歡迎關(guān)注“新浪科技”的微信訂閱號：techsina
文/俊宏
來源/錦緞（ID：jinduan006）
2020年11月，騰訊一年一度的內(nèi)刊《三觀》里，馬化騰談到了“全真互聯(lián)網(wǎng)”這個概念。作為整本刊物的前言，他這樣說道:
”現(xiàn)在，一個令人興奮的機會正在到來，移動互聯(lián)網(wǎng)十年發(fā)展，即將迎來下一波升級，我們稱之為全真互聯(lián)網(wǎng)。從實時通信到音視頻等一系列基礎(chǔ)技術(shù)已經(jīng)準備好，計算能力快速提升，推動信息接觸、人機交互的模式發(fā)生更豐富的變化……我相信又一場大洗牌即將開始。就像移動互聯(lián)網(wǎng)轉(zhuǎn)型一樣，上不了船的人將逐漸落伍?！?/p>
2011年4月，字節(jié)跳動以一億元投資元宇宙概念公司代碼乾坤，打響了國內(nèi)大廠入駐的第一槍。8月，百度世界大會開放VR會場，讓無法親歷會場的參與者們可以通過虛擬的方式參加。同月，國內(nèi)VR創(chuàng)業(yè)公司Pico在全員信中披露公司已被字節(jié)跳動收購；英偉達面向全球的工程師發(fā)布了全球首個為元宇宙建立提供基礎(chǔ)的模擬和協(xié)作平臺Omniverse。10月，F(xiàn)acebook和微軟相繼宣布進軍元宇宙。
全球科技大廠如下餃子一般或進入，或斥以重金搶奪元宇宙的“領(lǐng)土”。
今天，我們將撥開元宇宙的面紗——從VR硬件、VR/AR交互、5G、物聯(lián)網(wǎng)這四項元宇宙基礎(chǔ)技術(shù)進行分析：進入元宇宙，我們準備的怎么樣了？
01
功夫深不深，要看桶短板
【1】體驗元宇宙，首先要進入元宇宙。
目前進入元宇宙的路徑一般認為是VR/AR，但VR在今天仍然被認為是一項“不那么成熟的產(chǎn)品”。
1987年，美國“虛擬現(xiàn)實之父”Jaron Lanier首次提出VR概念.其創(chuàng)建的VPL公司隨后研發(fā)出了一系列虛擬現(xiàn)實設(shè)備，包括Data Glove頭顯和配套的Eye Phone手套。但直到2010年之前，VR大多數(shù)的應用還停留在科研機構(gòu)和軍方實驗室，難以通過商用的方式進入廣大消費者的視野。
直到2012年，Oculus Rift通過對成本、延遲、視域和舒適度等方面上做了大幅度的改善，VR才開始被資本關(guān)注。在這個時期出現(xiàn)了以Google為首的多家科技巨頭進軍VR領(lǐng)域，帶動了第一波VR/AR熱潮。
2014年5月，Google在美國市場公開發(fā)售Google眼鏡。同年7月，F(xiàn)acebook耗資30億美元完成收購Oculus。次年3月，HTC發(fā)布了Vive頭顯。該產(chǎn)品在當年被稱為“最好用的VR設(shè)備”之一。
但不幸的是，這一代VR價格對于普通消費者來說過于昂貴、芯片性能不足、VR佩戴插線限制行動、體驗內(nèi)容太少。以上種種原因?qū)е逻@波浪潮最終以少數(shù)人的體驗而告終。
在顯示方面的原因是，當時主要的顯示元件為了防止LED屏幕的余輝效應和延遲而選擇OLED屏幕。但當時中小消費級OLED屏幕的生產(chǎn)商三星無法解決OLED產(chǎn)品良率的問題，使得成本始終壓不下來，設(shè)備價格高成了限制體驗的第一道門檻。
此外，受制于當年移動消費級芯片對于視頻解碼的限制。以HTC VIVE為例，它采用的是對應雙眼的兩塊1080p屏幕。雖然在當時手機的分辨率大多是1080p，但這種分辨率應用在近眼顯示的結(jié)果被吐槽“大果粒”和紗窗效應嚴重。對于芯片的解決方案，高通在2019年12月才首次發(fā)布XR專用高端芯片XR2。而在此之前，VR產(chǎn)品一直主要使用手機處理器。
顯示層面的門檻讓用戶尷尬，而內(nèi)容的匱乏才更為“坑爹”。目前主流VR內(nèi)容平臺只有Steam，截止到今天，VR內(nèi)容數(shù)量為四千多款。相比其他內(nèi)容，大多是以前已發(fā)售內(nèi)容的復刻，原創(chuàng)內(nèi)容數(shù)量少，且可體驗地部分內(nèi)容不夠優(yōu)質(zhì)。這一切表現(xiàn)讓當時嘗鮮和科技愛好者大呼上當，沒什么內(nèi)容支撐讓這些價值不菲的設(shè)備難逃“吃灰”的命運。
時間來到今天，VR整體市場隨著Oculus Quest 2的發(fā)布開始重新回暖。加之被譽為迄今為止最好的VR游戲《半條命Alyx》發(fā)售，和如今鋪天蓋地的關(guān)于元宇宙的宣傳，這使得VR設(shè)備再次被推到風口浪尖。這一波浪潮看似符合被稱為VR元年的2016年Ganther給出的科技成熟度曲線的預測，VR開始由低谷期走向成熟期。但其實VR設(shè)備的缺陷和要補的功課還有很多。
在顯示領(lǐng)域，隨著市場需求日漸清晰，業(yè)界對VR顯示領(lǐng)域表現(xiàn)出更高的期待，但目前的產(chǎn)品表現(xiàn)仍然受限于核心光學器件與顯示方案的發(fā)展。在當前，主流代表性VR采用的是快速響應液晶的解決方案，如 Quest 2采用一塊改良后的Fast-LCD替換了上代產(chǎn)品中的兩塊AMOLED。這塊屏幕的特性主要表現(xiàn)為超高清（分辨率接近4K）、輕薄，同時兼顧了成本。
縱然有4K的分辨率，這塊屏幕在顯示效果上，還遠稱不上“科學”。這是由于頭戴式設(shè)備屏幕距離眼睛非常近，研究表明合適的VR顯示器理想像素密度需要在2000ppi以上。但這已經(jīng)遠超目前LCD和OLED顯示器可以達到的水平。
在顯示領(lǐng)域，Micro-LED將成為繼LCD和OLED后的下一代顯示技術(shù)。廣闊市場前景致使諸多行業(yè)巨頭加速戰(zhàn)略布局，蘋果（LuxVue）、Meta（InfiniLED）、谷歌（Glo）、英特爾（Aledia）等紛紛投資或收購該領(lǐng)域初創(chuàng)公司。國內(nèi)主要面板廠商（京東方、華星光電、三安光電）目前也都在有緊跟布局。
Micro-LED具備低功耗、高亮度、高對比、反應速度快、厚度薄等應用于虛擬現(xiàn)實顯示的優(yōu)勢。但現(xiàn)階段由于LED外延片成本高，產(chǎn)品良率尚未達到可量產(chǎn)的水平，綜合當前Micro-LED廠商量產(chǎn)計劃來看，可能要在2022年才能實現(xiàn)規(guī)模化。
在顯示方案上，VR頭顯作為以人眼為中心的光學結(jié)構(gòu)件。視覺質(zhì)量、體積重量、視場角、成本等之間的權(quán)衡是VR產(chǎn)品生產(chǎn)的重點指標。這其中，頭顯的重量可以說是用戶體驗最直觀的感受。
目前的主流產(chǎn)品Oculus Quest 2的重量為503g，而HTC VIVE Focus 3的重量高達785g。頭戴一斤的顯示器先不說舒適度，頭部重心前傾對頸椎的壓迫也不得不關(guān)注。目前關(guān)于VR頭顯主流方案是菲涅爾透鏡，這種解決方案要求透鏡與顯示面板之間必須保持一定距離。
通過這個方案能在一定程度上協(xié)調(diào)可視角度、畫質(zhì)、成本，但在顯示模組的大小和重量上就顯得“壓不住“了。（圖片來源GOROman拆解的Oculus Quest 2）
為了解決這個問題，利用超薄VR（Pancake）的半透半反偏振膜的雙透鏡系統(tǒng)折疊光學路徑，可以將頭顯重量降至200g以內(nèi)，體積縮減至傳統(tǒng)終端的三分之一。在解決重量與便攜性的難題之余，還可保證較好的顯示效果及更大的視場角。但該方案的缺點也是由于需要處理透鏡界面的多次反射等原因造成的“鬼影“現(xiàn)象，在這一過程會產(chǎn)生一定的亮度損耗。
這意味著，Pancake方案若想實現(xiàn)與菲涅爾透鏡方案頭顯相同的亮度，則需要采用更高亮度的顯示面板。而這部分缺陷在未來或?qū)㈦S著Micro-LED的量產(chǎn)進而強強聯(lián)合，形成最終解決方案。（圖片：Pancake顯示方案原理圖）
在2021年的今天，VR頭顯技術(shù)和產(chǎn)能上開始逐漸成熟，價格也逐漸降至一般玩家比較容易接受的區(qū)間。根據(jù)調(diào)查顯示，在2021年的雙十一期間，各大國內(nèi)電商合計銷售VR頭顯設(shè)備超過90000臺。這代表了消費者目前對于產(chǎn)品質(zhì)量的認可，但未來的細節(jié)上的修補，還有很多可以進步。
【2】元宇宙體驗的爽不爽，得看交互“暢”不“暢”。
當通過了體驗VR/AR進入元宇宙世界的門檻之后，要想深度體驗就要靠交互。在被稱為VR元年的2016年，小米跟隨潮流做了小米VR眼鏡玩具版。該產(chǎn)品是一個VR盒子配套一個APP聯(lián)合手機使用。該應用在初期只支持手機逆時針旋轉(zhuǎn)擺放，如果沒有旋轉(zhuǎn)正確，該應用會一直停留在把手機放進盒子的界面。如此“智障”的交互體驗讓部分用戶不知所措。甚至一些用戶卡在這個界面之后一怒之下便放棄了體驗。
壞的交互體驗相當于給用戶設(shè)置了不必要的“門檻“。同時限制了開發(fā)者在元宇宙中精心勾勒世界的能力。交互決定了元宇宙能被用戶接受的下限，但同樣，好的交互能給用戶參與這個世界帶來無限可能。由于VR和AR的形式不同，我們分別來看這兩個入口的硬件和軟件交互。
VR硬件，滿足基本需求容易，擴展很難。VR的基本設(shè)計思路是產(chǎn)生人工刺激從而打造虛擬的感覺。電影《黑客帝國》的腦機接口和電影《頭號玩家》的VR加上體感衣的組合就是這樣的暢想。但目前的VR硬件的主流配置還是在頭顯上做文章。
由于用戶需要帶著遮蔽雙眼的頭顯來體驗VR，保證在移動過程中的安全和設(shè)置游玩邊界就顯得至關(guān)重要。定位追蹤技術(shù)在實現(xiàn)上主要分為兩類，即“Outside-in”和“Inside-out”。Outside-in追蹤定位技術(shù)需要在房間里放置傳感器。消費者需要額外在定位設(shè)備上多花一筆錢之外，該方案還對布置空間的大小做了要求。
2017年微軟Hololens采用Inside-out方案后，這種擺脫外部設(shè)備的追蹤技術(shù)便迅速開始取代之前的方案。Inside-out追蹤定位技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備的無繩化。隨著機器視覺算法的逐步成熟，Inside-out方案僅靠VR頭顯上的攝像頭即可準確定位，有效降低了硬件成本。Inside-out方案是使用相應的算法計算出物體的位置信息（包括三軸及旋轉(zhuǎn)共六個自由度，這就是6DOF的含義）。
隨著算法及算力的成熟，VR設(shè)備從初期的3DOF向6DOF演進。如Oculus推出首款6DOF一體機Oculus Quest；Pico將其3DOF的Pico小怪獸升級為6DOF的Pico Neo。在用戶輸入端，手柄控制依然是目前主流，方式是融合Inside-out 6DOF頭動+6DOF手柄交互。代表廠商包括Oculus Quest、Pico、Nolo（凌宇智控）、Ximmerse（燧光）等。（圖片：Outside-in原理示意圖）
VR手柄的設(shè)計在不同廠商的設(shè)計上有較大不同，但通常都會以搖桿、觸摸板、操作按鈕，配合握柄傳感器進行交互的方式作為解決方案。但手持控制器的操作方式在內(nèi)容開發(fā)者的適配和用戶的學習上，仍然存在門檻。裸手交互，放棄采用控制器的方案便逐漸被提到臺前。
該方案需要識別出手部骨架的關(guān)鍵點，輔以算法來識別手部的姿態(tài)和位置。裸手交互的硬件方案包括RGB攝像頭、3D攝像頭（TOF、結(jié)構(gòu)光、雙目視覺）和數(shù)據(jù)手套等。
目前業(yè)界在該領(lǐng)域仍然是探索的姿態(tài)，Leap Motion、uSens采用的是雙目紅外相機方案，但在操作精度上還不能令人滿意。Meta公司提出的是智能手套的解決方案，同時通過每個手指上放置執(zhí)行器（actuator）來實現(xiàn)擬真觸覺。雖然該方案保證了精度，但成本（原型機成本約5000美元）是個大問題。
除了這些控制器的改良，VR座艙、萬向跑步機等等一系列VR交互配件的研究才剛剛開始。VR頭顯配合控制器的解決方案目前只是僅僅的把VR設(shè)備從“不好用”提升到了“能湊活用”的水平。未來在交互硬件上的研究和發(fā)展還有很長的路。
VR軟件，走出“虛擬桌面”，身臨其境還有多遠？虛擬現(xiàn)實的操作優(yōu)化同樣是交互的重要技術(shù)方向。結(jié)合VR的顯示特性使得虛擬現(xiàn)實OS有望成為首個3D化操作系統(tǒng)，但目前對于虛擬OS的應用開發(fā)是建立在移動端OS樣態(tài)的繼承之上的。虛擬現(xiàn)實OS在操作系統(tǒng)和底層軟件上繼承了移動端特性。
視覺上，用戶目之所及即為操作界面。好處是在3D圖形渲染、內(nèi)容傳輸、顯示上相比平面顯示器存在巨大優(yōu)勢。但受限于視野，虛擬顯示仍無法逃脫以操作對象為導向的呈現(xiàn)方案。這導致使用VR的控制臺雖然擁有著控制器的多功能，但在交互上仍然要受限于“桌面應用”的尷尬境地。
在VR軟件交互需要結(jié)合感知交互，凸顯穩(wěn)態(tài)、實時等特性。虛擬現(xiàn)實OS不論用戶主動操作與否，從姿態(tài)到渲染需保持實時穩(wěn)定運行。此外多方位呈現(xiàn)效果要配合用戶的來回切換觀看，現(xiàn)實延時同樣也是其中的核心技術(shù)挑戰(zhàn)，不然會直接導致眩暈。在圖形渲染方面，由于復雜合成系統(tǒng)將帶來高渲染延遲，虛擬現(xiàn)實OS不能照搬移動端的2D圖層疊加的渲染方式，虛擬現(xiàn)實OS必須找到自己的優(yōu)化方式。
在畫面呈現(xiàn)與傳感器的交互上，虛擬現(xiàn)實OS同樣要找到比移動端的手指滑動和打開菜單更便捷的操作方式。除了呈現(xiàn)效果之外，解決用戶無意識操作失誤等誤判問題，也是接下來要不斷優(yōu)化的方向。例如手抖，或同時打開太多界面切換觀看所導致的眩暈等。
如今，3D 開發(fā)工具在2D面板上的應用早已成熟，開始逐步走向簡單化、輕量化、可視化。目前市場上是以虛幻、寒霜、起源引擎等為3D圖形開發(fā)引擎為代表，主要應用于游戲、影視等內(nèi)容生產(chǎn)。
虛擬空間的圖形交互和開發(fā)要比在2D面板上有得天獨厚的優(yōu)勢，但虛擬現(xiàn)實OS目前的易用性還不足以支持開發(fā)者身臨其境的創(chuàng)造。創(chuàng)造在元宇宙，借用這些圖形引擎已經(jīng)極為便利。但在元宇宙中的創(chuàng)造，或許還要再等等。
AR硬件，光學顯示，多重路徑艱難大亂斗。2012年的google glass讓眾多科幻愛好者直呼未來已至；2016年《Pokemon Go》的火爆也讓大眾第一次直觀感受到AR的魅力。目前比較成熟的增強現(xiàn)實技術(shù)中的光學顯示方案主要分為棱鏡方案（Google Glass）、birdbath方案（聯(lián)想Mirage AR）、自由曲面方案、離軸全息透鏡方案和光波導方案。
其中棱鏡方案、birdbath方案、自由曲面方案這三種方案中都存在視覺效果和設(shè)備體積的矛盾，即視場角越大，光學鏡片就越厚，體積響應的就大。這種矛盾導致這三種方案在智能穿戴上受限。
離軸全息透鏡方案雖然能夠減小裝置體積，但是需要定制且視域小和分辨率低，也稱不上實用。在微軟（HoloLens）、Google、Megic Leap、DigiLens等廠家的推進下，光波導技術(shù)逐漸成為AR硬件顯示的主流方案。雖然光波導的方案雖然相對其他較好，但是仍然有極其鮮明的優(yōu)缺點。
光波導方案目前主流采用的是幾何光波導中的偏振陣列光波導方案和衍射光波導中的表面浮雕光柵波導方案和體全息光柵波導方案。光波導方案的基礎(chǔ)原理是通過在顯示區(qū)域材料中放入夾層的方式，把光源發(fā)出的光通過夾層的控制，把光源直接反射到人眼，從而實現(xiàn)可視化。
光波導能夠通過一維和二維技術(shù)增大動眼眶，從而適應更多人群，進而推動消費級產(chǎn)品實現(xiàn)。但由于光在材料內(nèi)部反射和輸出的過程中會導致能量損失，使得該方案的光學效率較低。對于幾何波導來說，冗繁的制造工藝導致當下產(chǎn)品良率低。而衍射波導容易使得輸入光源產(chǎn)生色散，設(shè)計門檻較高。
短期來看，AR顯示設(shè)備在工藝和路線上還有很多可以完善進步。但同時，高壁壘和潛在廣闊的市場空間也帶給這個賽道大把的機遇。目前已有產(chǎn)品的光波導AR頭顯企業(yè)有亮亮視野、理光、Rokid、Vuzix等。
光學元件在AR終端成本中占據(jù)約一半的成本。暫且不論其他部分，顯示作為用戶接觸設(shè)備的第一步，還有很長的路要走。
圖片來源：中信建投
AR軟件，SLAM開始普及，各大廠紛紛布局。SLAM (simultaneous localization and mapping，同步定位與建圖)，該系統(tǒng)可以向陌生地方的用戶回答你在哪、周圍有什么、接下來該怎么走。通過整合的地圖繪制、場景建模、路徑規(guī)劃，SLAM同樣也在自動駕駛領(lǐng)域大放異彩（特斯拉的FSD就是純視覺的SLAM）。
SLAM是AR必備的核心技術(shù)，為了實現(xiàn)虛擬與現(xiàn)實的融合，在任意元素的定位和虛擬延展上都需要SLAM進行定位。目前蘋果（ARKit）、華為（AR Engine）、Google（ARCore）推出的AR SDK均采用的是單目視覺+IMU融合定位的技術(shù)路線。目前也出現(xiàn)了各小公司在關(guān)鍵細分領(lǐng)域如傳感器、軟件、算法、硬件等方向的分化。各大巨頭在不斷投入研發(fā)之外，也在作出布局和收購的動作。
SLAM的應用由于需要接收外部信息和精細化處理的需求，這使得SLAM對傳感器的質(zhì)量極其依賴。雖然該領(lǐng)域由巨頭分別逐步的進行推進，但目前SLAM的產(chǎn)品和硬件總體仍體現(xiàn)呈高度差異化。同時，移動端硬件的算力還不夠，這使得SLAM的豐滿還需期待。
02
開拓元宇宙技術(shù)的先驅(qū)者們
【3】5G的上限，元宇宙來“接招”
2019年被視為全球5G元年，經(jīng)過這幾年的發(fā)展，普通人對5g的認識也還只是停留在用上了手機，網(wǎng)速快一點而已。除此以外對于5G的最大認識就是容易與各種“大詞”結(jié)合在一起了。例如“5G賦能產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”、“5G讓萬物生長”等等。
事實上是，5G的潛能在今天還完全沒有被廣泛使用。在今天5G是老虎逮兔子——有勁使不出。在說元宇宙和5G配合的可能性之前，我想先簡短的說下5G有多牛。一句話概括，5G是人類結(jié)合這一百多年所有通信科學技術(shù)之力，所能實現(xiàn)的集大成者。
現(xiàn)代通信技術(shù)科學從理論到實踐轉(zhuǎn)化，起源于安東尼奧·梅烏奇偶然間發(fā)現(xiàn)震動可以轉(zhuǎn)化為電流進而可以傳遞聲音的現(xiàn)象。后面貝爾“剽竊”了梅烏奇的成果開設(shè)了世界第一家電話公司。從這里開始，如何把客觀現(xiàn)實的信息轉(zhuǎn)化成不同電信號，就成了現(xiàn)代通信技術(shù)研究的起點。
但在這個時期的通信設(shè)備必須和電線相連，這跟今天的無線通訊完全不一樣。在麥克斯韋預言和定義了電磁波的存在之后，便逐漸生發(fā)出來今天我們使用的通訊技術(shù)形態(tài)。到今天為止，我們的無線通訊技術(shù)仍然服從香農(nóng)定理。
該定理給出了幾條通信技術(shù)的基本法則：
1、我們可以在有噪聲干擾的無線電波中傳遞信息；
2、在某個無線電波頻段我們能夠架設(shè)多少條信息通路；
3、我們能在一條信息通路里面最多“塞”入多少信息。從1G到2G再到3G和4G，現(xiàn)代通訊技術(shù)通過使用蜂窩通信、CDMA、TDMA等對通信頻段和增加信息密度的方式，不停的使信息傳遞量逼近那個時代的香農(nóng)極限。直到4G-LTE，LTE采用了正交頻分多址技術(shù)(OFDMA)，在信道利用上，基本達到了極致。但5G可以說在服從香農(nóng)定理之下，顛覆了前面的一切。
起因是以iPhone為代表的智能手機加上物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)。這使得移動網(wǎng)絡(luò)的本質(zhì)發(fā)生了根本變化，它不再是僅僅滿足人們的日常通信、娛樂、信息服務(wù)的需求，還要廣泛應用于各種設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸。網(wǎng)絡(luò)因此從滿足單一的數(shù)據(jù)傳輸，演變成需要滿足不同類型的廣泛連接?？傊褪?G用起來感覺“卡”了，因為不僅需要的流量會更多，還有連接到網(wǎng)絡(luò)的“物”在和你“搶網(wǎng)速”。
5G的搭建大概體現(xiàn)在如下幾個方面：大規(guī)模天線陣列與波束賦形、毫米波通信、軟件定義網(wǎng)絡(luò)(SDN)與網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化(NFV)。
大規(guī)模天線陣列(Massive MIMO)與波束賦形(Beamforming)，是5G多特征極化的重要支撐。前者允許天線有很多的天線頭。每個天線頭可以與設(shè)備進行獨立通信，這相當于為基站和終端之間建立了眾多通道，天線頭越多，通信信道就越多。
在5G時代，天線可以擁有256個天線頭，遠遠多于4G時代MIMO的16個天線頭。這提升了單位網(wǎng)絡(luò)面積能夠支撐的設(shè)備容量。波束賦形技術(shù)可以使得天線頭的載波頻率能夠以極小的扇區(qū)夾角以幾乎直線的方式對準通信終端建立無線通信通道。這幾乎可以說天線能夠沖著終端設(shè)備進行通信。
不僅如此，這些通道還可以聚合，或者獨占，使通信的帶寬和可靠性得到不同的結(jié)果。就像是一條極寬的馬路，通過靈活動態(tài)規(guī)劃車道的能力，5G的通信網(wǎng)絡(luò)可以按照場景的需求，實現(xiàn)大規(guī)模通信設(shè)備連接、超穩(wěn)定低延遲連接或是超高帶寬連接的能力。
毫米波擁有極高的帶寬，可承載200G以上的數(shù)據(jù)量，能夠承載已知的任何應用。毫米波的元器件小，因此通信設(shè)備更容易小型化。軟件定義網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化則在信息傳輸和互聯(lián)徹底從架構(gòu)上徹底推翻了此前的模式。甚至可以說，如果此前的網(wǎng)絡(luò)需要設(shè)備不停的進行信息交換的話，那么5G想要的就是不存在這種網(wǎng)絡(luò)。
SDN（軟件定義網(wǎng)絡(luò)）可以實時動態(tài)規(guī)劃信息發(fā)送路徑，不僅提高了網(wǎng)絡(luò)資源的使用效率，也可降低了網(wǎng)絡(luò)的維護成本。NFV（網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化）使得原來各種不同專用的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，可以以軟件形式整合在一個硬件設(shè)備中。這能降低網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建和運維成本。原來線路復雜網(wǎng)絡(luò)只需要對數(shù)據(jù)提供IT解耦即可。這些技術(shù)的靈活性，為5G未來應用奠定豐富而堅實的基礎(chǔ)。
普通用戶目前對5G的感知不深，甚至有些對目前5G應用表達不滿的聲音。但回想在4G時代，同樣的資費高、3G網(wǎng)速足夠、沒什么實際感覺等等聲音也曾出現(xiàn)。隨著4G后續(xù)促進了互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)大爆發(fā)，視頻直播、短視頻、數(shù)據(jù)互傳等新事物隨后涌現(xiàn)。
伴隨這些直達用戶的紅利，人們才開始逐漸接受生活在4G時代。但5G的進步與4G甚至不在一個量級，現(xiàn)有的消費和工業(yè)通信需求還遠不能達到應用5G的水平。而為了實現(xiàn)元宇宙的構(gòu)想所需要的海量數(shù)據(jù)傳輸、邊緣計算、自動駕駛、智能制造等等恰恰就極度依賴5G的網(wǎng)絡(luò)特性。5G技術(shù)雖然在當下仍還在推廣和發(fā)展，但要發(fā)揮它目前可用的實力，亟待元宇宙來“接招”。
【4】將現(xiàn)實“搬”進虛擬，物聯(lián)網(wǎng)已等候多時
今年4月，英偉達CEO黃仁勛宣布Omniverse開始落地。同時計劃打造全球最強大的人工智能超級計算機，專門用來預測氣候變化，該系統(tǒng)名為Earth-2或E-2，它將在Omniverse中創(chuàng)造一個地球的數(shù)字孿生。
數(shù)字孿生是物理對象、系統(tǒng)或流程的虛擬。20世紀60年代，美國國家航空航天局（NASA）提出了這一概念。最開始是制造一個微縮模型，用來推斷和檢測可能發(fā)生的問題。
后來，物理模擬逐漸被全數(shù)字模擬所取代。在數(shù)字模型中，軟件應用程序可以獲取與該物理對象或系統(tǒng)相關(guān)的真實世界信息，并產(chǎn)生預測或模擬。數(shù)字孿生好處在于通過創(chuàng)建物理對象或系統(tǒng)的副本，可以更輕松、快速且經(jīng)濟高效地進行測試。例如在汽車行業(yè)，車輛的數(shù)字孿生甚至可以用來追溯了解事故發(fā)生的原因。
在數(shù)字孿生的模型建構(gòu)的過程中，精準把握目標物體的狀態(tài)和數(shù)據(jù)是核心任務(wù)。而組成物聯(lián)網(wǎng)的連網(wǎng)設(shè)備和傳感器能夠精確收集構(gòu)建數(shù)字孿生所需的要求。
在“萬物互聯(lián)”技術(shù)趨勢下，物聯(lián)網(wǎng)市場容量持續(xù)擴大，全球物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備出貨量增長迅速。根據(jù)IoT Analytics，全球物聯(lián)網(wǎng)終端數(shù)量2015-2020年保持了30%的復合增長率。未來由于基數(shù)的增大，仍將保持較高的增長速率。根據(jù)IoT Analytics預測，2020-2025年將保持21%復合增長率。
由于國內(nèi)創(chuàng)新環(huán)境較好，共享單車、移動支付等“爆款應用”的出現(xiàn)以及政策加持，近年來連接數(shù)增速高于海外。根據(jù)三大運營商數(shù)據(jù)，2020年我國蜂窩物聯(lián)網(wǎng)連接數(shù)為13.51億個，占全球一半以上。
2022年NB-IoT、車聯(lián)網(wǎng)等物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)將繼續(xù)受益于《關(guān)于深入推進移動物聯(lián)網(wǎng)全面發(fā)展的通知》、《物聯(lián)網(wǎng)新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)三年行動計劃》等國家政策的助推。我國蜂窩物聯(lián)網(wǎng)連接數(shù)增速仍將超過全球平均水平。
下游應用的不斷涌現(xiàn)將成為需求不斷增長的動力，因此物聯(lián)網(wǎng)通信模組整體出貨量有望在未來幾年內(nèi)保持20%左右的增長趨勢。其中，移動互聯(lián)網(wǎng)、移動支付、車聯(lián)網(wǎng)等是重要的應用場景。同時在新應用的推動下，5G、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、云計算等新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)提速，2022年智慧工廠、智慧城市、智慧交通、智慧礦山等新應用場景有望加速落地。
智慧工廠利用機器視覺、視頻物聯(lián)等技術(shù)，實現(xiàn)高度自動化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的工廠管理。智慧工廠可以提質(zhì)、降本、減存、增效，最終加快國產(chǎn)制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型和產(chǎn)業(yè)鏈自動化。
智慧城市是指在城市規(guī)劃、城市建設(shè)、城市管理等領(lǐng)域，利用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能、區(qū)塊鏈等數(shù)字化手段感測、分析整合城市數(shù)據(jù)，實現(xiàn)智能化城市管理。
物聯(lián)網(wǎng)在產(chǎn)業(yè)和生產(chǎn)的應用隨著時間在逐步推廣，但在數(shù)據(jù)協(xié)同和串聯(lián)上仍需要元宇宙在虛擬世界中進行展開。在未來，元宇宙所具有的獨特創(chuàng)造環(huán)境會伴隨著數(shù)字孿生反哺回現(xiàn)實世界的創(chuàng)新。
物聯(lián)網(wǎng)在今天伴隨著雙碳政策和降本增效的原則，逐漸向產(chǎn)業(yè)滲透。在未來，搭配5G能夠連接每平方公里1000000臺設(shè)備的能力，加上傳感器種類和精度的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)能夠通過數(shù)字孿生直接把現(xiàn)實物體“傳送”進元宇宙。不需要建模和設(shè)計就能直接從現(xiàn)實世界調(diào)用物品，元宇宙的未來可以更加的充分發(fā)揮特性，專注做更多。
03
第二個大航海時代
1492年8月3日，西班牙冒險家哥倫布的船隊從帕洛斯港拔錨啟航。在長達兩個月的海上漂流之后，不見海岸，人心惶惶。10月6日，哥倫布在旗艦上召開會議，決定再向前航進五天，不見陸地則返航。10月11日夜22時，哥倫布的船隊發(fā)現(xiàn)前方有亮光，于是確信陸地已近。
10月12日凌晨2點，平塔號船員確鑿地看見陸地。上午，哥倫布一行終于抵達并登陸了西半球的第一塊陸地。這是一個珊瑚島，哥倫布把它命名為圣薩爾瓦多島。
如今，元宇宙或許是這個虛擬世界的圣薩爾瓦多島，發(fā)現(xiàn)元宇宙或許預示找到了改變未來世界形態(tài)的新大陸。
元宇宙的完善需要很多技術(shù)作為底層支撐，普遍對于元宇宙的六大技術(shù)要求是區(qū)塊鏈技術(shù)、交互技術(shù)、電子游戲技術(shù)、人工智能技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)及運算技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。這六大技術(shù)有不少是新興的，同時又幾乎囊括了全部人類現(xiàn)代科技。擴展元宇宙的全部實力，需要這六大技術(shù)通力合作。雖然部分技術(shù)仍需進步，但進入元宇宙和設(shè)計元宇宙在今天已經(jīng)成為可能。
羅馬不是一天建成的，如本文所見，在這些技術(shù)上或許部分上還不成熟，有些則已經(jīng)開始形成相關(guān)產(chǎn)業(yè)。但是新的機會永遠不是成熟之后才能被把握，元宇宙概念從《雪崩》小說到今天的爆發(fā)也一定不是巧合。燎原之勢總要有星星之火；未雨綢繆是因為洞見了未來。新的概念往往在還未被大眾享受到之前所批判，但有朝一日，入住元宇宙同樣會和今天網(wǎng)上購物一樣順其自然，甚至無可替代。
未來永遠不是自然而然，探索未來的路上或許充滿不確定，但開拓者們卻會收獲遠遠超越這個時代的回報。哥倫布至死都還認為他發(fā)現(xiàn)的新大陸是亞洲，但他的后繼者們在這條充滿危險又激情的道路上卻找到了文明的繁榮。
人類歷史上的第二個大航海時代已經(jīng)開啟，第一次是以木為舟，這次則是以數(shù)據(jù)為穿梭機。
本文是錦緞研究院“元宇宙三部曲”的第二篇文章。獲取后續(xù)內(nèi)容，以及人工智能、新能源、大消費、新醫(yī)療基建等領(lǐng)域的最新訊息、觀點，請點擊關(guān)注本公眾號，以確保您隨時獲得相關(guān)信息。