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元宇宙核心技術:概述——未來已來

作者:豈曰無衣的讀書志

Facebook公司更名,瞬間引爆元宇宙概念,成為今年最火的和最有前景的概念和網際網路發展方向,其實在這之前,已經開始有vc和大廠開始進行布局,但是這之後的速度更是可以用鋪天蓋地來形容了,已經可以說“元宇宙”未來已來。

01 元宇宙未來已來

元宇宙的概念不僅僅局限于遊戲和虛拟場景,基本上可以擴充到另一個平行的數字宇宙,另一個平行世界,是與現實相對應和關聯,但有超脫于現實的更廣闊的,更有想象空間的全新社會,這就可以說明為什麼元宇宙會蘊藏着巨大的商機和價值,也就可以看出為什麼各大巨頭都争先恐後,趨之若鹜的根本原動力。這裡面不但包括技術的革新,也包括社會的革新,經濟的革新,金融革新,可以說元宇宙打開了一個全新的原始社會,讓我們目前所有的商業模式都可以重頭再來一遍,而且市場空間和使用者規模更大,這不能不讓人動心。

關于元宇宙目前的全球發展和前景,并不是這裡我想要說的重點,可以參考最新的權威學術研究機構(清華,北大,複旦)2021和2022年元宇宙發展報告,名字如下:

《清華大學-2020-2021年元宇宙發展研究報告》

《安信證券&北大彙豐商學院-元宇宙2022,蓄積的力量》

《騰訊&複旦大學:2021元宇宙年度報告》

還有投資機構調研報告,諸如:

《2021 易凱資本元宇宙報告》

《roblox深度報告》

等等,網上很多,可以搜尋下載下傳研究學習。元宇宙的世界不但涉及到網際網路,區塊鍊,物聯網,雲計算和移動終端産品,也涉及到社交,電商,遊戲,資訊,金融,AI,社會生活服務,甚至傳統行業等各大網際網路領域,可以說是目前所有既有的技術和既有的業務模式的有機融合體。

這裡重點想要從技術角度探究元宇宙發展的技術基礎,技術路線和發展脈絡,讓我們IT人想要切實的參與到元宇宙建設的時候,從整體和局部了解理論和技術如何入手,技術學習路線和職業規劃等,是以暫時定名為核心技術的介紹。

02 元宇宙八大概念的技術基礎

上面說了,元宇宙的概念是目前既有的技術,業務和社會模式的有機融合體,可以說另造一個世界也不為過,從技術角度來說,同樣的,元宇宙的核心技術也是目前既有的各種技術的有機融合體,在此基礎上,再建構經濟和社會體系。

元宇宙核心技術:概述——未來已來

上圖引自新書《元宇宙》,為我們描繪了元宇宙的六大支撐技術,及其互相融合的關系,可以說包羅萬象,我們聽到過的技術都在這裡有一定自己的位置。那麼我們想要加入到元宇宙這個行列裡,會有哪些學習和實踐路線可以走,這是我們現在要面臨和解決的問題

這裡先看下目前大家公認的元宇宙八大概念下,蘊含着哪些技術。

Identity(身份):

身份在現實社會中指代一個以身份證明為基礎的合法的公民,以及其在各項線上線下業務中所用的實名賬号的代稱,最典型的就屬于手機号碼,國内三大營運商實名制以來,手機号碼就跟個人身份證一樣重要,代表了一個人的身份象征,目前各種服務用手機号碼來辨別身份的要多于用身份證來辨別的。

從身份證角度,包括目前二代證,和網上電子身份證,這裡面包含的包括密碼學的技術,硬體加密和安全晶片制造技術,将個人身份資訊脫敏後通過加密和身份認證來讓服務提供方可以友善的檢驗身份,而又保護了使用者隐私。目前電子身份證,更是利用人臉等生物識别技術和eID硬體載體加密技術,能夠實作線上遠端的安全身份認證。這裡面又會延伸出在分布式信任的網絡中(比如區塊鍊網絡)通過區塊和共識機制,認可網絡節點(人)的身份,以及權力義務,這個将成為元宇宙的個體的身份及其各種行為的根本技術載體。

Friends(朋友):

交友是元宇宙的天然屬性,這也是為什麼facebook要更名為meta,全面轉型元宇宙,是因為元宇宙是facebook社交網絡的下一代更新換代,還包括現有的微信,whatsapp,line等傳統社交,以及抖音,快手,B站這樣的視訊泛社交,都終将歸于元宇宙。

元宇宙的社交不僅僅會包含現有的即時通信,聊天社群,社群,視訊等技術體系,在元宇宙的世界,基于虛拟人的社交将成為可能,這裡面自然還包括了NLP,大資料,深度學習技術的存在,自然語言互動和了解将成為主要溝通管道,同時基于AR,VR的視覺臨場感是真實場景社交的基礎,未來的社交不再是基于終端的文字,語音和視訊,而是基于人本身的與真實世界一直的社交方式,包括見面,交談等。

Immersive(沉浸感):

沉浸感是元宇宙的最大的特征,源于對虛拟世界的真實模拟,讓參與者身臨其境,才能達到虛實融合的境界,沉浸感的技術基礎是圖形學和3D技術,包括計算機視覺,圖像處理和視訊處理技術,融合後兩個方向,一個是走3D模組化路線,包括人物模組化,環境模組化等,以及圖像實時渲染技術,達到真實場景的模拟和再現,第二個方向是走AR/VR路線,包括現在的MR和XR,不論是虛拟現實還是增強現實,都基于對于人的位置感覺和視覺處理和跟蹤的技術,類似于目前無人駕駛汽車和機器人所采用的,多種傳感器自動感覺,高精度定位,以及雙目視覺以及視覺了解等深度學習方法。

Low Friction(低延遲):

低延遲基于對于3D引擎渲染所需的大資料量以及現場感,沉浸感所需的實時性要求,這在傳統遊戲領域,最大的瓶頸在于算力,是以基于GPU的圖形計算能力的大小決定了對于畫面,流暢性和實時性的感受的好壞,而進入到元宇宙環境,尤其是基于完全分布式對等建構的網絡世界,網絡延遲将成為大資料傳輸的瓶頸,随着5G通信技術出現,網絡延遲較4G有了大的提升,但是要想适應元宇宙的飛速發展,5G的傳輸能力還遠遠不夠,未來6G,基于量子理論的高速低延傳輸技術必然出現。另外一個需求是對于網絡處理硬體的能力的要求,尤其是高速網卡技術,網絡資料處理晶片的需求也将越來越強烈。

Variety(多樣性):

多樣性相對于創造性而言,需要個性化的創造,而不是整齊劃一地實作規劃好的人物或者産品,這與人工智能技術的發展密不可分,基于0知識體系的自學習系統,包括強化學習等都可以在無先驗知識的基礎上按照自己所處環境的不同,衍生出不同的知識和經驗來。

目前既有的多樣性源于基于深度學習的推薦系統,在資訊流和視訊領域有着廣泛的應用,也就是所謂千人千面,實作了被動的個性化和多樣性,而未來元宇宙則是主動的個性化和多樣性模式,具體來說展現在一個是智能制造方向,随着大資料的積累,基于AI算法的自動制造技術,可以智能化的“創造”出未來的任何物品,一個是虛拟人互動,以及腦機接口方向,讓機器不斷學習人,進而可以完全自主的進行類人類的思維活動。

Anywhere(随地):

随時随地接入,這是物聯網發展的概念,讓任何終端裝置可以實作全天候的入網能力,這包含了網絡技術,近距,藍牙,有線,無線,蜂窩,衛星等的融合通信,也包括了安全認證技術,身份鑒權和資料的安全加密傳輸,仍然必不可少。

Economy(經濟):

經濟處于更加抽象的上一層社會模型中,基于分布式信任的區塊鍊,和數字加密貨币技術,衍生出可以進行交易的可能性,由此産生的完全去中心化的金融體系,作為元宇宙的經濟支撐支柱。

而另一方面,基于區塊鍊加密鑒權技術的NFT的出現,為創作的價值化和商品化,提供了技術保障,經濟體系中不可或缺的商品将空間繁榮,催生各種盈利模式的出現,也使得各行各業的人都可以在元宇宙中占有一席之地。

Civility(文明):

最後一個特征,也是最終極的特征就是文明,也就是社會演化的進階階段,文明的出現和發展,将促進虛拟世界社會的形成,進而從數字孿生,發展到數字共生,進而進一步融合現實社會。這整個虛拟世界的搭建,從頭說來,離不開計算機和網絡的發展,提供了雲基礎平台,電子和電路的發展提供高性能晶片支撐,軟體和硬體體系的發展,提供了空間和社會建構,是以說元宇宙本身就是各種技術的大融合。

03 元宇宙技術分支路線圖

既然元宇宙是技術大融合的産物,那麼我們也需要從融合體系中分解出分支技術路線,進行分别研究和學習,才能理清思路,節省時間,加速進步。如果按照分層模型對于技術進行梳理,可以像下面這個圖所示:

元宇宙核心技術:概述——未來已來

引自《元宇宙》

我們可以清晰地看到我們現在所研究和使用的技術和體系,在那個層面上,跟其他技術的層次關系等。但是這裡我們采取更清晰的分支模型來尋找和總結元宇宙所需的技術路線,更能夠掌握技術的來龍去脈,因果關系,便于我們追本溯源,循序漸進。本系列文章重點将會圍繞這個主題,詳細地對各個分支的技術體系進行研究和探讨,在這裡先做了一下總體概括,也可以作為一個預告。

元宇宙三大技術基石

1. 通信和分布式網絡

2. 算法和大資料

3. VR/AR和臨場感渲染

元宇宙三大應用場景

1. 虛拟社交(新社交)——騰訊,抖音,B站

2. 知識成長(新資訊)——百度,頭條,知乎

3. 交易支付(新電商)——阿裡,拼多多,京東

元宇宙三大分支路線

1. 資料的元宇宙

2. 計算的元宇宙

3. 社會的元宇宙

敬請期待。。。

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