元宇宙的起源和核心是什么?

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元宇宙的起源和核心是什么?

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如何看待刘慈欣说「扎克伯格的元宇宙不是未来,元宇宙最后将引人类走向死路」?

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编者荐语:

元宇宙,究竟是要闹个天翻地覆,还是社会发展的水到渠成?英国数据科学与机器学习博士,HOA 团队成员 @平凡,带来了他的最新长篇作品《详解元宇宙》。无论是专家学者,还是普罗大众,这篇由浅入深的科普作品,都将为您打开一扇知识的大门。

01 元宇宙的起源

似乎只要一提到元宇宙Metaverse,我们就会把雪崩【SNOW CRASH】搬出来,因为“元宇宙”这个词首先出现于这本小说,一本由科幻小说家 Neal Stephenson 在 1992 年创作的小说。

这本书一共 306 页,提到了(元宇宙)Metaverse119 次。

第一次出现 Metaverse 是这一段: On the back is gibberish explaining how he may be reached: a telephone number. A half electronic communications nets. And an address in the Metaverse.

即一个 Metaverse 中的地址,用来联系某个人的地址,与电话号码和半电子通讯网并列的一个联系方式。

在后续的描写中,Metaverse 是一个虚拟的城市环境,这个虚拟世界中的土地可以被购买,并在上面开发建筑。

Metaverse 的用户可以通过高质量的个人虚拟现实眼镜(VR 眼镜),或通过低质量的公共 VR 眼镜进入,并与彼此或软件客户端进行交互,Metaverse 的用户以第一人称视角进行体验。

在 Metaverse 中,个人用户可以作为任何形式的化身出现,唯一的限制是高度——“以防止人们把他们的化身变成一英里高”。而交通工具仅限于步行或车,与现实中的一样。

02 元宇宙的今世

关于元宇宙的定义,我更倾向于 Matthew Ball 的定义:

The Metaverse is a massively scaled and interoperable network of real-time rendered 3D virtual worlds which can be experienced synchronously and persistently by an effectively unlimited number of users with an individual sense of presence, and with continuity of data, such as identity, history, entitlements, objects, communications, and payments.

翻译版本:元宇宙是一个超大规模的可扩展和可交互的网络渲染3D虚拟环境,可以在其中体验与真实的无限用户进行同步和持续的交互,这个用户都拥有独立的呈现和数据的连续性,后者包括身份,历史,权力,对象,通讯和交易。

作者同样提到,元宇宙并不是一个凭空出现的技术,说它是“移动互联网的后继者”可能更适合,因为元宇宙并不是从根本上取代互联网,而是在互联网的基础上进行迭代改造。

就跟移动互联网是 1960 年代到 1990 年代创立的互联网的“后继者”一样,移动互联网并没有从根本上改变互联网的底层架构。比如说数据的交互仍旧依靠基础传输和管理设备,但互联网的访问方式、地点、时间和访问设备已经发生了翻天覆地般的变化。

元宇宙也会具有类似的变革性,会逐步地进化并改变我们的日常生活。

关于元宇宙也有很多的误解,最常见的就是把虚拟现实(VR)当作元宇宙。事实上,VR 仅仅只是体验元宇宙的一个途径之一,这种错误的认知就相当于把一个个手机 APP 当作移动互联网一样。实际上有几亿人在没有 VR 设备的前提下,每天花费几个小时通过手机参与到虚拟世界中,未来手机也会是参与元宇宙的一个重要途径之一。

另一个误解就是将元宇宙等同于游戏,这其实是一种非常片面的看法,游戏肯定是元宇宙的一个重要应用之一,但是并不意味着它是唯一。元宇宙作为现实的镜像,人们可以在其中进行社交、生活、办公、生产等。

03 元宇宙的几个特征

其实元宇宙在其他人的笔下有很多的名字,比如后设宇宙、形上宇宙、元界、超感空间、虚空间等,但它们的本质是一样的——未来持久化去中心化在线三维虚拟环境。

未来持久化:

持久化(Persistence),即把数据(如内存中的对象)保存到可永久保存的存储设备中(如磁盘)。多了“未来”二字也就是意味着这个动作是持续性的,不断地将产生的数据进行保存。

去中心化:

对于这个特征,我们可以拿支付系统来做比喻。比如我们要进行转账,现有的方法无非是银行卡直接转账或者通过微信支付宝等支付方式,但是他们的共同特征是都需要一个中心化的机构,才能实现转账。对去中心化来说,最主要的差别就是不需要中心化机构,所有的交互都只需要交互双方,无需中心的辅助。

在线三维虚拟环境:

这个相对来说很直观,元宇宙在当前的设定下基本是现实世界的镜像,因此 3D 是大概率的,所谓的虚拟环境也就是现实世界的虚拟化产物。

04 元宇宙的核心技术

元宇宙的创建将需要无数新技术、协议、公司、创新和发现通力合作。不太会有纯粹的“前元宇宙时代”和“后元宇宙时代”。

相反,随着不同产品、服务和功能的集成和融合,它会随着时间的推移慢慢出现。乐观估计也需要几十年后才会成熟地出现在大众生活中。最简单的一个例子,双十一购物节的流量都会让互联网巨头宕机,更何况几百万人同时在线的同步共享持久模拟呢?

八个核心技术:

对于元宇宙来说,以下 8 个技术基本构成其主要的框架:硬件、网络、计算、虚拟平台、交换工具和标准、支付、内容服务和资产,以及最后的用户行为。

1.【硬件】

硬件可以分为消费端硬件和非消费端硬件

  • 消费端硬件:这部分是常见的手机,手表,VR 耳机和 VR 眼镜等。这些硬件在不断的发展中,朝着更好更强大的传感器、更高性能的电池、更清晰的屏幕、更多样和更灵敏的触觉及更清楚的摄像头等方向发展,其本质就是为了提高用户的沉浸感。但要达到完整版本的元宇宙设备,提升空间还很大,比如说人类的视觉范围有 210°,但绝大多数的 VR 眼镜只有 60°左右。
  • 非消费端硬件:在创建元宇宙的时候,会不可避免地去“复刻”现实世界的场景,那么工业级别的工业相机、投影和跟踪系统以及扫描传感器等就派上用场了,它以远超人眼的能力以更精细的方式去捕捉各种建筑场景等。此外包括但不限于 GPU 芯片和服务器,以及特定于网络的硬件,例如光纤电缆或无线芯片组等。

2.【网络】

这里网络定义为由主供应商、网络、交换中心和在它们之间路由的服务以及管理“最后一英里”数据给消费者的服务提供持久的、实时的连接、高带宽和分布式的数据传输。

其中带宽、延迟和可靠性是三个最重要的指标。

  • 带宽:单位时间内可以传输的数据量。
  • 延迟:延迟是指数据从一个点传输到另一个点并返回所需的时间。
  • 可靠性:这是一个整体的指标,取决于整体的服务质量。

用高速公路形容这三个指标,带宽就是车道的数量,车道的数量越多,可以同时开的车数量也就越多。延迟可以比喻成高速的收费站,ETC 的延迟就要比人工审核快的多,如果通行的车辆数量巨大,那么这一点时间差就会被放大到难以接受的地步。

可靠性取决于高速公路团队的整体运营,如果公路某个路段地面不平,及时的修缮能够带来很高的可靠性,而放任不管的公路可靠性无疑很差。

3.【计算】

计算能力将是元宇宙一切行为的“燃料”,无论是物理计算、渲染、数据协调和同步、人工智能、投影、动作捕捉和翻译等多样化和苛刻的功能,计算都是必不可少的。比如将触觉传感器的信号转化成元宇宙相应的动作,那么其中复杂的转换就需要计算能力的参与。

元宇宙将拥有人类历史上最大的持续计算需求,计算能力将决定元宇宙规模的上限,因为计算能力不足的话,几万人同时在线的元宇宙只可能是天方夜谭。毕竟现在所有种类的计算资源都很稀缺,CPU 如此,更别说被深度学习御用的 GPU。因此,分布式计算、云计算,隐私计算和边缘计算等,还有很长的路要走。

4.【虚拟平台】

定义为沉浸式数字体验,通常是 3D 的模拟、环境和世界的开发以及运营方,用户和企业可以在其中探索、创造、社交和参与各种体验(例如赛车、绘画、上课,听音乐),并从事经济活动。

这与现在的各种软件平台(手机应用商店)和游戏平台(如 Steam)非常相似,不同的地方主要在于规模,元宇宙的虚拟平台包含数量更为巨大的开发者和内容生产者。

虚拟平台必须具备(相对不受约束的)创作(引擎 + 工作室 + 工具)的技术能力、支持它的服务(预制件和资产市场、语音聊天、玩家账户、支付服务),并运营多方面的经济(支出和收入等)。

成功的标志是平台会产生良性循环,更好的技术和工具以带来更好的体验,这会带来更多用户,意味着可以产生更多平台利润,通过它可以产生更好的技术和工具,以及通过创造者 / 开发者获得更大的利润,可以通过它获得更好的体验产生,从而吸引了更多的开发者和更多的用户等。

5.【交换工具和标准】

可以理解为编程语言的语法和工具库,作为一个编程语言,一定有一套标准的语法规则和工具库,只有这样所有的开发者才能在同样的环境进行开发。

这些工具和标准,将用于元宇宙的创建、操作和持续改进,同时支持渲染、物理计算和人工智能等活动、经济活动、以及信息管理等。

在这个部分,如何形成具有共识的工具和标准无疑是非常重要的,不然的话未来就会有多个小宇宙,而每个小宇宙的标准可能不尽相同,甚至区别很大,那么这两者之间进行交互就会产生巨大的困难。

6.【支付】

对数字支付流程、平台和运营的支持,其中包括对纯数字货币和金融服务的法定入口,包括加密货币,例如比特币、以太坊和其他区块链技术。

元宇宙作为移动互联网的继承者,又被定位为人类休闲、劳动和生存的平台。这一愿景的成功取决于元宇宙是否拥有繁荣的经济。那么现实生活存在的经济活动在元宇宙也同样存在,企业竞争和不断的颠覆 / 替代循环、大量盈利企业(尤其是中小型企业)、资本流动、强劲的消费者支出。

提到支付,就不得不提到区块链,区块链仿佛是为了元宇宙而创作的。简单来说,它具有去中心化,也就是无需中介产生的额外费用;透明,每笔交易透明公开;不可篡改;可溯源机制;效率高;可长期保存。

但是当前的区块链有一个很致命的缺点,那就是 gas 费,可以理解为服务费太高,这就造成了经济活动的降温,不过现在侧链、跨链技术的出现都是向着降低 gas 费的方向前进,相信在不远的未来 gas 费会降到一个可以接受的地步。

7.【内容、服务和资产】

定义为与用户数据和身份相关的数字资产(例如虚拟商品和货币)的设计 / 创建、销售、转售、存储、安全保护和财务管理。

这个定义非常广泛,既包含了创作者的创作内容,同时也包含了消费者产生的消费内容等。

因为元宇宙能否发展起来,还是要看内容,只有足够多的优质内容才能吸引更多的用户,只有更多的用户才能产生更多的需求,从而达到创作者与消费者的良性循环。

8.【用户行为】

这是一个广义的概念,包含了元宇宙所有“人”的各种行为,包括支出与投资、花费的时间和注意力、决策和能力等。从时间范畴上来讲,可以分为短期行为改变和长期行为改变。

短期行为改变:这个从疫情开始以来就有很明显的变化,比如人们在虚拟世界的时间明显更长了,远程学习,在线办公,各种虚拟游戏等。

长期行为改变:元宇宙作为一种新的生活方式,必将在一些方面永久改变人类的习惯,比如说未来的休闲娱乐方式等。

05 一个核心原则

木桶效应在元宇宙体现的将会非常明显,元宇宙是极为复杂的概念,融合了几乎所有的高新技术。这对元宇宙的发展有好有坏,好处在于元宇宙可以同时融合多种最顶尖的技术,创造凝聚人类智慧结晶的产品;坏处在于元宇宙的最终价值在于体验,如果在融合过程中有任意一项技术未达体验的预期,都将会对元宇宙的实现产生毁灭式的影响。

比如说 VR 的分辨率没有达到预期,网络延迟问题迟迟得不到解决,那么最终都无法达到完整版的元宇宙。

06 元宇宙的核心应用

元宇宙目前依旧处于概念阶段,最终形态永远在变化当中,所以结局是不可测的。按照目前的看法,元宇宙将包括 4 大核心应用,游戏、艺术、工作和生活。

【游戏】

游戏的属性与元宇宙完美匹配,从我们从小玩过的游戏就可以看到,从原来的 2D 到 2.5D 再到现在的 3D,不管是玩家还是创作者,都是致力于让游戏角色从二维的扁平角色站起来,从第三人称视角到第一人称视角也一样,都是为了更“真实”。

从来自 newzoo 的这一份报告可以看到,沉浸式虚拟世界的发展早已开始:

发展到现在,最有名的当属《Roblox》,它是全球最大的互动社区之一以及大型多人游戏创作平台。为什么说是平台呢,因为平台用户既可以是用户也可以是作者,因为平台提供了开发工具和配套的教程,所以每个人既可以体验别人制作的游戏,也可以自己制作游戏供别人玩,特别要注意的是,你可以通过自己创作的游戏盈利。

Roblox 短期内获得了巨大成功,它主要具备了以下几个特性:

  • 开发门槛低:很多的开发者都是十几岁的小孩
  • 开发者的自由度高:完善的创作平台几乎可以让创作者制作任何想做的游戏
  • 奖励机制完善:开发者获取激励的机制十分明确

元宇宙游戏将具有几个特性:

平台性:整个游戏就是一个开放性平台,不仅包含了游戏,还会包含大量的非游戏内容,比如社区活动,音乐节和生日聚会等等。

用户创作:作为一个开放性平台,用户将具有极高的自由度,可以创作大量的内容。

虚实结合:元宇宙不是空中楼阁,大多数现实场景也会同步映射到元宇宙中。

持久身份:同现实世界一样,身处元宇宙中的用户也是唯一的,因此与 ta 关联的一切资产也拥有唯一恒久归属权。

区块链加成:区块链的不可修改,唯一归属权属性恰好适配上一条持久身份,因此区块链与元宇宙的联系也会在元宇宙游戏中体现得更为深刻。

【艺术】

元宇宙的艺术方面发展其实还处于非常原始粗暴的阶段,其本质就是 NFT,是 Non-Fungible Tokens 的缩写,意为不可互换的代币 / 非同质化代币,具有不可分割、不可替代、独一无二等特点。可互换的的代币具有相同的属性及价格,就像是你的 1 比特币和我的 1 比特币的本质是一样的。但 NFT 都是独一无二的,NFT 可以代表一幅画、一首歌、一项专利、一段影片、一张照片,或者其他的知识产权。在这个领域里,NFT 起到的是专利局的作用——帮助每一个独一无二的东西进行版权登记,帮助其识别专利。

当前的所谓元宇宙艺术基本上都是 NFT 的变种,本质上还是 NFT。在我看来,这与真正的元宇宙艺术距离还很远,因为本质上还是线下创作 + 上链。也就是所有的艺术创作都是线下的,不管是将艺术品数字化再上链,还是直接创作数字艺术品,本质上都是在现实中加工,只不过换了一个新的展示平台。

而最终形态的元宇宙艺术大概率是直接在元宇宙中进行的,而不仅仅只是现实艺术品的“链上搬运”。

【工作】

工作方向在元宇宙的几个应用中可以说是应运而生,这个“运”就是新冠疫情,这一场波及全球的疫情造成了全世界的交通宕机,也就使得以前的会议、论坛和演讲从线下自然而然地转移到了线上。

疫情的这两年,各种线上会议软件的需求激增了几十倍,即使现在疫情的影响已经可控,但是不少会议也还是在线上,或以线上线下结合的形式。

但视频会议的缺点也不少,那就是缺乏真实感,很多经历了长达一年自我隔离的人普遍反应,长时间的面对摄像头其实造成了社交能力的严重下滑。

Facebook(现已更名 Meta)和英伟达 NVIDIA 已经推出了他们的元宇宙工作应用,主要的设备为 VR。

Facebook 推出的是 infinite office,主要目的是创建虚拟办公空间,提高工作效率,成员可以通过手势等辅助手段表达自己的观点,同时还有白板应用,完全模仿现实的办公场景。这一应用解决了不同物理位置员工之间的协作问题。

英伟达推出的是 Omniverse 平台,这是为了虚拟协作和物理属性模拟打造的开放式平台。英伟达与宝马公司达成了意向,使用该平台用来协调全球 31 座工厂的生成,预计能提高其 30%的生产规划效率。

【生活】

生活应用在当前的元宇宙中体现得还不是很明显,乐观估计会花费较长的时间才会有成熟的生活体验应用。

但从元宇宙的技术特性分析,元宇宙兼具中心化应用与去中心化应用的特征,可以广泛用于数字身份、用户界面、金融服务、娱乐、社交等领域。

07 元宇宙当前面临的困难

这个又要说回到之前提到的木桶效应了,元宇宙作为一个集众多高新科技为一体的复杂项目,其技术的高度上线不可知,但是其技术的下限是由其短板决定的。

在目前看来元宇宙最大的短板,也就是短期的最大突破口在于 VR 和 AR 设备。为什么这么说,因为已有的芯片、通信、AI、区块链等,都可以基本满足初步的元宇宙建设。但是 VR/AR 设备作为元宇宙的重要入口,技术仍需完善。

现在的 VR/AR 设备仍需要通过降低游戏的码率(清晰度,真实度)来满足基本的流畅感,比如 Roblox 的方块颗粒感。但是“真实感”这种体验,一定是要足够强力的 VR/AR 才能带来的。

元宇宙要素 对应技术 身份 identity 代码 / 区块链 社交,社区 social,community 代码 / 社区 沉浸感 immense 接入设备 低延迟 low latency 网络设备 5G/ 光纤 经济系统 Economic system 区块链 多元化 diversity 元计算 / 分布式 随地 anywhere 网络设备 5G/ 光纤 文明 civilization 算法 / 社区

从上述的表格中可以看到,大多数需要的技术已经出现并达到了基本的使用要求,但是相对来说 VR/AR 设备的研发还远远不满足需要。不仅仅是技术的深度,供货量也远远不足。

08 元宇宙的趋势

元宇宙的发展趋势可以分为短期和长期,个人认为在短期内,娱乐游戏、办公和工作场景相关的元宇宙,长期的话生活社交场景一定会充斥在元宇宙中。

VR/AR 的发展作为木桶效应的短板,在短期内是会形成虹吸效应,大量的资本涌入以及技术升级,特别是对于 VR/AR 设备,以下五个因素目测将会在集体努力下迅速解决。

长期趋势看来,元宇宙的几大核心技术也会呈现迅速发展的态势,比如软硬件,网络,计算等。

比如说网络代表 5G,现在仅仅少部分民用,大多数的应用场景并未找到,而元宇宙就是一个非常适合的应用场景,元宇宙对于数据传输能力要求极高,这体现在数据传输的量级、速率以及稳定性等方面。

计算能力也是元宇宙急需的,那么芯片就是一个实现手段,不仅仅是 CPU 和 GPU,其他种类的特定运算芯片也会大放异彩,比如 DPU 芯片(数据处理芯片)和其他的异构芯片等。

下面我们具体说说元宇宙的八大核心(限于篇幅,本文只分析硬件网络两个部分,剩下的后面慢慢补上。)

09 硬件

对于元宇宙来说,以下 8 个技术基本构成其主要的框架:硬件、网络、计算、虚拟平台、交换工具和标准、支付、内容服务和资产,以及最后的用户行为。

首先,硬件的定义如下:“用于访问、交互和开发元宇宙的物理技术和设备的销售和售后”。其中包括但不限于面向消费者的硬件,比如 VR 眼镜、触觉手套及非消费硬件,比如用于操作和创建虚拟或者基于增强现实的工具,例如工业级的相机、追踪和投影设备。

因此硬件部分我们将分为两个部分来解释——消费硬件非消费硬件

消费硬件

消费硬件,指的是面向未来元宇宙消费者的硬件,其中最常见的就是手机,你可能会觉得手机也算是元宇宙设备,其实换个思路,我们每天花在虚拟互联网上的时间已经超过了 5 个小时(见下图),并且随着疫情的发展,人们越来越倾向于待在家里,这样每天花在“虚拟世界”上的世界更多了。

因此对于初始阶段的“元宇宙”来说,手机毫无疑问将是一个访问元宇宙的工具。

当然,访问元宇宙的工具有很多,首先来介绍一款 Facebook 前两天刚刚发行的元宇宙工具,这是来自 Facebook 的虚拟现实实验室(Meta Reality Labs)触觉研究部门( Haptics Research)开发的触觉手套

这款手套解决了“如何接触元宇宙”的难题:当你从桌子上拿起一块虚拟拼图时,你能感觉到它已经在你手里面了,从而停止移动你现实中的手。

这毫无疑问是个难题,因为你的触觉是真实的,但拼图却是虚拟的,真实的手如何去接触虚拟的拼图并产生真实的触觉?

因此作为虚拟与现实的交互工具——触觉手套,就诞生了。

虚拟与现实的交互工具——触觉手套 https://www.zhihu.com/video/1448315344129101824

单单这一个手套,就包含了很多尖端的人机交互科学(Human-computer interaction)的很多项开创性的成果。比如:

  • 感知科学:由于当前的技术无法在 VR 中完全重现现实世界的物理特性,因此将听觉、视觉和触觉反馈相结合,使佩戴者的感知系统感觉到物体的重量。
  • 软体机器人:目前大多数的制动器(比如马达)会产生过多的热量,长时间佩戴这种手套会很不舒服。因此多个微小的软体机器人协同驱动,既可以具备同样的驱动效果,同时还可以极大的减少佩戴者的不舒适感。
  • 微流控芯片:是一种精确控制和操控微尺度流体,尤其特指亚微米结构的技术,又称为芯片实验室(Lab-on-a-Chip)或微流控芯片技术。是把生物、化学、医学分析过程的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到一块微米尺度的芯片上,自动完成分析全过程。部署这种芯片意味着为其他原件留下了更多的空间。
  • 手部跟踪:先进的手部跟踪技术,使其能够准确识别手在虚拟场景中的位置、是否与虚拟对象接触以及如何与交互。
  • 触觉渲染:触觉渲染器是基于对手的位置和手接触的虚拟对象的属性(例如纹理、重量和刚度)等事物的理解,向手上的执行器发送精确的指令。

除了之前提到的手机和手套之外,当然还有以前特别火的 VR 眼镜,VR 头盔等。

市面上有众多的 VR 设备,毫无疑问的是初代元宇宙需要这些设备作为访问端,它们的性能也都将越来越好,有更强大的传感器、更长的电池寿命、更复杂 / 更多样化的触觉、更丰富的屏幕、更清晰的摄像头等。

但不得不说,目前的 VR 设备研究与开发并没有让人很满意,它们还有很多的缺陷,比如分辨率依旧不高,是因为需要牺牲分辨率去做卡通化的人物形象。

另外人类的平均视野为 210°,但现在的设备大多只有不到 30°的视野,我们需要更广泛的视野范围,这些主要是硬件的面临挑战。

更重要的是,我们需要在取得这些进步的同时提高可穿戴设备内部其他硬件(例如扬声器、处理器、电池)的质量——最好也缩小它们的体积。

VR 元宇宙中的游戏 https://www.zhihu.com/video/1448315442717138944

最后对于消费端的硬件,最大的挑战就是如何把强大性能的各个组成部分塞到一个小小的仪器中,毕竟要随时随地访问元宇宙,可携带性与强大的性能是唯一的解。

非消费硬件

非消费硬件主要针对的是平台提供方,也就是商家。相比起消费端硬件对价格更具敏感性,价格太高的话往往会劝退很多潜在消费者。

但在商家这边,他们更讲究的是性能,所以非消费端硬件的价格可能会很夸张。比如说徕卡现在售价 40 多万人民币的 3D 激光扫描器,能以远远超过人眼细节的精度扫描商场、建筑物和室内环境。

这对于元宇宙的创建是非常重要的,因为元宇宙不可能是虚无的,起初的内容场景必定有一部分是现实场景的映射,那么这部分工具就显得非常重要。

强大的工具可以使得生产高质量的“镜像世界”或者“孪生世界”更为高效,例如十几年前,谷歌街景刚出现的时候我还赞叹不已,但随着现在技术的提升,人们对于“沉浸式体验”的需求变得越来越高。

沉浸式是元宇宙绕不过去的一个目标,越强的沉浸感就需要越强的硬件设备。

最后,对于元宇宙的硬件方便,不论是消费者使用的硬件,还是商家用于生产的硬件,都面临着很长的路要走。

未来将会是小型便携化和性能极其强劲的消费端硬件,和性能比现在翻 N 倍的非消费端硬件的双线发展。

10 网络

关于网络已是老生常谈,但 5G 网络资费实在是太高,目前看来,在绝大多数场景下,特别是个人使用场景下,4G 网络已经足够。

很多人虽然开了 5G 套餐,但是还是会把 5G 网关掉,用回 4G 网,因为流量跑太快,实在是用不起。

实际上就目前的应用场景来说,5G 确实不应该面向个人用户,就好比大炮打蚊子,大炮没问题,质量杠杠的,问题是蚊子也就那么大,这两者一结合,就会显得非常不和谐。

但是在元宇宙时代,那些我们觉得用不上的 5G, 千兆光纤,甚至传说中的 6G,都会大放异彩,因为这确实是对口了。

关于元宇宙的网络,我们将分为三个部分:带宽(bandwidth),延迟(latency)和可靠性(reliability)。

带宽

网络带宽有时候会被人误解成“网速”,其实并不是,带宽可用来衡量单位时间内能传输多少数据。

用马路来形容,低带宽可以理解为 2 车道的公路,高的带宽可以理解为 4 车道、8 车道甚至更多车道。

车道越多同样的时间就可以通过更多的车辆。高带宽的价值便是如此,单位时间内高带宽传输的内容也会更多。

不同于现在的互联网应用,元宇宙对带宽的需要远超前者。举一个例子,以前的游戏大多是 2D 的,与此配套的网络带宽只有几十 KB,因为这样的带宽只允许运行这样的游戏。

但目前在百兆千兆带宽下,可以运行的游戏是上百人联机,并且画面也是 3D 的。同一时间内需要传输的数据数量是以前的几千倍,同样的我们的带宽也在飞速增长。

元宇宙时代所需要的沉浸式体验,人数无上限的同时运行,对于带宽的需求将会更高,随着元宇宙时代的到来,被人诟病的 5G 终将找到自己的发力点。

延迟

延迟这个概念很直观,意思就是数据从 A 点到 B 点所用的时间,如果预期的阈值 100 秒,那么超过 100 秒的传输时间就被定义为高延迟,反之就是低延迟。

对元宇宙来说,延迟是一个最最最基本的要求,因为元宇宙世界无时无刻不在同步。

提到这里,就得引入同步 synchronous异步 asynchronous的概念。

先说异步,可以拿发送微信信息举例,当我们发送了一条微信后,我们并不关心它花了 10 毫秒还是 100 毫秒或是更长的时间才实际发送出去。

再或者我们在视频网站上看视频,按了暂停之后,视频并不能一瞬间暂停下来,但是我们也并不关心它到底花了多少毫秒才真正暂停下来。

对于同步来说也一样,现在的互联网应用对这两者都有很高的容忍度,平时经常使用的微信视频通话就是这样,时不时出现的网络卡顿会让视频卡住几秒,但通常音频只会在网速差到极点才会受到影响,其实这就是一种权衡。

但元宇宙世界的其中一个特性就在于沉浸感,而低延迟是沉浸感的必要不充分条件之一,延迟决定了参与者接受数据的速度。

电影《蜂鸟计划》故事的主线,就是通过建立一条不允许有任何拐弯的“最直光纤”来缩短这 1 毫秒进行高频交易。一次网络交易平均需要 17 毫秒,哪怕我只比别人快 1 毫秒,1000 股、每股赚 1 分钱,我就能赚 10 块钱;每天做 20 万笔这样的交易,每次 10 块钱,每年 252 天,相当于 1 年赚 5 亿。

在元宇宙的目标中,低延迟将是标配,因为用户对高延迟的容忍度会很低,高延迟会造成用户的体验极差。你能想象,当你已经做出了某个动作,但是操作这个动作的数据因传输较慢导致慢了一步而功亏一篑时的场景。

现在很多 VR 应用都会使用像素化的手段,用来平衡暂时达不到低延迟的窘境。这也是为什么以前的动画都很粗糙,而现在的动画越来越精细的原因。直播也一样,从以前的 2G 时代到现在的 4G 时代,直播的画面精细程度也翻了不知道多少倍。

可靠性

可靠性是一个整体的概念,就像一个视频网站宣传 4K 画质,但现实是在某些时刻视频的画质达不到 4K。

这个时候就需要提到可靠性,因为在达不到完美情形的时候,如何取舍以及调整后策略的可靠性有多少就值得商榷了。

可靠性不仅仅针对服务提供方,同时也针对于用户,因为用户也处于动态变化的环境中。比如说从 5G 网络降速到 4G 网络中,那之前的画质就不太适合了,因为这不仅仅面临画质下降的后果,更有可能会直接断掉网络。

因此可靠性更注重的是整体性考虑,做大量的测试以及预演。因为可靠性得不到保障的话,理论上的服务往往只有几成的预期质量。

总结

元宇宙的网络部分看起来一点儿都不科幻和高大上,但确实是元宇宙大厦的基石之一。

毕竟没有网络支撑的元宇宙就跟没有加油的豪车一样,毫无用处。


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