产业元宇宙构建分析
作者 | 挚物产业研究院2023-01-13

产业元宇宙如何构建

如何构建元宇宙?元宇宙的传输协议是什么?操作系统在哪里?浏览器怎么设计?游戏科技公司Beamable的创始人首先提出了元宇宙的7层架构。他将元宇宙划分为基础设施层、人机交互层、去中心化层、空间计算层、创造者经济层、探索与发现层,以及体验层。但是这种架构划分更适用于消费元宇宙。按照这种架构划分,元宇宙的表现形式大多以游戏为起点,并逐渐整合互联网、数字化娱乐、教育、医疗等功能,随着时间的推移以及技术的不断完善进步,长期来看甚至可以整合全社会资源的分配利用,实现资源最优解。对于产业元宇宙,应以产业为起点进行构建,因此7层架构所对应的内涵有所调整。

产业元宇宙的7层架构

产业元宇宙的架构包含7个层次,由下到上分别是:

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第1层:物理世界层

产业元宇宙由物理世界层打底。我们永远不要忘记,产业元宇宙构筑的逻辑,是将物理世界的对象和现象变成模型,放到虚拟空间,进行仿真、预测,最终反馈到物理空间,来强化我们的物理世界。产业元宇宙创造虚拟空间的初衷是为了强化物理世界,让我们在现实生活中提高生产效率、降低生产成本。

第2层:实时映射层

我们使用包括5G、Wi-Fi等通信技术,物联网、云计算、新材料、芯片设计、XR技术、裸眼3D、即时投影等软硬件技术,实时映射物理世界到数字空间。这些技术使得我们的硬件性能越来越强,将各种设备接入网络并提供必要的支撑,并实现一个“虚实相生”的虚拟世界体验,创造了由现实世界通往产业元宇宙的接口。

第3层:数字建模层

产业元宇宙包含数字世界,因此数据建模层非常重要,这是建立元宇宙平台的关键一层。数字孪生在这个层次被构建。数字孪生是充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据,集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程,在虚拟空间中完成映射,从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程。数字孪生是一种超越现实的概念,可以被视为一个或多个重要的、彼此依赖的装备系统的数字映射系统。

第4层:信息监控层

产业元宇宙的基本特征是虚实融合。通过对物理实体构建“高保真”的数字孪生模型,实现物理模型和数字孪生模型的双向映射。由面向产品的数字孪生、面向车间的数字孪生、面向企业的数字孪生可以构成覆盖产品全寿命周期与全价值链的数字空间,从基础材料、设计、工艺、制造以及使用维护全部环节,集成并驱动以统一的模型为核心的产品设计、制造和保障的数字化数据流。多种数字孪生承载了贯穿系统价值链的作用,用来处理各种数据监控问题,连通产品全生命周期的数字孪生模型,实现整个生命周期相关信息的无缝集成,使产品设计、工艺规划、制造和运维过程中所产生的数据能够链接、追溯和管理。通过产业元宇宙,整个产品生命周期各阶段的关键数据可以实现同步,从而可以动态、实时地管理产品的技术状态,确保在发生变更时,各类产品信息的一致性。

第5层:跟踪分析层

基于产业元宇宙广泛搜集的现实世界的海量数据,在跟踪分析层我们运用大数据分析技术,可以进一步提升决策与控制能力。在此基础上进行分析与优化,从而帮助企业提高产能、提升质量、降低能耗,并消除安全隐患,避免安全事故。工程师们能够用仿真技术对物理世界进行动态预测,根据当前状态,通过物理学确定规律和完整机理来计算分析和预测物理对象的未来状态。企业可以利用数字孪生载体与数据分析平台,通过科学预测结果来辅助进行分析决策,使产品能够在虚拟环境下进行快速迭代,改进产品,借助数字孪生模型最终打造出性能优越的实物产品,并构建出高质量低成本的产品维护服务。

在产品报废、回收后阶段,产品数字孪生所涵括的所有模型和数据都将成为同种类型产品组的历史数据,为下一代产品的设计改进和创新、同类型产品的质量分析及预测、基于物理的产品仿真模型和分析模型的优化等提供数据支持。

第6层:模拟自治层

产业元宇宙一定不是公司制的,是无数中心化机构和无数个人共同参与构建的,是分布式的、去中心的、自组织的。产业元宇宙提供沉浸式的数字模拟、环境和事件的开发和操作,用户和企业可以在其中探索、创造、社交和参与各种各样的体验,并从事经济活动。这些业务不同于传统的在线体验和多人视频游戏,因为存在一个由开发者和内容创作者组成的大型生态系统,在底层平台上产生大部分内容或收获大部分收入。

第7层:应用互动层

这一层中有各种各样的应用,用于数字化生存和数字化生产。经济激励模型分为两种,一是有一套货币系统,产业元宇宙的参与者乐在其中,做出贡献,获得产业元宇宙的权益。参与者越来越多、参与的时间越来越长,产业元宇宙的价值就越来越高。由此产业元宇宙将彻底改变几乎每一个行业和功能,包括医疗、教育、工业、农业,到电商、消费品。此外,全新的行业、市场和资源将被创造出来。

产业元宇宙通过数字孪生等技术,构建了一个虚拟世界,并且由虚向实,提升产业的数字化水平、改进生产制造的方式、升级企业管理运营的效率。产业元宇宙不必须是3D空间,它可以不是2D或者3D形式,甚至不一定以图形的方式存在,它更多的是由内容、时间、应用程序和社交互动构建的,虚拟与现实相结合的飞轮。

为什么参与建设产业元宇宙很重要?

以产业元宇宙为代表的技术创新趋势正在开启,这一产业创新有望孕育新的万亿级生态蓝图。产业元宇宙是下一个生态级别的科技主线,有可能成为大多数企业的“标配”。具有前瞻性的企业会将主动改变人们价值观念及生活方式为己任,努力参与新生活方式的设计。

像苹果瞄准消费者“可能需求”,研制苹果手机那样,大胆开发实际存在但未被利用和尚未实现的潜在需求,引导大众接受新产品,创造新的生活方式。在产业元宇宙中,典型的先锋是美国科技公司英伟达,首席执行官黄仁勋透露他们正在创建一个“我们的数字孪生的虚拟世界”。黄仁勋认为,总有一天,每个城市、建筑和工厂都会拥有一个数字复制品,可以“模拟和跟踪它的物理版本”。英伟达早在2020年10月份就推出了面向企业的实时仿真和协作平台Omniverse的测试版,当时就吸引了包括宝马、爱立信、沃尔沃在内的众多公司与之合作,彻底掀起了产业元宇宙的浪潮。

在产业元宇宙时代,消费产品将出现虚实相生的趋势,未来可能很多产品将形成虚拟化、数字化和实体化紧密结合的形态。未来各类产品可能将更多出现虚实相生的趋势,消费者可以和产品以及企业产生更多的互动,并且更加深入参与到产品的生产周期和生命周期当中。

在元宇宙的背景下,人类的工作模式可能出现较大变化。比如,虚拟协作将成为一个趋势。疫情期间,国内外很多企业尝试了远程办公,而各类数字化协作工具能够很好地提供身临其境的办公环境,这在工具上为远程办公奠定了基础。

 

增强现实等工具也可以为远程办公提供一种可能,也许在未来能够通过元宇宙技术使得远程工作具有更高的可靠性和效率,从而使得在固定的场所工作和远程工作都是组织的可行性选择,固定场所工作和远程工作并行不悖,从而大大减少交通堵塞、能源消耗过高、环境污染等大城市病现象。产业元宇宙有望成为稳固的经济模式,涵盖工作和娱乐休闲,发展已久的各种产业和市场,例如金融银行业、零售、教育、医疗、工业等领域,都将出现变化。

在这样的预期下,参与建设产业元宇宙的价值是不言而喻的。借鉴互联网的现实写照,虽然没有一家公司拥有互联网产业,但是每家领先的互联网公司都是全球最有价值的科技巨头。产业元宇宙是下一代互联网,她最终将席卷更大的资本投入,获得更大的影响力,并且创造更多的商业活动,当然也将为参与产业元宇宙的建设者们赋予更多的发展机会和回报。各种各样的新公司、新产品和新服务会伴随产业元宇宙的演进而诞生。

如何构建产业元宇宙?

产业元宇宙需要无数的新技术、新协议、新标准、新公司的不断涌现才能逐渐成真。随着时间的推移,产业元宇宙将围绕不同产品、服务和功能的集成和融合而慢慢出现。构建产业元宇宙,必须重要思考的五个部分是基础设施、标准协议、经济系统、应用生态和隐私保护。 

首先,产业元宇宙需要“基建狂魔”。虽然一些分析师投资人和厂商在喊“准备迎接元宇宙”,但是事实上,我们还在“等待戈多”。很多元汁元味的产业元宇宙体验场景,还远在天边。投资人、分析师马修·鲍尔提到一个现象,那就是现在游戏对于多人同时互动的支持并不强大,《绝地求生》在一个游戏房间里同时容纳100人已经算很优秀了,而很多大型网游的多人实时在线其实是“异步”的。这点很好解释,“团战会卡”足以说明:本地计算能力跟不上了。

在元宇宙的世界里,一两百人的同时房间在线显然不能满足需求,这和真实世界的体验大相径庭。为了解决这个问题,已经有众多企业开始入手布局元宇宙的基础设施,但这仍是一项巨大的计算挑战,不仅是产业元宇宙的挑战,也是互联网演进之旅的挑战。

其次,对于打造元宇宙的经济系统来说,标准协议的经济系统和完整完善的经济系统是其关键因素。标准协议和完整完善的经济系统是产业元宇宙将无数子宇宙聚沙成塔的关键要素。类比PC互联网和移动互联网时代的TCP/IP协议和4G、5G标准,产业元宇宙的形成需要一套完整的标准协议,其中包括用户身份、数字资产、社交关系、应用API等方面的一系列通用标准和协议。

标准协议的存在可以使用户在元宇宙下的身份在各大公司旗下的平台(子宇宙)中实现互通,同时用户所持有的数字资产和内容同样需要互通。此外,各个平台之间的API需要实现标准化从而允许数据、交易等信息在各个子宇宙中交换和流通,而这涉及海量的开发工作量。

第三,除了标准协议外,元宇宙还需要基于NFT(非同质化代币)模式形成一套将数字信息资产化的机制,并形成能够流通交易的经济系统。NFT、数字货币、现实货币等还需要形成一套完整的支付、兑换、提现等体系。只有形成了完整的标准协议和经济系统,元宇宙才能实现真正意义上的积沙成塔。

假设没有标准协议和经济系统,各个企业所构建的子宇宙之间将是相互割裂的,并不能形成元宇宙,而仅仅是一系列高度沉浸的产业互联网平台。标准协议和经济系统的出现则将一系列子宇宙聚合成为一个真正意义上的元宇宙,并且这些子宇宙依然保持独立性。只是通过标准协议,才能将交互、经济等接口统一标准化,实现互联互通。

第四,产业元宇宙还需要繁荣的应用和内容生态。还记得元宇宙第一次经历寒冬的原因吗?虽然那时VRML 2.0版本成为了ISO国际标准,但是到了1997年人们对VRML的兴趣开始减弱,因为3D在线的世界并没有人们预测的那么实用,缺乏应用程序生态。

就像我们在现实世界中,建造一个能够容纳10万人或者100家商店的新型购物中心一样,空空荡荡的空间并不会自动吸引人流,只有在购物中心汇聚了各种服装店、酒吧、餐厅、电影院、展览厅…人们才会纷至沓来。虚拟世界也是同样的道理,世界上最大的社交网络Facebook,并不是因为它宣布要成为一个“社交网络”而成功,而是因为它率先作为一个校园热点出现,然后变成了大家公认的照片分享和信息服务提供者。与实体世界的购物中心、虚拟世界的社交网络一样,产业元宇宙需要“有人居住”,而不仅仅是“可以住人”,实现这个目标需要大量的参与者共建应用和内容生态。

最后,产业元宇宙从设计之初就必须考虑数据可信和隐私保护。产业链上下游为了实现数据的可信共享,必须从数据源头就确保各种形态各异的终端通过统一标准的数据上链存证,最终实现基于可信数据的互联互通。

2022年2月23日,根据《电信终端产业协会标准管理办法》规定,电信终端产业协会TAF批准发布了标准编号为T/TAF 111-2022的《物联网终端可信上链技术要求》团体标准。该团体标准规定了物联网终端可信上链技术要求,包括物联网终端可信上链的总体架构、设备功能要求和安全要求等,有效填补了当前国内物联网终端可信上链技术相关标准的空白。《物联网终端可信上链技术要求》团体标准由中国信息通信研究院、上海摩联信息技术有限公司、微软(中国)有限公司等国内外20家知名企业参与起草,对标准的研究和发布做出重要贡献。

产业元宇宙的4大价值属性

通过对产业元宇宙的架构以及构建要素的拆解,尽管行业内对于元宇宙的最终形态尚未形成细致的描述,但通过细化其特征我们依然能够确定产业元宇宙的四大核心价值属性:

(1)媒介价值属性

产业元宇宙的价值基础,是通过时空再造,重塑人类生产生活的关系链接方式。而建构人类关系的基础设施,不管以什么样的形态存在,其基本属性便是媒介属性。媒介环境学派的代表人物马歇尔·麦克卢汉提出“媒介即人的延伸”,将媒介技术视为“人类身体或感官在社会和心理上的外延”。

产业元宇宙具备对现实世界的镜像性和替代性。在虚实结合大趋势下,信息终端沿着高频交互、拟真两条路线发展,基于VR和AR之上的XR设备在拟真度上的突破将给沉浸式体验带来质的提升。在元宇宙的理想状态下,具身的传播主体离场,技术深度嵌入自然人所造就的“赛博人”将成为元宇宙中主要的传播主体,而赛博人本身就是一种媒介形态,作为传播主体的赛博人使媒介“不再是外在于人的一个工具或者机构,而是转为身体本身”。元宇宙的一切技术价值、社会价值、经济价值的基础,都来源于其核心的媒介价值属性。

 

(2)技术价值属性

“到2026年,25%的人每天将至少在元宇宙中工作、购物、学习、社交或娱乐一小时。”这是市场研究机构Gartner近日对元宇宙话题做出的最新预测。关于产业元宇宙,Gartner同样给出了预测:到2026年,全球30%的企业机构将拥有用于元宇宙的产品和服务。通过从数字业务转向元宇宙业务,企业将能够以前所未有的方式扩大和加强他们的业务模式。

关于什么是元宇宙,Gartner将元宇宙定义为一个由通过虚拟技术增强的物理和数字现实融合而成的集体虚拟共享空间。 这个空间具有持久性,能够提供增强沉浸式体验。 它独立于设备,因此可通过平板电脑、头戴式显示器等任何类型的设备访问。通过这个定义,我们可以看到在未来生活与技术密不可分,产业元宇宙并不是单纯的某一种技术,而是各种技术的融合与交织。

在大型知识型平台Medium上,人工智能与元宇宙领域的专业人士乔恩·拉多夫发表了关于元宇宙未来趋势的看法,他分别从互联网、代码、区块链、机器智能化等九大方面进行了分析和解释,每个趋势都与技术的发展紧密相关。

(3)社会价值属性

产业元宇宙能突破物理时空的局限性,不仅形成对线下工作关系的替代,基于对虚拟环境和存在的认同,还将对主流的办公模式产生重大变革。

大部分的产业元宇宙版图将基于开源理念构建。开源同时意味着技术开源和平台开源,产业元宇宙通过制定“标准”和“协议”将代码进行不同程度的封装和模块化,不同需求的用户都可以在元宇宙进行创造,形成原生虚拟世界,不断扩展产业元宇宙边际,形成独特的生态。

就像30年前的互联网时代一样,元宇宙时代的无限可能性将产生更多全新的工作机会。元宇宙究竟会创造什么样的全新职业?元宇宙科研专家、元宇宙规划师、元宇宙生态系统开发人员、元宇宙安全经理、元宇宙硬件工程师、元宇宙故事讲述者、元宇宙世界建设者、元宇宙广告拦截专家…这些职位正在到来的路上。

 

正是看到了元宇宙的社会价值,2021年底韩国首尔市政府发布了《元宇宙首尔五年计划》,宣布从2022年起,分三个阶段在经济、文化、旅游、教育、信访等市政府所有业务领域,打造元宇宙行政服务生态。首尔市智慧城市政策官朴钟秀表示,“首尔市政府将结合公共需求和民间技术,开拓元宇宙首尔新大陆,打造男女老少都能享受的元宇宙首尔,使首尔发展成为名副其实的包容性智慧城市。”

(4)经济价值属性

产业元宇宙将拥有独立的经济属性,任何人都可以进行创造、交易,并能“工作”而获得回报,形成与现实生活类似甚至的经济文化繁荣。

数字互联技术建构超可感的高维虚拟空间,区块链技术支撑的非同质化代币(NFT)实现经济系统功能,数字孪生技术让人们的生活生产活动有了平行的世界。用户的生产和工作活动将以平台统一的货币被认可,玩家可以使用货币在平台内消费内容,也可以通过一定比例置换现实货币。经济系统是驱动产业元宇宙不断前进和发展的引擎。

 


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2023-01-13