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關於元宇宙的故事似乎還可以講很久,畢竟元宇宙的落地總有種讓人摸不著邊際的感覺,但事實真的如此嗎?

儘管元宇宙在之前A股熱潮時湧現了許多與元宇宙相關的技術出現,也有人稱其為“所有技術都與元宇宙相關”,更神奇的還有海外極客給出的一張非常有代表性的圖片。


通過上圖我們發現,那些2020年的獨立創業賽道,到了2021年似乎都可以和元宇宙掛上鉤,甚至當我們第一眼掃過去時,會發現好像事實真的如此,但我們不禁會問,真正的元宇宙究竟需要怎樣的落地技術支撐,與其他技術又會如何結合?

為此我們嘗試從元宇宙的四大基本要素“BAND”的維度為大家梳理下元宇宙的落地技術(4個大方向,18個細分領域),當然,這裡的BAND是比較廣義的指代,與某些報告中的可能有所出入。

Blockchain(區塊鏈)

首先,我們認為,區塊鏈應該是構成元宇宙比較重要的一環,比較元宇宙的出圈離不開一些區塊鏈從業者的佈道,因此我們先從區塊鏈技術講起。

區塊鏈技術

這裡的區塊鏈技術主要是指非常底層的概念性分類,也就是大家更加熟知的公鏈、聯盟鏈、私有鏈,可以說他們是區塊鏈最底層的一個分類,也是我們需要率先了解的東西,正是因為有了他們,才構成了區塊鏈這樣廣袤的新賽道和新技術,也才讓區塊鏈技術有了基礎應用。

簡單來說,公有鏈是對所有人開,任何人都可以參與;聯盟鏈只對特定的組織團體開放;私有鏈主要對個人或實體開放,三者的包容性依次遞減,基本我們熟悉的區塊鏈都分不開這三類,因此他們是我們對區塊鏈基礎的認知。而區塊鏈還有另一個最大的特點便是去中心化且不可篡改,因此可以傳遞價值和權益,所以區塊鏈又叫做價值網際網路,而這也是讓元宇宙更有價值更有真實感的最重要的基礎。

區塊鏈底層基礎設施

而談到元宇宙的應用,最核心的一個需求是它應該不是被一個主體所控制的,而應該是去中心化的。因此,我們不得不提到一些區塊鏈領域特有的賽道,包括去中心化儲存、去中心化網路傳輸和去中心化計算。正如字面意思,作為一個元宇宙平臺,我們需要藉助這些去中心化的底層技術來保證平臺使用的安全,而不至於淪為中心化控制的工具,這對元宇宙的發展來說,至關重要。

智慧合約技術

而談到區塊鏈的應用,我們不得不提到智慧合約,作為區塊鏈當下最重要、最基礎的功能,可以說已經覆蓋了我們幾乎使用的所有區塊鏈應用,不管是Dapp、NFT、或者DeFi,甚至各類GameFi,都依靠著智慧合約才能有效執行。

當然,智慧合約的發展也關係著下面我們提到的資產轉賬效率,尤其是元宇宙中的數字資產,如果效率太慢或者轉賬費用太高,使用者體驗會大大折扣,這點在以太坊身上已經讓不少人感觸頗大,因此我們也需要關注智慧合約的發展,包括EVM或者Wasm合約的進展。


加密資產標準

元宇宙中有一個比較重要的概念,他們構成了區塊鏈裡非常重要的資產環節,甚至也因為這個標準產生了像NFT這樣的應用,我們常常稱其為“加密資產標準”,比如我們熟知的ERC20標準,或者ERC721標準等,這個標準定義了不同資產的互動,在未來才可能成為元宇宙中數字資產流通的基礎。

或者說,我們可以理解為,加密資產的標準就好比美元和歐元的匯率一樣,只有這樣的前提存在我們才可能完成元宇宙中各類資產的順利流通,而不會像現在各類遊戲道具一樣,只能在一個領域流轉,這也是為什麼我們需要借鑑區塊鏈的去中心化,資產端也是另一種體現。

隱私計算

對區塊鏈來說,有一塊特殊的領域,甚至可以說是一些極客開發者熱衷挑戰的方向,隱私計算或者和隱私相關的東西總是讓人覺得有必要,甚至在網際網路越來越發達的今天,隱私相關的概念也越來越受到關注,而區塊鏈作為密碼學領域的重要擴充套件,有望帶來更多的可能。

而元宇宙中對隱私的需求,似乎更為重要,因此當Facebook宣佈要進入元宇宙領域時,使用者對其隱私保護的擔憂可能不亞於當年“斯洛登事件”,這也是為什麼我們需要隱私計算的原因,而區塊鏈裡的一些從業者現在正走在隱私保護的創業路上,不管是零知識證明、可信計算、多方安全、AI聯邦學習,他們在未來可能都會成為元宇宙中的“特色路線”。

區塊鏈應用

最後,我們自然要說到大眾更熟知的應用上來,畢竟使用者最終使用的產品才是與元宇宙最直接相關的東西,不管是DeFi、NFT、GameFi,他們都或多或少都與元宇宙有了融合,像我們熟知的Axie Infinity、Decentraland,他們的出現和普及揭開了元宇宙的一部分面紗,為我們展現了一些觸手可及的區塊鏈給元宇宙帶來的驚喜,不過這場大幕才剛剛拉開帷幕,我們可以有更多期待……

Game(遊戲化)

遊戲引擎

遊戲引擎是指一些已編寫好的可編輯電腦遊戲系統或者一些互動式實時影象應用程式的核心元件,包括渲染引擎(即“渲染器”,含二維影象引擎和三維影象引擎)、物理引擎、碰撞檢測系統、音效、指令碼引擎、電腦動畫、人工智慧、網路引擎以及場景管理等等。

這些系統為遊戲設計者提供各種編寫遊戲所需的各種工具,其目的在於讓遊戲設計者能容易和快速地做出遊戲程式而不用由零開始。簡單來說,遊戲引擎就是遊戲所需的各種現成的要素和工具的集合,提供遊戲所需的各種半成品,再由遊戲設計師將內容新增進各種半成品最終做成一款遊戲,而無需從最基礎的程式碼做起。

而遊戲引擎的發展,將會決定我們在元宇宙中的影象的發展以及讓我們有更加真實的體驗。就像我們看一些海外大片裡有許多以假亂真的特效,但這些特效都是由特效公司專門針對電影的畫面進行的調整,工作量已經很大了。但是隨著遊戲引擎的發展,可以把遊戲內的畫面做出能以假亂真的效果,相信在不久的將來,當我們通過一些VR裝置進入到元宇宙,所看到的世界是一個可以媲美電影級畫面的虛擬世界時,我們的眼睛甚至會欺騙我們這是在真實的世界中而不是一個虛擬的世界。


實時渲染

實時渲染,也是遊戲引擎相關的重要技術,在瞭解實時渲染之前,我們需要先了解渲染是什麼。渲染是處理器將需要計算的畫面資訊,計算並“繪製”在顯示螢幕上的過程,也就是讓計算機畫出所要求的畫面。這其中就主要分為離線渲染與實時渲染。

離線渲染,就是在計算出畫面時並不顯示畫面,計算機根據預先定義好的光線、軌跡渲染圖片,渲染完成後再將圖片連續播放,實現動畫效果。實時渲染,是指計算機邊計算畫面邊將其輸出顯示,優點是可以實時操控,缺點是要受系統的負荷能力的限制,必要時要犧牲畫面效果來滿足實時系統的要求。

正如剛才介紹實時渲染時所說,往往會需要犧牲畫面效果來滿足實時畫面輸出的要求,由於元宇宙是十分重視實時互動層面的,因此,實時渲染技術會是影響我們在體驗元宇宙時,感知到真實度與否的最直接的技術之一。

目前,比較前沿的實時渲染技術是光線追蹤技術,以及DSLL 2.0(深度學習超取樣)技術。光線追蹤,是一種基於模擬真實光線彈射路徑渲染成像的技術。我們可以通過還原現實光線的實際動態,能夠獲取改進的陰影效果、準確的全域性照明、以及超逼真的反射效果。


而DSLL 2.0則是一項開創性AI渲染技術,它利用GeForce RTX GPU上的專用AI處理單元-Tensor Core將視覺保真度提升至全新高度。DLSS利用深度學習神經網路的強大功能提高幀率,為遊戲生成精美清晰的影象,一舉打破了以前效能和畫面無法兼得的窘境。


建模技術

正所謂工欲善其事必先利其器,想要建設出千變萬化多姿多彩的元宇宙,需要大量建模來豐富元宇宙,自然一款好的建模軟體是必不可少的。

而對於集硬體與軟體技術於一身的英偉達來說,建模正是他們擅長的領域。在今年4月的英偉達GTC大會上,黃仁勳似乎是在自家廚房做了主題演講,直到4個月後的8月2日,英偉達官方才公佈原來那次的主題演講,有一部分是虛擬的,虛擬的場景虛擬的黃仁勳,竟然欺騙了全世界4個月,這儼然就是一場開在元宇宙的釋出會。

隨後,英偉達於2021年8月10日正式宣佈,全球首個為元宇宙建立提供基礎的模擬和協作平臺——NVIDIA Omniverse將通過與Blender和Adobe整合來實現大規模擴充套件,並將向數百萬新使用者開放。

而對於元宇宙,英偉達有一個清晰的路線圖:第一階段,做得逼真。 利用CG技術和實時光線追蹤渲染技術把數字人做得像真人一樣,比如釋出會上出現14秒的黃仁勳數字人分身。這一階段的代表技術就是Omniverse,“已經非常成熟到位”。第二階段,通過要素驅動數字虛擬人。第三階段,實現真實和虛擬世界的互動,包括數字人和真實人類之間,以及數字人和數字人之間的溝通互動。

當然,瞄準建模技術入局元宇宙的公司肯定不止英偉達,隨著建模技術的不斷迭代,也彷彿我們現實中工程建設技術的進步,會支援我們更快更高水平地構建元宇宙。

人工智慧

人工智慧是研究、開發用於模擬、延伸和擴充套件人的智慧的理論、方法、技術及應用系統的一門新的技術科學。它是一門涉及廣泛的技術,甚至可以說幾乎所有學科都可以結合AI進行新方面的探索。當然,在元宇宙領域人工智慧可以無處不在,我們剛剛提到的渲染技術中也都用到了AI技術。而在此處我們重點提及人工智慧在構建元宇宙的豐富性上的能力。

黃仁勳的虛擬釋出會確實驚世駭俗,我們也見識到了Omniverse工具的製作能力,但是這個虛擬釋出會短短的14秒鐘卻需要總共34個3D美術師和15個軟體研究人員參與,如果真要用人工的方式去構建豐富的元宇宙,那得需要多少的時間和人力。所以,光靠UGC(使用者生產內容)和PGC(專業生產內容)來構建元宇宙是十分耗時費力的,因此一種以AI技術作為支撐的內容生產方式AIGC正在悄然興起中。

rctAI正是一家運用運用人工智慧為遊戲行業提供完整的解決方案,並利用人工智慧生成內容創造真正的Metaverse。

一方面,可以通過AI為元宇宙自動生成相關的圖形構建元宇宙,而再輔以人工去微調精修元宇宙的重要元件,大幅降低構建元宇宙的週期和人力。另一方面,AICG還能利用演算法訓練AI,讓AI有能力脫離編劇與策劃,對玩家的行為作出實時反饋,從而實現無窮的劇情分支並節省大量的開發成本。如此一來,元宇宙裡的虛擬人物就可以跳出遊戲NPC那種設定的既定模式,而是變成比Siri更智慧的一個虛擬人,沒有固定的模式,還能根據玩家的反饋而做出不同的反應,形成真正的完全自由、完全沉浸的元宇宙,這就如同《失控玩家》裡男主角GUY在覺醒後的反應。


Network(網路計算)

網路傳輸(5G/6G)

我們常說的5G、6G,即第五代行動通訊技術和第六代行動通訊技術,很多人會認為它們只是在4G的基礎上加大了頻寬和網速,但是行動通訊技術的進步,與我們的生活和經濟甚至是元宇宙的發展有著密不可分的聯絡。

5G具有高速度、低功耗、低時延、萬物互聯的特點,拿實時互動的遊戲來說,低時延很大程度上決定了使用者的遊戲體驗,而隨著智慧裝置、可穿戴裝置等聯網需求的增加,萬物互聯能讓我們更快的邁入智慧時代,VR/AR/MR作為開啟元宇宙大門的第一把鑰匙,5G一定是實現元宇宙落地的基礎。

再來說說6G,它的流量密度和連線密度比5G提升至少10倍不止,除此之外,還能在5G萬物互聯的基礎上實現萬物智聯,在物理世界和虛擬世界的互動中,進一步增強沉浸化、智慧化、全域化。儘管6G技術還在佈局當中,但一旦實現,將會帶領元宇宙實現跨越性的進步。

計算(雲端計算、霧計算、邊緣計算)

網際網路3.0時代的到來,離不開計算的支撐,儘管雲端計算已經走過了十年的歷程,但是隨著物聯網的快速發展,資料傳輸量的增大,資訊傳輸延時,資料安全性等問題日益凸顯,於是霧計算、邊緣計算等概念應需而生。

雲端計算是一種在短時間內完成大量資料處理的集中式的計算,它能利用網際網路將資料上傳到遠端中心進行分析、儲存和處理,為全世界提供服務,就好比是全國交通指揮中心。與雲端計算相比,邊緣計算更靠近裝置端,資料不必再上傳到雲端,比如智慧手機、ATM機、智慧家居等裝置上都可以完成邊緣計算,因此邊緣計算更像是某一個十字路口的交通警察。而霧計算就是地方的交通指揮中心,可以理解為是本地化的雲端計算,一方面減輕了雲端計算的承載壓力,另一方面分散式的特點使得其運算速度更快、時延更低。

作為實現元宇宙重要的後端基礎設施,未來元宇宙的實現一定伴隨著巨大體量的資料處理需求,影象渲染需求以及高擬真的使用者體驗,這些計算能在不同的環境和場景中提供不同的功能,是元宇宙發展中不可或缺的一環。


網路相關硬體

虛擬世界與現實世界相連線的橋樑已經初具模型,但是虛擬世界的呈現還需要更強大的基建技術作為保障。一臺電腦的執行離不開硬體為其提供物質基礎,中央處理器(CPU)、儲存空間、圖形處理器(GPU)等硬體都從不同程度上對電腦的效能產生影響,以及進入元宇宙入口必不可少的VR/AR/MR技術的實現,同樣依賴於這些複雜卻又功能強大的CPU、GPU,從而進一步強化使用者的真實感。當然不止於此,想要在元宇宙中獲得良好的體驗,強大的感測器、超長續航的電池、更加擬真的畫面、豐富的觸覺反饋都需要效能更佳的硬體作為支撐,它們對使用者在進入元宇宙入口後的沉浸感起到了關鍵的一步。

Display(顯示)

VR/AR/MR

虛擬現實(Virtual Reality,VR)、增強現實(Augmented Reality,AR)和介導現實(Mediated Reality,MR)實際上並不是指某種技術,而是一種概念。代表了真實的物理世界和虛擬的數字世界共同組成的時空連續體。我們可以簡單的將其理解為,VR是純虛擬數字畫面,AR是裸眼現實+虛擬數字畫面,MR是數字化現實+虛擬數字畫面。

也就是說,VR代表的是單純的使用者可以感知的虛擬數字畫面,比如說Oculus Rift、HTC頭顯裝置為我們帶來的VR遊戲、過山車等彷彿身臨其境般的體驗,讓使用者獲得更高標準的虛擬現實體驗。

而AR在實現VR技術的同時,滿足了對裸眼現實的融合。在真實環境中增添或移除由計算機實時生成的可以互動的虛擬物體或資訊。

在普通使用者端,最常見可能是輕量AR裝置,比如Google Glass、Facebook的Ray-Ban Stories,在小範圍顯示數字資訊,實現通過分佈在每個人身上的相機來構建社會的文明進步。重量級AR則是在現實中疊加3D數字模型,比如微軟的Hololens。

而MR增將現實世界和虛擬環境相互融合,通過全息圖,打破了物理世界和虛擬世界的分界。今年4月,英偉達釋出會上的CEO黃仁勳竟然是計算機生成的,而時隔幾個月都無人發現這一“騙局”。

那麼如何用一句話概括VR、AR和MR之間的關係,網路上流傳著這樣的說法“夢見鬼,看到鬼,和鬼在一起的區別。”

VR/AR/MR是元宇宙重要的基礎設施,是其實現的基礎,併為Game提供了更多的可能性。VR/AR/MR的實現意味著“Avatar”可以與真實存在的人或物進行互動,並用根本上實現使用者心目中的“理想世界”。


體感技術

體感技術指的是人們直接的使用肢體動作,與周邊的裝置或環境互動,而無需使用任何複雜的裝置,支撐起了使用者在網際網路中的立體溝通。當前主流的體感技術依照體感方式和原理的不同,可以分為三大類:慣性感測、光學感測以及聯合感測。

當前在體感遊戲中應用最廣泛的是聯合感測,通過在手柄中新增重力感測器以及紅外線感測儀和動感IR照相機,識別物體的大小和形狀,實現具有增強效果的體感遊戲功能。其代表廠商為任天堂與索尼。

這其實是一個非常重要的方向,體感技術和VR/AR/MR技術的結合可能會使得《頭號玩家》的出現不再需要VR跑步機,使用者可以通過一種更加簡便易得的方式進入到元宇宙的世界。同時肢體動作可以更好的反映到虛擬世界當中,實現本體與“化身”的完美適配。

全息影像

我們在介紹MR的時候提到了全息影像。全息影像是通過光學的手段呈現物體真實的三維影象的記錄和再現技術。

早在電影《鋼鐵俠》中,就有鋼鐵俠託尼利用全息投影檢修自己的裝置。而在2018年,“The Escape”在美國《達人秀》上首次亮相,演員通過選擇全息投影的“另一個世界”在舞臺上進行起飛、墜落和翻轉。這場精彩的表演由Front Pictures、Red Rabbit Entertainment和PROFI LTD三個創意團隊聯合創作完成。是一種視訊、互動、軟體工程共同提供的創新性的視覺解決方案。

然而全息影像對於元宇宙的意義也就不言而喻了,這項技術模糊了物理世界和虛擬世界的邊界,也許有一天,我們會化身蝴蝶呈現在親朋好友的身旁,真正意義上的領略莊周夢蝶的肆意。


物聯網與智慧硬體

物聯網與智慧硬體在Display中構成了不可或缺的一環,它通過各種資訊感測器、射頻識別技術、全球定位系統、紅外感應器、鐳射掃描器等各種裝置與技術,實時的採集需要監控的物體或互動的事物的聲、光、熱、電、力學、化學、生物、位置等各種需要的資訊,實現物與物、物與人、人與人之間的廣泛連結,實現物品的智慧化管理。它是泛互聯的重要組成部分,也是未來元宇宙世界不可或缺的一部分。

當前小米旗下智聯萬物的AI虛擬助理“小愛同學”已支援控制70個品類,2400個裝置,擁有超過1400個功能。現在我們回到家就可以通過呼喚“小愛同學”播放喜愛的音樂,查詢快遞、食譜、控制各類家居裝置。當元宇宙和物聯網與智慧硬體結合,我們能夠在元宇宙中對物理世界的裝置進行指令,想象一下,你和你遠在地球另一端的好友的化身坐在自家的沙發上觀看國際頂級樂隊的演出。或者一邊控制物聯網裝置準備煮紅酒,一邊和千里之外的“女友“過聖誕節。會是怎樣浪漫的一種場景。

腦機互動

腦機互動的開端實際上源於人類的遺憾,當我們眼睜睜的看著霍金先生逐漸失去了行動的能力,非常具有天賦的人因為病症失去的不僅僅是現實的行動力,還有非凡的想象力。很多人由於肢體的殘疾而導致生活品質的極具下降,引發了人性中的善良與悲憫,也推動著腦機互動的發展。

科學家試圖通過人或動物與裝置之間的某種聯絡,讓資訊得以傳遞和表達。將想法轉化為行動,將感覺轉化為知覺。當前已經有很多公司在這些領域獲得了成功,馬斯克的Neuralink在腦機介面技術方面取得了重大突破,找到了高效實現腦機介面的方法。而法國里昂的一位高位截癱患者在經過20多個月的訓練後,依靠介入頭部的2個感測器,實現了操控外骨骼裝置來助力行走。然而未來的腦機互動可能會為我們帶來更多。

藉助腦機互動可以讓使用者無需AR/VR裝置,就可以在視覺皮層感受到元宇宙。使用者可以通過意念對元宇宙進行控制,而無需額外的裝置和操作。毫無疑問,腦機互動的出現和落地應用會是元宇宙升級版的基礎。

展望未來

元宇宙有如此多的技術作為基礎,從另一個側面也可以看出,元宇宙很難靠單一的技術突破而實現,現階段的元宇宙專案更多的是停留在元宇宙最初級的階段,要麼是元宇宙的雛形,要麼是解決了元宇宙某個方面的一些問題,所以元宇宙如此龐大的體系,要真的能實現到我們能夠感知到虛擬世界的魅力時,一定是需要多個技術協同發展達到一定程度後才能實現。

不過好在,現在這個元宇宙正在被剛剛列舉的各個技術領域頂尖的公司所接納,也讓資本認可了元宇宙的潛力,許多技術相關的公司也因為元宇宙的概念而獲得了新的融資。有了資本的介入,元宇宙的發展便得到了新的助力,希望能夠再堅持幾年的發展後,元宇宙的應用能夠帶來比較廣泛的造福效應,並真正傳遞到每個人,早日觸達我們心中所期望的真的元宇宙。



原文連結:https://inewsdb.com/數碼/概念熱炒的當下,人人都在定義的元宇宙究竟靠哪

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