什么是元宇宙，为什么它现在很重要？

信息来源：wodepm 发布日期：2022-05-06 主题标签：Web3 数字孪生基础设施 6G 元宇宙投资

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“元宇宙”一词是 30 年前创造的。美国科幻作家尼尔·唐·斯蒂芬森（Neal Town Stephenson）在他 1992 年的小说《雪崩》（Snow Crash）中创造了“元宇宙”一词。一直以来，元宇宙都是部分科幻小说以及电影中的猜测。

当时，斯蒂芬森已经在谈论一些可以使今天的虚拟现实成为现实的技术：增强现实（AR）和虚拟现实（VR）。我想，他无法想象的是我们正在经历大数据、超高速网络和人工智能（AI）爆炸式增长，一切都在试图被连接、存储和分析。

在元宇宙概念被创造出来 30 年后，通过结合人工智能、区块链、VR 和 AR 等多种技术，虚拟世界的猜测逐渐从概念成为现实。

许多公司现在都在尝试开发元宇宙或不同版本的混合现实。Microsoft、Bentley、Imagine 4D、Lockheed Martin、Ricardo、Willow 以及 100 多家 Digital Twin Consortium 的成员。Digital Twin Consortium 是一个致力于为工业应用开发 AR 和 XR 技术的行业组织。

如今，几乎所有东西都试图被安上传感器，有些高达数十亿个，比如：电器、汽车、火车、工厂、机器、交通信号灯等。从这些传感器收集的数据有助于为相关产品提供预防性和预测性的维护，推动实现更好的设计和部署，并帮助技术人员识别潜在问题。数字孪生等以更直接和全面的方式可视化数据，从而更容易得出更好的决策和结果。

Microsoft 的 HoloLens 2 可能是当前专业应用增强现实的最佳示例。这些符合人体工程学、不受束缚的独立全息智能眼镜用于制造、医疗保健、工程和教育领域。苹果和谷歌也在开发下一代智能眼镜，将具有增强现实功能，既可以扩展智能手机的能力，也可以成为独立的产品。

我们所熟知的，去年 10月——2021 年 10 月，Facebook 决定将公司称名为“Meta”。几天后，马克·扎克伯格在与企业家 Gary Vaynerchuk 的一次谈话中谈到了这一点，他说：“元宇宙就像是下一代社交产品，这就像 2004 年刚开始创建 Facebook 那样。这就是我们想要更名的一个重要原因（The metaverse to me today feels like the next frontier in social connection in much the same way that social networking did when I was getting started back in 2004. That’s a big reason why we wanted to change the brand of the company）。”近期，一篇《关于美国科技巨头的深化和现实》文章也有提到，“在 Facebook 全面拥抱‘元宇宙概念’、改名 Meta 之后，市值曾短暂突破 1 万亿美元——此后就从这个最高点下跌了 40%。投资者显然并不愿意为它的元宇宙愿景支付估值”[1]。

什么是元宇宙？

元宇宙本质上是对现实世界的虚拟化、数字化过程，需要对内容生产、经济系统、用户体验以及实体世界内容等进行大量改造。但元宇宙的发展是循序渐进的，是在共享的基础设施、标准及协议的支撑下，由众多工具、平台不断融合、进化而最终成形。[3] 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。[3]

北京大学陈刚教授、董浩宇博士这样定义元宇宙：“元宇宙是利用科技手段进行链接与创造的，与现实世界映射和交互的虚拟世界，具备新型社会体系的数字生活空间。” [2]

清华大学新闻学院沈阳教授这样定义元宇宙：“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，以及数字孪生技术生成现实世界的镜像，通过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编辑。” [4]“元宇宙仍是一个不断发展，演变的概念，不同参与者以自己的方式不断丰富着它的含义。” [5]

当前，元宇宙被认为是 Web 3.0 的实现，其中区块链和 NFT 等技术最终创造了一个真正去中心化的数字世界。

元宇宙可能只是物理资产的数字表示（数字孪生），用于监控和模拟不同的场景，以及专注于零售、房地产、产品测试或制造等各个行业的虚拟现实应用场景。

“从参加虚拟教室到购买数字土地和建造虚拟住宅，这些活动目前是在不同的环境中进行的。最终，它们将发生在一个单一的环境中——元宇宙，[6]”Gartner 将其定义为“一个集体虚拟共享空间，由虚拟增强的物理和数字现实的融合创建。”它将由“由数字货币和不可替代代币（NFT）支持的虚拟经济”[6]提供支持。

Web 3.0 是支持元宇宙的互联网吗？

一些批评者认为，元宇宙和 Web3.0 只不过是对加密货币的翻版罢了，并让人们相信区块链是计算的自然下一阶段。MySpace、Facebook、Twitter 和 LinkedIn 等社交媒体平台创造了 Web 2.0。Web 1.0 时代，人们浏览静态页面并通过电子邮件进行交流。

Web 3.0 将有可能标志着互联网体验飞跃到一个新的水平，物理世界和虚拟世界将作为同一现实的镜像，在这个环境中，人们可以自由的互动。这个词已经存在了好几年，但在过去一年才开始受到关注。致力于推广 Web 3.0 的投资者 Packy McCormick 将其定义为“由建设者和用户以代币为基础，共同拥有的互联网（the internet owned by the builders and users, orchestrated with tokens）。”

彭博专栏作家马特·莱文（Matt Levine）这样说：“Web3 的一个基本前提是，每个产品同时都具有投资属性（A basic premise of Web3 is that every product is simultaneously an investment opportunity）。”

和以往互联网的发展一样，Web 3.0 不会马上到来。这将需要许多不同的服务和利益相关者合作并建立新的标准。与此同时，许多互联网公司正在试验新领域的尝试，例如区块链、人工智能和扩展现实（XR）。

数字孪生（Digital Twin）是这些技术实现的一个令人兴奋的例子。

什么是数字孪生？

数字孪生是充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，在虚拟空间中完成映射，从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程。数字孪生是一种超越现实的概念，可以被视为一个或多个重要的、彼此依赖的装备系统的数字映射系统。[7]

数字孪生可以作为元宇宙的一部分，在众多领域应用，如产品设计、产品制造、医学分析、工程建设等领域。工业数字孪生已经存在多年，尤其是在汽车、铁路和航空航天行业。在昂贵的火箭和飞机上运行模拟是非常昂贵和危险的。这就是为什么航空航天业几十年来一直在构建数字孪生的原因。

小型化、传感器和连接性方面的进步允许在每个资产中安装数千个传感器，例如车辆、工厂或太阳能发电场。这些传感器不断地将数据传输到云系统，能够实时可视化数据、性能以及与组件和环境相关的潜在问题。

此外，使用高级分析和机器学习能够在不改变物理资产的情况下使用数据来模拟不同的场景。

“随着边缘计算和人工智能的发展，让整个环境变得可见，并且随着越来越多的数据和产品被连接起来，公司正在连接整个环境——无论智慧工厂、智慧城市，还是能源生产和分配网络（As edge computing and AI give visibility into entire environments, and as more and more of these assets and products are being connected, companies are connecting entire environments — be those smart factories, be those smart cities, be those energy generation and distribution networks）， ”微软 Azure IoT 公司副总裁 Sam George 说。“这需要一个可以创建、监控和维护整个环境的数字孪生的系统。这就是我们开发 Azure 数字孪生的目的（You need a system that can create, monitor, and maintain digital replicas of that entire environment. That’s what we developed Azure digital twins to enable）。”

西班牙拥有全球第二大高速铁路网络，拥有超过 4,900 公里（3050 英里）的高速铁路线。铁路运营商 Renfe 承诺其在全国的所有 AVE（Alta Velocidad）列车准时到达。使用数千个传感器、边缘计算和数字孪生，建造和维护大多数列车的西门子公司可以预测潜在的故障并确定在最佳的时机维护或更换零部件。由于这项尖端技术，平均每 150 万公里才会出现 10 分钟以上的技术故障造成的延误。这些列车的可用时间为 99.94%，平均水平全球最高。

根据 Juniper Research 的一项研究，全球数字孪生技术市场并未受疫情影响。该研究预测，制造业将成为数字孪生应用最重要的行业之一，占 2021 年总支出的 34%，其次是能源和公用事业，占 18%。

“我认为，数字孪生真的是目前行业中的热点，很吸引人。我相信数字孪生将成为将重塑行业的因素之一。由于在静态网络生命周期中决策者不同，建筑行业非常分散（Digital Twins are really the hot potato, I think, in the industry at the moment, and it’s fascinating. I believe Digital Twins will be one of the factors that will bring the entire industry together, because the built industry is known to be very fragmented due to different decision-makers along the life cycle of the static building）。”西门子欧洲业务发展经理 Elisa Rönkä 说。

Juniper Research 的合作者 Nick Maynard 说：“数字孪生的价值取决于进入平台的数据质量。因此，市场上最成功的供应商将是那些利用合作伙伴关系将现有平台生态系统与创新的数字孪生解决方案配对的供应商（Digital twins are only as valuable as the quality of data that enters the platform. As such, the most successful vendors in the market will be those that use partnerships to pair existing platform ecosystems with innovative digital-twin solutions）”。

现有的云数据中心能否处理元宇宙？

实现元宇宙、数字孪生和 XR 已在推动各方对云数据中心的大量投资。

Metaverse 所需的大量数据将对互联网服务提供商运行的网络以及数据中心处理和传输信息的能力造成很大压力。不可否认，同时也伴随着挑战和机遇。

去年，Facebook（Meta）宣布计划在 2022 年将投入支出提高约 66%，主要用于投资元宇宙。之后，Nvidia 和 AMD 的股价在四周内分别飙升了 30% 和 20%。

Nvidia 可能是数据中心投资激增的最大受益者之一。Nvidia 刚刚宣布了其针对高性能服务器的新的基于 ARM 的 Grace CPU。这种新的超级芯片设计可容纳多达 144 个 ARM v9 CPU 内核并移动 900-GB/s 的连贯接口，比 PCIe Gen 5 快 7 倍。

除了为数据中心设计新处理器外，Nvidia 还将更多的精力转向软件，推动其技术更广泛地应用。NVIDIA Omniverse™ 平台有助于实时创建并与 3D 资产进行协作。这些 3D 资产包括创建“元宇宙”数字世界、数字孪生等数字产品以及自动驾驶模拟数据等信息。该平台被 Nvidia 首席执行官黄仁勋称为“人工智能操作系统（operating system of AI）”，可以为 Nvidia 打开一个价值 3000 亿美元的新市场。

Metaverse 所需的所有云基础设施不会在一夜之间出现。新的数据中心建设需要在计算、存储、通信和可持续能源方面进行大面积投资。

5G 准备好迎接元宇宙了吗？

在过去 3 年中，大多数蜂窝服务商一直在部署 5G。5G 标榜快速连接、可靠性和超快延迟。将提供新的功能和可编程性，支持网络切片、关键物联网、毫米波谱和千兆宽带速度等功能。5G 的全部功能完善需要时间。

但是，对于完整的移动虚拟世界来说，5G 还远远不够。即便是 2024 年出现的 5G Advanced，也无法完全提供虚拟世界连接所需的能力。

许多组织已经在研究下一代蜂窝网络。6G 有望实现现在看起来像科幻小说的情节和环境必要的能力，例如完全沉浸式的 3D 虚拟电话和无线会议。

“完美的”元宇宙需要几乎零延迟、海量带宽和处理能力。今天的移动设备，包括支持 5G 的设备，无法足够快地交换和处理信息。此外，还会需要新的处理器和材料来降低功耗，否则现在的电池的待机时间会是几分钟而不是更长时间。

谁来保护用户？

元宇宙可能会形成一个几乎始终连接的世界，保护用户的隐私和产品，对于开发人员、设备制造商和政府来说将是一个巨大的挑战。

各组织和政府会采取措施规范平台，给予用户更多保护，并防止企业通过数据收集和算法来影响用户的决策和信念。

元宇宙需要靠谱的“看门人”和“监管机构”。虚拟世界中的监管问题可能会呈指数级升级。

多年来，欧洲一直是限制互联网公司权力、保护用户权利，出台新法规的先锋。自 2018 年起生效的《通用数据保护条例》（GDPR）和即将出台的数字服务法等立法为服务商和更大的用户保护提供了法律依据。如今，GDPR 已成为包括美国在内的不同市场的许多其他立法的蓝本。

一些企业也在行动，比如：苹果将应用的数据收集控制权交给了用户；谷歌今年正在效仿，这已经对社交网络和在线广告公司的利润产生了影响。

“如果元宇宙真的是下一代互联网——在我们都接受大脑植入并与我们的技术完全融合前的阶段——那么控制元宇宙的人要么是世界上价值万亿美元的科技公司之一的更丰富的版本，要么是一个颠覆他们的新巨人（If the metaverse really is what comes next after mobile—and just before we all get brain implants and fuse with our technology completely—then whoever controls the metaverse will either be an even richer version of one of the world’s trillion-dollar tech companies, or a new giant that disrupts them）。” 《华尔街日报》科技专栏作家克里斯托弗·米姆斯写道。“至于我们其他人，这个虚拟世界的低级用户，我们都将按照他们的规则生活（As for the rest of us, the lowly users of this metaverse, we’ll all be living by their rules）。”

公司如何参与/投资元宇宙？

所有大型互联网公司都在以直接或者间接的方式参与元宇宙建设。微软最近宣布以 687 亿美元收购动视暴雪，是当前在游戏和虚拟现实领域投资的一个明显例子。

例如，投资公司 Grayscale 估计，仅虚拟游戏的全球收入就可能从当前的 1800 亿美元到 2025 年超过 4000 亿美元，将增长 122%。Grayscale 研究主管 David Grider 表示：“元宇宙仍在形成，但 Web 3.0 虚拟世界的加密网络让我们得以一窥互联网的未来可能会是什么样子。” “将元宇宙带入生活的市场机会可能价值超过 1 万亿美元，并可能与当今市值约 15 万亿美元的 Web 2.0 公司竞争。”

Nvidia 正在与设计师、游戏开发人员、工程师和不同行业合作，以实现“万能”的真实用例。例如，Nvidia 的 Omniverse Avatar 针对不同的市场，包括汽车。Nvidia 首席执行官 Jensen Huang 设想 3-D 虚拟代理未来将在汽车领域中变得司空见惯，并在零售商店和仓库管理中创造更多的机会。

“在过去的几年里，围绕 Omniverse 的工作高速发展，因为我们需要它。我们不能进入实验室研究我们的机器人，或者上街测试汽车，不得不在虚拟世界中进行测试，在数字孪生中进行测试（The work around Omniverse went into light speed in the last couple of years because we needed it. Instead of being able to come into our labs to work on our robots, or go to the streets and test our cars, we had to test in virtual worlds, in digital twins）。”Jensen Huang 在上个月的一次新闻发布会上说：“我们可以在数字孪生中迭代软件。可以拥有数百万辆数字孪生汽车，而不仅仅是一个 100 辆的车队（We found that we could iterate our software just as well in digital twins, if not better. We could have millions of digital twin cars, not just a fleet of 100）。”

每家公司都试图根据自己的优势和战略来塑造元宇宙，每家公司都使用同一个词来表达不同的愿景。Meta、亚马逊、谷歌、微软等大型互联网公司正在致力于元宇宙的初步开发。所有这些公司都投入了数十亿美元用于开发和投资支出，希望获得可观的投资回报。

然而，如果没有明确的标准、基础设施和对消费者及企业有吸引力的服务，元宇宙可能无法充分发挥其作用。

“我们已经从PC到互联网再到移动互联网，从文字到照片再到视频，但这远没有结束（We’ve gone from desktop to web to phones, from text to photos to video, but this isn’t the end of the line），”扎克伯格在公布他对 Meta 的愿景时说。“下一个平台和媒介将是更加身临其境的体验，而不仅仅是看着它。[…] 在接下来的十年里，这些新平台将开始释放我在创立 Facebook 之前就一直想构建的各种体验（The next platform and medium will be even more immersive and embodied internet where you’re in the experience, not just looking at it. […] Over the next decade, these new platforms are going to start to unlock the kinds of experiences that I’ve wanted to build since before I even started Facebook）。”