中国工程院谭建荣院士：元宇宙的关键技术及五大发展趋势

中国工程院院士、浙江大学教授谭建荣在“从虚拟现实到元宇宙：关键技术与发展趋势”的主题演讲中提到，元宇宙本身不是一种技术，而是一种理念和概念，它将5G甚至是6G、人工智能、大数据、虚拟现实、增强现实、数字孪生等高新技术融为一体，实现了真正意义上的虚实融合。

中国工程院院士、浙江大学教授谭建荣

元宇宙是一个平行于真实生活的虚拟世界，在元宇宙里人们可以体验沉浸式的生活，可以聊天、学习、购物，如果与现实世界的数字货币连通，或许未来人们还可以在里面找到合适的工作并且以此为生。随着数字化的普及，人们可以在线进行购物、支付和社交，形成了虚拟世界和真实世界两个世界，而元宇宙是将虚拟和现实两个世界紧密融合，这就需要将人工智能、区块链、物联网等新兴技术与数字孪生技术相结合，通过技术的发展让元宇宙进一步走进生活。

元宇宙一方面是信息维度的升级，从二维平面视图升级为三维全景视界，通过VR、AR对现实世界的增强，为用户带来移动便利，从而产生巨大的空间价值，这与从PC到智能手机的迭代非常相似。另一方面，在元宇宙中，用户体验的沉浸感更强，人机交互更加自然，产业生态也将更加开放、多元。

谭建荣院士首先介绍了元宇宙的七层模型：

第一层：自然层，是现实世界数字资源的入口。

第二层：物理层，是VR、MR、XR、脑机接口等硬件设备。

第三层：交互层，是虚拟世界和现实世界的API接口，能够感知人机交互体验。

第四层：数据层，通过去中心化的数据库，在交互体验的基础上增强现实。

第五层：协议层，确保互联互通的跨链协议，是互联网、大数据的重要基础。

第六层：合约层，是元宇宙规划、规则的基础。

第七层：应用层，让人们能够畅游元宇宙。

由此可见，元宇宙是整合多种新技术产生的虚实融合、互动体验、互联网应用的新型社会形态，它基于数字孪生技术生成现实世界的镜像，基于扩展现实技术提供沉浸式的体验，通过区块链技术构建经济体系，将虚拟世界与现实世界的经济系统、社交系统、身份系统等进行紧密融合，并且允许每个用户进行内容生产、内容编制、内容交互和内容体验。

与元宇宙相关的核心技术

谭建荣院士介绍了与元宇宙相关的主要核心技术：

一、扩展现实技术，包括VR和AR。扩展现实技术可以提供沉浸式的体验，能够解决手机解决不了的问题。

二、数字孪生技术，能够把现实世界镜像到虚拟世界中去。这意味着在元宇宙中，人们可以看到自己的虚拟身份、虚拟场景、虚拟生活等。

三、区块链技术，搭建经济体系。随着元宇宙的进一步发展，不断加强对现实社会的模拟程度，人们在元宇宙中将不仅仅停留在花钱的层面，还有可能在元宇宙中赚钱，这就需要用区块链技术在虚拟世界中搭建一整套完善的经济体系，与现实世界互相映射，互相关联。

谭建荣院士指出，元宇宙将成为平行于现实世界的人类第二空间。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的仿真、改造、融合、体验。元宇宙涉及的不仅仅是画面，还要解决多人互动的诉求。

不同于传统的网络游戏或在线会议，元宇宙的高实时性、高互动性和高沉浸感，要求虚拟空间需要能够容纳数以万计、甚至数以亿计的用户实现实时的交流、体验。谭建荣院士认为，如果想在最短的时间内实现元宇宙，需要整个社会的有机配合，无论是科技公司、内容公司还是资本市场，都要从底层技术出发，找出内容、生态系统的突破口。

元宇宙元年的标志性事件

近两年，经过疫情的洗礼，人们对虚拟世界的接受度越来越高，线上办公、线上毕业典礼、在线网课、视频报告等虚拟应用场景越来越多，开始跨越物理世界的隔阂去建立虚拟的连接来交流情感和思想。《人类简史》的作者认为，再过10年，人们再去回顾疫情，记住的不是疫情本身，而是数字世界的开始。

2021年被称为元宇宙的“元年”，元宇宙的概念之所以在今年火爆全球，源于游戏公司Roblox。Roblox成立于2004年，旗下同名游戏《Roblox》是一款兼容了虚拟世界、休闲游戏和自建内容的游戏，与其他游戏不同的是，这款游戏里的大多数作品都是用户自行建立的，而不是单纯由发行方制作的。Roblox第一次将元宇宙的概念写进了招股书，并在今年3月份顶着“元宇宙第一股”的名头成功上市，上市当天股价就暴涨了54%，市值超过400亿美元。

这一标志性事件大大鼓舞了金融界的广大投资者，随之而来的是一大批游戏开放商进场，社交软件、视频会议以及虚拟偶像等，在各个赛道上都借助元宇宙的概念进入了投资者的视线范围内，而且入局的企业越来越多，范围越来越广。

今年5月，韩国科学技术和信息通信部发起成立了“元宇宙联盟”，包括了现代、SK集团、LG集团等200多家韩国本土企业和组织，目标是打造国家级增强现实平台，并在未来向社会提供公共虚拟服务。

7月，日本经济产业省发布了《关于虚拟空间行业未来可能性与课题的调查报告》，归纳总结了日本虚拟空间行业亟待解决的问题，以期能在全球虚拟空间行业中占据主导地位。

芯片巨头英伟达投资数亿美金，推出了为“元宇宙”打造的模拟平台Omniverse。

字节跳动收购VR硬件公司Pico，后者估值约90亿元，这一举动被认为是字节跳动向元宇宙转型的信号。

Epic Games宣布获得10亿美元融资，用于开发元宇宙业务。

8月，日本VR开发商Hashilus开放元宇宙浏览器“Mecha Bath”，允许用户直接从网络浏览器进入一个有大量实时在线参与者的虚拟空间。

10月，Facebook直接更名为“Meta”(来源于“元宇宙”(Metaverse))，将元宇宙的热度推向高潮。

元宇宙的魅力在于：

能够提供呈现用户形象的共享社交空间。

一个持久的、供用户形象居住和互动的世界。

拥有虚拟财产能力的世界。

能够创建虚拟财产能力的世界。

能够交换和出售虚拟财产的能力。

让众多大公司可以共享知识产权的宏大平台。

元宇宙涉及到的领域非常多，半导体、云计算都囊括其中。要实现现实和虚拟的交互闭环，就需要物理实体和虚拟模型之间的双向连接，对传感器、数据集成和分析(智能中枢)、促动器等硬件设备的要求也越来越高。元宇宙要求实体配置大量的传感器、流程设备、边缘计算设备和云计算设备，只有通过物联网+数据+AI分析等技术的有机融合，才能真正实现元宇宙这一目标。

元宇宙的五大发展趋势

最后，谭建荣院士展望了元宇宙的五大发展趋势。

趋势一：创作升级。

随着人工智能的发展，数字内容创作的智能化水平将不断提升。人们可以创作出不同的场景、不同的数字化空间。从照相机、数码相机到智能手机，拍照的门槛不断降低，而有了元宇宙，使创作升级，每个人都将具备创作的能力，能够不断进行内容的推陈出新。

基于人工智能创作内容(AIGC)将会成为产业未来主要的生产力之一。通过低代码甚至是零代码自动化生成内容将是主要趋势，这将大大降低创作的门槛和创作的成本，原来只有行业专家才能使用的创作工具，在未来的元宇宙中，普通人就可以轻松使用，并创造出其所需要的场景和内容。

以手机直播为例，以前只有电视台或专业机构才能创作视频内容，如今，人人都能成为Up主，都可以成为直播的主角。未来，依托于一系列技术的发展和普及，元宇宙的内容创作权也将逐步回归大众。

趋势二：计算升级。

未来，元宇宙的体验以及创作将对算力资源形成海量需求。

一方面，要让内容体验更加逼真，增强现实的技术应用将更加广泛，要建立起虚拟世界和现实世界的连接交互，需要大量的传感器、大量的物联网终端去实时采集和处理数据，这都需要消耗大量的算力资源。

另一方面，元宇宙需要处理大量的视觉图像，进行AI计算分析，使得AR、VR的图像能够在元宇宙中轻松的实现、变换，以CPU为核心的传统计算结构以及计算能力在当前还无法满足这些需求。因此，为适应元宇宙的发展需要，智能计算中心以及云边端协同计算将是计算升级的主要趋势。

趋势三：体验升级。

媒介是人类感官的延伸，元宇宙将五感逐一数字化，包括视觉的数字化、听觉的数字化、触觉的数字化、味觉的数字化、感觉的数字化，信息的维度也将大大增加，使得数字内容不断逼近现实世界的感官体验，具有更加真实的沉浸感。

同时，人机交互也从间接交互(通过按钮、鼠标键盘等控制机器)到真实交互、自然交互，人们可以利用AR、VR等媒介通过手势、声音、体感(包括肢体运动、眼球动作、面部表情等)能够与机器进行更加接近自然的直接交互。而随着脑机接口技术的成熟，人们甚至可以直接用脑电波控制机器，也就是脑控，让机器理解人们表达的意思。

总而言之，伴随元宇宙的发展，人们的体验会越来越好，越来越智能，越来越真实。

趋势四：决策升级。

人类主要通过感官形成判断能力和决策能力，在元宇宙的趋势下，随着信息体量和维度的增加，人工智能作为生产力将使分析信息的工具越来越智能，必将使人们的决策更加精准，可预测性、预警能力也将越来越高，能够更加高效的指导生产过程和生活方式等等。

趋势五：商业升级。

元宇宙本质是互联网、物联网的提升，只是其内容呈现更加接近现实形态。实际上，人与人、人与信息、人与商品、人与服务的连接与交互是互联网商业化的基础，从PC互联网到移动互联网，到元宇宙，随着信息入口的变化，人与人、人与信息、人与商品、人与服务的关系也将发生改变，带来场景的革命。

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