2021年，堪称元宇宙爆发之年，企业家、创业者、投资人、技术达人、专家学者都把目光聚焦于此。关于元宇宙，在搜索引擎上的搜索结果已经超过1亿。到底什么是元宇宙？元宇宙的技术与场景应用到了哪一阶段？元宇宙的发展面临怎样的挑战？未来的元宇宙，会是怎样一幅图景？
全球最大的专业技术组织IEEE（电气和电子工程师学会）的候任董事兼IEEE标准协会候任主席袁昱博士，为我们带来了全球视野下的元宇宙全景观察与展望。
袁昱博士，IEEE候任董事兼IEEE标准协会候任主席，是消费技术、交通出行、智能物联、数字化转型等领域富有远见的科学家、发明人和创业者。在IEEE 2021年度选举中，袁博士成功当选IEEE董事（IEEE历史上第一位中国籍董事）和IEEE标准协会主席（IEEE标准协会历史上第一位来自美国以外的主席）。袁博士目前还兼任IEEE董事会战略与协调委员会委员、IEEE技术理事会标准指导委员会委员、IEEE消费技术协会董事、IEEE虚拟现实与增强现实标准委员会主席、IEEE消费技术协会电子游戏与竞技标准委员会主席、IEEE消费技术协会新兴技术标准委员会主席、IEEE光电标准委员会副主席、IEEE消费技术协会区块链标准委员会秘书长、IEEE虚拟现实与增强现实顾问委员会主席、美国国家科学院TRB常设委员会委员、欧盟ARETE顾问委员会委员、中国通信学会区块链委员会副主任委员。
1. 元宇宙发展历史中的四大关键事件
2. 元宇宙的三种体验形态
3. 元宇宙的九大特征（1+7+1）
4. 元宇宙的两类半核心技术
5. 通往元宇宙的两大技术挑战与未来展望
整理者 | 亿欧出新王家
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感谢各位，我比较有自信和大家分享关于元宇宙的观点，因为在元宇宙相关领域，我一直担任着一些职务，比如：IEEE虚拟现实与增强现实顾问委员会主席，IEEE虚拟现实与增强现实标准委员会主席，IEEE消费技术协会电子游戏与竞技标准委员会主席，IEEE光电标准委员会副主席，和IEEE消费技术协会区块链标准委员会秘书长。大家平时听到元宇宙基本上无外乎XR、光学、区块链等等技术，这些一直是我多年来从事的领域。在这里我要按照规定作一个Disclaimer（免责声明），今天表达的很多观点是我个人的观点，并不一定和IEEE或者IEEE标准协会的官方立场完全相同。我们讲元宇宙，需要先下定义，这个词有来源，不能随便给它定义。第一个事件是1992年出版的科幻小说《雪崩》，在这本书里面第一次用到Metaverse这个词，来描述这个小说中的虚拟世界。接下来的事件是2003年虚拟世界Second Life（第二人生）上线，Second Life被公认是元宇宙的先驱。再接下来的事件是Roblox上市。去年3月份Roblox完成IPO，在它的招股书里面明确写到：这是一家元宇宙公司，这是去年“元宇宙”这个词突然大热的关键导火索。比较有趣的是，Roblox这家公司有很长历史，其最早的同名游戏2005年就已经问世。值得一提的是，Roblox招股书里为元宇宙总结了八大特征，被广为引用。大家要注意，国内很多关于元宇宙的报告引用这八大特征的时候，有的比较顾名思义，只看到了关键字，没有去看Roblox后面具体写的是什么。举例来说，Roblox八大特征里面有一条写的是low friction，直译过来叫低磨擦，国内有很多的报告直接翻译过来是“低延迟”。这就有些想当然了，因为Roblox的本意是指易用性，容易使用。我分享一个心得，看国内关于元宇宙的报告，首先翻到有引用Roblox的八大特征，如果看把low friction解释成“低延迟”，基本上，别的部分就不用看了。第四个重要事件是Facebook改名Meta。Facebook历史非常悠久，2004年1月份就已经成立，2012年IPO，去年10月份正式改名为Meta。Facebook旗下拥有Meta Quest系列VR头显，它也推出了一系列元宇宙社交和协同工作应用。总结一下，元宇宙这个词从1992年被发明出来，到现在重新大火，有上述四个大的关键节点。Metaverse may refer to a kind of experiences in which the outside world is perceived by the users (human or non-human) as being a universe that is actually built upon digital technologies as a different universe ("Virtual Reality"), a digital extension of our current universe ("Augmented Reality" or "Mixed Reality"), or a digital counterpart of our current universe ("Digital Twin"). Named after the universe, a metaverse shall be persistent, and should be massive, comprehensive, immersive, and self-consistent. Described with "meta", a metaverse should be ultra-realistic, accessible, pervasive, and may be decentralized. In a narrow sense, metaverse may be simply defined as Persistent Virtual Reality (PVR). In a broad sense, metaverse is the advanced stage and long-term vision of Digital Transformation.元宇宙是关于外界被用户（人类或非人类）感知为实际建立在数字技术之上的宇宙的一种体验。这个宇宙或者是——与我们当下的宇宙不同的宇宙（“虚拟现实”）；或者是当下的宇宙的数字扩展（“增强现实”或“混合现实”）；或者是我们当下宇宙的数字对应物（“数字孪生”）。元宇宙既然以宇宙命名，就必须是持久的，而且应该是巨大的、全面的、沉浸的、自洽的。元宇宙既然用“meta”来形容，就应该是逼真的、易用的、泛在的，并且可以是去中心化的。狭义上，元宇宙可以简单地定义为：持久存在的虚拟现实（PVR）。广义上，元宇宙是数字化转型的高级阶段和长期愿景。我个人的这个定义，经历了很长时间的迭代。元宇宙这个词火起来以后，目前这个定义已经到了第4个版本。我认为这个定义写得还是比较完整，下面给大家分析一下。如果仅仅说元宇宙是一个3D空间或者时间，是比较片面的。“宇宙”这个词，本身是一个时空概念，把元宇宙定义为体验，包含时间和空间，是比较恰当的。这样的体验当中，外界是被用户感知为一个宇宙，用户可以是人类用户，也可以是非人类用户，这样我们把人工智能也包含在里面了。大哲学家乔治●伯克利几百年前就说过，“存在即是被感知”。无论是当下的宇宙还是元宇宙，我们可以统一理解为是体验。元宇宙实际上是建立在数字技术之上的一种体验，有三种形态：第一种形态，是与当前宇宙不同的宇宙，就是虚拟现实。第二种形态，是当前宇宙的数字扩展，就是增强现实或者混合现实。第三种形态，是当前宇宙的数字对应物或者叫数字副本，就是数字孪生。右边这张图，源自2018年我和Steve Mann、Tom Furness这两位大咖合写的一篇论文，Steve Mann被公认为是可穿戴和AR之父，Tom Furness被公认为是VR之父。这张图讲的是扩展现实连续体的概念，就是把我们知道的VR、AR、MR等等各种R，都统一在一张图上，这张图的横轴和纵轴分别是它的现实程度和虚拟程度。接下来看看元宇宙的特征，我归纳了九大特征，包括一个“必须有”的特征，七个“应该有”的特征，和一个“可以有”的特征。1、Persistent（持久），元宇宙必须有的也是最重要的特征我们从词源、从技术的角度说，既然叫做宇宙，首先必须是持久存在的。去年元宇宙这个词火起来以后，我作为从事虚拟现实多年的老兵就在想，元宇宙这个词到底有什么亮点，触碰到了哪些业界“痒点”？客观上看，很多讲元宇宙的文章里把“元宇宙”全文替换为“虚拟现实”也没问题，一点不违和，为什么元宇宙让大家这么兴奋？我后来发现了元宇宙和虚拟现实的区别。很多虚拟现实的应用，用户每次登录进去以后，这个虚拟世界是重置的、是重新生成的；但元宇宙从它的历史渊源来看，以Second Life为例，这个世界是持久存在的，这样，里面用户的造物留存下来才有意义和价值。做标准的人都知道，一般用shall表示必须有的特征、should表示应该或推荐有的特征，may表示可以有的特征，所以唯一一个shall我给了persistent，就是持久。Massive（巨大）：如果说元宇宙就是一个虚拟房间，把它叫做元宇宙也有点说不过去，所以元宇宙应该是相对大的虚拟环境。Comprehensive（全面）：元宇宙要足够的复杂，既然我们叫宇宙，就应该从感知交互的角度给用户各种输入，不仅仅是视觉、听觉，还要包括其它各种感觉。同时虚拟世界或者虚拟宇宙本身也要有足够多的细节、足够丰富的内容。Immersive（沉浸）：沉浸大家很容易理解，但我们没有把它放在shall里。像Second Life，它不是用VR访问的，但也是元宇宙典型的案例。Self-consistent（自洽）：自洽指的是宇宙本身有一定运行规律，比如说我们现在所处的宇宙，至少当下科学界的共识是希望找到大一统理论。整个宇宙在没有宇宙之外的作用下，单纯靠内部的物理规律（大一统理论），就可以持续地运转下去。同样我们讲一个虚拟的宇宙，为了能够以假乱真也应该遵循自身规律来运行，虽然这个规律不一定和我们当下的宇宙相同。举个例子，我们把一个物理学家灌醉了以后扔进一个虚拟宇宙，他可能都发现不了这个宇宙是虚拟的。自洽是一条重要但很难做到的特征。Ultra-realistic（逼真）：我们用了Meta这个词，大家可以翻一下这个词根，包括“超越”，“元”，“形而上”等诸多解释。用Meta这个词来形容虚拟宇宙，那就不能太粗糙，应该是非常逼真的。这个逼真既体现在渲染各种细节上，也体现在给用户的各种输入上，包括视觉、听觉、嗅觉、味觉、触觉等等各种感官的输入，还包括虚拟世界的逼真程度。Accessible（易用）：我们讲到超逼真的系统，还希望它本身不是那么难用。要说这个东西只是在实验室里，以缸中之脑的方式才能用，是没有意义的。这就类似于前面举例子的low friction，从用户的角度容易用，这样用户量才会大，才会长大为一个海量多用户同时在线的系统。Pervasive（泛在）：元宇宙能够随时随地访问，这样整个生态、元宇宙经济才有可能足够活跃，就像今天用的移动互联网一样。3、Decentralized（去中心化），元宇宙的或有特征这一条可能比较有争议，因为很多人基本上把去中心化或者所谓的Web3等同于元宇宙。我的观点是：我认同去中心化的理念以及这样的技术，在某些情况下，有助于元宇宙生态发展，但并不是必须的。比如回顾前面元宇宙历史中的几大重要事件，不管是Second Life还是其它公司，都没有用过去中心化。包括像Meta，尽管它之前发过币、在Instagram里面加NFT等等，但是至少现在它和元宇宙直接相关的业务，和去中心化目前没有任何关系。以上就是我们总结的元宇宙的1+7+1，一共9大特征。
狭义上讲，元宇宙可以被定义“为持久存在的虚拟现实”，这里我附了一张图来解释元宇宙的核心技术。有很多我们经常提到的算力、通信、存储、数据、智能等，这些实际上属于普惠或者叫普适性的支撑技术。一旦这些技术发展起来、取得更进一步突破，很多应用或上层技术都会受益。所以我们并不把它们作为元宇宙本身的核心技术。一类是感知与交互技术：感知与交互技术在图中最底下我用的词是“脑机接口”。现在用的VR、AR的设备，在某种程度上可以理解为广义的脑机接口，因为它其实也是大脑或者意识跟机器之间的感知与交互，只不过它走的不是脑电，而是通过五官进行。第二类是持久计算技术：我们要创造的元宇宙虚拟世界，一方面需要持久存在，另一方面需要不断地进化和优化。所以这个地方，我创造了一个词叫做“持久计算”，用来概括可以支撑持久存在的虚拟世界的技术，包括相关的计算基础设施、引擎与建模技术等。还有半类核心技术是虚拟资产：虚拟资产和数字资产还不太一样，数字资产更广义，比如说一个专利授权，或者是一套数据包，也可以叫数字资产。虚拟资产应该说是数字资产的子集，它指虚拟世界当中的物品、内容等等，我把它归类为半类，而且画的是一条虚线。我认为从虚拟资产的交易而言，它是对元宇宙有益的补充和助力，但是并不一定非有不可。举个例子，链游（区块链上的游戏）。现在游戏业拥有全球数十亿计的玩家，如果都来玩链游，这个前景多么可观，但这个不存在。日常玩游戏的用户和玩链游的不是一个群体，大多数玩游戏的用户是play for fun，为了追求娱乐，而不是为了赚钱。链游本身从商业逻辑上来讲，目前是一个非常小众的需求。我认为它确实对元宇宙有补充或助力，但是我只把它归类为半类，而且用了一条虚线。说到虚拟资产，虚拟资产是不是一定要靠区块链来支撑，这也值得打一个问号，所以我也用了一条虚线。比如说我们知道Second Life是最早可以买卖虚拟资产的虚拟世界，包括买卖虚拟房地产，还可以换成真金白银，换成现实世界里的钱。有人在Second Life里盈利达到数百万美元之多，但是Second Life至今也不是运营在区块链之上的，所以虚拟资产是不是一定靠区块链支撑，我们也是用一条虚线。最后，如果用一句话概括广义的元宇宙，实际上是数字化转型的高级阶段和长期愿景。现在我们看各国的政策、科技圈比较热的词，大家都有一个感受，数字化转型和碳中和是两个重要的发展方向，这两大发展方向彼此之间还有相关之处。所以我们讲元宇宙是各行各业分别进行数字化转型之后，最后到达的一个融合阶段，所以我们从广义上把元宇宙定义为数字化转型的高级阶段和长期愿景。
