元宇宙專題研究：數(shù)字與現(xiàn)實(shí)世界無(wú)縫融合

元宇宙專題研究：數(shù)字與現(xiàn)實(shí)世界無(wú)縫融合1、什么是元宇宙？元宇宙的概念還處于發(fā)展初期，大眾對(duì)于元宇宙的定義及其運(yùn)行模式還未形成統(tǒng)一認(rèn)識(shí)。目前較為普遍的觀念是：元宇宙能將互聯(lián)網(wǎng)“實(shí)體化”，較于傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)使用體驗(yàn)而言，元宇宙更能讓用戶產(chǎn)生沉浸感。在元宇宙中，用戶觸感可以從二維空間升級(jí)到三維空間。即使身處異地，用戶也能通過(guò)元宇宙來(lái)實(shí)現(xiàn)感官和觸覺(jué)上的“面對(duì)面”工作或娛樂(lè)，并且這種全新的體驗(yàn)，在如今的電腦和手機(jī)（智能設(shè)備）上都無(wú)法完全實(shí)現(xiàn)。從技術(shù)上來(lái)講，元宇宙本質(zhì)是由web2.0到web3.0的演變，并完成了從基礎(chǔ)建設(shè)、硬件、內(nèi)容和社區(qū)四個(gè)方面的全面升級(jí)。我們認(rèn)為元宇宙是利用交互工具將現(xiàn)實(shí)生活和數(shù)字生活無(wú)縫融合所創(chuàng)造出的虛擬世界。未來(lái)，人們可以在這個(gè)虛擬世界中工作、休閑和社交。2、低資產(chǎn)回報(bào)率以及時(shí)代的發(fā)展促使元宇宙出現(xiàn)貝索斯曾經(jīng)在致股東信中提到，好的產(chǎn)品需要有4個(gè)特征：Customersloveit（用戶喜歡），itcangrowverylarge（能成長(zhǎng)到很大規(guī)模）,ithasstrongreturnsoncapital（資產(chǎn)回報(bào)率高）,andit’sdurableintimewiththepotentialtoendurefordecades（存續(xù)時(shí)間長(zhǎng)）。2.1、高資產(chǎn)回報(bào)率期間劃時(shí)代產(chǎn)品所具備的特點(diǎn)從經(jīng)濟(jì)角度來(lái)講，2008年以后全球資產(chǎn)處于低回報(bào)階段，其回報(bào)率低于5%。而自1870年至21世紀(jì)初資本主義國(guó)家資產(chǎn)回報(bào)率出現(xiàn)四次高峰，分別在第二次工業(yè)革命（1860-1890年）、第一次世界大戰(zhàn)之后（1920-1930年）、第二次世界大戰(zhàn)后（1950-1960年）和中國(guó)改革開放（1979-2007年），其資產(chǎn)回報(bào)率約為7-10%左右。在這四次資產(chǎn)回報(bào)率的高峰期間出現(xiàn)了電力革命、PC互聯(lián)網(wǎng)等突破性發(fā)展，所以科技推動(dòng)發(fā)展的第一生產(chǎn)力，也是促進(jìn)高資產(chǎn)回報(bào)率的最直接因素之一。如要探究當(dāng)前全球低資產(chǎn)回報(bào)率背后的原因，我們首先需要回顧一下19世紀(jì)至21世紀(jì)，在高資產(chǎn)回報(bào)率期間所出現(xiàn)的劃時(shí)代的產(chǎn)物：福特汽車：1913年，亨利·福特通過(guò)結(jié)合合金鋼、內(nèi)燃機(jī)和流水生產(chǎn)線三大突破性技術(shù)，使每輛汽車的生產(chǎn)時(shí)間從12.5小時(shí)縮短至1.5小時(shí)。這項(xiàng)技術(shù)使得他的公司產(chǎn)能超過(guò)了其他汽車制造商產(chǎn)能的總和，創(chuàng)造了汽車行業(yè)的奇跡，同時(shí)也將第二次工業(yè)革命推向高潮。iPhone：iPhone是移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的開端。在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)還沒(méi)開始前，3G網(wǎng)絡(luò)、通信模組、觸控屏幕、芯片等技術(shù)已經(jīng)逐漸成熟。喬布斯將這些技術(shù)進(jìn)行聚合，提煉出iPhone這個(gè)劃時(shí)代的產(chǎn)品，改變了人們的生活，帶動(dòng)了萬(wàn)億級(jí)別的產(chǎn)業(yè)發(fā)展。頁(yè)巖油：在上世紀(jì)70年代，頁(yè)巖油還沒(méi)有之前，美國(guó)嚴(yán)重依靠中東進(jìn)口石油，到2011年美國(guó)將已有的水平井技術(shù)、大型水力壓裂技術(shù)、“甜點(diǎn)技術(shù)”等技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，從而在石油史上發(fā)生了革命性的進(jìn)展。綜上所述，我們認(rèn)為單一技術(shù)無(wú)法讓時(shí)代進(jìn)行變革，每一項(xiàng)劃時(shí)代產(chǎn)品以及高回報(bào)率科技的出現(xiàn)往往伴隨以下幾個(gè)規(guī)律：1）至少3項(xiàng)已經(jīng)存在突破性的技術(shù)；2）商業(yè)奇才將這幾項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行聚合，創(chuàng)造出新的應(yīng)用場(chǎng)景或者新的需求。2.2、元宇宙符合Z世代人特點(diǎn)眾所周知，在人類的發(fā)展進(jìn)程中不同的時(shí)代造就不同的文明體系和思想方式。鮑曼曾經(jīng)說(shuō)過(guò)工業(yè)時(shí)期是生產(chǎn)者社會(huì)，提倡“不勞動(dòng)者，不得食”。在工業(yè)時(shí)期，工作給人們提供幸福和地位。但是隨著時(shí)代的發(fā)展，生產(chǎn)力的提高，人們逐漸從“生產(chǎn)者社會(huì)”往“消費(fèi)者社會(huì)”轉(zhuǎn)型，現(xiàn)在所提倡的時(shí)代英雄是最早能享受到新時(shí)代的產(chǎn)物以及潮流。因此人類對(duì)元宇宙是存在需求場(chǎng)景：C端，元宇宙為C端用戶提供沉浸式的第二人生；B端，元宇宙推動(dòng)制造業(yè)效率提升。特點(diǎn)一：Z世代可支配的金錢和時(shí)間較多，根據(jù)中國(guó)青年研究調(diào)查顯示，00后平均存款金額是90后的2倍，分別為1840元和815元，且00后除了擁有更高的消費(fèi)力，還有更大的財(cái)務(wù)自主權(quán)，有更多機(jī)會(huì)做自己決定。因此就有更多的時(shí)間去嘗試和探索新鮮事物，這是符合馬斯洛理論，當(dāng)物質(zhì)生活得到滿足，就會(huì)去滿足精神需求比如探索新鮮事物去滿足內(nèi)心需求。元宇宙的定義是未來(lái)人們可以在元宇宙中進(jìn)行工作、休閑和娛樂(lè)，符合當(dāng)下Z世代人的性格特點(diǎn)。特點(diǎn)二：在物理世界和虛擬世界中反復(fù)橫跳，即元宇宙化的初始標(biāo)志。根據(jù)騰訊00后調(diào)查報(bào)告顯示，00后一代多為獨(dú)生子女，從小生活在互聯(lián)網(wǎng)世界中，在家里他們獨(dú)享父母的愛，物質(zhì)生活較為優(yōu)越，使他們更加奉行及時(shí)享樂(lè)的精神理念。同時(shí)隨著豐富且不斷更新的信息流為他們提供超出預(yù)期的刺激與懸念，利用人類追求即刻滿足的本能，他們習(xí)慣性地?zé)o時(shí)無(wú)刻看手機(jī)，一有空閑便拿起手機(jī)刷抖音、小紅書、看B站、聊微信等，害怕錯(cuò)過(guò)任何自己應(yīng)該知道的信息，生活正不知不覺(jué)地向虛擬空間快速傾斜。AppAnnie數(shù)據(jù)顯示，2021年全球移動(dòng)設(shè)備使用量為3.8萬(wàn)億小時(shí)，創(chuàng)歷史新高。使用時(shí)長(zhǎng)排名前10位的移動(dòng)市場(chǎng)平均每天使用手機(jī)4.8小時(shí)，中國(guó)用戶平均每天使用手機(jī)時(shí)常3.3小時(shí)。艾媒咨詢數(shù)據(jù)顯示，2021我國(guó)大學(xué)生群體中有45.8%的人日均使用手機(jī)時(shí)長(zhǎng)為3到6小時(shí)，有26.4%的人日均使用手機(jī)時(shí)長(zhǎng)為6-8小時(shí)。可見未來(lái)人們?cè)谠钪媸澜缰猩?、工作、休閑、消費(fèi)有望逐漸成為可能。我們預(yù)測(cè)元宇宙在B端上的落地發(fā)展可能會(huì)更快。從工業(yè)角度來(lái)講，人們進(jìn)行技術(shù)迭代的原因之一是為了追求效率，降低成本。英偉達(dá)旗下Omniverse從根本上改變復(fù)雜的設(shè)計(jì)工作流程，同時(shí)也是現(xiàn)階段最靠近元宇宙的應(yīng)用。2021年初，英偉達(dá)為寶馬打造的數(shù)字工廠，全程模擬工作流程，創(chuàng)建數(shù)字孿生，從而優(yōu)化流程，使其生產(chǎn)一輛完全定制寶馬汽車的時(shí)間壓縮至一分鐘以內(nèi)，效率提高約為30%。同時(shí)，電信設(shè)備制造商愛立信正在利用英偉達(dá)OmniverseEnterprise構(gòu)建數(shù)字孿生城市進(jìn)行5G研究，研究人員可以實(shí)時(shí)精準(zhǔn)查看城市每個(gè)地方的信號(hào)質(zhì)量。2.3、元宇宙可能成為劃時(shí)代的產(chǎn)物我們認(rèn)為，元宇宙有可能成為劃時(shí)代的產(chǎn)物以及促進(jìn)高投資回報(bào)率發(fā)展的產(chǎn)品。在迸發(fā)元宇宙概念前，5G基礎(chǔ)設(shè)施、AI芯片等技術(shù)不斷發(fā)展演進(jìn)，同時(shí)數(shù)字孿生、VR游戲等概念均不斷成熟。元宇宙可以非常完美地將這一時(shí)期大部分技術(shù)進(jìn)行集合，并為用戶在生活、工作以及娛樂(lè)中提供沉浸式和高效率的體驗(yàn)?；谀壳暗男畔?lái)看，有代表性人物或公司（微軟、Meta等）引領(lǐng)元宇宙的發(fā)展。元宇宙具備了劃時(shí)代產(chǎn)物所具備的條件，并且可能會(huì)突破現(xiàn)在大家對(duì)其的想象。就像1995年比爾蓋茨在一檔節(jié)目中面對(duì)主持人“whatisinternet”的提問(wèn)時(shí)候，當(dāng)時(shí)所有人都不知道互聯(lián)網(wǎng)會(huì)發(fā)展成什么樣，但是每個(gè)人對(duì)其充滿想象。二十年后的今天，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出大家對(duì)其描述，而元宇宙就像二十年前的互聯(lián)網(wǎng)一樣，讓人對(duì)其充滿無(wú)限幻想與期待。3、投資機(jī)會(huì)及市場(chǎng)空間我們預(yù)測(cè)搭建元宇宙的核心要素有四點(diǎn)：1）承載虛實(shí)世界底座（5G、邊緣計(jì)算等技術(shù)）；2）搭建虛擬世界的平臺(tái)（數(shù)字孿生技術(shù)）；3）開啟第二人生（虛擬數(shù)字人）；4）虛擬與現(xiàn)實(shí)接入口（交互技術(shù)）。由于元宇宙還處于初期階段，其市場(chǎng)空間廣闊，各大分析機(jī)構(gòu)預(yù)計(jì)差異較大，從數(shù)量級(jí)上看，我們預(yù)測(cè)2024年將達(dá)到萬(wàn)億美元市場(chǎng)。美國(guó)彭博社稱，2024年元宇宙市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到8000億美元，到2030年或?qū)⑦_(dá)到2.5萬(wàn)億美元；摩根士丹利預(yù)測(cè)，元宇宙2024年市場(chǎng)總額將達(dá)到8萬(wàn)億美元；花旗銀行預(yù)測(cè)，2030年元宇宙市場(chǎng)總額將達(dá)到8萬(wàn)億到13萬(wàn)億。隨著各地政府出臺(tái)元宇宙政策，泰伯智庫(kù)預(yù)測(cè)，2025年中國(guó)元宇宙市場(chǎng)空間將達(dá)到4500億元。3.1、基礎(chǔ)建設(shè)為元宇宙提供支持5G、邊緣計(jì)算等技術(shù)的發(fā)展為搭建元宇宙虛擬空間提供了支撐。元宇宙內(nèi)容場(chǎng)景要求高帶寬低延遲，為用戶帶來(lái)實(shí)時(shí)、流暢的完美體驗(yàn)。視頻類等弱交互VR業(yè)務(wù)對(duì)帶寬需求180Mbps，時(shí)延低至10ms；而游戲類等強(qiáng)交互VR業(yè)務(wù)中，帶寬需求可達(dá)到2Gbps-5Gbps，時(shí)延需求低至5ms。這就要求網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)能力，提升帶寬、時(shí)延等性能，而5G可將用戶和邊緣節(jié)點(diǎn)的往返時(shí)延低至10毫秒以內(nèi)，未來(lái)5G不僅服務(wù)于互聯(lián)網(wǎng)，更將為元宇宙等新應(yīng)用帶來(lái)強(qiáng)勁動(dòng)力。從全球市場(chǎng)來(lái)看，5G商用正在快速鋪開。根據(jù)GSA統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，截至2021年8月，全球72個(gè)國(guó)家和區(qū)域的176家運(yùn)營(yíng)商正式發(fā)布5G商用。其中，我國(guó)的5G發(fā)展已走在世界前列，2021年，我國(guó)新增5G基站65.4萬(wàn)站，達(dá)到142.5萬(wàn)站。ResearchAndMarkets數(shù)據(jù)顯示，2021年全球5G通信市場(chǎng)規(guī)模為2.7萬(wàn)億美元；預(yù)計(jì)至2025年，全球通信產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到3.4億美元，年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)6%。根據(jù)華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)顯示，預(yù)計(jì)2025年，中國(guó)5G通信市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到3.9萬(wàn)億元。元宇宙的實(shí)現(xiàn)需要極大的算力。算力實(shí)現(xiàn)的核心是CPU、GPU、FPGA、ASIC等各類計(jì)算芯片，并由計(jì)算機(jī)、服務(wù)器、高性能計(jì)算集群和各類智能終端等承載。同時(shí)芯片是高技術(shù)門檻行業(yè)，競(jìng)爭(zhēng)壁壘極高，國(guó)外有先發(fā)優(yōu)勢(shì)，其代表公司有:Nvidia、AMD、Intel、ARM、Tesla等。邊緣計(jì)算可以幫助元宇宙進(jìn)行算力優(yōu)化分配，降低時(shí)延以及對(duì)終端硬件要求，從而支撐逼真的感官體驗(yàn)和大規(guī)模用戶同時(shí)在線需求，提升元宇宙的可進(jìn)入性和沉浸感。由于邊緣計(jì)算整體架構(gòu)與云計(jì)算類似，但是邊緣計(jì)算的算力、可服務(wù)的設(shè)備數(shù)量要比云計(jì)算多得多。同時(shí)邊緣計(jì)算是云計(jì)算的協(xié)同和補(bǔ)充，而非替代關(guān)系。云計(jì)算與邊緣計(jì)算領(lǐng)域的服務(wù)商比較多，國(guó)外以Amazon、Google、IBM、Microsoft等為代表，國(guó)內(nèi)以阿里巴巴云、騰訊云、百度云、華為云等為代表。根據(jù)艾媒數(shù)據(jù)顯示，2021年全球云計(jì)算市場(chǎng)規(guī)模為2654億美元，疫情在全球蔓延，增強(qiáng)了數(shù)字化辦公的需求。全球云計(jì)算市場(chǎng)上升空間大，將會(huì)長(zhǎng)期呈現(xiàn)穩(wěn)定增長(zhǎng)趨勢(shì)，預(yù)計(jì)2022年達(dá)3105億美元。2021年中國(guó)云計(jì)算市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到2330.6億元，同比增長(zhǎng)26.3%。受新基建等政策的影響，以及企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的需求增加，企業(yè)對(duì)云計(jì)算的服務(wù)需求持續(xù)增長(zhǎng)，將加速中國(guó)云計(jì)算市場(chǎng)的發(fā)展，預(yù)計(jì)2023年中國(guó)云計(jì)算市場(chǎng)將突破3000億元。3.2、物理空間與數(shù)字空間交互映射——數(shù)字孿生數(shù)字孿生為元宇宙構(gòu)建現(xiàn)實(shí)與虛擬空間。首先我們預(yù)測(cè)元宇宙并非與現(xiàn)實(shí)物理世界割裂或并列的虛擬世界，而是囊括了物理世界的更大集合。因此，基于我們對(duì)于元宇宙的定義和理解，我們預(yù)測(cè)數(shù)字孿生是構(gòu)建元宇宙過(guò)程中必不可少的底層技術(shù)之一。“數(shù)字孿生”指的是物理實(shí)體在數(shù)字世界的孿生，強(qiáng)調(diào)的是數(shù)字世界與物理世界的一致性。它的生態(tài)系統(tǒng)架構(gòu)區(qū)域較為完善，包括基礎(chǔ)支撐、數(shù)據(jù)互動(dòng)、模型構(gòu)建、仿真分析、共性應(yīng)用、行業(yè)應(yīng)用六大核心模塊，對(duì)應(yīng)從設(shè)備、數(shù)據(jù)到行業(yè)應(yīng)用的全生命周期。數(shù)字孿生也是工業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型不可或缺的一步，由數(shù)字孿生、虛擬現(xiàn)實(shí)和混合現(xiàn)實(shí)組成的“工業(yè)元宇宙”解決方案技術(shù)將成為智能制造行業(yè)必備的一種新型基礎(chǔ)設(shè)施，給企業(yè)生產(chǎn)在諸多方面帶來(lái)實(shí)質(zhì)性的便利。它通過(guò)借助歷史數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)以及算法模型等，模擬、驗(yàn)證、測(cè)算、控制物理實(shí)體全生命周期過(guò)程的技術(shù)手段。無(wú)論在企業(yè)元宇宙、城市元宇宙的開拓過(guò)程中，數(shù)字孿生將成為元宇宙技術(shù)體系中的基礎(chǔ)技術(shù)之一。根據(jù)IDC數(shù)據(jù)，2020年全球數(shù)字孿生市場(chǎng)規(guī)模為52.2億美元；預(yù)計(jì)2025年整體市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到264億美元，年復(fù)合增長(zhǎng)率為37.1%，行業(yè)有望持續(xù)良好發(fā)展。IDC預(yù)測(cè)，2022年，中國(guó)將有30%的城市開始使用數(shù)字孿生的數(shù)字空間規(guī)劃工具，以加快社會(huì)經(jīng)濟(jì)從疫情中逐步復(fù)蘇；2024年，中國(guó)約40%的城市將通過(guò)人工智能及數(shù)字孿生技術(shù)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)世界與虛擬世界的融合，提高城市運(yùn)行效率。3.3、開啟第二人生——虛擬數(shù)字人在元宇宙發(fā)展趨勢(shì)下，未來(lái)每個(gè)用戶都將依托虛擬數(shù)字人技術(shù)，通過(guò)虛擬化身在元宇宙世界中進(jìn)行沉浸式探索，所以虛擬數(shù)字人是元宇宙不可缺少的技術(shù)。虛擬數(shù)字人早在元宇宙的概念出現(xiàn)前就已經(jīng)存在。2007年，日本制作的第一個(gè)虛擬數(shù)字人“初音未來(lái)”受到大家廣泛追捧。2021年作為元宇宙的元年，正將數(shù)字人推向高潮。虛擬數(shù)字人的生成主要包含建模、驅(qū)動(dòng)、渲染三大流程。目前虛擬人制作技術(shù)分為3條路徑：1）建模與驅(qū)動(dòng)均靠人力運(yùn)用傳統(tǒng)的3D建模/CG（ComputerGraphics）技術(shù)；2）動(dòng)畫形象靠3D建模/CG技術(shù)，驅(qū)動(dòng)靠AI；3）形象重建和驅(qū)動(dòng)都靠AI技術(shù)。CG技術(shù)（ComputerGraphics）是通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件所繪制的一切圖形總稱，現(xiàn)在國(guó)際上習(xí)慣將利用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行視覺(jué)設(shè)計(jì)與生產(chǎn)的領(lǐng)域通稱為CG。早期3D動(dòng)畫、科幻電影、游戲中的虛擬人物可被認(rèn)為是虛擬人的初級(jí)形態(tài)，主要靠動(dòng)畫師或建模師將人物一筆筆、一幀幀畫出來(lái)，運(yùn)用渲染、真人動(dòng)作捕捉等相關(guān)技術(shù)完成。CG技術(shù)的出現(xiàn)與發(fā)展，促進(jìn)內(nèi)容創(chuàng)作中的虛擬場(chǎng)景、虛擬人物有了實(shí)際技術(shù)支撐，但其耗費(fèi)成本高昂。在虛擬數(shù)字人的創(chuàng)作中，AI技術(shù)將大幅降低制作成本以及簡(jiǎn)化制作流程。目前如英偉達(dá)的OmniverseAvatar、Epic的MetaHumanCreator等輕量、便捷工具讓創(chuàng)作者與普通用戶都能快速生成自己的虛擬形象。AI驅(qū)動(dòng)的虛擬數(shù)字人利用語(yǔ)音識(shí)別（ASR）、自然語(yǔ)言處理（NLP）、語(yǔ)音合成（TTS）、語(yǔ)音驅(qū)動(dòng)面部動(dòng)畫（ADFA）等技術(shù)，通過(guò)強(qiáng)化學(xué)習(xí)模擬人類的動(dòng)作數(shù)據(jù)，來(lái)執(zhí)行逼真的動(dòng)作比如跑步、走路、對(duì)話等。根據(jù)量子位研究表示，目前市場(chǎng)仍處于前期培育階段，預(yù)計(jì)2030年中國(guó)虛擬數(shù)字人市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)2,700億元。其中身份型虛擬數(shù)字人約為1750億元，服務(wù)型虛擬數(shù)字人總規(guī)模超過(guò)950億元。3.4、虛擬與現(xiàn)實(shí)交接——VR/AR交互技術(shù)為用戶提供給更立體的交互方式、更沉浸的交互體驗(yàn)，為元宇宙的世界提供從物理世界到生（心）理世界，從現(xiàn)實(shí)空間到虛擬空間的全面無(wú)縫連接。以VR/AR