元宇宙：技術演進、產業生態與大國博弈

來源：阿里研究院

作者：安筱鵬 王涵

導語

本文是阿里研究院副院長安筱鵬、中信改革發展研究基金會辦公室秘書王涵根據中信改革發展研究基金會召開的“數字時代元宇宙技術的演進與應用” 研討會發言內容進行編輯整理。

當前，數字技術是全球創新最活躍、競爭最激烈、影響最廣泛的領域。如何搶抓數字經濟新機遇，引領新一輪產業變革，全面提升產業國際競爭力，是需要持續探索的重大命題。近期，中信改革發展研究基金會邀請相關領域多位專家，研討“數字時代元宇宙技術的演進與應用”。

元宇宙將帶來新一輪信息技術革命的浪潮。很多國家圍繞元宇宙的技術創新、產業發展、應用拓展的競爭愈演愈烈，新科技革命帶給我們的既有機遇也有挑戰，要深入探討如何使用好“元宇宙”這把雙刃劍。

一、元宇宙：是什麼？為什麼？

元宇宙的來源

元宇宙（Metaverse）起源於科幻小說。1992年，科幻作家尼爾·斯蒂芬森（Neal Stephenson）在小說《雪崩》（Snow Crash）提及了“Metaverse（元宇宙）”和“Avatar（化身）”這兩個概念。在這部著作里，人們可以擁有自己的虛擬替身，而這個虛擬的世界就叫作“元宇宙”。此後，元宇宙的概念在《黑客帝國》《頭號玩家》等影視作品及《模擬人生》《我的世界》《堡壘之夜》等遊戲中都有呈現。

元宇宙的實質是虛實共生，是數字世界與物理世界的融合。中國最早的“元宇宙”概念可追溯到三十多年前。1990年，錢學森院士在致汪成為的書信手稿中，提到“Virtual Reality”（虛擬現實），並將其翻譯為具有中國味兒的“靈境”，使之應用於人機結合和人腦開發的層面上，並強調這一技術將引發一些震撼世界的變革，成為人類歷史上的大事。

什麼是元宇宙

目前學術界和產業界對元宇宙沒有統一規範的定義。元宇宙（Metaverse）從英文來看是超越宇宙；從中文來看，“元”是開始，四方上下是“宇”，古往今來是“宙”。多位專家對元宇宙的理解，概括為以下幾種說法：

一是元宇宙是下一代互聯網。第一代互聯網（Web1.0）是“只讀”的信息展示平台，網站與用戶沒有互動，產生了如搜狐、新浪等門戶網站。第二代互聯網（Web2.0）是“互動”內容的生產網絡，允許用戶自主生成內容，與網站和他人進行交互和協作，如博客、社交媒體平台等。第三代互聯網（Web3.0）是“去中心”的個性化環境，內容由用戶創造，數據歸用戶所有。

二是元宇宙是人類生活在三維數字世界的重構。它結合了社交媒體、在線遊戲、增強現實 (AR)、虛擬現實 (VR) 和加密貨幣的各個方面，允許用戶進行虛擬交互，在數字世界重建人類的生活生產方式。這是一種相對狹義的理解和定義。

三是元宇宙是物理世界和數字世界的虛實共生。易股天下集團董事長易歡歡認為，元宇宙是數字經濟發展到極致的社會形態，是現有前沿科學技術的集大成者，融合了虛擬世界與現實世界的超級融合體。虛實共生涵蓋了現實世界中一切生產、生活，物理世界與數字世界實現實時交互、優化。

阿里研究院副院長安筱鵬認為，數字世界與物理世界的虛實共生是業界關於元宇宙的最大公約數。數字技術最大的價值在於構建了一個數字空間。數字空間與物理空間存在四種關係：

一是沒有被數字化（比特化）的物理世界；二是數字遊戲、數字貨幣是只存在於數字空間的虛擬事物，沒有物理實體映射關係；三是數字博物館、數字藏品等數字空間是對物理世界的單向映射；四是物理世界的體育場館、鍊鋼高爐、人體心臟等，在數字空間有一個數字孿生體，可以實現數據的實時互動優化。

人們以各自不同視角理解元宇宙。但我們認為，目前業界對於元宇宙概念已經逐漸產生一定的共識，即元宇宙應包括物理世界和數字世界，是一個在現實世界基礎上的持久穩定的實時虛擬空間，數字與物理世界將融合成為一個具有互操性的生態。它包括大量的用戶和其他參與者和一個全面運作的經濟系統，全面且豐富的數字內容，甚至是一個虛擬數字世界。

元宇宙的技術體系

元宇宙是多種技術的集成。

一是人機交互技術。這是元宇宙最核心的關鍵技術之一，主要包括VR虛擬現實技術、AR增強現實技術、MR混合現實技術、全息影像技術、腦機交互技術和體感技術，為元宇宙用戶提供了虛擬沉浸現實的體驗階梯，不斷深化感知交互。沉浸式交互設備為玩家進入元宇宙提供了真實、持久且順暢的交互體驗，是真實世界與元宇宙的橋樑，而沉浸感的實現需要依託於一個終端設備接口來實現。具備3D顯示、大視角高分辨率的AR/VR/MR有望成為元宇宙世界的重要接入方式。

二是區塊鏈和NFT（數字憑證）技術。區塊鏈技術和NFT（數字憑證）技術是元宇宙經濟體系的重要支撐。區塊鏈是一個分佈式的共享賬本和數據庫，具有去中心化、不可篡改、全程留痕、可以追溯、集體維護、公開透明等特點。基於以上特徵，區塊鏈應用於實現點對點的金融交易、數字版權確認、提升供應鏈管理效率等方面。區塊鏈將會扮演虛擬世界和現實世界的橋樑，提供去中心化的清結算平台和價值傳遞機制。NFT通證清晰地表明了每一件虛擬物品的所有權，其最大特點在於唯一性，是一種不可分割且獨一無二的數字憑證。NFT能夠映射到特定資產（包括數字資產如遊戲皮膚、裝備、虛擬地塊等，甚至實體資產）。

三是人工智能技術。為元宇宙大量的應用場景提供技術保障，例如通過計算機視覺將現實世界的圖像數字化呈現，為元宇宙提供虛實結合的觀感；通過機器學習為元宇宙當中所有系統和角色達到或超過人類學習水平提供技術支撐，提高元宇宙的運行效率和智慧化程度；通過智能語音和自然語言處理技術，為元宇宙主客體之間提供準確的交流和理解。

四是雲計算及網絡技術。數字空間的價值在於與物理空間交互的實時性，它對通信和計算能力提出了更高的要求。5G/6G技術為元宇宙提供高速、低延時、規模化接入提供傳輸通道，為元宇宙用戶提供更實時、流暢的體驗；元宇宙對高算力和低時延提出了新要求，雲計算通過提供快速創新、彈性硬件和規模經濟，可以提供功能更強大、更輕量化的終端設備。

五是物聯網技術。為元宇宙萬物鏈接及虛實共生提供可靠的技術保障。網絡層和感知層為元宇宙感知物理世界萬物的信號提供技術支撐；應用層將元宇宙萬物鏈接並有序管理，是虛實共生的最重要支撐。其中芯片產業是元宇宙數字世界的“底座”，所有搭載的元宇宙設備都需要基於芯片，包括所有的數據處理設備也都需要藉助於芯片及處理器。

六是數字孿生技術。將物理世界在數字世界重建需要各種軟件工具和開發平台，包括3D建模、仿真優化、實時渲染等技術。

二、元宇宙技術、產業的全球競爭格局

美國：元宇宙技術、產業、應用的領導者

元宇宙的發展基於多個數字技術集成，在涉及元宇宙的多個技術、產業和應用方面，美國藉助全球數字科技巨頭全面發力和眾多科技創新的小企業崛起，成為全球元宇宙的絕對領導者。

人機交互技術及產品創新：

前端硬件層，微軟在AR硬件市場份額全球領先，核心硬件產品HoloLens 已更新至第二代，與微軟 Azure、Dynamics 365等遠程方案結合使用。

2021年3月，微軟與美國軍方簽署了一份價值219億美元的合同，未來10年內將為美軍提供12萬套HoloLens AR增強現實頭盔，該頭戴設備可以將情報信息直接疊加到士兵的視野中來幫助士兵了解戰場地形，選擇目標並發現潛在的威脅。

Facebook具有大量的虛擬現實核心專利技術，旗下VR龍頭Oculus成為史上第一款超千萬銷量的VR設備。蘋果先後布局ARKit和AppClip，目前擁有“全球最大的AR平台，擁有數億台支持AR的設備，以及AppStore上的數千個AR應用程序”。

馬斯克旗下公司Neuralink致力於開發腦機接口，在人腦/動物腦與外部設備之間建立信息交換和連接通路。

底層芯片技術及創新生態：

在後端基建層，英偉達作為全球GPU（圖像處理技術）領進廠商，基於GPU構建了軟硬件一體技術生態，成為全球首個面向元宇宙的基礎模擬和協作平台。發布元宇宙開發工具Omniverse Avatar，為工業、建築、生物、遊戲等3D數字空間的建築提供低門檻、高效率的創新開發平台。

微軟聚焦“企業元宇宙”，開發企業級公有雲平台Azure雲服務，提供數據庫、雲服務、雲存儲、人工智能互聯網、CDN等高效、穩定、可擴展的雲端服務，為企業提供一站式解決方案。

Facebook相繼收購3D建模公司、遊戲開發引擎、計算機視覺公司和面部識別公司等，全方位布局元宇宙生態。

三維數字空間社交：

社交辦公方面，微軟在現有的Team功能（線上會議）上，加入Mesh混合現實的功能，允許不同地理位置的人加入協作辦公和共享全息體驗，人們可以在其中加入虛擬會議、發送共享文檔等，允許人們使用個性化的3D頭像，體驗一個沉浸式的空間。

Facebook 推出遠程辦公應用程序Horizon，利用VR 設備實現了人們在虛擬現實中進行會議。

三維數字遊戲發展：

Roblox是3D遊戲創作和大型社區的互動平台，平台遊戲支持VR設備，通過數字身份進行社交，甚至平台上獲得的貨幣可以與真實貨幣轉換。

微軟是全球三大遊戲機製造商之一，旗下Xbox推出《光暈》《我的世界》《模擬飛行》等元宇宙概念遊戲。Facebook提供了Oculus Quest Store 作為VR遊戲軟件開發者平台。

數字教育創新：

高通贊助美國莫爾豪斯學院開設VR校園以提供線上VR課程，為學生提供身臨其境的VR學習體驗。在生物學課程中，展開人的心臟並步入其中；在歷史課上，能夠在戰場上行走，從“上帝”視角看待歷史，身臨其境地了解歷史人物的觀點；科學課上，學生們能夠親眼目睹周圍旋轉的原子。

韓國：危機意識驅動的激進跟隨者

韓國是對元宇宙推動最為激進的國家之一，已從國家層面開始對元宇宙產業進行規劃，在MSIT的領導下，韓國組建了一支超過200家公司參與的Metaverse聯盟，目標是到2026年實現元宇宙全球市場佔有率第五，首爾將打造虛擬市政廳，試圖成為全球首個加入元宇宙的城市。

三、元宇宙發展面臨的機遇與挑戰

元宇宙是產業升級和創新的歷史性機遇。

中信證券科技產業首席分析師許英博認為，元宇宙不只是互聯網的一個延伸，在更大的程度上，它是作為未來科技浪潮的一個延伸，有機會帶來一個長周期量級的機會。它的核心價值是科技的進步，次核心是AI技術的發展以及工業生產過程和社會運行成本的下降，具有重大實際戰略意義。

安筱鵬指出，物理世界與數字空間的虛實共生，可以發生在以人為核心的消費端，也可以發生在以物為核心的供給端。元宇宙可以融入到工業、醫療、物流、金融等各個領域，為產業帶來新的形態、新的商業模式和新的增長空間。我們需要把數字世界和物理世界連接起來，打通四個環節：

一是狀態感知，利用現代感知技術將隱性的數據顯性化，將隱性的知識顯性化；二是將數據進行結構化的加工整理，使其變為可靠有用的信息，用於實時分析；三是利用現代的通信、存儲、計算、算法以及大數據技術，通過機器學習掌握知識，用於科學決策，解決問題；四是通過上升的智慧層面，統籌各方資源與能力，精準執行，從而構建數據-信息-知識-決策的閉環，實現物理世界資源優化。

元宇宙將激發數字技術及產業新一輪突破。元宇宙在社交、遊戲、購物、醫療、工業、物流等場景中的應用，將會激活核心技術的突破和持續創新，這將孕育着重大產業機會。元宇宙是前沿科學技術的集大成者，新需求將會激發對芯片、數字孿生、XR、腦機交互、全息影像、AI和區塊鏈等技術突破，也會帶來包括新一代移動通信、物聯網、雲計算、邊緣計算等技術和產業發展。

新應用將催生新產品和新業態：

虛擬人是元宇宙的基礎生命形態, 在元宇宙中與人、地點、事件進行實時交互，完成消費、社交、娛樂等行為。目前虛擬人已經進入到部分實際場景應用中，如虛擬偶像、數字主播以及虛擬主持人等發展迅速。

在醫療健康領域，醫生可以在複雜手術前利用VR技術，真實地、全方位地模擬手術中的潛在困難，也可進行遠程治療，合理化分配醫療資源；通過Al、大數據等技術縮短新葯研發周期，降本增效。

在醫療教學上，沉浸式VR模擬培訓可以培養護士和醫療保健工作者臨床推理和協作。

數字藏品/NFT發展迅速，具有一定經濟價值，2021年國外的NFT交易總額超過了400億元美金。梵蒂岡將開設一個官方虛擬現實NFT畫廊，以便世界各地觀眾可以查看其收藏的藝術品、手稿和其他物品，梵蒂岡將把一部分收藏品轉換為NFT。

元宇宙也可為虛擬戰爭服務，在現有兵推軟件的技術上，基於元宇宙的無限資源、MR的先進技術、數字模擬等應用，讓參與者身臨其境參與戰爭過程。

工業元宇宙是傳統工業升級的新引擎：

珠海市橫琴新區數鏈數字金融研究院學術與技術委員會主席、經濟學教授朱嘉明認為，在產業領域工業元宇宙改變了傳統的製造業範式，利用各項技術的集合，保證元宇宙可以和物質世界維持着精準的、動態的、全方位的互動關係。

基於數字孿生、AIoT、人工智能等新技術，通過在製造業等供給端構建物理世界與數字空間數字孿生體，重構飛機、高鐵、服裝、藥品、建築等行業研發、設計、生產、服務等全生命周期體系。

美國國家航空航天局（NASA）提出“數字孿生體2027計劃”，建立數字孿生體工程體系，將大量飛行驗證實驗仿真放置於數字世界中完成。馬斯克SpaceX通過大量數字孿生和仿真技術，火箭發射成本降到原來的七分之一。工業元宇宙將打破物理邊界、組織邊界、協作邊界，在虛擬世界構建物理模型，加速創新，探索新的協作方式。

新秩序建立中的標準制定和法律主導。元宇宙的發展將帶來相關的立法規制建設問題，首先不能失去在新秩序建立過程中的標準制定權和法律界定的主導權。金誠同達律師事務所高級合伙人、評估委員會主任彭俊指出，數字經濟規則是要能夠互聯互通，打通各個國家之間的邊界，能夠形成一體化，而不是一個不同國家或者不同國家的團體各自搞一套元宇宙，或者各自搞一套數字經濟。需要逐步建立國際數字經濟規則。

目前在國際數字經濟規則制定中，各個國家的立場和主張並不一樣。彭俊指出，國際數字經濟規則談判中爭議的核心是數字貿易的自由化和數字主權監管之間的關係。美國的數字經濟規則核心詞是自由化，主張高標準的數據自由流動，做數字服務稅，反對計算設施的本地化。歐盟的數字市場法案和數字服務法案則反對做數字服務稅，強調隱私保護和數據安全、數據服務平台的監管和互通。中國既強調國家安全、隱私保護、數據安全和計算設施本地化，同時又支持數據的互聯互通。

風險與挑戰

元宇宙存在的風險與挑戰不容忽視。

國家安全層面。先發國家擁有技術和標準壟斷優勢，滯后國家對領先國家會形成技術和標準依賴，並在元宇宙可能催生的新的國際產業分工體系中處於不利地位，同時，滯后國家在尋求接入領先國家的元宇宙時可能面臨歧視性的門檻和要求。

社會治理層面。在元宇宙大融合下，虛擬世界將打破國家邊界，全球互聯互通將更加緊密，從社會意識形態、消費習慣，到審美喜好，全球將進一步同質化，對國家政治文化安全產生潛在的不利影響。同時，高度去中心化的運行機制，也將給國家社會治理帶來挑戰。

經濟風險層面。由於相關技術仍待發展，元宇宙要實現產業化落地和商業化盈利還需要很長時間，目前總體處於高成本、低收益階段，投資與收益不匹配。元宇宙的經濟體系和貨幣體系與現實經濟聯動，可能存在經濟秩序不穩定而引發金融風險的問題。

產業風險層面。由於核心技術缺失，產業發展路徑背離實體經濟需求。一方面產業鏈不完備易造成產業風險，對淺層技術簇擁，而對深層核心技術挖掘程度不夠，帶來產業風險，形成產業泡沫，導致“卡脖子”技術問題產生。另一方面企業扎堆湧入元宇宙領域，紛紛包裝成元宇宙企業，元宇宙產業存在諸多風險和不確定性，過度迎合概念熱潮可能產生偏離原有技術發展路徑的行為，對產業格局和企業發展帶來挑戰。

個體心理風險層面，面臨極度沉迷后的現實缺位風險。用戶層面對於“元宇宙”這一概念及其相關產品懷有好奇心和新鮮感，但元宇宙的發展與監管體系仍未成型，且存在身份認同和人格解體等風險。

四、思考與建議

中國具有巨大的應用場景市場和非常大的工程師紅利及流量優勢。應高度關注科學技術發展對時代變遷的推動作用，展開新一輪的全球合作與競爭。積極培育元宇宙技術創新和產業培育，警惕虛擬貨幣和虛擬數字品交易等“泡沫化”現象。

一是把握價值錨點，走向理性務實。元宇宙領域，技術與技術的集成應用是手段，元宇宙真正的價值發掘與實現應體現在實體經濟方面。安筱鵬指出，元宇宙的價值錨點在於數字技術與實體經濟融合帶來的產業競爭的提升、國際競爭力的提升、國力的增強。如果將元宇宙過於狹義化，炒作元宇宙遊戲、NFT、數字藏品等概念，將使元宇宙陷入和現實世界失衡的狀態，進而迷失發展方向。

二是加強核心技術攻關，突破發展瓶頸。元宇宙相關技術發展不均衡，較落後的技術制約着元宇宙整體應用水平，需要不斷增強技術創新能力，提高技術成熟度。在元宇宙的基礎技術上，我們應聚焦於數字孿生、XR、腦機交互、全息影像、AI和區塊鏈等涉及元宇宙核心技術的突破，加快元宇宙基礎設施建設，包括綜合性智能化的信息基礎設施。

三是構建元宇宙標準體系。即元宇宙之間的標準，或是下一代互聯網的標準。元宇宙需要依賴一個互聯互通的標準。傳統由美國定義的互聯網國際標準體系，即TCP/IP協議、域名的管理。如今，由於元宇宙話題呈現出百花齊放的局面。希望在元宇宙時代，中國能有更多的參與標準制定的機會，並且能夠提出自己原創的技術標準。

四是科學治理，完善創新生態。中國保險監督管理委員會原副主席李克穆指出，元宇宙屬於新興事物，監管部門應合理利用“監管”手段，留出創新空間。元宇宙治理應以法治為基，科學研判發展的機遇與挑戰，從安全預警、風險防控機制和能力建設方面完善治理體系。

五是加強倫理體系建設。元宇宙是人類社會的映射，倫理體系在元宇宙中是不可或缺的一部分，一是以可持續發展為目標,將元宇宙領域的產能控制在地球生態系統能夠承受的範圍內。二是以人為本，充分考慮個體在元宇宙的剛需，不能只為大企業或者政府服務。三是技術可信和可控，能夠被老百姓所接受，是元宇宙技術倫理方面的發展方向。