产业元宇宙:数字孪生的三重世界

    2021年8月,显卡巨头英伟达 (Nvidia) 的一部纪录片爆出,在4月份的公司发布会上,其CEO黄仁勋的演讲片段中,有14秒融入了数字人替身,虚拟世界中的数字黄仁勋在长达四个月的时间里,“骗”过了所有人,再度点燃了“元宇宙”的概念。

元宇宙,英文Metaverse,其中,“Meta”表示“元”和“超越”,“verse”表示宇宙 (universe),这个词诞生于30年前Neal Stephenson的科幻小说《Snow Crash》。元宇宙可以粗略的理解为一个平行于现实世界的虚拟世界,现实中人们可以做到的事,都可以在元宇宙中实现。2018年斯皮尔伯格的电影《头号玩家》向人们描绘了元宇宙的一种可能场景。

元宇宙概念的火爆,要从Roblox说起。Roblox是一家大型多人在线游戏创作平台公司,以创造迷你游戏为核心,为玩家提供3D数字世界客户端,为开发者提供Roblox Studio工具和云服务。用户可以通过购买或者创作游戏等方式获得游戏币,将现实社会中的人际关系映射到虚拟世界中,从而搭建起连接内容生产者和消费者的经济系统。 Roblox CEO Dave Baszucki定义了元宇宙的八大核心要素:身份 (Identity)、朋友 (Friends)、沉浸感 (Immersive)、低延迟 (Low Friction)、多元化 (Variety)、随地登录 (Anywhere)、经济系统 (Economy) 和文明 (Civility)。在元宇宙中用户拥有虚拟身份,与现实身份可以相关也可以毫无关系;用户在元宇宙中拥有朋友,可以进行跨越空间的社交;在元宇宙中用户可以体验现实生活中的一切活动,并且不会存在明显的延迟和不同步;用户可以随时随地进入元宇宙体验其丰富内容;元宇宙拥有自己的经济系统;元宇宙最终会发展成一种虚拟的文明。

从游戏行业的角度来看元宇宙,简单来说就是将物理世界中的社会关系和经济系统映射到数字孪生世界,并且在数字孪生世界中能够独立发展运行,衍生出一个不同于物理世界的全新虚拟世界。这么一看,社交网络,三维游戏,再结合AR/VR设备带来的沉浸式交互体验,就天然具备了元宇宙的八大要素,怪不得最近扎克伯格宣称,“在未来五年内,将Facebook从社交媒体网络转变为一个元宇宙公司”。

不仅仅是Nvidia、Roblox和Facebook,越来越多公司开始和元宇宙概念建立起联系。但对于元宇宙这一概念目前并没有达成统一的认知和理解。

表3.1 关于宇宙的观点集锦

Roblox CEO

Baszucki

元宇宙有八大特征,分别是:身份、朋友、沉浸感、低延迟、多元化、随地登录、经济系统和文明。元宇宙是一个将所有人相互关联起来的3D虚拟世界,人们在元宇宙拥有数字身份,可以在这个世界里尽情互动,并创造任何想要的东西,Roblox只是创造元宇宙的用户的“牧羊人”,不制作也不控制任何内容。

著名分析师

Matthew Ball

元宇宙应该具有一下六个特征:永续性、实时性、无准入限制、经济功能、可连接性、可创造性。元宇宙不同于“虚拟空间”、“虚拟经济”,或仅仅是一种游戏亦或UGC平台。在元宇宙里将有一个始终在线的实时世界,有无限量的人们可以同时参与其中,它将有完整运行的经济,跨越实体和数字世界。

Epic Game CEO

Tim Sweeney

这将是一种前所未有的大规模参与式媒介,带有公平的经济系统,所有创作者都可以参与、赚钱并获得奖励。

腾讯CEO

马化腾

虚拟世界和真实世界的大门已经打开,无论是从虚到实,还是由实入虚,都在致力于帮助用户实现更真实的体验

资料来源:公开资料、国盛证券研究所

元宇宙的设想比较宏大,目前更多还处于概念阶段。有观点认为,元宇宙是下一代互联网。那么和互联网一样,元宇宙也可以从消费和产业两个视角来看。

从消费体验的角度,当前火爆的元宇宙概念,最佳体验场还是以游戏和社交场景为主。元宇宙是一个承载虚拟活动的平台,用户能进行社交、娱乐、创作、展示、教育、交易等社会性、精神性活动。元宇宙为用户提供丰富的消费内容、公平的创作平台、可靠的经济系统、沉浸式的交互体验,能够寄托人的情感,让用户在有心理上的归属感。用户可以在元宇宙体验不同的内容,结交数字世界的好友,创造自己的作品,进行交易、教育、开会等社会活动。

从产业发展的角度,元宇宙的实现需要云计算、大数据、人工智能、物联网、5G、VR/AR等多种技术和基础设施的成熟和集成。腾讯研究院指出,要构建足够逼真的元宇宙,数字孪生技术是基础。而元宇宙的发展目标,也一定不仅仅是提供一个不同于物理世界的虚拟文明体验感。随着资本和人才的涌入,元宇宙的火热会带来相关技术基础设施的进一步跨越式发展,这是构建数字孪生世界产业化的巨大机会。

面向产业化的元宇宙,需要构建数字孪生的三重世界。

(一)数字孪生世界

第一重,通过在虚拟数字世界建立用户的数字孪生体,借助传感器,真实世界的动态和感受数据映射到虚拟数字世界中,建立起和真实世界完整映射的数字孪生世界。

在数字孪生世界,物理世界的任何事物都能做到信息可查,轨迹可循。从人、物、设备、设施到建筑、城市等,万物都以数字孪生体的形态在数字虚拟空间一一呈现。在数字虚拟空间,利用数字世界的可重复性、可逆性、全量数据可采集、重建成本低、实验后果可控等特性,通过数据建模、事态拟合,进行某些特定时间的评估、计算、推演,为设计规划方案和管理运营方案提供反馈参考,可以为现实物理城市的规划、建设、运营、应急等方案提供细化的、量化的、变化的、直观化的分析与评估结论。

数字孪生世界,也可以说是元宇宙在“真实世界虚拟化”阶段,这个阶段会需要经历从碎片化的数字孪生到局部的数字孪生的整个物理世界的数字孪生构建过程。

产业元宇宙:数字孪生的三重世界

图3.1 数字孪生世界概念示意

(二)数字原生世界

第二重,在虚拟数字世界里原生出和真实物理世界没有对应关系的事物和活动,使得和真实世界映射的数字孪生体能够独立生长,可以自由回溯,构建出真正的数字原生世界。

数字虚拟空间将逐渐成为人类生活和工作的重要组成部分。今天我们对世界的认知和生活的方式都将被更新或颠覆,例如虚拟化身让生命多了一种新的存在方式,数字化永生成为可能;虚拟社交打破空间局限,促进人与人之间更深入的连接;虚拟购物带来沉浸式的场景体验,买、卖更加高效、便捷且有趣;虚拟教育还原教育的本质,全面激活感知力与创造力;虚拟会议抹去办公室的边界,工作随时随地且高效协同;虚拟医疗让优质的医疗资源最大程度共享成为可能,治疗事半功倍;虚拟社会让社会分工及协作更加清晰,全面提升生活幸福感,等等。

数字原生世界将带来更多与真实物理世界不一样的可能性。数字原生世界,可以说才是真正的元宇宙,是“虚拟世界本体化”的阶段。

产业元宇宙:数字孪生的三重世界

图3.2 数字原生世界概念示意

(三)数字增强世界

第三重,在物理世界中再次建立起和数字世界中特有的数字孪生体的虚实映射,借助创新的交互和控制方式,从数字原生世界反向对真实物理世界进行增强和优化,实现数字增强世界。

数字世界本质上是为了服务物理世界而存在,物理世界也会因为数字世界而变得更有序美好。实现数字增强世界是这个本质的必然追求,也是数字化的理想状态。

数字增强世界,是元宇宙进化到“虚拟世界真实化”的阶段。

产业元宇宙:数字孪生的三重世界

图3.3 数字增强世界概念示意

以上内容摘自易知微和数字孪生世界企业联盟出品《数字孪生世界白皮书(2022)》

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