認互信的網絡標準和協議進行連接。我們在任何子宇宙中所擁有的數字資產都可以與數字身份綁定在一起，然後隨着虛擬化身在不同的子宇宙間自由穿梭和使用。那麼我們如何進入不同的數字空間呢。我們在PC互聯網時期，通過“搜索引擎+點擊超級鏈接”的方式瀏覽不同網頁；我們在移動互聯網時期，通過移動搜索/智能推薦機制，在不同APP間切換體驗。那麼，元宇宙我們也可以利用空間搜索，或者結合用戶畫像推薦我們想去的子宇宙，並利用“數字蟲洞”的方式進入其中。所謂“數字蟲洞”，也許是希壤的形式，也可能是哆啦A夢的“任意門”。
第三種原力是融合力，包括數據融合、虛實融合和生態融合。
首先是數字融合。我認為數字融合能力在打造融合元宇宙或是產業元宇宙方面是非常關鍵的技術能力。對於產業來說，資產是價值的底座。我們通過數字化將資產“搬遷”到虛擬世界中，但是如果這些只是一個一個簡單的模型，即使做的再視覺逼真，它的價值是不大的。但是如果這個三維數字模型同時能夠攜帶豐富的數據信息，那麼它對於產業發展而言意義就大不一樣。譬如，我們構建一個三維數字工廠，裡面有各種設備模型，通過這些模型我們可以直觀的展示真實設備的時空位置信息、規格、型號、供應商等信息，以及實時加載動態的運行狀態數據，那麼基於這個模型和數據，我們就可以重構我們的業務流程。而這些數據的疊加和展現，本質上即對多源異構數據融合能力提出了較高的要求。
我們看到像Unity這樣的遊戲引擎，以及英偉達的Omniverse平台，當它們進入產業領域時，首要事情就是做數據融合。Unity收購了法國一家做數據融合的公司PiXYZ，以及與工程類軟件Autodesk戰略合作來推動不同軟件數據格式的打通。工業元宇宙平台Omniverse在一開始就採用了皮克斯通用的USD格式來接入不同軟件數據。因此，多源異構數據融合對於融合元宇宙或者產業元宇宙意義重大。
其次是虛實融合。這是虛實連接的下一步。我們構建一個可以實時反映真實世界運行狀態的虛擬數字空間不是目的，最終我們希望通過在虛擬世界中調試、模擬得出最優的決策方案來指導現實世界的運行。譬如，可以在虛擬場景下進行交通管控的科學推演，預測車流、人流的變化情況，進而對交通管理預判提供科學依據。
再次是生態融合。移動互聯網生態系統由硬件、軟件（OS）、應用和內容構成，彼此之間是相互依存、螺旋推進的關係。元宇宙生態亦是如此，好的內容和應用推動終端軟硬件生態的發展，而終端銷量的增加也將進一步帶來內容和應用的大爆發。
構建元宇宙的四大基礎
基礎一：低門檻的創作環境，向上集聚創作者生態，向下兼容更多終端。
我們將創作引擎中的技術能力進行模塊化的封裝，再通過低門檻、開源開放式的創作環境面向更廣泛群體，形成創作者生態。我們看到目前主流的幾款3D創作引擎（Unity、UnrealEngine、Roblox）的開發者已經超過700萬。英偉達工業元宇宙平台Omniverse也正在基於芯片技術的開發者社區構建創作者生態。
此外，創作引擎也正在通過建立跨終端的“移植”能力來覆蓋更廣泛的用戶群體。例在Unity上創建的內容可以一次創建並部署到 20 多個交互終端，包括 Windows、Mac、iOS、Android、PlayStation、Xbox、Nintendo Switch 以及增強和虛擬現實平台等。商湯科技的SenseMARS火星混合現實平台不僅可以兼容app、小程序及H5等不同應用形式，還支持超過200款手機、平板電腦、AR/VR眼鏡、智能電視及無人機等多種終端設備，為用戶創造交互式的元宇宙體驗。
基礎二：高效的算法基建，加速“創造”、強化“連接”、推動“融合”。
元宇宙的創造、連接和融合需要大量的人工智能技術支持，從而加速內容“創造”，強化虛實“連接”，並推動虛實“融合”。尤其是在虛實連接這一環節，也就是真實世界數字化過程，會涉及大量的AI感知算法。我們推算如果要實現整個真實世界的數字化，大概需要百萬量級的算法模型。這種算法需求水平，難以通過作坊式生產方式快速響應。
因此，我們需要搭建工業級的算法生產工廠，從數據存儲、標註、訓練、推理到部署整個過程實現流水線、標準化，這樣才能夠縮短算法創新的周期，提升算法生產效率，滿足場景數字化的需要。此外，真實世界中大量的場景屬於低頻、長尾，可用於訓練算法的數據量不足。那麼，我們需要通過練“大模型”的方式來建立通用人工智能力，結合少量數據形成解決長尾數字化需求的規模經濟。
基礎三：巨量的算力基建，支撐元宇宙天量級的計算需求。
未來元宇宙的體驗以及創作將對算力資源形成天量需求。根據IDC預測，到2030年，元宇宙總算力（包括AI、VR/AR、物聯網、區塊鏈等）需求將是當前規模的百倍之上，甚至更高。所以，我們要大建算力基礎設施。
此外，元宇宙，尤其是產業元宇宙也將帶來計算部署方式的結構性變革——一是，產業應用需要對產生的超高併發的海量非結構化數據進行實時處理和分析，傳統以CPU為核心的計算架構將無法滿足需求；二是，產業應用往往對延時性要求很高，受限於網絡技術發展及網絡帶寬成本，需要通過邊緣側部署來填補短板。因此，圍繞智能（異構）計算（簡稱AIDC）的 “雲-邊-端”協同模式將成為元宇宙計算升級的主要趨勢。
基礎四：科技發展要遵守倫理底線，做到可持續發展、以人為本和技術可控。
元宇宙正“碎片化”的出現在我們的身邊。正如時光倒流十年，我們無法預估移動互聯網對人們生活帶來顛覆性變化一樣，今天站在元宇宙元年，我們也很難為大家描摹出一幅元宇宙的未來全景。但可以確認的是，科技發展的趨勢是有跡可循的，也是可以被預測的。元宇宙的大門已經打開，在政策、產業、科研、資本、市場的共同推動下，隨着底層技術和相關規則制度的建設和完善，一個開放開源、豐富多彩、創新湧現的元宇宙“大航海時代”即將到來。
（作者系商湯智能產業研究院戰略研究主任）
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