1992年,Metaverse(元宇宙)作为科幻概念被首次提出。美国作家尼尔·斯蒂芬森在其著作《雪崩》中给出一个赛博朋克式的设定,人类可以通过数字替身在一个使用现实世界隐喻的三维虚拟空间中与彼此和软件代理进行交互,现实世界的所有事物都可以被数字化复制到这一空间,作者将这个虚拟空间称为Metaverse。

30年过去,随着用户计算设备的功能日益强大,以及云计算和具有高带宽、低时延、广连接特性的5G网络技术不断普及应用,元宇宙概念早已脱离原有科幻小说赛博朋克式的设定,并借助科学技术手段被运用到资本投资中。今年3月,元宇宙第一股美国游戏公司Roblox上市;8月底,字节跳动收购Pico;10月底,Facebook宣布将公司改名为Meta……Roblox、Meta、腾讯、字节跳动、HTC、英伟达等科技巨头纷纷高调宣布入局元宇宙,一个数字化世界正逐渐浮现在我们眼前。

目前,文娱、游戏、社交、资本等诸多领域都被来势汹汹的元宇宙不断席卷和冲击,虚拟世界的现实化和现实世界的虚拟化能否做到无缝衔接?它将如何改变我们的经济、社会和生活?又会在5G﹢XR、5G﹢云计算、5G﹢数字孪生技术的催化下产生怎样的现实影响?让我们走进火爆的元宇宙,一起探寻未知的答案。

5G﹢云计算助力元宇宙成为可能

元宇宙最近在社交网络上大火,元宇宙是什么,怎么实现,对生活会产生什么样的影响……这些问题也成为人们关注的焦点。

此前,有媒体报道微软(中国)首席技术官韦青在一次大会上表示,元宇宙是一个很令人迷惑的词,如今已经演变成一个流行语,但要搞清楚,其背后的本质就是CPS(赛博物理空间)——一个实时互联的网络空间。元宇宙的基本逻辑是将物理世界的对象和现象变成模型,放到虚拟空间中,进行仿真、预测,最终反馈到物理空间,来强化我们的物理世界。

在赛博物理空间,要在实时互联的网络空间里实现日常的生活或工作场景,必然离不开强大的算力来支撑。5G依靠大带宽、低时延、广连接的特性为元宇宙的实现提供了网络基础,云计算则为元宇宙提供了强大的技术支持。

众所周知,边缘计算技术的突破,意味着许多控制将通过本地设备实现而无须交由云端,处理过程将在本地边缘计算层完成,这无疑将大大提升处理效率,减轻云端的负荷。由于更加靠近用户,还可为用户提供更快的响应,将需求在边缘端解决。

作为融合网络、计算、存储、应用核心能力的开放平台,核心是将计算任务从云计算中心迁移到产生源数据的边缘设备上。而随着5G时代的来临,5G﹢云﹢边缘计算的业务场景越来越多,企业构建云网端边体系的需求也越来越迫切。

在网络及运算技术领域,5G建设的持续快速推进将有效解决元宇宙用户进入的问题,其中云游戏作为5G杀手级应用将有望率先大范围落地。云游戏技术将游戏的内核和渲染运算过程都移至云端完成,并将输出结果以视频流的形式返回给用户终端,使得用户通过移动设备便可以体验3A级游戏产品,打破了对终端设备性能和配置的要求壁垒,提升了元宇宙未来进行大范围渗透的可行性。

在算力领域,硬件计算能力及边缘云计算能力的发展将进一步升级用户低时延和高拟真的体验。首先,硬件计算能力尤其是GPU计算能力的不断提升,能够进一步升级元宇宙和云游戏的显示效果,使得更加拟真的场景和物品建模成为可能;其次,通过边缘云计算,可降低对于终端设备性能的要求,拥有实现更高渗透率的潜力。同时,通过对边缘计算节点的建设,能够缩短信息流传输的距离,从而降低元宇宙网络传输部分的时延。

5G﹢XR 开启元宇宙“芯”入口

“This is the‘oasis’world,where the only limit is your own imagination。”这是电影《头号玩家》里面的经典台词。“oasis”(绿洲)是主人公一手打造的虚拟游戏世界,在那里,人们可以去任何想去的地方,做任何想做的事,想象力主宰一切。电影之外,现实中有不少人认为互联网的未来正是类似的虚拟世界,只不过,这个代号不是“绿洲”,而是“元宇宙”,5G﹢XR将为通往元宇宙打开“芯”的入口。

元宇宙这个概念最早出自美国科幻小说《雪崩》,小说主人公Hiro戴上护目镜和耳机,连接电脑,就能进入虚拟世界。对照现实来看,VR是人们进入元宇宙的重要载体,它为用户提供完全沉浸式的虚拟体验,仿佛置身于异次元,是一种高级、理想化的虚拟现实系统。现阶段业内普遍认为,元宇宙时代的硬件就是VR、AR、MR(融合在一起统称为“XR”)。

前不久刚上映的电影《失控玩家》也出现了元宇宙,不同于《头号玩家》纯虚拟的VR游戏场景,《失控玩家》更像是虚实结合的增强版,用VR、AR、全真互联网等高度还原现实,戴上眼镜就是一个真实的游戏世界。两部电影都获得了不错的口碑和票房成绩,大众对其广泛讨论从侧面映射出元宇宙的商业价值,引得科技巨头集体发力,为迎接互联网下一个时代提前布局。

2021年堪称是元宇宙的“元年”。10月28日,Facebook更名为Meta(元宇宙Metaverse的缩写),并将自身定位为“元宇宙公司”。据报道,苹果公司正在研发AR、VR头盔,已经完成了三款AR、VR芯片的物理设计,下一步准备投入试产,正式进军元宇宙市场。11月2日,微软宣布将推出Mesh for Microsoft Teams,将虚拟体验平台Microsoft Mesh的混合现实功能引入办公协作软件Microsoft Teams,官方称,最快2022年上半年,用户就可以在Mesh for Teams预览版体验到沉浸式开会,以及身临其境的远程协作。在国内,也有越来越多的企业将目光投向这一新概念。

在2021世界VR产业大会上,中国移动创新发布虚拟VR生态系统合作体系、AR数字孪生云平台、移动云VR平台,现场展出20多项前沿科技,涵盖工业、医疗、文旅、教育、智慧城市等诸多领域;中国电信以“夯实XR新基建拥抱智慧新生活”为主题,设置了品牌宣传区、智慧家庭区、5G能力区、云VR体验区、行业应用区五大区域,将5G﹢VR/AR技术应用于智慧文博,创新交互手段,策划沉浸式游览线路、巨幕影院和VR游戏等项目;中国联通携VR动感单车、VR滑雪机、VR射击对战等5G﹢XR创新应用及联通5G星球聚合运营服务平台精彩亮相……三大运营商以实际行动证明,在5G技术的加持下,VR等XR类技术将引领元宇宙时代的到来。

尽管各界人士对元宇宙表现出热切关注,资本市场一致叫好,但目前看来,元宇宙好似后互联网时代的现象级产物,这一风口在催生发展机遇的同时,也带来了不少挑战。一是XR对网络连接的要求近乎苛刻,需要借5G东风,对于电力能源的消耗是一个不小的争议;二是受技术进展的约束,元宇宙雏形产品商业化效果具有较强的不确定性,从而影响元宇宙发展进程;三是成本大,元宇宙要成为现实除了有技术难度,VR内容制作成本也是一个难题。但不可否认,5G催熟的元宇宙涉及娱乐、民生、区块链、AR/VR/AI诸多技术和应用场景,或将引发新一轮的科技产业升级,带来巨大商机。

5G﹢数字孪生技术探索元宇宙应用场景

元宇宙有怎样的应用场景?当下又有怎样的落地技术和产品?2021年被称为元宇宙元年,开源开放与全球共创成为驱动数字经济发展的重要趋势之一。而元宇宙热潮的掀起绝不是偶发现象,而是互联网发展到一定阶段的必然。

Meta宣布五年内转型成为“元宇宙公司”、腾讯抢注“王者元宇宙”“天美元宇宙”“QQ元宇宙”商标、字节跳动斥资1亿元投资元宇宙游戏开发商“代码乾坤”、社交平台Soul首次提出构建“社交元宇宙”……元宇宙首先进入了与大众生活密切相关的游戏娱乐领域,并基于大众对生产生活的数字化需求,逐渐延伸到文旅、商业等应用场景中。而元宇宙复刻现实的任务或许将通过“5G﹢数字孪生技术”得以实现,数字孪生的应用范围也将随之进一步扩大。

随着VR(虚拟现实)、AR(增强现实)和MR(混合现实)技术的发展,人类的交互方式正在不断向更具效率的3D视觉交互转变。尽管元宇宙和数字孪生都聚焦现实世界和虚拟数字世界的交互,但元宇宙是直接面向人的,而数字孪生是首先面向物的,这也表明元宇宙是比数字孪生更庞大、更复杂的体系。

Beamable公司创始人Jon Radoff提出了元宇宙的七层架构:基础设施、人机交互、去中心化、空间计算、创作者经济、发现和体验。目前,随着虚拟现实、大数据、人工智能、区块链、5G﹢行业应用、XR(扩展现实)、可穿戴设备等底层技术的应用日渐成熟,这些技术的结合运用使打造元宇宙成为可能。

5G时代,数字孪生已成为赋能各行业转型发展的重要技术。去年11月,工信部中国电子技术标准化研究院正式发布《数字孪生应用白皮书(2020版)》,白皮书针对数字孪生技术热点、应用领域等进行了梳理分析,涵盖智能制造、智慧城市、智慧交通、智慧能源、智慧建筑、智慧健康等领域的应用和发展。与此同时,随着物联网、大数据、云计算、人工智能等新一代信息技术的发展,数字孪生技术在更多领域得到广泛应用和实施,并在服务地方政府发展中被不断应用:《智慧海南总体方案》提出到2025年底,基本建成数字孪生第一省;海南省“十四五”规划也在“加快建设智慧海南”中明确提及“构建数字孪生治理体系”;上海、浙江、广东等省市的政府文件中也就数字孪生技术的应用作出相关表述。

不断革新的数字技术,在重塑商业格局的过程中也给消费市场带来了新的变化。线上预约车位协助司机快速停车,AR寻车帮助车主反向寻车……通过人车信息绑定﹢大屏实景导航,帮助解决用户停车难、寻车难的问题,这正是中国电信天翼云承载的5G﹢MEC智慧商业数字孪生平台项目为商业领域带来的改变,该项目已在全国100多个城市落地,为500余家商业综合体、商业街区和10万家零售商户提供数字化转型服务,打造线上线下数字消费新场景。

目前,在新基建大背景下,数字孪生已逐渐成为运营商5G赋能未来的关键技术,并在多种场合得到应用。中国电信在河北雄安构建的全国首个城市级IoT平台,已成为雄安新区实现数字孪生城市的底座;5G SA﹢MEC智慧云XR数字孪生平台在复原二里头遗址3800年前宫殿场景的过程中,更是呈现出时空穿越的效果;中国移动咪咕、数字孪生体联盟等联合发布的《中国5G城市数字孪生白皮书》,通过分享数字孪生体技术在行业中的应用实践,不断推动数字孪生体标准化。

随着日益成熟的5G网络技术不断赋能数字孪生,5G﹢数字孪生的应用场景将更加丰富,而在数字孪生技术的高效驱动下,元宇宙复刻现实世界、构建数字化世界的愿景或许在不远的未来成为可能。

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