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元宇宙產(chǎn)業(yè)的成熟，需要大量的基礎(chǔ)研究做支撐。要理解元宇宙落地之路的漫長(zhǎng)與最新Facebook高調(diào)入場(chǎng)的原因，揭開元宇宙市場(chǎng)巨大想象空間的面紗，這次我們可以先來探索一下它的基礎(chǔ)核心技術(shù)之一——虛擬現(xiàn)實(shí)（VR），一個(gè)大眾非常熟悉、卻一直在苦苦探尋出路的技術(shù)。

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VR≠虛擬現(xiàn)實(shí)

如果你問身邊的人什么是VR，絕大多數(shù)的回復(fù)是“VR就是虛擬現(xiàn)實(shí)”。近幾年，虛擬現(xiàn)實(shí)越來越活躍地出現(xiàn)在人們的視線中，VR體驗(yàn)館、VR眼鏡、VR頭盔，2018年的電影《頭號(hào)玩家》，更是掀起了一股VR熱潮。

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其實(shí)，上面提到的都是狹義的虛擬現(xiàn)實(shí)，而帶上頭盔體驗(yàn)虛擬世界，也只是虛擬現(xiàn)實(shí)最微不足道的應(yīng)用之一。

廣義的虛擬現(xiàn)實(shí)，除了VR，還包括AR（Augmented Reality，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)）和MR（Mixed Reality，混合現(xiàn)實(shí)），三者合稱“泛虛擬現(xiàn)實(shí)” “擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)” （XR）。

它們都是以計(jì)算機(jī)為核心，通過將虛擬信息構(gòu)建、疊加，再融合于現(xiàn)實(shí)環(huán)境或虛擬空間，從而形成交互式場(chǎng)景的綜合計(jì)算平臺(tái)。也就是建立一個(gè)包含實(shí)時(shí)信息、三維靜態(tài)圖像或者運(yùn)動(dòng)物體的完全仿真的虛擬空間，最后按照一定的規(guī)則與用戶進(jìn)行交互。

而VR、AR與MR的差異，體現(xiàn)在虛擬信息和真實(shí)世界的交互方式上。這個(gè)虛擬空間可以獨(dú)立于真實(shí)世界之外（VR技術(shù)），也可疊加在真實(shí)世界之上（AR技術(shù)），甚至與真實(shí)世界融為一體（MR技術(shù)）。目前發(fā)展情況來看，最具商業(yè)價(jià)值的很可能不是最先發(fā)展起來的VR，而是具有融合性的MR和XR。

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虛擬現(xiàn)實(shí)發(fā)展現(xiàn)狀

美國(guó)：VR技術(shù)誕生于NASA的Ames實(shí)驗(yàn)室。作為VR技術(shù)的發(fā)源地，美國(guó)如今仍然引領(lǐng)全球VR產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。微軟公司推出的MR頭顯Microsoft HoloLens，沒有線纜和聽筒，不需要連接計(jì)算機(jī)，借助集成的透視鏡片、立體音效、傳感器和處理器，就能把全息圖像釘在真實(shí)物理環(huán)境中。

歐洲：2016年開始，越來越多的歐洲企業(yè)投入VR產(chǎn)業(yè)。整體來講，法國(guó)目前在VR總體處于領(lǐng)先地位，同時(shí)，英國(guó)設(shè)計(jì)的DVS系統(tǒng)在嘗試對(duì)VR技術(shù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，而且對(duì)于VR技術(shù)處理以及輔助設(shè)備設(shè)計(jì)研究方面，英國(guó)處于較前列。

中國(guó)：國(guó)內(nèi)VR技術(shù)研究起步較晚，與歐美發(fā)達(dá)國(guó)家有一定差距，尤其是高性能圖形顯卡和3D引擎。隨著計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)工程等技術(shù)的高速發(fā)展，VR技術(shù)已經(jīng)得到國(guó)家的高度重視，目前北京航空航天大學(xué)（虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室）、清華大學(xué)（國(guó)家光盤工程研究中心）、浙江大學(xué)（CAD&CG國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室）、上海交通大學(xué)（圖像處理模式識(shí)別研究所）、武漢理工大學(xué)（智能制造與控制研究所）等一系列高校和單位都在進(jìn)行VR研究工作和嘗試。

表1：我國(guó)部分城市VR產(chǎn)業(yè)發(fā)展布局

來源：火石創(chuàng)造根據(jù)公開資料整理

下圖是VR基金2019年全球虛擬現(xiàn)實(shí)百?gòu)?qiáng)企業(yè)名錄。相比2017年僅有一家入選，2019年則涌現(xiàn)出一批中國(guó)企業(yè)（華為、小米、大朋VR等）。

圖1：VR基金2019年全球虛擬現(xiàn)實(shí)百?gòu)?qiáng)企業(yè)名錄 來源：圖片來自網(wǎng)絡(luò)，侵刪

虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)目前處于部分沉浸期，如下圖：

圖2：虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)發(fā)展階段 來源：火石創(chuàng)造根據(jù)公開資料整理

隨著時(shí)間的推移，虛擬現(xiàn)實(shí)將加速賦能千行百業(yè)，催生數(shù)字經(jīng)濟(jì)的新業(yè)態(tài)、新模式。工業(yè)制造領(lǐng)域，寶馬、英偉達(dá)正在合作建設(shè)工廠，華東多個(gè)企業(yè)正在開展類似的數(shù)字孿生，通過虛擬設(shè)計(jì)完成后，直接下達(dá)到工廠生產(chǎn)；醫(yī)療健康領(lǐng)域，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已經(jīng)在口腔手術(shù)、脊柱手術(shù)、整形手術(shù)、心血管手術(shù)等得到廣泛運(yùn)用；新聞傳播領(lǐng)域，也展示了VR的很多直播應(yīng)用；教育培訓(xùn)領(lǐng)域，VR技術(shù)已經(jīng)滲透到高等教育、職業(yè)培訓(xùn)等，很多高校紛紛在建設(shè)VR實(shí)驗(yàn)室。

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虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)鏈與技術(shù)分析

根據(jù)對(duì)VR產(chǎn)業(yè)的觀察，該產(chǎn)業(yè)鏈由核心零部件與底層軟件、核心設(shè)備與內(nèi)容服務(wù)以及終端VR解決方案三大部分構(gòu)成。如下圖：

圖3：虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)鏈 來源：火石創(chuàng)造根據(jù)公開資料整理

下面從VR行業(yè)核心技術(shù)（建模、感知交互、渲染、傳輸分發(fā)、顯示）在國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀來深入了解一下這個(gè)產(chǎn)業(yè)。

表2：VR行業(yè)核心技術(shù)

來源：火石創(chuàng)造根據(jù)公開資料整理

綜合來講，目前國(guó)內(nèi)在底層硬軟件和生態(tài)系統(tǒng)建設(shè)上與海外先進(jìn)水平還有明顯差距，但是其中的不少環(huán)節(jié)差距在不斷縮小，尤其是在網(wǎng)絡(luò)傳輸與顯示制造上存在較大發(fā)展空間。

除了以上核心技術(shù)，與虛擬現(xiàn)實(shí)緊密關(guān)聯(lián)的其他技術(shù)革新也對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，這些關(guān)聯(lián)技術(shù)主要是計(jì)算機(jī)仿真、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、人工智能、5G通信與大數(shù)據(jù)。

表3：VR行業(yè)關(guān)聯(lián)技術(shù)

來源：火石創(chuàng)造根據(jù)公開資料整理

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小結(jié)

曾經(jīng)出現(xiàn)在科幻小說中的場(chǎng)景，在技術(shù)演進(jìn)和人類需求的共同推動(dòng)下，元宇宙的實(shí)現(xiàn)，元宇宙產(chǎn)業(yè)的成熟，其實(shí)只是一個(gè)時(shí)間問題。

元宇宙是一個(gè)非常開放、復(fù)雜、巨大的系統(tǒng)，是未來信息交互的終極形態(tài)。它涵蓋了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)空間系統(tǒng)，以及眾多硬件設(shè)備和現(xiàn)實(shí)條件，是由多類型建設(shè)者共同構(gòu)建的超大型數(shù)字應(yīng)用生態(tài)。作為元宇宙核心技術(shù)之一的虛擬技術(shù)，則是該系統(tǒng)中不可或缺的一環(huán)。

為了加快推動(dòng)元宇宙從概念走向現(xiàn)實(shí)，并在未來的全球競(jìng)爭(zhēng)中搶占先機(jī)，我國(guó)應(yīng)在虛擬現(xiàn)實(shí)核心技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)做好前瞻性布局。目前，除了虛擬現(xiàn)實(shí)，區(qū)塊鏈、人工智能等其他底層技術(shù)距離元宇宙落地應(yīng)用的需求仍有較大差距，國(guó)家應(yīng)加強(qiáng)布局，鼓勵(lì)相關(guān)企業(yè)加強(qiáng)基礎(chǔ)研究，增強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新能力，穩(wěn)步提高相關(guān)產(chǎn)業(yè)技術(shù)的成熟度。

今年，“元宇宙”持續(xù)高溫，但多數(shù)產(chǎn)品還停留在概念層面，為了一探元宇宙的本質(zhì)，我們先回到引發(fā)這波“風(fēng)暴”的公司——Meta這里。

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小扎宣布將公司名變更為“Meta”的當(dāng)天，便發(fā)布了《創(chuàng)始人的信》來表述“元宇宙”，在感受上是“沉浸式”的，“讓感覺真正與另一個(gè)人在一起是社交技術(shù)的終極夢(mèng)想?！?/p>

在元宇宙里，借助技術(shù)手段，將實(shí)現(xiàn)社交、購(gòu)物、工作、學(xué)習(xí)、玩耍等全新的體驗(yàn)。

小扎特別提到“全息圖”，人們可以瞬間到達(dá)辦公室，與好友聚會(huì)，與父母在客廳敘舊……“在元宇宙的世界里，物理事物都可變成全息圖?！?/p>

這不僅讓人想起虛擬偶像“初音未來”開演唱會(huì)時(shí)，就是借助全息圖出現(xiàn)在萬千歌迷面前。人們?yōu)榱思o(jì)念已故歌星鄧麗君，在一次演唱會(huì)上，也用這種方式讓她“復(fù)活”。

一位旅居美國(guó)的朋友最近這段時(shí)間體驗(yàn)了用meta的元宇宙產(chǎn)品開會(huì)。

先做個(gè)對(duì)比，普通的網(wǎng)絡(luò)會(huì)議，無論是借助zoom，還是騰訊會(huì)議、釘釘、飛書等工具，視頻在線、語音連接、打字聊天等都是通過電腦屏幕做交互，而meta的元宇宙會(huì)議產(chǎn)品由幾個(gè)要件構(gòu)成：

硬件方面，每個(gè)人能都要準(zhǔn)備一個(gè)VR頭盔Oculus Quest 2，每個(gè)頭盔上需預(yù)裝VR的會(huì)議服務(wù)軟件Horizon Workrooms，才能進(jìn)入元宇宙會(huì)議。

進(jìn)入會(huì)議的每個(gè)人，預(yù)先挑選心儀的“卡通”形象代表自己，在走到會(huì)議主持人預(yù)定好的“房間”時(shí)，便出現(xiàn)各種“卡通人”圍坐在一張會(huì)議桌前的情景。

這位朋友描述，他在家里的桌子上怎么操作電腦，在Horizon Workrooms的會(huì)議室里，也幾乎實(shí)現(xiàn)同步顯示，例如打開會(huì)議記錄本、打開微信回復(fù)信息、打開工作郵箱等，元宇宙中的那個(gè)“他”與線下自己的完全行為同步。

是不是已經(jīng)初步體會(huì)到這種全新交互技術(shù)的魅力？但以上所有行為，都有一天前提條件，注冊(cè)Facebook的賬號(hào)。

除開會(huì)場(chǎng)景，元宇宙讓其他領(lǐng)域興奮的地方，是看到未來可能的一種方向。

例如微軟在宣布和Meta攜手探索元宇宙的時(shí)候，就是自家的游戲產(chǎn)品可以通過這種方式增加真實(shí)的體驗(yàn)、創(chuàng)造更多的玩法。

就像打《和平精英》，在手機(jī)或者平板電腦上觸屏發(fā)出任務(wù)，但在元宇宙的世界里里，可能你就化身為某某戰(zhàn)士，配合團(tuán)隊(duì)，打擊敵人、完成任務(wù)……細(xì)想，這中間是不是還隔著一個(gè)線下CS游戲?

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對(duì)于元宇宙的感性理解，我目前搜集到的素材大概只有這些，至于它還會(huì)開創(chuàng)出什么樣的創(chuàng)新玩法，這是未來幾年值得關(guān)注的話題，畢竟連小扎都給自己預(yù)設(shè)了時(shí)間限度：五年。

業(yè)界專家對(duì)元宇宙的關(guān)注更久遠(yuǎn)，他們甚至認(rèn)為這是一個(gè)重新火起來的話題，貝恩公司全球合伙人朱永磊就認(rèn)為，2003年西方國(guó)家就流行過一個(gè)游戲《SLUDGE LIFE》、2011年《我的世界》這兩款游戲，“很多元宇宙的元素都在這里面成型。”

朱永磊拿《SLUDGE LIFE》舉例，因?yàn)椤坝螒蚶镉幸粋€(gè)非常強(qiáng)大的獨(dú)立生態(tài)系統(tǒng)，有自己的貨幣，可以在里面生活，可以結(jié)婚，可以教育，可以做生意。”

《SLUDGE LIFE》游戲界面

畢竟過去一段時(shí)間，這些應(yīng)用都只是一度流行，并未成為主流，而這一波助推元宇宙概念的因素還有區(qū)塊鏈興起、加密幣技術(shù)的成熟，另外，就是臉書的助推，“它把名字改成Meta，可以說是原子彈級(jí)別的重磅炸彈?！?/p>

朱永磊認(rèn)為，很多巨頭公司都對(duì)元宇宙表達(dá)了興趣，然而距離看到成熟產(chǎn)品的出臺(tái)還很遠(yuǎn)，“呈現(xiàn)什么樣的應(yīng)用，底層架構(gòu)成什么樣，全行業(yè)對(duì)于這些并沒有達(dá)成清晰的共識(shí)?！?/p>

他對(duì)此做了初步假設(shè)，無論哪個(gè)方向，都會(huì)對(duì)芯片帶來提振。

例如，元宇宙背后仍然是基于云計(jì)算的架構(gòu)，另外，元宇宙里還有一個(gè)重要概念是“去中心化”，他認(rèn)為這是區(qū)塊鏈帶來的，“無論是去中心化還是中心化，都需要一個(gè)龐大的基本的計(jì)算的基礎(chǔ)設(shè)施。”

元宇宙概念里還有很多AI因素，以及它所強(qiáng)調(diào)的“沉浸式”體驗(yàn)，與用戶密切相關(guān)，一個(gè)是VR設(shè)備，另一個(gè)是AR設(shè)備，里面包括了我們和用戶端的圖象處理，都是用戶端的AI的處理。

“僅從基礎(chǔ)架構(gòu)來講，都會(huì)刺激通用芯片，以及專用芯片的提振?！?/p>

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然而，現(xiàn)在的語境仍然是“芯片慌”。這一現(xiàn)象是從2020年下半年開始，背后的原因，一方面是供給端的短缺，另一方面為需求端的繁榮。

在供給端，全球晶圓廠在2015年到2019年就存在擴(kuò)產(chǎn)不足的情形。

晶圓是生產(chǎn)芯片的最基礎(chǔ)材料，它的形態(tài)為“薄薄的、圓形的高純硅晶片”，在其上加工制作各種電器元件結(jié)構(gòu)，使之成為有特定性功能的IC產(chǎn)品。

但據(jù)ICInsights統(tǒng)計(jì)，2009-2019年，全球共關(guān)閉了100座晶圓代工廠，其中8寸晶圓廠為24座，占比24%，6寸晶圓廠為42座，占比42%。

目前，全球8寸晶圓的短缺最為厲害，這是因?yàn)?，全球芯片制造龍頭臺(tái)積電采用較為激進(jìn)的折舊策略，設(shè)備折舊后，即對(duì)成熟制程降價(jià)以打擊競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，導(dǎo)致8寸晶圓等成熟制程利潤(rùn)有限。

面對(duì)短缺，晶圓近期也在擴(kuò)產(chǎn)，然而，擴(kuò)產(chǎn)仍以12寸為主，另外，晶圓的擴(kuò)產(chǎn)周期在12到24個(gè)月，因此，未來一到兩年，”芯片荒“的問題仍然無法緩解。

與供給端短缺相對(duì)應(yīng)的是，需求端的繁榮，加劇了供需矛盾。

以智能化為代表的科技創(chuàng)新，帶動(dòng)了5G、物聯(lián)網(wǎng)、新能源汽車、云計(jì)算等領(lǐng)域應(yīng)用的繁榮，這些領(lǐng)域，在底層架構(gòu)上，都有一個(gè)繞不開的話題，芯片。

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貝恩公司通過研究發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)階段的“芯片荒”分三種情形：

• 一是正常的需求，上文提及的“需求端的繁榮”都屬于正常情況。

• 二是疫情因素的刺激，例如疫情期間，PC、筆記本電腦、平板設(shè)備，在2020~2021年取得兩位數(shù)的增長(zhǎng)，過去十來年里面，這些行業(yè)雖然有增長(zhǎng)，但是都是個(gè)位數(shù)。

• 三是恐慌性增長(zhǎng)，例如因?yàn)轭A(yù)知到芯片短缺，進(jìn)行囤貨而造成。

“疫情不僅形成終端電子消費(fèi)品的銷量增長(zhǎng)，這個(gè)過程中，遠(yuǎn)程工作、物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展也推動(dòng)了云計(jì)算相關(guān)芯片的短缺”，貝恩公司全球合伙人、大中華區(qū)高科技業(yè)務(wù)主席成鑫分析。

他認(rèn)為，云計(jì)算領(lǐng)域混合云的持續(xù)滲透，導(dǎo)致企業(yè)的計(jì)算中心會(huì)需要越來越多的服務(wù)器，“今年已經(jīng)有30-40%的增長(zhǎng)?！?/p>

這背后的底層邏輯是，云計(jì)算的需求遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過芯片的產(chǎn)能，并且還會(huì)延續(xù)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間，怎么應(yīng)對(duì)呢？

“可能不存在很快的方法，但是我們已經(jīng)看到，大的云廠開始自研服務(wù)器的芯片，這個(gè)都是為了解決長(zhǎng)期芯片的供應(yīng)的潛在的解決方案。”

另據(jù)中銀基金的研究，2021年一季度，小米、三星等手機(jī)品牌商先后表示芯片處于“極度短缺”狀態(tài)，這也影響到了“中低端機(jī)型的生產(chǎn)，甚至連部分旗艦芯片也存在缺貨問題?！?/p>

2020年12月，媒體報(bào)道稱上汽大眾、一汽大眾等車廠由于芯片供應(yīng)不足將進(jìn)入停產(chǎn)狀態(tài)，盡管兩家企業(yè)都回應(yīng)交付沒有受到影響，但根據(jù)媒體后續(xù)采訪，汽車芯片的短缺已經(jīng)成為行業(yè)普遍現(xiàn)象。

芯片已經(jīng)成為這些高科技領(lǐng)域基建中的基建，它的短缺，掣肘著行業(yè)前行的速度。

可以想象，如果元宇宙未來幾年出現(xiàn)越來越多的產(chǎn)品，這里面包含的云計(jì)算、區(qū)塊鏈、AI等技術(shù)，每一個(gè)應(yīng)用都需要面對(duì)芯片這個(gè)問題。