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元宇宙基础知识全汇总

2024-10-06 21:07:12 xuannv

简介本文元宇宙基础知识汇总，由元创元宇宙研究院融合了目前网络对元宇宙的描述和分析的多份重点相关报告，包括清华大学、券商研究所、网络其他相关报道和报告等

本文元宇宙基础知识汇总，由元创元宇宙研究院融合了目前网络对元宇宙的描述和分析的多份重点相关报告，包括清华大学、券商研究所、网络其他相关报道和报告等。

一、元宇宙相关概念

（一）元宇宙概念

1. 元宇宙概念

元宇宙（Metaverse=Meta（超越）+Universe（宇宙）），概念上，Metaverse一词由Meta和Verse组成，Meta表示超越，verse代表宇宙（universe），合起来通常表示“超越宇宙”的概念。元宇宙是整合多种新技术而产生的新型虚实相融的互联网应用和社会形态，它基于扩展现实技术提供沉浸式体验，基于数字孪生技术生成现实世界的镜像，基于区块链技术搭建经济体系，将虚拟世界与现实世界在经济系统、社交系统、身份系统上密切融合，并且允许每个用户进行内容生产和世界编辑。是虚拟与现实高度互通，闭环经济体附着开源平台。元宇宙是一个平行于现实世界运行的人造空间。

元宇宙或是互联网的终极形态。元宇宙指向互联网的终极形态，元宇宙是与现实世界高度互通的虚拟世界，具有同步和拟真、开源和创造、永续、闭环经济系统四大核心属性。元宇宙的兴起将伴随着AR/VR、云计算、AI、5G/6G、区块链、大数据、云计算、脑科学等技术的进化，人类对虚拟世界的构建和发展将造就互联网的终极形态——METAVERSE。回顾互联网发展历程，从PC局域网到移动互联网，互联网使用的沉浸感逐步提升，虚拟与现实的距离也逐渐缩小。在此趋势下，沉浸感、参与度都达到峰值的Metaverse或是互联网的“终极形态”。

元宇宙就是通过技术与工具来欺骗我们全身的感官（视觉、听觉、嗅觉、味觉、触觉等），以工业流水线的低成本，刺激体内产生多巴胺与内酚酞等物质，提供现实世界难以提供的高端刺激感受。元宇宙正从概念走向现实，国内对标公司或如雨后春笋般出现，产业链发展值得重视。

2. 元宇宙的核心要素

基础设施：5G/6G网络、传感器、云计算、云储存协议和标准区块链

从数据到模型：数据采集、三维建模、数据可视化、动态模拟

平台底层设定：化身与虚拟人，虚拟货币，团队与社交开放式协议

平台创作系统：跨企业通用平台，共享开发工具，从线性流程到实时协作动态模拟，共同修改UGC创作生态

全生命周期管理：数据管理与云服务，空间计算与规划管理，指标审核与三维交互设计，监测预警与施工管理，资产运营与安全服务

平台经济系统：数据云服务与人力价值释放，数字化运营与人力价值回馈，态势感知与商业模式转型，产业仿真与社会经济革新

（二）元宇宙概念起源

元宇宙（Metaverse）概念起源于科幻小说， Metaverse一词来源于作家Neal Stephenson的科幻小说《雪崩》，描述了一个人们以虚拟形象在三维空间中与各种软件进行交互的世界。

（三）知名人士和企业对元宇宙概念的理解

3. 对元宇宙概念的理解

MatthewBall：元宇宙必须提供“前所未有的互操作性”——用户必须能够将他们的化身和商品从元宇宙中的一个地方带到另一个地方，无论是谁在运行元宇宙的特定部分。

Beamable公司创始人JonRadoff：元宇宙构造的七个层面：体验；发现；创作者经济；空间计算；去中心化；人机互动；基础设施。

Roblox：Roblox是第一家将元宇宙概念纳入招股书、并将其作为长期发展目标的公司。在招股书中，公司列出了Roblox平台与元宇宙相近的八个特征：

1）身份：玩家拥有属于自己独特的身份，可以通过虚拟形象进行自我表达；

2）社交：玩家通过虚拟的数字身份形象穿梭于不同的游戏世界中，与熟人或网友进行社交；

3）沉浸感：玩家可以通过VR设备提升沉浸感；

4）随地：玩家可以跨终端操作，通过手机、PC、主机等多进入

5）低延迟：通过云平台降低各地服务器之间的延迟；

6）多元化：丰富的UGC游戏内容带来多元化体验；

7）经济系统：玩家可使用平台内虚拟货币自由交易，虚拟货币与现实货币是可兑换的；

8）文明：当用户数、使用时长与内容丰富度达到一定规模，虚拟世界平台有望形成稳定繁荣的内容生态。

深圳市人工智能产业协会执行会长范从明：元宇宙不是让人逃避到虚拟世界生活，而是虚拟生活和现实生活充分融合互促发展，人类世界必将从信息化时代进化到元宇宙时代。元宇宙时代不是人类终极时代，人类的终极时代是无人时代，物质世界生活将由国家层面接近无限提供，人类将大部分的精力追求更高级的艺术领域、健康和美的突破，那时有形生产和制造等将全部由可控人工智能、机器人等完成。那时元宇宙目前预定的理想状态，将成为人类精神生活重要领域之一。

朱嘉明：元宇宙是一个平行于现实世界，又独立于现实世界的虚拟空间，是映射现实世界的在线虚拟世界，是越来越真实的数字虚拟世界。

4. 对元宇宙开放还是封闭的理解

EpicGames CEO TimSweeney（开放路径）：虚拟世界必须保持开放，必须像互联网一样在开放标准中发展。你不会想要一个跟Facebook、iPhone，安卓或Twitter一样的封闭系统，因为他们会把你锁定在他们的封闭系统中。他们会监控你正在做的事情，他们希望从你的每一笔交易中抽佣，并把你的私人信息卖给最高出价者。人们已经被骗进这些封闭系统中。但下一次，我们需要一些开放的东西。我们想要的不是一家公司，而是一个协议，任何人都可以贯彻实施的协议。

麦克卢汉（封闭路径）：一旦我们放弃自我感知和神经系统的控制权，将其交给那些“试图通过租借我们的眼睛、耳朵和神经来牟利的人”进行私人操纵，我们就是个穷光蛋，一个没有任何权利的穷光蛋。出租我们的眼、耳和神经来让别人赚钱，就像“让私营企业教大家日常该怎么说话”或者“把地球大气交给了一家公司垄断经营”一样离谱。

（四）元宇宙产业链

5. 元宇宙产业链四个层次

元宇宙产业链分为硬件层、软件层、服务层和应用/内容层，四大层次共同搭建元宇宙脉络。

硬件层：核心零部件芯片主要被高通垄断，国内企业取得一定突破。元宇宙的第一入口是AR/VR终端，同时需要5G、云计算等技术的支撑。从5G+云计算+AR/VR产业的融合入手。VR/AR是元宇宙承载终端，输出设备的AR/VR终端，全球市场目前由索尼、OCULUS、HTC三分天下。国内芯片端，瑞芯微赋予元宇宙“芯”力量。旗下RK3399和RK3288两款芯片专为VR设计。京东方是全球显示屏主要供货商，针对AR/VR领域，专门推出了MICROOLED显示模组和FASTLCD模组。国内AR/VR主要企业包括，预计2021年全球VR出货量破千万。

软件层：包括信息处理和系统平台，国内实力暂时落后海外；国内华为在5G、云计算、AR/VR领域共同发力。华为为VR内容开发者打造了HUAWEIVR平台。

服务层：服务层分发平台，海外发展更早更快，兼容内容生产和运营。（点评：该层比较怪，未来可能取消，建议可在内容层后，最后加上终端客户使用层）

应用/内容层：可分为2B、2C两类，是前景最广阔的产业链环节。

6. 元宇宙构成

元宇宙=大型多人在线游戏+开放式任务+可编辑世界+XR入口+AI内容生成+经济系统+社交系统+化身系统+去中心化认证系统+现实元素……

元宇宙=虚拟世界x现实世界

元宇宙构建的三个阶段：数字孪生、虚拟原生、虚实融合

宇宙级别：一元宇宙、多元宇宙、跨元宇宙、超元宇宙

二、元宇宙的特点和属性

（五）元宇宙地理：AI生成，用户参与

元宇宙具有庞大的地理空间供用户选择、探索。一种发展方向是由AI生成现实世界所没有的地图。另一种是以数字孪生的方式生成与现实世界完全一致的地图

元宇宙是开放的可编辑世界，用户可以购买/租赁土地，修建建筑物，甚至改变地形

元宇宙与现实地理的重合可产生大量虚实融合场景

（六）元宇宙是虚拟与现实的全面交织

元宇宙时代无物不虚拟、无物不现实，虚拟与现实的区分将失去意义

元宇宙将以虚实融合的方式深刻改变现有社会的组织与运作

元宇宙不会以虚拟生活替代现实生活，而会形成虚实二维的新型生活方式

元宇宙不会以虚拟社会关系取代现实中的社会关系，而会催生线上线下一体的新型社会关系

元宇宙并不会以虚拟经济取代实体经济，而会从虚拟维度赋予实体经济新的活力

随着虚实融合的深入，元宇宙中的新型违法犯罪形式将对监管工作形成巨大挑战

（七）元宇宙将加深思维的表象化

印刷技术概念思维：印刷术承载的是“透过表象看本质”的理性思维与严肃、有序、逻辑性的公众话语。

多媒体技术表象思维：多媒体技术承载的是前逻辑、前分析的表象信息，容易导致用户专注能力、反思能力和逻辑能力的弱化。

元宇宙思维：元宇宙强调具身交互与沉浸体验，加深了思维的表象化，“本质”不再重要。

（八）元宇宙去中心化机制≠去中心化结果

组织逻辑：元宇宙的底层是P2P点对点互联的网络，从而在逻辑上绕过了对平台中介的需求，对建立在集中化、科层化原则的组织结构形成了挑战。

分配结果：在实践中，虚拟货币的持有量越来越向大户和机构倾斜，这又带来分配结果上的中心化和垄断，国家也可能重新成为新的中心化。

内容生产逻辑：作为“大规模参与式媒介”，使得元宇宙的主要推动力将来自用户，而不是公司。元宇宙是无数人共同创作的结晶。

市场竞争结果：在内容市场趋向充分竞争的过程中，资本将寻找优秀的内容创作者予以支持。如果平台没有可观的变现机制，优质内容与大型资本的绑定将越来越牢固。

（九）产业元宇宙：生产力的解放，洞察力的飞跃，决策力的提升

由虚向实：游戏体验真实化→游戏元宇宙

由实向虚：产业生产虚拟化→产业元宇宙

（十）元宇宙的四大核心属性

7. 同步和拟真

虚拟空间与现实社会保持高度同步和互通，交互效果接近真实。同步和拟真的虚拟世界是原宇宙构成的基础条件，这意味着现实社会中发生的一切事件将同步于虚拟世界，同时用户在虚拟的元宇宙中进行交互时能得到接近真实的反馈信息。

8. 开源和创造

开源同时意味着技术开源和平台开源，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，不断扩展元宇宙边际。

9. 永续

元宇宙平台不会“暂停”或“结束”，而是以开源的方式运行并无限期地持续。

10. 闭环经济系统

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。经济系统是驱动元宇宙不断前进和发展的引擎。

三、元宇宙技术

技术上，在传统互联网的基础上，元宇宙在沉浸感、参与度、永续性等多方面提出了更高的要求，因此将会由许多独立工具、平台、基础设施、协议等来支持其运行。随着AR、VR、5G、云计算等技术成熟度提升，元宇宙有望逐步从概念走向现实。

元宇宙目前处于技术积累期，成熟形态道阻且长。互联网连接、社交网络生态、AR/VR全套沉浸技术的成熟是元宇宙实现的前提

（十一）元宇宙底层技术

内容生产：人工智能、数字孪生

认证机制：区块链

数据处理：人工智能、云计算

虚拟界面：拓展现实、机器人、脑机接口、可植入生物芯片

网络环境：5G/6G

（十二）元宇宙的通信基础：5G、6G

应用场景：XR设备要达到真正的沉浸感，需要更高的分辨率和帧率，因此需要探索更先进的移动通信技术以及视频压缩算法。5G的高速率、低时延、低能耗、大规模设备连接等特性，能够支持元宇宙所需要的大量应用创新。

发展趋势：目前，基于5G的“杀手级应用”还未出现，因此市场需求度和渗透率还不高。元宇宙有可能以其丰富的内容与强大的社交属性打开5G的大众需求缺口，也许要等到6G突破才能真正达到支持元宇宙庞大数据流和处理能力。

（十三）元宇宙的算力基础：云计算

应用场景：云储存、云计算，特别是云渲染：目前大型游戏采用客户端+服务器的模式，对客户端设备的性能和服务器的承载能力都有较高要求，尤其在3D图形的渲染上完全依赖终端运算。要降低用户门槛、扩大市场，就需要将运算和显示分离，在云端GPU上完成渲染。因此，动态分配算力的云计算系统将是元宇宙的一项基础设施。

发展趋势：NVIDIAOmniverse：云端图形设计与计算平台，将元宇宙的概念用于开发端。EpicCloudgine：为虚幻引擎提供面向元宇宙中海量实时交互式内容的云计算能力。

（十四）元宇宙的虚实界面：拓展现实、机器人、脑机接口

应用场景

拓展现实包括VR（虚拟现实）、AR（增强现实）、MR（融合现实）。

VR：提供沉浸式体验，通过全面接管人类的视觉、听觉、触觉以及动作捕捉来实现元宇宙中的信息输入输出。

AR：则在保留现实世界的基础上叠加一层虚拟信息。

MR：通过向视网膜投射光场，可以实现虚拟与真实之间的部分保留与自由切换。

机器人：通过实体的仿真肉身成为连通元宇宙的另一种渠道。

脑机接口：技术的应用正在成为科技巨头争夺的焦点，目前主要应用于医学领域。

发展趋势

目前，VR产业中Oculus已有一家独大之势，而高通XR2平台则成为唯一的芯片解决方案。AR技术在开发者生态的大力扶持下产生了大量优秀产品。MR则是微软提出的标准，产品为HoloLens。元宇宙有望以UGC内容生态为XR航而言注入活力，打破其内容贫乏的瓶颈。元宇宙激活VR内容生态：VR、无人机、智能手机、可穿戴。VR元年后的第五年，其应用仍然局限于极客人群和专业应用领域。目前的两个瓶颈：技术差距，内容少，价格不是最主要因素。元宇宙的发展将会极大激活VR内容生态，技术在资本的推动下将获得跨越式突破发展。

（十五）元宇宙的生成逻辑：人工智能

应用场景

内容生产：智能生成不重复的海量内容，实现元宇宙的自发有机生长

内容呈现：AI驱动的虚拟数字人将元宇宙的内容有组织地呈现给用户

内容审查：对元宇宙中无法以人工完成的海量内容进行审查，保证元宇宙的安全与合法

发展趋势：为了在元宇宙中实现最大限度的自由，AI技术需要从传统的决策树和状态机向更高级的深度学习、强化学习发展，从而营造随机生成、从不重复的游戏体验，摆脱人工脚本的限制，允许玩家自由探索、创造。

（十六）元宇宙的世界蓝图：数字孪生

应用场景：数字孪生即在虚拟空间内建立真实事物的动态孪生体。借由传感器，本体的运行状态及外部环境数据均可实时映射到孪生体上。该技术最初用于工业制造领域，而元宇宙需要数字孪生来构建细节极致丰富的拟真的环境，营造出沉浸式的在场体验。

发展趋势：Gartner预计数字孪生市场将从2019年的38亿美元增长到2025年的358亿美元，复合年增长率为45.4%。国内主要产品：华为河图Cyberverse、百度DuMixAR51World。

未来数字世界或虚拟世界将比物理世界大上数千倍，工厂和建筑都将有一个数字孪生体模拟和跟踪它们的实体版本。——NVIDIACEO黄仁勋

（十七）元宇宙的认证机制：区块链

应用场景：基于去中心化网络的虚拟货币，使得元宇宙中的价值归属、流通、变现和虚拟身份的认证成为可能。具有稳定、高效、规则透明、确定的优点。此外，NFT（非同质化代币）由于其独一无二、不可复制、不可拆的特性，天然具有收藏属性，因此可以用于记录和交易一些数字资产，如游戏道具、艺术品等。例如：《加密猫》是早期基于NFT逻辑的游戏，每只猫都独一无二的特征组合，可用于交易、收藏。《Roblux》的虚拟货币Robux与法币的汇率。

发展前景：数字货币市场、NFT交易市场的兴起，带动区块链从技术向价值创造延伸，为未来元宇宙闭环经济体系建设创造基础。

四、元宇宙市场

增量市场：低边际成本高边际收益资源配置的帕累托改进资源流通，打破垄断互利双赢，正和博弈。存量市场：帕累托解存量互割内卷竞争零和博弈

11. 元宇宙：增量空间无限

元宇宙的意义在于描绘了数字科技发展的愿景，元宇宙融合VR/AR、5G/WLAN技术、多传感器技术、AI和云产业链等，达到综合环境无限、综合感官无限、玩法无限，远期增量市场空间广阔。元宇宙将带来接入终端、云计算基础设施和虚拟世界消费三个巨大市场。

12. 2B、2C应用市场前景广阔，份额逐年赶超整机设备

2B主要是智慧教育和医疗，2C主要是游戏和电影。应用和内容层面，根据面向对象的不同可分为2B、2C两类：

1）2B领域的应用场景主要涉及到智慧教育、智慧医疗、房地产施工等多个领域。主要内容提供商有lnContext、NearPod、IrisVR；

2）2C领域的内容主要是游戏和电影，社交、直播、游戏等。主要公司有Facebook、NextVR、CCPGames。

五、元宇宙基础设施发展前景

短期内容开发、AI算法、建模仿真将成为公有云的重要应用，未来终端计算渲染云化的云游戏、云医疗、云教育等渐成主流，以实现终端的轻量化、低功耗和泛在化。

13. VR软件：全球科技巨头垄断开发平台，国内软件实力暂时性落后

软件层面主要包括支撑软件和软件工具开发包。支撑软件主要是UI、OS（安卓、Windows等）和中间件（Conduit、VRWorks等）；软件开发工具包主要是SDK和3D引擎，SDK为软件开发者提供平面设计、建模、动画、音视频以及交互工具，3D引擎则负责对数据进行算法驱动，实现在虚拟世界中呈现物理世界的各种关系。

其中，开发平台领域主要被全球知名科技公司垄断，比如苹果、谷歌、索尼等；国内公司主要是华为已有布局，搭建了AR/VREngine3.0版本助力开发者共建AR/VR生态，但整体上国内实力落后于国外。

14. 内容制作和分发层面，全球三大品牌均采用各自的系统软件

内容制作和分发是虚拟现实技术中场景的数字表达，包括虚拟现实内容表示、内容编码、实时交互、存储和分发等。VIVE的系统软件由Steam公司开发并向其它品牌VR终端厂商授权使用，Oculus和PSVR的系统软件分别由Facebook和索尼自主开发，国内以腾讯及众多游戏制作公司为核心，大量跨行业企业、组织、机构蠢蠢欲动。