元宇宙六大技术支柱全面概括

正如互联网经济是架构在 IT 相关技术基础之上，元宇宙的崛起离不开庞大技术体系的支撑。

我们研究了业界对元宇宙技术体系的各种分析和论述，总结提炼出支撑元宇宙的六大技术支柱，这应该是目前对元宇宙技术体系最全面的概括。

元宇宙六大技术

我们把这六大技术支柱的英文组合成一个比较有意思的缩写 BIGANT ,趣称为“大蚂蚁”,你可以想象这是来自元宇宙的大蚂蚁。其实蚂蚁是非常有意思的动物,单只蚂蚁的智商很低,但一大群蚂蚁构成的小社会具有很高的智慧:它们可以调节温度、建构出复杂的蚁穴结构、管理真菌农场、照管蚜虫牧场,它们可以组建分工复杂的军队、运用多种战略战术作战，令人吃惊的是,成员数量越多,蚂蚁的群体智慧就越高。“大蚂蚁”可以说集数字技术之大成。从图中可以看到元宇宙对于数字技术的拉动作用。

支撑“元宇宙”的六大技术支柱 BIGANT 包括:

B 指区块链技术(Blockchain)，I 指交互技术(Interactivity) [ nt r k't v t ] ，G 指电子游戏技术(Game)，A 指人工智能技术(AI)，N 指网络及运算技术 (Network)，T 指物联网技术(Internet of Things)。这六大技术体系,既是六座技术高塔,也是六条技术英雄们的宽广财富之路。

一、区块链技术 Blockchain

区块链是支撑元宇宙经济体系最重要的基础!元宇宙一定息去中心化的,用户的虚拟资产必须能跨越各个子元宇宙进行流转和交易,才能形成庞大的经济体系。

通过 NFT (非同质化通证)、 DAO 、智能合约、 DeFi 等区块链技术和应用,将激发创作者经济时代,催生海量内容创新。基于区块链技术,将有效打造元宇宙去中心化的清结算平台和价值传递机制,保障价值归属与流转,实现元宇宙经济系统运行的稳定、高效、透明和确定性。

二、交互技术 Interactivity

交互技术

通过AR、VR 等交互技术提升游戏的沉浸感。人体交互技术是制约当前元宇宙沉浸感的最大瓶颈所在，交互技术分为输出技术和输入技术。输出技术包括头戴式显示器、触觉、痛觉、嗅觉甚至直接神经信息传输等各种电信号转换于人体感官的技术;输入技术包括微型摄像头、位置传感器、力量传感器、速度传感器等。复合的交互技术还包括各类脑机接口,这也是交互技术的终极发展方向。

人眼分辨率为16K,这是没有窗纱效应的沉浸感起点。如果想要流畅平滑真实的120Hz以上刷新率,即使在色深色彩范围都相当有限的情况下,1秒的数据量就高达15GB，所以单就显示技术而言估计得3年左右才能达到这个水平,前提是其他关键模组还得跟得上。

目前包括 Oculus、Quest2在内的大部分产品只支持到双目4K,刷新率从90Hz往120Hz,还只是较粗糙的玩具级。未来，随着以VR、AR 为代表的人机交互技术的发展，由更加拟真、高频的人机交互方式承载的虚拟开放世界游戏，其沉浸感也有望得到大幅提升，从而缩小与元宇宙成熟形态之间的差距。

三、电子游戏技术 Game

这里所说的电游戏技术既包括游戏引擎相关的3D建模和传 实时渲染,也包括数字李生相关的3D引擎和仿真技术。前者是虚拟世界大开发解放大众生产力的关键性技术,要像美图秀秀把 PS 的专业门槛拉低到现在普通百姓都能做一样,只有把复杂3D人物事物乃至游戏都拉低到普罗大众都能做,才能实现元宇宙创作者经济的大繁荣。

后者是物理世界虚拟化数字化的关键性工具,同样需要大幅把门槛拉低到普通民众都能操作的程度,才能极大加速真实世界数字化的进程。这里面最大的技术门槛在于仿真技术,即得让数字孪生后的事物必须遵守物理定律、重力定律、电磁定律、电磁波定律,例如光、无线电波,必须遵守压力和声音的规律。

电子游戏技术与交互技术的协同发展,是实现元宇宙用户规模爆发性增长的两大前提,前者解决的是内容极度丰富,后者解决的是沉浸感。

四、网络及运算技术 Network

元宇宙要求高同步低延时，从而用户可以获得实时、流畅的完美体验。根据独立第三方网络测试机构Open Signal的测试数据，4G LTE的端到端时延可达98毫秒，满足视频会议、线上课堂等场景的互动需求，但远不能满足元宇宙对于低时延的严苛要求。VR设备一大难题是传输时延造成的眩晕感，其指标为转动头部到转动画面的延迟，5G带宽与传输速率的提升能有效改善时延并降低眩晕感。

根据诺基亚贝尔数据，5G端到端时延可控制在10ms以内。元宇宙中需对大量数据进行迅速传输，需依赖强大的通讯基础设施。受限于基站数量，5G实际传输速率或难以达到其设计水平，而根据日韩对6G网络技术的展望，6G时延有望缩短至5G的十分之一，传输速率有望达到5G的50倍，有望真正实现元宇宙低延迟的关键特征。 

此外，边缘计算常被认为是元宇宙的关键基建，通过在数据源头的附近采用开放平台，就近直接提供最近端的服务，从而帮助终端用户补足本地算力，提升处理效率，尽可能降低网络延迟和网络拥堵风险。

元宇宙要求用户可使用任何设备登录，随时随地沉浸其中，要求实时监测数据并进行大量计算，单个或少数服务器难以支撑元宇宙的庞大运算量。云计算作为分布式计算的一种，其强大的计算能力有望支撑大量用户同时在线。

五、人工智能技术 AI

通过区块链、AI 技术降低内容创作门槛，提升游戏的可延展性。人工智能技术在元宇宙的各个层面、各种应用、各个场景下无处不在。包括区块链里的智能合约、交互里的 AI 识别、游戏里的代码人物、物品乃至情节的自动生成、智能网络里的 AI 能力、物联网里的数据 AI 等,还包括元宇宙里虚拟人物的语音语义识别与沟通、社交关系的 AI 推荐、各种 DAO 的 AI 运行、各种虚拟场景的 AI 建设、各种分析预测推理等。

在专业生产内容(PGC)方面，第一方游戏内容是建立元宇宙的基础场所，而目前3D 游戏在场景和人物建模上都需要耗费大量的人力、物力和时间。为实现元宇宙与现实社会高度同步，算法、算力及AI 建模技术的进步有望提升PGC 的生产效率。在用户生产内容(UGC)方面，第三方自由创作的内容，以及闭环经济体的持续激励，是元宇宙延续并扩张的核心驱动力。目前游戏UGC 创作领域编程门槛过高，创作的高定制化和易得性不可兼得，同时鲜有游戏具备闭环经济体。因此，为达到元宇宙所需的可延展性，需要区块链经济、AI、综合内容平台等产业的技术突破

六、物联网技术 Internet of Things

通过5G、云计算技术支撑大规模用户同时在线，提升游戏的可进入。

元宇宙是大规模的参与式媒介，交互用户数量将达到亿级。 目前大型在线游戏均使用客户端软件，以游戏运营商服务器和用户计算机为处理终端运行。 该模式下，对计算机终端的性能要求形成了用户使用门槛，进而限制了用户触达;同时，终端服务器承载能力有限，难以支撑大规模用户同时在线。 而5G 和云计算等底层技术的进步和普及，是未来突破游戏可进入性限制的关键。

物联网技术既承担了物理世界数字化的前端采集与处理职能,同时也承担了元宇宙虚实共生的虚拟世界去渗透乃至管理物理世界的职能。只有真正实现了万物互联,元宇宙实现虚实共生才真正有了可能!物理网技术的发展,为数字孪生后的虚拟世界提供了实时精准持续的鲜活数据供给,使元宇宙虚拟世界里的人们足不出网就可以明察物理世界的秋毫。

5G网络的普及为物联网的爆发提供了网络基础,但电池技术、传感性技术和 AI 边缘计算等方面的瓶颈依然制约了物联网的大规模发展,可望5年左右会有质的改善。

编辑：黄飞