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一文看懂元宇宙產業鏈生態

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一文看懂元宇宙產業鏈生態

元宇宙的方方面面,一文看懂!

文|中國電子信息產業發展研究院  溫曉君 等

編輯|智東西內參

元宇宙(Metaverse)的概念最早由美國作家于 1992 年提出。2021年 3 月,美國 Roblox 公司首次將“元宇宙”寫進招股說明書,引發了社會各界的關注。2021 年 10 月,Facebook 更名為 Meta,引發了“元宇宙”概念第二波熱潮。國內外巨頭企業紛紛布局元宇宙領域。我國一些地方政府也積極布局元宇宙,上海、武漢、合肥、無錫、杭州、南昌、廈門等地先后提出重點發展元宇宙相關產業。元宇宙成為各界關注熱點,新模式新業態不斷涌現。

本期的智能內參,我們推薦中國電子信息產業發展研究院的報告《元宇宙產業鏈生態白皮書》,總結元宇宙產業發展現狀,梳理元宇宙技術體系與產業鏈各環節發展情況,分析了各地發展現狀、投融資情況。

01.元宇宙發展情況

1、全球元宇宙發展現狀及特點

美國率先推出元宇宙概念,擁抱創新的同時積極關注數據安全與加密貨幣監管。對于加密貨幣實行牌照化管理,因州而異,但框架逐步完善,可執行性強,有效遏制了初期區塊鏈和數字貨幣領域出現的亂象。

韓國表現出對元宇宙強烈的緊迫感,已出現從用戶群體到平臺搭建者共同營造的元宇宙熱潮,政企合作共同布局該領域,2021 年 11 月 3 日,首爾市政府制定了全球第一個中長期元宇宙政策文件“元宇宙首爾基本計劃(Basic Plan for Metaverse Seoul)”,宣布建立名為“元宇宙首爾(Metaverse Seoul)”的元宇宙平臺。

2021年 7 月,日本經濟產業省發布了《關于虛擬空間行業未來可能性與課題的調查報告》,歸納總結日本虛擬空間行業亟須解決的問題,以期能在全球虛擬空間行業中占據主導地位。11 月,日本成立“一般社團法人日本元宇宙協會”,將與金融廳等行政機關相互配合,啟動市場構建,力爭使日本成為元宇宙發達國家。

社交與游戲方面,典型的入局者為 Meta,目前已形成了相對全面的業務布局,莉莉絲、羅布樂思等游戲公司相繼推出元宇宙相關游戲,索尼依托日本 ACG 產業積累及豐富的IP 資源,旗下 PlayStation VR 在全球銷量排名前三。

虛擬數字人方面,目前已有眾多公司或機構入局虛擬數字人,且技術的仿真效果更加成熟,如入學清華的首個 AI 虛擬學生“華智冰”、阿里的 AYAYI、抖音 UP 主柳夜熙等。此外,從娛樂等應用場景向外延伸相應的技術應用已應用在演出及會議等領域,2021 年 11 月,賈斯汀·比伯與虛擬音樂會公司 WaveVR 合作,向全球歌迷獻上了一場 30 分鐘的“元宇宙演唱會”。

在工業制造方面,美國已將元宇宙成果應用于工業制造領域,寶馬使用 Omniverse 設計整個工廠的數字孿生體系,在真實生產新產品前,完成設計、模擬、優化等一系列復雜的過程。

中國在各地政府、企業的助推下,相繼成立了長三角元宇宙聯盟、廣州元宇宙創新聯盟等產業聯盟,致力于協同上下游推進元宇宙發展。三星等巨頭也積極為元宇宙搭建資本基礎,推出元宇宙基金并大受歡迎。2021 年11 月,英偉達、Roblox 等四家知名科技巨頭高管圍繞“元宇宙愿景”舉行大型討論會。國內互聯網企業搶先布局,通過并購等方式不斷完善產業鏈體系,形成了以龍頭企業為核心,版圖不斷擴展的生態。

2、我國元宇宙發展現狀及特點

各地相繼出臺支持元宇宙相關政策,搶占元宇宙先發優勢。部分城市在規劃、政府工作報告中先后提及元宇宙。目前,杭州未來科技城發布 XR 產業發展計劃,布局元宇宙,推動產業升級;無錫發布了《太湖灣科創帶引領區元宇宙生態產業發展規劃》,提出打造國內元宇宙生態產業示范區;北京表示將推動組建元宇宙新型創新聯合體,探索建設元宇宙產業聚集區;成都布局成立元宇宙產業聯盟,將構建交子大道元宇宙中心;上海市經信委印發的《上海市電子信息產業發展“十四五”規劃》中提到對元宇宙的產業布局;廈門市工業和信息化局、廈門市大數據管理局聯合發布《廈門市元宇宙產業發展三年行動計劃(2022-2024 年)》(以下簡稱《計劃》),力爭到 2024 年,元宇宙產業生態初具雛形。

近年來我國 ICT 產業快速發展,并逐步在虛擬現實/增強現實(VR/AR)終端、通信網絡設備、數通設備、液晶顯示面板、軟件交互等領域取得顯著進步,構筑起產業發展長板。一方面,我國 ICT 行業領域,消費市場規模龐大、行業級應用場景種類繁多、企業應用創新活躍,為“元宇宙”技術蜂巢爆發創新提供有力的市場與智力支撐基礎。另一方面,底層技術的缺失也帶來了重大的挑戰。一是 VR/AR 頭顯設備,手機、電腦、電視等消費終端提供“元宇宙”現實世界與數字世界交互的接口或界面,擴大我國終端整機既有制造優勢與加速推動“元宇宙”新型智能硬件普及與應用推廣爆發,將形成有力互推作用,帶來廣闊的發展前景。二是缺少 XR 專業芯片,缺少 XR 底層開發平臺及工具,在“中美貿易”摩擦的今天,給“元宇宙”的發展帶來了重大挑戰。

02.技術體系與產業鏈

元宇宙的“元”具備創新、創造的特征,“宇宙”代表時間、空間和人的概念。元宇宙是以信息基礎設施為載體,以虛擬現實(VR/AR/ MR /XR)為核心技術支撐,以數據為基礎性戰略資源,構建而成的數字化時空域。元宇宙具有虛實融合、去中心化、多元開放、持續演進等特點。伴隨新技術的迭代升級和新應用的融合創新,“元宇宙”的內涵外延將不斷拓展延伸。

技術演變為“元宇宙”構建平臺載體。現實世界技術發展日新月異,為“元宇宙”發展帶來契機。以物聯網、互聯網、5G/6G 網絡、Wifi6 等通信設施及技術為基礎,構建“元宇宙”基礎設施,為虛實融合及交互提供平臺載體。運用云計算、人工智能、區塊鏈等為代表的數字化新技術,將真實宇宙數字化,生成虛擬宇宙,虛擬宇宙具備真實宇宙的所有特性。最后在大數據中心、智能計算中心、邊緣計算中心等算力基礎設施上,對虛擬宇宙進行再創造,達到虛實融合。

以虛擬現實為核心的信息技術構成“元宇宙”技術主干,推動多類型新興技術融合創新發展。“元宇宙”以虛擬現實(VR/AR/ MR /XR)頭顯、智能可穿戴、腦機接口等打通與現實世界沉浸式交互的接口,以數字孿生、三維仿真等建模仿真工具、內容制作工具構筑虛實交互體驗,以實時渲染、4K/8K 超高清視頻、三維/全息顯示等實現真實、順暢的交互呈現,最終在基礎芯片、元器件、操作系統等軟硬件技術基礎上構成“元宇宙”終端入口。

▲元宇宙技術體系

“元宇宙”產業鏈分為基礎設施層、核心層和應用服務層。

▲元宇宙產業鏈全景圖

基礎設施層包含通信網絡基礎設施、算力基礎設施和新技術基礎設施,主要負責數據的實時傳輸與分發、存儲計算與處理、挖掘與分析決策。

核心層由終端入口、時空生成、交互體驗、產業平臺、虛擬社會架構組成。其中終端入口包含接入“元宇宙”的各類終端以及這些終端所需的基礎軟硬件;時空生成包含將真實物體數字化所需的技術工具;交互體驗包含“元宇宙”中的各類交互技術;產業平臺包括游戲平臺、社交平臺等;虛擬社會架構包括安全體系、信用體系等。

應用服務層包含消費端應用服務、行業應用端服務、政府端應用。完整的“元宇宙”形成后,其將賦能工業生產、醫療健康、教育培訓、文化娛樂等傳統行業,創造信息消費新業態新模式,對人類的生產生活方式帶來顛覆式變革。

按產業鏈各環節劃分,元宇宙重點企業可以歸納為下圖所示。

▲元宇宙產業鏈全景圖

03.基礎設施層,元宇宙的血液系統

1、通信網絡基礎設施

通信基礎設施作為支撐“元宇宙”運行的血液系統,涵蓋了光纖通信、5G/6G 移動通信、WIFI6、工業互聯網等多類型系統設施,為元宇宙海量元素互聯、交互提供連接保障。尤其以 5G、千兆光網為代表的“雙千兆”網絡是當前“元宇宙”建設發展的重要基礎設施,基于 5G 技術增強型移動寬帶、超可靠低時延和海量物聯三大特性,為元宇宙應用爆發提供堅實連接基礎。下面,以“雙千兆”網絡建設應用和技術走勢為例,分析元宇宙網絡通信基礎設施發展特點。

“雙千兆”網絡頂層設計持續強化。2021 年和 2022 年政府工作報告提出加大 5G 網絡和千兆光網建設力度,推動 5G規模化應用;各部委也相繼印發《“雙千兆”網絡協同發展行動 計 劃 ( 2021-2023 年 )》、《 5G 應 用 “ 揚 帆 ” 行 動 計 劃(2021-2023 年)》等行業指導性文件,為我國網絡基礎設施建設和產業創新發展提供了支撐保障環境。在國家相關頂層規劃指導下,各省、市、自治區加快布局,相繼印發 5G 網絡基礎設施、產業應用創新、行業融合應用等方面的實施方案或行動計劃,有力推動國內“雙千兆”網絡廣泛部署。

5G 標準化工作持續推進。5G 作為支撐經濟社會數字化、智能化轉型的關鍵新型基礎設施,相關標準、專利布局對產業發展具有重要意義。全球疫情蔓延掣肘 5G 技術標準時間凍結。2018 年主要面向 eMBB 應用場景的 5G Rel-15 NSA 和SA 組網標準凍結,受新冠疫情影響,重點面向工業 IoT 和uRLLC 等領域的 Rel-16 標準推遲至 2020 年 7 月凍結,原定于2021年底凍結的Rel-17標準又進一步遲滯至2022年6月,Rel-17 標準潛在方向將包括增強覆蓋、毫米波通信、面向應急通信和垂直行業應用的終端通信等方向。

網絡新基建快速部署筑牢數字底座。我國自 5G 商用以來基建部署持續加速,各省市從站址規劃、資源開放、用電優惠等方面給予有力支持,截至 2022 年 2 月末,我國 5G 基站建設總數達 150.6 萬,覆蓋范圍不斷擴大,且有望在 2022年底建成 200 萬座,為“元宇宙”等創新應用提供基礎支撐。我國各省市“雙千兆”網絡將持續展開部署完善,根據《“十四五”信息通信行業發展規劃》,到 2025 年每萬人擁有 5G 基站數量達到 26 個,各省市在網絡基礎設施建設方面相繼做出規劃,將為“元宇宙”高速、海量鏈接等需求奠定網絡底座。

“雙千兆”網絡賦能“元宇宙”創新應用百花綻放。據工信部《“十四五”信息通信行業發展規劃》新聞發布數據顯示,截至 2021 年 11 月,我國 5G 應用創新案例已超過 1 萬個,覆蓋 22 個國民經濟重要行業。其中,空中課堂、虛擬實驗室、智慧校園等應用初具規模,超過 600 家三甲醫院開展了5G+急診急救、遠程診斷、健康管理等應用,增強現實導游、4K/8K 直播等應用在信息消費領域快速發展。此外,電信運營商加速整合數字新媒體業務,提升網絡承載能力支持 XR應用發展。2021 年 11 月 11 日,中國移動通信聯合會成立元宇宙產業委員會,宣告國內首家元宇宙行業協會正式成立。

2、算力基礎設施

算力基礎設施,作為“元宇宙”虛擬人、虛擬課堂、虛擬搬動等應用中大規模數據要素挖掘、分析、應用的算力底座,依托數據中心、智能計算中心等實現大數據、云計算、邊緣計算、分布式存儲等能力支撐。

國外科技巨頭引領“元宇宙”算力基礎設施布局。英偉達加快卡位元宇宙 GPU、AI、Omniverse 底層硬件,提出“GPU+CPU+DPU”3U 一體的數據中心新計算架構,構建Omniverse 服務器和 Omniverse 數據中心,布局自動駕駛、機器人、VR 等應用領域。

谷歌數據中心主要用于搜索、Gmail、YouTube 等業務服務,不斷強化數據中心設施能源效率,2021年 PUE 約為 1.1,顯著優于行業平均值 1.59,并計劃于 2030年實現全部數據中心無碳能源運行。英特爾 2022 年投資者會議發布新版數據中心路線圖,提出客戶端能效核與性能核并存,基于首款采用 10nm 制程的第三代至強可擴展處理器構筑全新數據中心平臺,并搭配傲騰持久內存與存儲產品組合、FPGA 等方案,可提供數據中心、云、5G 和智能邊緣等領域中計算性能與工作負載優化。

國內政策利好驅動,算力基礎設施布局日趨優化。2020年以來,《加快構建全國一體化大數據中心協同創新體系的指導意見》《全國一體化大數據中心協同創新體系算力樞紐實施方案》等新一輪政策推動下,數據中心區域分布由北上廣深超一線城市集中分布,逐漸向一線周邊城市以及中西部地區轉移,截至 2020 年末,河北、天津、江蘇等一線城市周邊地區分散部署的數據中心在建機架數位列全國前三。基于政策引導、冷涼氣候條件以及能源稟賦等條件,中西部城市也在加速數據中心建設,數據中心網絡、運維質量不斷完善,冷存儲業務、離線計算業務逐步上線。

數據中心云計算能力持續向邊緣計算能力下沉。物聯網、5G、工業互聯網等應用持續發展以及超高清、虛擬現實等邊緣剛需場景涌現,將云計算能力由中心下沉到邊緣,以云邊協同滿足多業務場景需求。未來超大規模及企業級數據中心將持續關注運營能力下沉邊緣計算站點,包括更強的智能化及控制能力、更加重視可用性及熱管理,更多關注各系統的能效表現。

3、新技術基礎設施

區塊鏈技術是元宇宙運行的核心技術,并塑造元宇宙內 部經濟系統。不可篡改、不可復制的唯一性、智能合約、去中心化作為區塊鏈的四大基本特征,有效助力元宇宙內部經濟系統搭建。元宇宙不是簡單的虛擬世界,而是類現實的平行世界,這意味著元宇宙內部需要一套完整并可獨立運行的經濟系統,且元宇宙內部產生的數字資 產能在現實世界自由流通,而區塊鏈的不可篡改、不可復制、智能合約、去中心化的特點能讓這種想法真正落地。區塊鏈技術目前已經發展至 NFT 階段,開啟了數字內容資產化時代,受到大量巨頭追捧和資金注入,國內互聯網大廠也開始嘗試數字藏品。

人工智能技術是元宇宙重要的驅動引擎,為元宇宙大量應用場景提供了支持。圍繞海量數據分析處理需求而產生的分布式計算、高性能計算、云計算、霧計算、圖計算、智能計算、邊緣計算、量子計算等“算力”體系將成為元宇宙發展的重要引擎。人工智能、深度學習等“算法”為元宇宙提供智能化支撐,而以 5G、NB-IoT、TSN 為代表的現代通訊網絡將數據、算力與算法緊密地連接在一起,實現了協同作業和價值挖掘。而對大數據的充分挖掘而形成的智慧支撐系統,將成為未來元宇宙高質量發展的強大動力。

04.核心層:VR/AR是入口

1、終端入口

相較于其他終端入口,虛擬現實(VR/AR/MR/XR)頭顯的感知體驗和交互特性直接決定了元宇宙對于用戶的吸引力,其也是實現計算、感知、交互、融合等功能的重要載體。下文以虛擬現實頭顯為主要對象,在以下幾方面進行分析:

全球虛擬現實頭顯市場迎來高速增長,Meta 及微軟分 別居于 VR 及 AR 終端市場龍頭地位。IDC 數據顯示,2021年全球 VR/AR 頭顯出貨量達到 1123 萬臺,市場同比增長92.1%。其中 VR 頭顯出貨量達 1095 萬臺,2C 端 VR 頭顯出貨量首次超過 2B 端,VR 頭顯開啟消費級市場之路。預計2022 年全球 VR 頭顯出貨量將突破 1573 萬臺,同比增長43.6%。

芯片:高通驍龍 XR2 成為主流選擇,本土化產品實現初步應用。處理器芯片方面,2018 年全球首個 XR 專用芯片高通驍龍 XR1 平臺改變了整個虛擬現實頭顯的格局,2019年高通推出全球首款支持 5G 的 XR 平臺——驍龍 XR2,其支持 3K 單眼分辨率、8K 360°全景視頻、七路并行攝像頭,目前已成為2000-4000元消費級產品VR/AR頭顯的主流選擇。

光學器件:VR 與 AR 頭顯采用的光學方案明顯不同。VR 光學器件主要以菲涅爾透鏡方案為主,pancake 方案市 場逐步擴大。目前 Meta、Pico 等主流 VR 設備均采用菲涅爾透鏡方案,但由于焦距問題頭顯相對笨重;pancake 方案可將整機厚度減少 48%、模組厚度減少 56%、整機重量 40%。

AR 光學器件主要分為棱鏡、自由曲面、BB(BirdBath)和 光波導等方案,其中棱鏡方案主要用于騎行頭盔等輔助產品,但存在視場角小的問題,典型產品為 Google Glass;自由曲面方案采用具備一定反射/透射(R/T)值的自由曲面反射鏡,可全覆蓋佩戴者的眼睛,給用戶帶來較好的成像質量,但存在重量大、光機透過率較低的問題,代表性產品有日本愛普生公司的 BT-200,美國夢境視覺公司的 Meta2 系列 AR 眼鏡;BB 方案則是將來自顯示源的光線投射至 45 度角的分光鏡上,分光鏡具有反射和透射值(R/T),允許光線以 R 的百分比進行部分反射,其余部分則以 T 值傳輸,用戶可同時看到現實世界的物理對象,以及由顯示器生成的虛擬影像。目前市面上的消費級 AR 眼鏡多采用 BB 方案,如 ODG R8 和 R9,其中 ODG 有 50 度的視場角,其光機厚度則超過 20mm,透過率較低。

近眼顯示器件:VR 與 AR 頭顯對顯示器件需求差別較 大。VR 頭顯追求高分辨率、大視場角,目前主流產品采用TFT-LCD(快速響應液晶),其存在顯示顆粒感嚴重、重量大問題。蘋果預計 2022 年第四季度發布 VR 眼鏡,將搭載索尼 4K Micro OLED 顯示屏,相對于 TFT-LCD 而言,其像素尺寸及屏幕大小均能得到穩步進步。

AR 頭顯則追求輕量型、 低功耗和高亮度,目前 AR 頭顯主要有 4 種顯示器件,分別是硅基 LCoS 顯示器、硅基 Micro OLED 顯示器、硅基 MicroLED 顯示器以及 DLP 顯示器。硅基 LCoS 顯示器的優點是分辨率高,亮度隨光源亮度變化,缺點是成像系統復雜,對比度較低;硅基 Micro OLED 顯示器的優點是自發光,成像系統簡單,缺點是亮度低,壽命較短;硅基 Micro LED 顯示器的優點是自發光,成像系統簡單,亮度與對比度高,缺點是目前彩色技術方案不夠成熟,整體良率較低;DLP 顯示器的優點是光效高,缺點是成像系統復雜,分辨率較低。目前業界普遍認為 3-5 年內 AR 頭顯采用的技術方案為硅基 LCoS顯示器與單色硅基 Micro LED 顯示器,而 5 年后則基本采用彩色硅基 Micro LED 顯示器。

▲虛擬現實頭顯當前痛點、相關硬件配置及未來趨勢

2、時空生成

國外企業已建立深厚的技術壁壘,我國企業未推出市場主流產品。我國在此方面起步晚于國外優質同行 15 年以上,國外領先企業已建立深厚的技術壁壘,當前我國尚無與全球領先企業抗衡的企業。現階段較為知名的企業為美國的 Unity Technology 和 Epic Games,兩家企業均有 15-25 年的發展歷程,主流軟件開源且歷經多輪迭代功能完善,在動畫效果、影視渲染、物理及光影效果明顯優于其他產品。國內相關軟件存在商用成熟度不高、可擴展性有限、應用范圍較窄、市場滲透率較低等問題。

3、交互體驗

元宇宙中的交互方式包括語音交互、手勢交互、嗅覺、觸感、腦機接口等,但單一交互方式只可實現部分沉浸,多模態融合交互方式保障全場景交互體驗。多模態交互核心是將物理人 100%投射到元宇宙中,形成虛擬化的感官交互,增強交互體驗,為元宇宙全場景落地提供技術基礎。

SLAM:提供了三維數字世界的空間定位功能,決定虛擬現實終端交互自由度。即時定位與地圖構建(Simultaneous Localization and Mapping,簡稱 SLAM)可幫助虛擬物體空間定位,讓虛擬物體獲取自己的位置信息,理解真實環境中的高低起伏、障礙物、遮擋關系。SLAM 在虛擬現實中最主要的應用就是位置追蹤,其主要影響虛擬現實終端的交互自由度——3DoF 和 6DoF。目前,虛擬現實終端以內向外追蹤技術(Inside-out Tracking)為主實現頭手 6DoF。Inside-out依靠計算機的視覺算法實現對目標的追蹤。通過在虛擬現實終端上安裝攝像頭,以實現檢測外部環境變化,借助計算機或算法芯片計算虛擬現實終端的空間位置。

語音交互:已實現標準化場景的成熟落地,非標場景仍依賴算法和數據支撐。語音交互包括語音激活、前端處理、語音預處理、語音識別、自然語言處理、語音合成等,消除物理世界與元宇宙之間的數字屏障,使元宇宙交互能夠更加實時、自然、真實,語音交互也是元宇宙中數字人所具備的基礎能力之一。目前語音交互已在金融、教育、醫療、政務、電商、家居、汽車等場景中得到應用。語音交互高度依賴算法和數據支撐,受開發周期和人力成本高昂的影響,缺乏有效、足夠量級的數據支撐模型算法,語音交互在非標準化場景中難以建模。未來隨著機器學習技術發展,語音交互將擴大應用范圍,最終實現物理世界與元宇宙的自然對話。

動作捕捉:動捕技術側重明顯,逐步形成互補體系。元宇宙中“虛擬人”的肢體動作主要的生成方式是動作捕捉,具體實現方式是光學式、慣性式、電磁式及基于計算機視覺的動作捕捉。光學動作捕捉原理是首先跟蹤、識別并命名目標身上各反光標記點,得出目標的基本骨架,再通過空間中多個鏡頭對標記點位置進行持續跟蹤,完成對運動的記錄。

基于計算機視覺的動作捕捉技術使用多個不同角度的高速相機對目標進行拍攝,計算機視覺基于拍攝到的二維圖像、三維形狀特征還原各關節點運動信息。此類動捕技術主要使用光學高速相機,動捕對象通常不需穿著設備,精確度高,成本相對低廉,近些年興起后獲得青睞并在不同行業逐步推廣;但計算量龐大、受環境影響大。

眼動追蹤:眼動追蹤成為 VR 頭顯新標配,實現注視點渲染、瞳距自調節、虹膜解鎖等功能。基于眼動追蹤的注視點渲染技術是優化虛擬現實設備系統資源的高效手段和核心功能,能更有效地維持高幀率和優化系統資源。例如新一代 Pico Neo 3 一體機應用了眼動追蹤技術,該技術將幀率提高了 78%,進一步提升用戶的沉浸式體驗。根據 VR 陀螺消息,索尼 PS VR 2,以及 Meta 下一代頭顯 Cambria,不僅在性能規格上有所迭代,同時具備眼動追蹤功能。

力反饋:使交互體驗更加豐富、自然、真實。力反饋技術是一種新型的人機交互技術,它允許用戶借助力反饋設備觸碰、操縱計算機生成的虛擬物體,并感知物體的運動和相應的力反饋信息,實現人機力覺交互。力反饋系統的實現過程中涉及到以下關鍵問題:力反饋計算模型設計、碰撞檢測、視覺與力覺的同步渲染,相應地產生了針對解決上述問題的一系列算法和接口。力反饋計算模型用于計算元宇宙中物體間交互時產生的力,并由力反饋設備傳遞給用戶。目前,力反饋算法主要采用基于物理建模方法的有限元模型和彈簧—質點模型。

有限元模型能夠較好地滿足交互的真實性需求,但是運算量大、求解過程復雜,難以滿足交互的實時性需求;而彈簧—質點模型具有建模過程簡單、計算量較小、交互實時性較好的特點。碰撞檢測用于實時檢測虛擬環境中物體間的碰撞情況,為之后圖形信息的繪制及力反饋信息的計算奠定基礎。當前的碰撞檢測算法主要采用包圍盒技術。視覺與力覺的同步渲染用于保持較低刷新頻率的視覺信息(30fps-60fps)和較高刷新頻率的力覺信息(1000fps)的一致性。目前,主流的力反饋接口 OpenHaptics、CHAI3D 等都支持視覺與力覺融合的應用開發。

腦機接口:已可實現聽覺、視覺和前庭感覺,距離實現全場景交互還有較長研發周期。腦機接口(BCI)是在人腦與計算機或其他電子設備之間建立直接交流和控制通路,用戶可通過大腦直接表達想法或操縱設備,無需借助語言、手勢或其他工具直接進行神經感知,帶來超現實、完全沉浸的元宇宙體驗。應用于人體的腦機,目前已可用于恢復損傷的聽覺、視覺和肢體運動能力。其研究的主線是大腦不同尋常的皮層可塑性,通過腦機接口可以像自然肢體那樣控制植入的假肢。目前腦機交互可以實現聽覺、視覺和前庭感覺,甚至編碼肢體運動。當前,Meta、Valve、Neuralink、BrainCo.等企業均有涉足腦機交互領域,但腦機接口技術的實現及應用場景落地難度較大,成熟周期預計將在 10 年以上。

▲元宇宙沉浸感交互要求

4、產業平臺

元宇宙助力社交平臺場景化,游戲化社交體驗增強元宇宙社交沉浸感。相較于目前普及率較高的即時通訊,沉浸式社交更追求交互體驗,用戶將在社交平臺上共享時空,進行即時互動。日本社交網站巨頭 GREE 公司認為,社交元宇宙并不只是虛擬世界,讓用戶感受到社交性的機制更為重要,例如其旗下子公司 REALITY 為進軍元宇宙,首先通過打造八個不同的虛擬空間,融入個人房間、寵物等元素,從而實現元宇宙與日常生活場景的結合。社交元宇宙不僅僅是一個網絡社交空間,而是在構建一個社交生態,不同的社交生態將由不同的社交場景進行支撐。元宇宙社交多樣化的玩法將充分激活社交場景,提升陌生人社交的積極性。例如 Soul 將游戲化社交體驗作為其核心特征之一,通過臉基尼、3D 捏臉、多樣化的群聊派對房間、Soul 狼人等游戲玩法讓用戶更容易建立關系。

元宇宙助力社交平臺商業變現加速。從長期來看,元宇宙的核心在于經濟體系的形成,未來的元宇宙將不僅是用戶獲得更好的娛樂和體驗的地方,同時也會成為創造價值、實現價值和分享價值的平臺,而社交元宇宙作為其中一部分,也將催生出不同的商業模式,從而進一步放大社交平臺的商業化價值。在元宇宙社交平臺中,用戶可以在社交空間中打造“創造者經濟”模式,利用元宇宙較強的 UGC 屬性,創造和擴大自己的虛擬空間,并通過創造和銷售原創物品賺取收入。元宇宙社交平臺將擁有自己的虛擬數字貨幣從而形成專屬的經濟體系,例如 Soul 推出的 Soul 幣,用戶可以通過 Soul幣享受虛擬世界、裝飾虛擬形象、增加用戶之間匹配次數、贈送虛擬禮物等各種服務。

05.服務層:虛擬人迅速發展

1、消費端應用服務

虛擬人迅速發展,在各個場景加速落地。2021 年國內數字人發展勢頭迅猛,打造數字人無疑是文娛產業的潮流趨勢之一,伴隨著各大互聯網巨頭對數字人市場的布局,一條較為完善的數字人商業途徑已經形成。一類是通過代言、商演等營銷活動變現的偶像型數字人,比如柳夜熙、A-soul、AYAYI等;另一類則是品牌主或企業主為提升目標人群用戶體驗而打造的功能型數字人,比如央視網虛擬主持人小 C、花西子同名代言人花西子等。在這些“成名”數字人背后,是絕大多數原創數字人面臨的“投入大于收益”、“出圈難”、“變現難”“產能低”等一系列現實問題。

文娛產業快速入局,游戲打開元宇宙新局面。2021 年 3月,全球最大的互動社區之一及大型多人游戲創作平臺Roblox 在紐交所上市,其招股書中提及的元宇宙很快掀起了一陣熱潮。同月,美國游戲公司 Epic Games 也表達了其對于元宇宙領域的關注。這股熱潮不僅僅席卷了海外,國內互聯網大廠也加入其中,自此元宇宙開始逐步受到關注。

2、行業端應用服務

工業元宇宙:數字孿生與智能工廠助力工業元宇宙先行一步。工業 4.0 的概念最早出現在德國,指利用物聯信息系統(Cyber Physical System 簡稱 CPS),將生產中的供應、制造、銷售信息數據化、智慧化,最后達到快速、有效、個人化的產品供應。工業 4.0 與前三次工業革命有本質區別,其核心是 CPS 的深度融合,即把傳感器等智能裝置嵌入到各種物體和環境中,并且通過網絡加以連接,形成物聯網,再通過超級計算機和云計算將物聯網和互聯網整合起來,實現人類社會活動與物理系統的整合。而數字孿生技術是 CPS 的技術核心。工業 4.0 提出的智能制造是面向產品全生命周期,實現泛在感知條件下的信息化制造。基于工業 4.0 構思的智能工廠將由物理系統和虛擬的信息系統組成,稱之為信息物理生產系統(Cyber Physics Production System, CPPS)。

工業元宇宙:龐大體系帶來硬件層面存儲、運算、傳輸、 感知等多方面新需求。工業元宇宙相當于在元宇宙中新建了整個工業生產體系,模擬物體和人在現實中各類特征,抽象出軟件層面的接口,包括行業應用層、共性應用層、模型構建層等架構。軟件抽象層之下的是包括大數據、云計算、人工智能、區塊鏈、5G 通信等在內的基礎技術。而這一切技術框架的搭建都離不開底層硬件的支持,海量數據需要足夠的存儲空間,大量而頻繁的需求需要性能更強大的處理器進行處理,快速通信需要更高級的射頻器件等等。

醫療云宇宙:VR、AR、MR 等技術在醫學成像、手術輔助、醫學教育、遠程醫療、康復訓練、藥物研發等方面彰顯價值。在醫學影像方面,借助全息/虛擬現實顯示的影像數據,可以全面觀察病灶細節、深度挖掘影像信息,有助于醫生削減讀片時間,降低誤診率,同時患者能更直觀了解病灶情況和治療方案,促進醫生和患者溝通。在手術方面,通過VR、AR、MR 等技術可提高外科手術效率,如全息影像技術可全息顯示效果,全貌顯示彌補微創手術視野受限等問題,減少術中風險,降低術后并發癥。

教育云宇宙:打破空間阻隔為線下教育與線上教育帶來革新。教育元宇宙可以實現云端智慧教育的統合,教師和學生以數字身份參與課堂,在虛擬教學場所中進行互動。元宇宙課堂下,VR 設備的引入能夠充分重塑教學內容的展現形式,讓學生“沉浸”在知識中。此外,虛擬空間的可塑性也催生了如虛擬實驗室、虛擬集會等場景,將元宇宙從課堂延伸至課后活動。元宇宙和教育之間,具有天然的平行性和覆蓋率,元宇宙時代人類進入到“生活就是學習,學習就是生活”的歷史階段,學習變成了終生的、全天候的內容。

3、政府端應用服務

元宇宙進軍政務服務,其核心是政務數字化轉型。當前應用于政務服務中比較普遍的可視化大屏、一網通辦等技術,為政務服務帶來了極大便利,但交互感不強,人性化服務程度不高。元宇宙政務服務,將打破時空界限,打造全新的交互模式,增強政務服務的體驗感。引入“數字人”,結合沉浸式數字城市和數字政務大廳建設,以具體的城市文旅、城市政務服務等元宇宙場景應用,進一步提升城市治理水平、城市服務能力,同時也為市民辦事來到更好的便利性和體驗感。當下,元宇宙+政務仍處在發展早期階段,政府牽頭元宇宙相關布局,應加強監管力度,并盡可能地做好配套措施,比如技術研究、政策法規以及相關標準的制定等,保障其健康有序發展。

06.資源聚集情況

1、產業聯盟

自 2021 年 10 月,移動公司宣布成立元宇宙產業委員會后,各地逐步開始在政府、龍頭企業的主導下成立產業聯盟,充分聚合當地資源,協調產業鏈上下游,推動元宇宙發展。如江蘇省、廣州市集合省內、區內主要企業發起成立元宇宙聯盟,四川成都、無錫等地以區為中心,打造產業聯盟。

▲元宇宙相關協會、聯盟

2、專利池

2022 年 1 月 IPwe 和 Open Meta 基金會聯合宣布成立元宇宙智能專利池,第一個創始成員為 SDK Co。IPwe 元宇宙智能專利池將通過指數型技術為創新者賦能,并通過共享對元宇宙生態系統的發展至關重要的關鍵技術,鼓勵創新技術的采用,最大限度地增加商業機會,并帶來投資回報,同時保持最大的靈活性,可以根據未來商業和市場條件的要求及時改變方向。該專利池為專利持有人(創始成員)和實施者(普通成員)提供了專利管理工具,希望能夠幫助專利池成員實現專利組合的價值。

從專利申請數量來看,排名靠前的相關專利的申請人均為大型互聯網科技企業,包括微軟、三星、英特爾、索尼、LG、高通、谷歌以及 IBM,此外較為靠前的申請人還包括蘋果、Meta、亞馬遜等。意料之中,元宇宙技術從出現之初,即與互聯網存在著不可分割的聯系,其存在依托于互聯網技術的支撐,其實現可以看作是互聯網技術應用環節的一個前景光明的方向。

07.地方元宇宙產業發展情況

近年來,國內多地政府紛紛提出建設元宇宙產業基地或產業園,出臺的電子信息產業發展十四五規劃提到“元宇宙”。基于元宇宙的拓展現實、虛實交互、數字孿生等特性,且其與 XR、大數據、人工智能等前沿技術和數字經濟息息相關,元宇宙技術和理念被各地政府看作發展數字經濟的切入點,被寫入到多地政府工作報告中,元宇宙成為重要的產業發展方向。

1、上海

率先將“元宇宙”納入“十四五”規劃。上海經信委出臺《上海市電子信息產業發展“十四五”規劃》,提到“要加強元宇宙底層核心技術基礎能力的前瞻研發”,這是元宇宙首次被寫入地方“十四五”產業規劃。

生態集群形成。上海以產業和技術“虛實融合”方式,促進形成“由軟帶硬”產業格局,通過“由平臺到生態”推進方式,逐漸形成具有國際競爭力的元宇宙產業生態集群。

企業布局加速。在元宇宙新賽道,上海集聚全國約 50%的 5G 人才、40%的芯片人才及 30%的 AI 人才,元宇宙相關產業生態繁榮,產業鏈布局完善,一批企業加快產業“元宇宙化”布局。

2、北京

北京城市副中心率先入局元宇宙。2021 年 1 月 7 日,北京市經濟和信息化局黨組成員、副局長王磊在北京市十五屆人大五次會議“推動新時代首都發展”新聞發布會上表示,北京將啟動城市超級算力中心建設,探索建設元宇宙產業聚集區。下一步,北京市將做好元宇宙頂層設計和技術標準,探索建立“元宇宙”產業園區和示范區,為市民體驗元宇宙打造落地場景。

元產委成立推動產業健康持續發展。2021 年 11 月 11日,中國移動通信聯合會元宇宙產業委員會在京揭牌,這是國內首家獲批的元宇宙行業協會,致力于推動元宇宙產業健康持續發展。中國移動通信聯合會是中國移動通信領域唯一一家全國性的社會團體。

3、杭州

元宇宙創新資源好。浙江在“元宇宙”產業發展上具備得天獨厚的條件,在 AR 引擎、虛擬人像、3D 空間與虛擬場景建設、新型人機交互、5G 云網、邊緣計算、服裝 3D 工具、工業 XR 交互引擎、心理健康與醫療以及游戲場景等各領域已有一定的研究和儲備,很多企業已進入上市 IPO 和資本通道。浙江擁有浙江大學、之江實驗室、阿里巴巴達摩院等高能級研發機構和高層次研發人才。

政策助力產業發展。2022 年 1 月 5 日,浙江省數字經濟發展領導小組辦公室發布了《關于浙江省未來產業先導區建設的指導意見》,元宇宙與人工智能、區塊鏈、第三代半導體并列,是浙江到 2023 年重點未來產業先導區的布局領域之一;浙江將在先導區重點建設任務中明確加快在腦機協作、虛擬現實、區塊鏈等領域搭建開放創新平臺,促進產業技術賦能、集成創新。2022 年 3 月 29 日,杭州余杭區未來科技城發布擴展現實(XR)產業發展計劃。

論壇平臺相繼落地。2021 年 10 月 17 日,“2021 數智鄉村振興發展論壇”在杭州隆重舉辦,會議期間啟動杭州元宇宙加速基地落成的揭牌儀式。2021 年 11 月,浙江省經信廳組織召開“元宇宙”產業發展座談會。同年 12 月底,杭州宣布成立元宇宙專委會。

4、青島

產業發展環境逐漸優化。2022 年 3 月 24 日,山東省工業和信息化廳等七部門聯合發布《山東省推動 VR 產業高質量發展三年行動計劃(2022-2024 年)》,揭曉山東省虛擬現實產業的發展近況和未來方向。青島打造了國際 VR 產業園,總投資約 50 億,規劃產業聚集區與主題體驗區兩大組團,致力于打造元宇宙創作研發、VR+全產業鏈、元宇宙多元體驗的聚集示范區。青島市虛擬現實產業以嶗山區為核心,引進 70 余家優質企業,集聚了虛擬現實相關高端創新平臺。

5、南昌

豐富的VR資源助推發展。南昌從2018年就開始舉辦“世界 VR 產業大會”,以此為契機,連接相關 VR/AR 企業,打造產業集群。從 2018 年到 2021 年,南昌在世界 VR 產業大會上,共簽約項目 435 個,投資總額達到 2650.11 億元。南昌聚集了微軟、高通、聯想等國外 VR 領域的頭部玩家。

政策環境不斷優化。江西省科技廳宣布將 2022 年定位為 VR 產業發展質量突破年,聚集省內現有科創平臺、龍頭企業等創新力量,探索成立元宇宙聯盟,打造國內一流的元宇宙研發平臺,重點布局元宇宙硬件入口、底層架構、人工智能、內容與場景四個方向的規范標準制定和開發工具監制重新梳理完善虛擬現實關鍵核心技術和“卡脖子”技術目錄,開展元宇宙發展重點和發展路徑探索;支持南昌規劃建設元宇宙試驗區,打造數字經濟產業集聚區,重點發展 VR/AR、人工智能與 5G、數字文創等數字經濟重點產業。

政府扶持力度加大。江西省市區三級資助金額高達 6000萬元。企業選擇入駐南昌的背后離不開政府的扶持。江西省政府專門為 VR 產業出臺了相關措施,并給出了省市區三級政策扶持。省級政府明確表示要將南昌打造成“世界級 VR 中心”,當地元宇宙產業發展前途光明。

人才培養逐步完善。全國共有 18 所高校獲教育部批準開設“VR 技術”本科專業,其中有五所都在江西省。南昌泰豪動漫學院和江西科技師范大學軟件動漫學院兩所院校的VR 專業學生達萬人,其中近 6 成學生正成為本地 VR 產業發展人才的儲備力量。

6、無錫

打造生態產業示范區。2022 年 1 月 5 日,無錫市濱湖區發布《太湖灣科創帶引領區元宇宙生態產業發展規劃》,提出將培育、引進一批區塊鏈、人工智能等元宇宙生態鏈企業,到 2025 年基本形成技術引領、企業集聚、示范應用、標準完備的元宇宙產業生態,打造元宇宙的“濱湖名片”。

頂層設計助力產業發展。2022 年 1 月 1 日,在江蘇省無錫市濱湖區正式推出《太湖灣科創帶引領區元宇宙生態產業發展規劃》,以及相配套的科技創新服務體系、科創載體建設、人才安置工程三年行動計劃等,旨在打造國際創新高地 和國內元宇宙生態產業示范區。下階段,濱湖將以打造元宇宙核心產業區、元宇宙創新孵化園、元宇宙先進智造地,構建元宇宙空間布局;以引入一批元宇宙領軍企業、培育一批元宇宙新興企業、帶動一批傳統企業轉型升級,加快元宇宙集聚發展;以推動元宇宙核心技術攻關、設立元宇宙新型研發機構、推進元宇宙標準體系建設、建設元宇宙產業協會聯盟,優化元宇宙發展生態。

以重大賽事、基地建設推動產業發展。2022 年 1 月 11日,無錫市元宇宙創新聯盟成立,無錫市元宇宙產業園掛牌;14 日,首屆長三角元宇宙創新創業大賽總決賽在無錫濱湖區舉行,長三角元宇宙聯盟、無錫市元宇宙創新創業基地也宣布落戶濱湖區。

7、合肥

前瞻布局元宇宙產業。合肥市第十七屆人民代表大會第一次會議上,政府工作報告提及,前瞻布局未來產業,瞄準量子信息、核能技術、元宇宙、超導技術、精準醫療等前沿領域,打造一批領航企業、尖端技術、高端產品,用未來產業贏得城市未來。2022 年 1 月 10 日,合肥市市長羅云峰代表市政府向合肥市第十七屆人民代表大會第一次會議所作的《政府工作報告》中也提到了“元宇宙”。

企業加快培育,產業協同發展。未來 5 年,合肥將前瞻布局未來產業,瞄準元宇宙、超導技術、精準醫療等前沿領域,打造一批領航企業、尖端技術、高端產品。合肥將培育3 個千億企業、300 個專精特新企業,加快建成具有國際競爭力的先進制造業高地。

8、成都

頂層設計出臺搶占賽道。2022 年 1 月 23 日,成都市第十七屆人民代表大會第六次會議開幕,政府工作報告在推動新經濟新賽道加快布局方面指出,成都將大力發展數字經濟,主動搶占量子通信,元宇宙等未來賽道,打造數字化制造“燈塔工廠”。

成立專委會推動元宇宙創新發展。2021 年 12 月 23 日,四川省網絡文化協會元宇宙專業工作委員會在成都成立,這是川內社會組織成立的首家元宇宙專業機構。該專委會是四川省網絡文化協會下設機構,是四川省內學習、研究、探索元宇宙技術和應用、推廣的專業性機構。

9、武漢

元宇宙寫入“政府工作報告”。2022 年 1 月 11 日,在湖北省武漢市第十五屆人民代表大會第一次會議上,武漢市委副書記、市長程用文向大會作政府工作報告時指出,要加快壯大數字產業,推動元宇宙、大數據、云計算、區塊鏈、地理空間信息、量子科技等與實體經濟融合,建設國家新一代人工智能創新發展試驗區,打造小米科技園等 5 個數字經濟產業園。在政府工作報告“亮點”中,提到推動元宇宙、大數據、云計算、區塊鏈、地理空間信息、量子科技等與實體經濟融合,建設國家新一代人工智能創新發展試驗區,打造小米科技園等 5 個數字經濟產業園。

10、廈門

出臺三年行動計劃,打造“生態樣板城市”。2022 年 3 月,廈門市工業和信息化局、廈門市大數據管理局發布了《廈門市元宇宙產業發展三年行動計劃(2022-2024 年)》,搶抓數字經濟和元宇宙產業發展機遇,打造“元宇宙生態樣板城市”和數字化發展新體系。廈門市力爭到 2024 年,元宇宙產業生態初具雛形,引入培育一批掌握關鍵技術、營收上億元的元宇宙企業,元宇宙技術研發和應用推廣取得明顯進展,對政府治理、民生服務、產業轉型升級的帶動作用進一步增強。

11、廣州

對標“元宇宙‘未來之城’”,打造中國元宇宙產業高地。業界人士曾以“元宇宙‘未來之城’”評價廣州市元宇宙產業發展趨勢,相比較各省市的元宇宙技術水平及政策配套,以黃埔區為代表的廣州將成為中國元宇宙的產業高地,未來黃埔區、廣州開發區有望在粵港澳大灣區形成一條元宇宙核心產業鏈。2022 年 3 月 24 日上午,元宇宙技術發展研討會在廣州舉行,深度探討技術、產業、政策等相關內容,市、區合力共同推動元宇宙的發展與落地。

出臺大灣區首個專項扶持政策,推動高質量發展集聚發展新勢能。2022 年 4 月 6 日,《廣州市黃埔區、廣州開發區促進元宇宙創新發展辦法》正式發布,黃埔區副區長、區工業和信息化局局長徐丹在發布會上表示,黃浦區將從建設具有黃埔特色的元宇宙標志性場景、元宇宙關鍵共性技術與通用能力的價值創新與公共服務平臺、特定研究方向的元宇宙相關項目等三個層面進行獎勵,最高補貼分別達 500 萬元。

這份由廣州市黃埔區、廣州開發區發布的《促進元宇宙創新發展辦法》也被稱為“元宇宙 10 條”,是粵港澳大灣區首個元宇宙專項扶持政策。“元宇宙 10 條”中,扶持范圍涵蓋技術創新、應用示范、知識產權保護、人才引流、交流合作、基金支持等十個方面。廣州市黃埔區將培育并引進一批擁有數字孿生、腦機接口、增強現實/虛擬現實/混合現實等元宇宙關鍵技術,可面向產業發展、社會治理、民生服務等各方面提供元宇宙相關技術服務的軟硬件或平臺型領軍企業。

各區競爭合作,形成聚集效應。圍繞元宇宙,廣州的各個區是競合關系,在競爭中合作,形成聚集效應。廣州各區打造元宇宙產業上各有側重。比如,黃埔區是“元宇宙核心產業鏈:人才元宇宙、企業元宇宙、城市元宇宙”,海珠區是“元宇宙未來都市工業:產業互聯網、海上絲綢之路”,南沙區是“未來城市元宇宙:人工智能”,番禺區是“元宇宙文旅制造:傳感器及嵌入式系統、文旅內容制作”,增城區是“元宇宙先進制造:超高清顯示產業、汽車產業”,花都區則是“元宇宙產業園:全產業鏈”。

成立元宇宙產業鏈聯盟,促進元宇宙產業發展。大灣區元宇宙產業鏈聯盟正在籌備中。聯盟由廣州黃埔元宇宙研究院牽頭,在廣東省各級政府的支持和粵港澳大灣區戰略建設框架的基礎上,聯合龍頭企業在廣州成立。大灣區元宇宙產業鏈聯盟志在通過結合更多龍頭供應鏈的企業,完成相關行業發展標準的設立,推出元宇宙供應鏈相關的標準化方案,促進相關工作發展。

12、南京

企業發展均衡,產業鏈布局完善。截至 2022 年 3 月底,南京共有元宇宙產業相關企業約 130 家,2021 年營業收入共計 948 億元(不含 5G 電信業務收入),在產業鏈各層級均有分布。其中,底層技術支撐層 40 家企業,區塊鏈領域 19家、先進計算領域 3 家、云計算及邊緣計算領域 14 家、5G網絡服務 4 家。

前端設備及平臺層 40 家企業,VR/AR(虛擬現實/增強現實)領域 25 家、人機交互設備領域 8 家、數字人領域 7 家。場景及應用層 47 家企業,游戲領域 11 家、數字孿生領域 19 家、數字內容開發領域 17 家。南京在 VR/AR、區塊鏈、數字人等細分領域有一定優勢,但在平臺、物聯網等細分領域存在缺項。

頂層設計助力搶抓機遇,加快元宇宙產業布局。目前,南京已提出要加快布局元宇宙產業,作為全市未來產業新賽道,力爭躋身國內第一方陣,積極支撐打造萬億級軟件產業和數字經濟創新發展高地建設。同時,充分預判風險,謹防炒作概念、過度金融化、網絡安全等問題,引導元宇宙產業健康發展。

據此,南京相關部門制定了下一步發展“路線圖”,將元宇宙納入數字經濟和未來產業體系,催生數字經濟新業態新模式、驅動信息技術聯動創新發展;持續推進數據中心和算力中心建設布局,為元宇宙產業提供高速率、低時延網絡以及云邊端協同計算能力,夯實元宇宙新基建基礎;重點圍繞制造業、文旅、教育、醫療健康等領域,鼓勵搭建元宇宙適用場景,帶動相關產品應用驗證和核心技術迭代發展;對照元宇宙產業鏈圖譜,進一步梳理全市元宇宙相關企業和重點項目,引導元宇宙招商引資和人才集聚,補短板鍛長板;遴選一個板塊打造為“元宇宙綜合性創新發展先導區”,打造各具特色的元宇宙產業集聚區,形成“一核多點”的產業空間格局。成立南京市元宇宙產業鏈聯盟,打造多層次對接平臺,在中國(南京)軟博會、世界智能制造大會增設元宇宙專題展區和論壇,打響南京元宇宙品牌。

優勢得天獨厚,推動積極發展。計算機技術是南京發展元宇宙一大優勢。作為目前全球數字經濟的頂流概念,元宇宙發展離不開計算機技術。南京是中國重要的科研城市,高等院校和科研院所云集、高端人才密集,而軟件和信息技術服務業一直是南京重點發展的戰略性產業之一。南京發展元宇宙另一個優勢是工業制造業及其他可應用的產業門類齊全,為元宇宙相關技術提供大量的實操應用場景。基于這些優勢,2022 年 3 月,南京江寧高新區聯合國內知名研究團隊,圍繞工業制造、醫療健康、文化娛樂領域,打造三大創新中心。

13、張家界

成立元宇宙研究中心。2021 年 11 月,張家界元宇宙研究融合發展研討會暨張家界元宇宙研究中心掛牌儀式舉行,張家界成為全國首個設立元宇宙研究中心的景區。張家界元宇宙研究中心設置在張家界市武陵源區旅游高質量發展數字化轉型工作領導小組辦公室,元宇宙研究將成為武陵源區數字化轉型的重要研究內容。

結合文旅推動產業發展。搭乘“元宇宙”的浪潮,武陵源景區將為游客提供更加精彩的旅游體驗、更加豐富的旅游產品,更舒適的旅游環境。成立張家界元宇宙研究中心的初衷是以數字化技術賦能旅游產業,培育旅游新興業態,為旅游業的數字化轉型奠定基礎。

14、三亞

打造元宇宙產業基地。2021 年 12 月,海南省三亞市委常委、常務副市長盛勇軍在 2021 年第六屆三亞文博會現場會見了網易集團黨委書記、副總裁劉杰一行,雙方圍繞網易海南總部落戶三亞、元宇宙產業基地項目建設以及“科技+”“數字化+”產業布局等務實合作達成系列共識。

依托企業合作發展產業。2021 年 12 月,三亞市人民政府與網易簽署了戰略合作協議。根據協議,網易將在三亞設立網易海南總部,建設網易元宇宙產業基地項目,推動海南數字化文創產業高質量發展,打造集互聯網技術開發、數字化內容生產、數字化版權運營和數字化產品輸出為一體的國際化數字新文創中心。網易將參與海南國際電競島、三亞電商供應鏈,以及網紅經濟與直播電商建設,并打造“音樂點亮城市”等大眾文化項目。雙方將共同推動海南自由貿易港在數字文化建設方面取得新成果。

08.投融資情況

1、國內外投融資情況及特點

2021 年以來,元宇宙概念快速普及,成為資本市場關注的熱點,也重新點燃了投資界對于 AR/VR 的興趣。元宇宙所代表的互聯網應用新形態,通過 VR/AR 三維交互與多種技術集成提供更沉浸式的感官體驗,使得眾多公司紛紛在該領域布局。

2021 年 10 月,Facebook 正式更名為 Meta,成為投資風向標轉變的開始。根據國外調研機構 Crunchbase news,在2021 年第四季度,AR/VR 初創公司的融資金額創下歷史新高。這使得 2021 年成為 VR/AR 領域有史以來投資第二好,全年融資達 39 億美元(折合人民幣約 247 億元),僅次于2018 年的 44 億美元(折合人民幣約 278 億元)。

截至 2022 年 4 月,僅是在剛剛過去的第一季度,全球獲投融資的 VR/AR 企業就已經超 43 筆,其中超億元的投融資就足足有 18 筆,最高單筆融資金額達 22 億元人民幣,融資總金額達到 82 億元,相比 2021 年第一季度的融資總金額42 億元,增長 51%。但 2022 年第一季度 VR/AR 企業融資與“元宇宙”概念最熱的 2021 年第四季度相比,無論是融資金額和融資筆數都出現了大幅下降,有明顯轉冷的跡象。一邊是當初喊著“元宇宙”口號最響亮的 Meta、Roblox 等幾家公司股價大跌,另一邊是 Oculus、Pico、奇遇等 VR/AR 設備出貨量節節攀升,新品不斷。

▲2022年元宇宙領域第一季度投融資情況

▲2021年元宇宙領域重點投融資情況

▲2022年元宇宙領域第一季度企業并購情況

在國外方面,投融資更偏向 VR 平臺或是 VR 內容開發的企業。根據 Crunchbase,截至 2021 年 11 月,與元宇宙相關的公司已經在 612 筆交易中籌集了近 104 億美元的資金。ManageXR 在元宇宙概念爆火前融資不順,在 2021 年 12 月宣布獲得 400 萬美元融資。Magic Leap 在 2021 年 10 月獲得5 億美元融資,是其近 3 年融資最高的一筆。《Pokémon GO》開發商 Niantic 在 2021 年 11 月完成 D 輪融資,獲虎系基金Coatue 的 3 億美元投資,公司估值達 90 億美元。

在國內方面,投融資更偏向在 XR、虛擬數字人領域的企業。2021 年 6 月,AR 智能眼鏡光學模組供應商耐德佳宣布完成 B1 輪融資;2021 年 7 月,Rokid 官宣完成新一輪投資,規模達數億元;2021 年 9 月,亮風臺宣布完成 2.7 億元C+輪融資;同月 Nreal 宣布完成 C 輪融資,金額超 1 億美元。

根據企查查數據,截至 2021 年底,我國共申請“元宇宙”商標達 11376 件,涉及公司達 1692 家,其中 2021 年申請 11374件,涉及公司 1691 家。國內投資情況來看,目前大多較散,難以形成行業規模。華強資本營造行業生態閉環(產業鏈),同時布局了顯示器件(芯視元)、光機(瓏璟光電)、XR 系統(睿悅信息)、芯片(加密 MCU)等,建立 XR 生態圈,是國內少有的進行全產業鏈布局的企業。

互聯網巨頭們擁有的技術、內容和人才儲備在其探索元宇宙時更容易成為各自的先發優勢。普遍認為游戲可能是元宇宙早期產品形態,互聯網巨頭在游戲領域的布局尤受關注。網易在 2021 年投資多家“虛擬人”公司,包括虛擬人生態公司次世文化、虛擬形象技術公司 Genies、虛擬社交平臺 Imvu、北京紅棉小冰科技有限公司等。

阿里巴巴在 2021 年 10 月組建 XR 實驗室,計劃完成從現實社會到虛實相融社會的過渡。百度在 2021 年底上線內測其首款元宇宙產品希壤 App,并舉辦了一場元宇宙大會。字節跳動在 2021 年 9 月收購 Pico,價格約為 90 億元,是中國 VR 行業最大的一筆收購案。

智東西認為, 元宇宙不僅僅是一種游戲,還可以數字賦能消費娛樂、行業 應用、智慧城市,提升社會生產力。為了搶占元宇宙賽道,我們需要科學研判元宇宙發展環境形勢,審慎布局發展方向,緊扣數字化轉型主線,提供遠 程辦公、醫療、教育、金融、社交等元宇宙應用場景的解決方案。加強軟硬件服務應用生態鏈企業的產業協同,發展虛擬經濟、線上經濟等新模式新業態,共建協同創新的產業生態。

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一文看懂元宇宙產業鏈生態

元宇宙的方方面面,一文看懂!

文|中國電子信息產業發展研究院  溫曉君 等

編輯|智東西內參

元宇宙(Metaverse)的概念最早由美國作家于 1992 年提出。2021年 3 月,美國 Roblox 公司首次將“元宇宙”寫進招股說明書,引發了社會各界的關注。2021 年 10 月,Facebook 更名為 Meta,引發了“元宇宙”概念第二波熱潮。國內外巨頭企業紛紛布局元宇宙領域。我國一些地方政府也積極布局元宇宙,上海、武漢、合肥、無錫、杭州、南昌、廈門等地先后提出重點發展元宇宙相關產業。元宇宙成為各界關注熱點,新模式新業態不斷涌現。

本期的智能內參,我們推薦中國電子信息產業發展研究院的報告《元宇宙產業鏈生態白皮書》,總結元宇宙產業發展現狀,梳理元宇宙技術體系與產業鏈各環節發展情況,分析了各地發展現狀、投融資情況。

01.元宇宙發展情況

1、全球元宇宙發展現狀及特點

美國率先推出元宇宙概念,擁抱創新的同時積極關注數據安全與加密貨幣監管。對于加密貨幣實行牌照化管理,因州而異,但框架逐步完善,可執行性強,有效遏制了初期區塊鏈和數字貨幣領域出現的亂象。

韓國表現出對元宇宙強烈的緊迫感,已出現從用戶群體到平臺搭建者共同營造的元宇宙熱潮,政企合作共同布局該領域,2021 年 11 月 3 日,首爾市政府制定了全球第一個中長期元宇宙政策文件“元宇宙首爾基本計劃(Basic Plan for Metaverse Seoul)”,宣布建立名為“元宇宙首爾(Metaverse Seoul)”的元宇宙平臺。

2021年 7 月,日本經濟產業省發布了《關于虛擬空間行業未來可能性與課題的調查報告》,歸納總結日本虛擬空間行業亟須解決的問題,以期能在全球虛擬空間行業中占據主導地位。11 月,日本成立“一般社團法人日本元宇宙協會”,將與金融廳等行政機關相互配合,啟動市場構建,力爭使日本成為元宇宙發達國家。

社交與游戲方面,典型的入局者為 Meta,目前已形成了相對全面的業務布局,莉莉絲、羅布樂思等游戲公司相繼推出元宇宙相關游戲,索尼依托日本 ACG 產業積累及豐富的IP 資源,旗下 PlayStation VR 在全球銷量排名前三。

虛擬數字人方面,目前已有眾多公司或機構入局虛擬數字人,且技術的仿真效果更加成熟,如入學清華的首個 AI 虛擬學生“華智冰”、阿里的 AYAYI、抖音 UP 主柳夜熙等。此外,從娛樂等應用場景向外延伸相應的技術應用已應用在演出及會議等領域,2021 年 11 月,賈斯汀·比伯與虛擬音樂會公司 WaveVR 合作,向全球歌迷獻上了一場 30 分鐘的“元宇宙演唱會”。

在工業制造方面,美國已將元宇宙成果應用于工業制造領域,寶馬使用 Omniverse 設計整個工廠的數字孿生體系,在真實生產新產品前,完成設計、模擬、優化等一系列復雜的過程。

中國在各地政府、企業的助推下,相繼成立了長三角元宇宙聯盟、廣州元宇宙創新聯盟等產業聯盟,致力于協同上下游推進元宇宙發展。三星等巨頭也積極為元宇宙搭建資本基礎,推出元宇宙基金并大受歡迎。2021 年11 月,英偉達、Roblox 等四家知名科技巨頭高管圍繞“元宇宙愿景”舉行大型討論會。國內互聯網企業搶先布局,通過并購等方式不斷完善產業鏈體系,形成了以龍頭企業為核心,版圖不斷擴展的生態。

2、我國元宇宙發展現狀及特點

各地相繼出臺支持元宇宙相關政策,搶占元宇宙先發優勢。部分城市在規劃、政府工作報告中先后提及元宇宙。目前,杭州未來科技城發布 XR 產業發展計劃,布局元宇宙,推動產業升級;無錫發布了《太湖灣科創帶引領區元宇宙生態產業發展規劃》,提出打造國內元宇宙生態產業示范區;北京表示將推動組建元宇宙新型創新聯合體,探索建設元宇宙產業聚集區;成都布局成立元宇宙產業聯盟,將構建交子大道元宇宙中心;上海市經信委印發的《上海市電子信息產業發展“十四五”規劃》中提到對元宇宙的產業布局;廈門市工業和信息化局、廈門市大數據管理局聯合發布《廈門市元宇宙產業發展三年行動計劃(2022-2024 年)》(以下簡稱《計劃》),力爭到 2024 年,元宇宙產業生態初具雛形。

近年來我國 ICT 產業快速發展,并逐步在虛擬現實/增強現實(VR/AR)終端、通信網絡設備、數通設備、液晶顯示面板、軟件交互等領域取得顯著進步,構筑起產業發展長板。一方面,我國 ICT 行業領域,消費市場規模龐大、行業級應用場景種類繁多、企業應用創新活躍,為“元宇宙”技術蜂巢爆發創新提供有力的市場與智力支撐基礎。另一方面,底層技術的缺失也帶來了重大的挑戰。一是 VR/AR 頭顯設備,手機、電腦、電視等消費終端提供“元宇宙”現實世界與數字世界交互的接口或界面,擴大我國終端整機既有制造優勢與加速推動“元宇宙”新型智能硬件普及與應用推廣爆發,將形成有力互推作用,帶來廣闊的發展前景。二是缺少 XR 專業芯片,缺少 XR 底層開發平臺及工具,在“中美貿易”摩擦的今天,給“元宇宙”的發展帶來了重大挑戰。

02.技術體系與產業鏈

元宇宙的“元”具備創新、創造的特征,“宇宙”代表時間、空間和人的概念。元宇宙是以信息基礎設施為載體,以虛擬現實(VR/AR/ MR /XR)為核心技術支撐,以數據為基礎性戰略資源,構建而成的數字化時空域。元宇宙具有虛實融合、去中心化、多元開放、持續演進等特點。伴隨新技術的迭代升級和新應用的融合創新,“元宇宙”的內涵外延將不斷拓展延伸。

技術演變為“元宇宙”構建平臺載體。現實世界技術發展日新月異,為“元宇宙”發展帶來契機。以物聯網、互聯網、5G/6G 網絡、Wifi6 等通信設施及技術為基礎,構建“元宇宙”基礎設施,為虛實融合及交互提供平臺載體。運用云計算、人工智能、區塊鏈等為代表的數字化新技術,將真實宇宙數字化,生成虛擬宇宙,虛擬宇宙具備真實宇宙的所有特性。最后在大數據中心、智能計算中心、邊緣計算中心等算力基礎設施上,對虛擬宇宙進行再創造,達到虛實融合。

以虛擬現實為核心的信息技術構成“元宇宙”技術主干,推動多類型新興技術融合創新發展。“元宇宙”以虛擬現實(VR/AR/ MR /XR)頭顯、智能可穿戴、腦機接口等打通與現實世界沉浸式交互的接口,以數字孿生、三維仿真等建模仿真工具、內容制作工具構筑虛實交互體驗,以實時渲染、4K/8K 超高清視頻、三維/全息顯示等實現真實、順暢的交互呈現,最終在基礎芯片、元器件、操作系統等軟硬件技術基礎上構成“元宇宙”終端入口。

▲元宇宙技術體系

“元宇宙”產業鏈分為基礎設施層、核心層和應用服務層。

▲元宇宙產業鏈全景圖

基礎設施層包含通信網絡基礎設施、算力基礎設施和新技術基礎設施,主要負責數據的實時傳輸與分發、存儲計算與處理、挖掘與分析決策。

核心層由終端入口、時空生成、交互體驗、產業平臺、虛擬社會架構組成。其中終端入口包含接入“元宇宙”的各類終端以及這些終端所需的基礎軟硬件;時空生成包含將真實物體數字化所需的技術工具;交互體驗包含“元宇宙”中的各類交互技術;產業平臺包括游戲平臺、社交平臺等;虛擬社會架構包括安全體系、信用體系等。

應用服務層包含消費端應用服務、行業應用端服務、政府端應用。完整的“元宇宙”形成后,其將賦能工業生產、醫療健康、教育培訓、文化娛樂等傳統行業,創造信息消費新業態新模式,對人類的生產生活方式帶來顛覆式變革。

按產業鏈各環節劃分,元宇宙重點企業可以歸納為下圖所示。

▲元宇宙產業鏈全景圖

03.基礎設施層,元宇宙的血液系統

1、通信網絡基礎設施

通信基礎設施作為支撐“元宇宙”運行的血液系統,涵蓋了光纖通信、5G/6G 移動通信、WIFI6、工業互聯網等多類型系統設施,為元宇宙海量元素互聯、交互提供連接保障。尤其以 5G、千兆光網為代表的“雙千兆”網絡是當前“元宇宙”建設發展的重要基礎設施,基于 5G 技術增強型移動寬帶、超可靠低時延和海量物聯三大特性,為元宇宙應用爆發提供堅實連接基礎。下面,以“雙千兆”網絡建設應用和技術走勢為例,分析元宇宙網絡通信基礎設施發展特點。

“雙千兆”網絡頂層設計持續強化。2021 年和 2022 年政府工作報告提出加大 5G 網絡和千兆光網建設力度,推動 5G規模化應用;各部委也相繼印發《“雙千兆”網絡協同發展行動 計 劃 ( 2021-2023 年 )》、《 5G 應 用 “ 揚 帆 ” 行 動 計 劃(2021-2023 年)》等行業指導性文件,為我國網絡基礎設施建設和產業創新發展提供了支撐保障環境。在國家相關頂層規劃指導下,各省、市、自治區加快布局,相繼印發 5G 網絡基礎設施、產業應用創新、行業融合應用等方面的實施方案或行動計劃,有力推動國內“雙千兆”網絡廣泛部署。

5G 標準化工作持續推進。5G 作為支撐經濟社會數字化、智能化轉型的關鍵新型基礎設施,相關標準、專利布局對產業發展具有重要意義。全球疫情蔓延掣肘 5G 技術標準時間凍結。2018 年主要面向 eMBB 應用場景的 5G Rel-15 NSA 和SA 組網標準凍結,受新冠疫情影響,重點面向工業 IoT 和uRLLC 等領域的 Rel-16 標準推遲至 2020 年 7 月凍結,原定于2021年底凍結的Rel-17標準又進一步遲滯至2022年6月,Rel-17 標準潛在方向將包括增強覆蓋、毫米波通信、面向應急通信和垂直行業應用的終端通信等方向。

網絡新基建快速部署筑牢數字底座。我國自 5G 商用以來基建部署持續加速,各省市從站址規劃、資源開放、用電優惠等方面給予有力支持,截至 2022 年 2 月末,我國 5G 基站建設總數達 150.6 萬,覆蓋范圍不斷擴大,且有望在 2022年底建成 200 萬座,為“元宇宙”等創新應用提供基礎支撐。我國各省市“雙千兆”網絡將持續展開部署完善,根據《“十四五”信息通信行業發展規劃》,到 2025 年每萬人擁有 5G 基站數量達到 26 個,各省市在網絡基礎設施建設方面相繼做出規劃,將為“元宇宙”高速、海量鏈接等需求奠定網絡底座。

“雙千兆”網絡賦能“元宇宙”創新應用百花綻放。據工信部《“十四五”信息通信行業發展規劃》新聞發布數據顯示,截至 2021 年 11 月,我國 5G 應用創新案例已超過 1 萬個,覆蓋 22 個國民經濟重要行業。其中,空中課堂、虛擬實驗室、智慧校園等應用初具規模,超過 600 家三甲醫院開展了5G+急診急救、遠程診斷、健康管理等應用,增強現實導游、4K/8K 直播等應用在信息消費領域快速發展。此外,電信運營商加速整合數字新媒體業務,提升網絡承載能力支持 XR應用發展。2021 年 11 月 11 日,中國移動通信聯合會成立元宇宙產業委員會,宣告國內首家元宇宙行業協會正式成立。

2、算力基礎設施

算力基礎設施,作為“元宇宙”虛擬人、虛擬課堂、虛擬搬動等應用中大規模數據要素挖掘、分析、應用的算力底座,依托數據中心、智能計算中心等實現大數據、云計算、邊緣計算、分布式存儲等能力支撐。

國外科技巨頭引領“元宇宙”算力基礎設施布局。英偉達加快卡位元宇宙 GPU、AI、Omniverse 底層硬件,提出“GPU+CPU+DPU”3U 一體的數據中心新計算架構,構建Omniverse 服務器和 Omniverse 數據中心,布局自動駕駛、機器人、VR 等應用領域。

谷歌數據中心主要用于搜索、Gmail、YouTube 等業務服務,不斷強化數據中心設施能源效率,2021年 PUE 約為 1.1,顯著優于行業平均值 1.59,并計劃于 2030年實現全部數據中心無碳能源運行。英特爾 2022 年投資者會議發布新版數據中心路線圖,提出客戶端能效核與性能核并存,基于首款采用 10nm 制程的第三代至強可擴展處理器構筑全新數據中心平臺,并搭配傲騰持久內存與存儲產品組合、FPGA 等方案,可提供數據中心、云、5G 和智能邊緣等領域中計算性能與工作負載優化。

國內政策利好驅動,算力基礎設施布局日趨優化。2020年以來,《加快構建全國一體化大數據中心協同創新體系的指導意見》《全國一體化大數據中心協同創新體系算力樞紐實施方案》等新一輪政策推動下,數據中心區域分布由北上廣深超一線城市集中分布,逐漸向一線周邊城市以及中西部地區轉移,截至 2020 年末,河北、天津、江蘇等一線城市周邊地區分散部署的數據中心在建機架數位列全國前三。基于政策引導、冷涼氣候條件以及能源稟賦等條件,中西部城市也在加速數據中心建設,數據中心網絡、運維質量不斷完善,冷存儲業務、離線計算業務逐步上線。

數據中心云計算能力持續向邊緣計算能力下沉。物聯網、5G、工業互聯網等應用持續發展以及超高清、虛擬現實等邊緣剛需場景涌現,將云計算能力由中心下沉到邊緣,以云邊協同滿足多業務場景需求。未來超大規模及企業級數據中心將持續關注運營能力下沉邊緣計算站點,包括更強的智能化及控制能力、更加重視可用性及熱管理,更多關注各系統的能效表現。

3、新技術基礎設施

區塊鏈技術是元宇宙運行的核心技術,并塑造元宇宙內 部經濟系統。不可篡改、不可復制的唯一性、智能合約、去中心化作為區塊鏈的四大基本特征,有效助力元宇宙內部經濟系統搭建。元宇宙不是簡單的虛擬世界,而是類現實的平行世界,這意味著元宇宙內部需要一套完整并可獨立運行的經濟系統,且元宇宙內部產生的數字資 產能在現實世界自由流通,而區塊鏈的不可篡改、不可復制、智能合約、去中心化的特點能讓這種想法真正落地。區塊鏈技術目前已經發展至 NFT 階段,開啟了數字內容資產化時代,受到大量巨頭追捧和資金注入,國內互聯網大廠也開始嘗試數字藏品。

人工智能技術是元宇宙重要的驅動引擎,為元宇宙大量應用場景提供了支持。圍繞海量數據分析處理需求而產生的分布式計算、高性能計算、云計算、霧計算、圖計算、智能計算、邊緣計算、量子計算等“算力”體系將成為元宇宙發展的重要引擎。人工智能、深度學習等“算法”為元宇宙提供智能化支撐,而以 5G、NB-IoT、TSN 為代表的現代通訊網絡將數據、算力與算法緊密地連接在一起,實現了協同作業和價值挖掘。而對大數據的充分挖掘而形成的智慧支撐系統,將成為未來元宇宙高質量發展的強大動力。

04.核心層:VR/AR是入口

1、終端入口

相較于其他終端入口,虛擬現實(VR/AR/MR/XR)頭顯的感知體驗和交互特性直接決定了元宇宙對于用戶的吸引力,其也是實現計算、感知、交互、融合等功能的重要載體。下文以虛擬現實頭顯為主要對象,在以下幾方面進行分析:

全球虛擬現實頭顯市場迎來高速增長,Meta 及微軟分 別居于 VR 及 AR 終端市場龍頭地位。IDC 數據顯示,2021年全球 VR/AR 頭顯出貨量達到 1123 萬臺,市場同比增長92.1%。其中 VR 頭顯出貨量達 1095 萬臺,2C 端 VR 頭顯出貨量首次超過 2B 端,VR 頭顯開啟消費級市場之路。預計2022 年全球 VR 頭顯出貨量將突破 1573 萬臺,同比增長43.6%。

芯片:高通驍龍 XR2 成為主流選擇,本土化產品實現初步應用。處理器芯片方面,2018 年全球首個 XR 專用芯片高通驍龍 XR1 平臺改變了整個虛擬現實頭顯的格局,2019年高通推出全球首款支持 5G 的 XR 平臺——驍龍 XR2,其支持 3K 單眼分辨率、8K 360°全景視頻、七路并行攝像頭,目前已成為2000-4000元消費級產品VR/AR頭顯的主流選擇。

光學器件:VR 與 AR 頭顯采用的光學方案明顯不同。VR 光學器件主要以菲涅爾透鏡方案為主,pancake 方案市 場逐步擴大。目前 Meta、Pico 等主流 VR 設備均采用菲涅爾透鏡方案,但由于焦距問題頭顯相對笨重;pancake 方案可將整機厚度減少 48%、模組厚度減少 56%、整機重量 40%。

AR 光學器件主要分為棱鏡、自由曲面、BB(BirdBath)和 光波導等方案,其中棱鏡方案主要用于騎行頭盔等輔助產品,但存在視場角小的問題,典型產品為 Google Glass;自由曲面方案采用具備一定反射/透射(R/T)值的自由曲面反射鏡,可全覆蓋佩戴者的眼睛,給用戶帶來較好的成像質量,但存在重量大、光機透過率較低的問題,代表性產品有日本愛普生公司的 BT-200,美國夢境視覺公司的 Meta2 系列 AR 眼鏡;BB 方案則是將來自顯示源的光線投射至 45 度角的分光鏡上,分光鏡具有反射和透射值(R/T),允許光線以 R 的百分比進行部分反射,其余部分則以 T 值傳輸,用戶可同時看到現實世界的物理對象,以及由顯示器生成的虛擬影像。目前市面上的消費級 AR 眼鏡多采用 BB 方案,如 ODG R8 和 R9,其中 ODG 有 50 度的視場角,其光機厚度則超過 20mm,透過率較低。

近眼顯示器件:VR 與 AR 頭顯對顯示器件需求差別較 大。VR 頭顯追求高分辨率、大視場角,目前主流產品采用TFT-LCD(快速響應液晶),其存在顯示顆粒感嚴重、重量大問題。蘋果預計 2022 年第四季度發布 VR 眼鏡,將搭載索尼 4K Micro OLED 顯示屏,相對于 TFT-LCD 而言,其像素尺寸及屏幕大小均能得到穩步進步。

AR 頭顯則追求輕量型、 低功耗和高亮度,目前 AR 頭顯主要有 4 種顯示器件,分別是硅基 LCoS 顯示器、硅基 Micro OLED 顯示器、硅基 MicroLED 顯示器以及 DLP 顯示器。硅基 LCoS 顯示器的優點是分辨率高,亮度隨光源亮度變化,缺點是成像系統復雜,對比度較低;硅基 Micro OLED 顯示器的優點是自發光,成像系統簡單,缺點是亮度低,壽命較短;硅基 Micro LED 顯示器的優點是自發光,成像系統簡單,亮度與對比度高,缺點是目前彩色技術方案不夠成熟,整體良率較低;DLP 顯示器的優點是光效高,缺點是成像系統復雜,分辨率較低。目前業界普遍認為 3-5 年內 AR 頭顯采用的技術方案為硅基 LCoS顯示器與單色硅基 Micro LED 顯示器,而 5 年后則基本采用彩色硅基 Micro LED 顯示器。

▲虛擬現實頭顯當前痛點、相關硬件配置及未來趨勢

2、時空生成

國外企業已建立深厚的技術壁壘,我國企業未推出市場主流產品。我國在此方面起步晚于國外優質同行 15 年以上,國外領先企業已建立深厚的技術壁壘,當前我國尚無與全球領先企業抗衡的企業。現階段較為知名的企業為美國的 Unity Technology 和 Epic Games,兩家企業均有 15-25 年的發展歷程,主流軟件開源且歷經多輪迭代功能完善,在動畫效果、影視渲染、物理及光影效果明顯優于其他產品。國內相關軟件存在商用成熟度不高、可擴展性有限、應用范圍較窄、市場滲透率較低等問題。

3、交互體驗

元宇宙中的交互方式包括語音交互、手勢交互、嗅覺、觸感、腦機接口等,但單一交互方式只可實現部分沉浸,多模態融合交互方式保障全場景交互體驗。多模態交互核心是將物理人 100%投射到元宇宙中,形成虛擬化的感官交互,增強交互體驗,為元宇宙全場景落地提供技術基礎。

SLAM:提供了三維數字世界的空間定位功能,決定虛擬現實終端交互自由度。即時定位與地圖構建(Simultaneous Localization and Mapping,簡稱 SLAM)可幫助虛擬物體空間定位,讓虛擬物體獲取自己的位置信息,理解真實環境中的高低起伏、障礙物、遮擋關系。SLAM 在虛擬現實中最主要的應用就是位置追蹤,其主要影響虛擬現實終端的交互自由度——3DoF 和 6DoF。目前,虛擬現實終端以內向外追蹤技術(Inside-out Tracking)為主實現頭手 6DoF。Inside-out依靠計算機的視覺算法實現對目標的追蹤。通過在虛擬現實終端上安裝攝像頭,以實現檢測外部環境變化,借助計算機或算法芯片計算虛擬現實終端的空間位置。

語音交互:已實現標準化場景的成熟落地,非標場景仍依賴算法和數據支撐。語音交互包括語音激活、前端處理、語音預處理、語音識別、自然語言處理、語音合成等,消除物理世界與元宇宙之間的數字屏障,使元宇宙交互能夠更加實時、自然、真實,語音交互也是元宇宙中數字人所具備的基礎能力之一。目前語音交互已在金融、教育、醫療、政務、電商、家居、汽車等場景中得到應用。語音交互高度依賴算法和數據支撐,受開發周期和人力成本高昂的影響,缺乏有效、足夠量級的數據支撐模型算法,語音交互在非標準化場景中難以建模。未來隨著機器學習技術發展,語音交互將擴大應用范圍,最終實現物理世界與元宇宙的自然對話。

動作捕捉:動捕技術側重明顯,逐步形成互補體系。元宇宙中“虛擬人”的肢體動作主要的生成方式是動作捕捉,具體實現方式是光學式、慣性式、電磁式及基于計算機視覺的動作捕捉。光學動作捕捉原理是首先跟蹤、識別并命名目標身上各反光標記點,得出目標的基本骨架,再通過空間中多個鏡頭對標記點位置進行持續跟蹤,完成對運動的記錄。

基于計算機視覺的動作捕捉技術使用多個不同角度的高速相機對目標進行拍攝,計算機視覺基于拍攝到的二維圖像、三維形狀特征還原各關節點運動信息。此類動捕技術主要使用光學高速相機,動捕對象通常不需穿著設備,精確度高,成本相對低廉,近些年興起后獲得青睞并在不同行業逐步推廣;但計算量龐大、受環境影響大。

眼動追蹤:眼動追蹤成為 VR 頭顯新標配,實現注視點渲染、瞳距自調節、虹膜解鎖等功能。基于眼動追蹤的注視點渲染技術是優化虛擬現實設備系統資源的高效手段和核心功能,能更有效地維持高幀率和優化系統資源。例如新一代 Pico Neo 3 一體機應用了眼動追蹤技術,該技術將幀率提高了 78%,進一步提升用戶的沉浸式體驗。根據 VR 陀螺消息,索尼 PS VR 2,以及 Meta 下一代頭顯 Cambria,不僅在性能規格上有所迭代,同時具備眼動追蹤功能。

力反饋:使交互體驗更加豐富、自然、真實。力反饋技術是一種新型的人機交互技術,它允許用戶借助力反饋設備觸碰、操縱計算機生成的虛擬物體,并感知物體的運動和相應的力反饋信息,實現人機力覺交互。力反饋系統的實現過程中涉及到以下關鍵問題:力反饋計算模型設計、碰撞檢測、視覺與力覺的同步渲染,相應地產生了針對解決上述問題的一系列算法和接口。力反饋計算模型用于計算元宇宙中物體間交互時產生的力,并由力反饋設備傳遞給用戶。目前,力反饋算法主要采用基于物理建模方法的有限元模型和彈簧—質點模型。

有限元模型能夠較好地滿足交互的真實性需求,但是運算量大、求解過程復雜,難以滿足交互的實時性需求;而彈簧—質點模型具有建模過程簡單、計算量較小、交互實時性較好的特點。碰撞檢測用于實時檢測虛擬環境中物體間的碰撞情況,為之后圖形信息的繪制及力反饋信息的計算奠定基礎。當前的碰撞檢測算法主要采用包圍盒技術。視覺與力覺的同步渲染用于保持較低刷新頻率的視覺信息(30fps-60fps)和較高刷新頻率的力覺信息(1000fps)的一致性。目前,主流的力反饋接口 OpenHaptics、CHAI3D 等都支持視覺與力覺融合的應用開發。

腦機接口:已可實現聽覺、視覺和前庭感覺,距離實現全場景交互還有較長研發周期。腦機接口(BCI)是在人腦與計算機或其他電子設備之間建立直接交流和控制通路,用戶可通過大腦直接表達想法或操縱設備,無需借助語言、手勢或其他工具直接進行神經感知,帶來超現實、完全沉浸的元宇宙體驗。應用于人體的腦機,目前已可用于恢復損傷的聽覺、視覺和肢體運動能力。其研究的主線是大腦不同尋常的皮層可塑性,通過腦機接口可以像自然肢體那樣控制植入的假肢。目前腦機交互可以實現聽覺、視覺和前庭感覺,甚至編碼肢體運動。當前,Meta、Valve、Neuralink、BrainCo.等企業均有涉足腦機交互領域,但腦機接口技術的實現及應用場景落地難度較大,成熟周期預計將在 10 年以上。

▲元宇宙沉浸感交互要求

4、產業平臺

元宇宙助力社交平臺場景化,游戲化社交體驗增強元宇宙社交沉浸感。相較于目前普及率較高的即時通訊,沉浸式社交更追求交互體驗,用戶將在社交平臺上共享時空,進行即時互動。日本社交網站巨頭 GREE 公司認為,社交元宇宙并不只是虛擬世界,讓用戶感受到社交性的機制更為重要,例如其旗下子公司 REALITY 為進軍元宇宙,首先通過打造八個不同的虛擬空間,融入個人房間、寵物等元素,從而實現元宇宙與日常生活場景的結合。社交元宇宙不僅僅是一個網絡社交空間,而是在構建一個社交生態,不同的社交生態將由不同的社交場景進行支撐。元宇宙社交多樣化的玩法將充分激活社交場景,提升陌生人社交的積極性。例如 Soul 將游戲化社交體驗作為其核心特征之一,通過臉基尼、3D 捏臉、多樣化的群聊派對房間、Soul 狼人等游戲玩法讓用戶更容易建立關系。

元宇宙助力社交平臺商業變現加速。從長期來看,元宇宙的核心在于經濟體系的形成,未來的元宇宙將不僅是用戶獲得更好的娛樂和體驗的地方,同時也會成為創造價值、實現價值和分享價值的平臺,而社交元宇宙作為其中一部分,也將催生出不同的商業模式,從而進一步放大社交平臺的商業化價值。在元宇宙社交平臺中,用戶可以在社交空間中打造“創造者經濟”模式,利用元宇宙較強的 UGC 屬性,創造和擴大自己的虛擬空間,并通過創造和銷售原創物品賺取收入。元宇宙社交平臺將擁有自己的虛擬數字貨幣從而形成專屬的經濟體系,例如 Soul 推出的 Soul 幣,用戶可以通過 Soul幣享受虛擬世界、裝飾虛擬形象、增加用戶之間匹配次數、贈送虛擬禮物等各種服務。

05.服務層:虛擬人迅速發展

1、消費端應用服務

虛擬人迅速發展,在各個場景加速落地。2021 年國內數字人發展勢頭迅猛,打造數字人無疑是文娛產業的潮流趨勢之一,伴隨著各大互聯網巨頭對數字人市場的布局,一條較為完善的數字人商業途徑已經形成。一類是通過代言、商演等營銷活動變現的偶像型數字人,比如柳夜熙、A-soul、AYAYI等;另一類則是品牌主或企業主為提升目標人群用戶體驗而打造的功能型數字人,比如央視網虛擬主持人小 C、花西子同名代言人花西子等。在這些“成名”數字人背后,是絕大多數原創數字人面臨的“投入大于收益”、“出圈難”、“變現難”“產能低”等一系列現實問題。

文娛產業快速入局,游戲打開元宇宙新局面。2021 年 3月,全球最大的互動社區之一及大型多人游戲創作平臺Roblox 在紐交所上市,其招股書中提及的元宇宙很快掀起了一陣熱潮。同月,美國游戲公司 Epic Games 也表達了其對于元宇宙領域的關注。這股熱潮不僅僅席卷了海外,國內互聯網大廠也加入其中,自此元宇宙開始逐步受到關注。

2、行業端應用服務

工業元宇宙:數字孿生與智能工廠助力工業元宇宙先行一步。工業 4.0 的概念最早出現在德國,指利用物聯信息系統(Cyber Physical System 簡稱 CPS),將生產中的供應、制造、銷售信息數據化、智慧化,最后達到快速、有效、個人化的產品供應。工業 4.0 與前三次工業革命有本質區別,其核心是 CPS 的深度融合,即把傳感器等智能裝置嵌入到各種物體和環境中,并且通過網絡加以連接,形成物聯網,再通過超級計算機和云計算將物聯網和互聯網整合起來,實現人類社會活動與物理系統的整合。而數字孿生技術是 CPS 的技術核心。工業 4.0 提出的智能制造是面向產品全生命周期,實現泛在感知條件下的信息化制造。基于工業 4.0 構思的智能工廠將由物理系統和虛擬的信息系統組成,稱之為信息物理生產系統(Cyber Physics Production System, CPPS)。

工業元宇宙:龐大體系帶來硬件層面存儲、運算、傳輸、 感知等多方面新需求。工業元宇宙相當于在元宇宙中新建了整個工業生產體系,模擬物體和人在現實中各類特征,抽象出軟件層面的接口,包括行業應用層、共性應用層、模型構建層等架構。軟件抽象層之下的是包括大數據、云計算、人工智能、區塊鏈、5G 通信等在內的基礎技術。而這一切技術框架的搭建都離不開底層硬件的支持,海量數據需要足夠的存儲空間,大量而頻繁的需求需要性能更強大的處理器進行處理,快速通信需要更高級的射頻器件等等。

醫療云宇宙:VR、AR、MR 等技術在醫學成像、手術輔助、醫學教育、遠程醫療、康復訓練、藥物研發等方面彰顯價值。在醫學影像方面,借助全息/虛擬現實顯示的影像數據,可以全面觀察病灶細節、深度挖掘影像信息,有助于醫生削減讀片時間,降低誤診率,同時患者能更直觀了解病灶情況和治療方案,促進醫生和患者溝通。在手術方面,通過VR、AR、MR 等技術可提高外科手術效率,如全息影像技術可全息顯示效果,全貌顯示彌補微創手術視野受限等問題,減少術中風險,降低術后并發癥。

教育云宇宙:打破空間阻隔為線下教育與線上教育帶來革新。教育元宇宙可以實現云端智慧教育的統合,教師和學生以數字身份參與課堂,在虛擬教學場所中進行互動。元宇宙課堂下,VR 設備的引入能夠充分重塑教學內容的展現形式,讓學生“沉浸”在知識中。此外,虛擬空間的可塑性也催生了如虛擬實驗室、虛擬集會等場景,將元宇宙從課堂延伸至課后活動。元宇宙和教育之間,具有天然的平行性和覆蓋率,元宇宙時代人類進入到“生活就是學習,學習就是生活”的歷史階段,學習變成了終生的、全天候的內容。

3、政府端應用服務

元宇宙進軍政務服務,其核心是政務數字化轉型。當前應用于政務服務中比較普遍的可視化大屏、一網通辦等技術,為政務服務帶來了極大便利,但交互感不強,人性化服務程度不高。元宇宙政務服務,將打破時空界限,打造全新的交互模式,增強政務服務的體驗感。引入“數字人”,結合沉浸式數字城市和數字政務大廳建設,以具體的城市文旅、城市政務服務等元宇宙場景應用,進一步提升城市治理水平、城市服務能力,同時也為市民辦事來到更好的便利性和體驗感。當下,元宇宙+政務仍處在發展早期階段,政府牽頭元宇宙相關布局,應加強監管力度,并盡可能地做好配套措施,比如技術研究、政策法規以及相關標準的制定等,保障其健康有序發展。

06.資源聚集情況

1、產業聯盟

自 2021 年 10 月,移動公司宣布成立元宇宙產業委員會后,各地逐步開始在政府、龍頭企業的主導下成立產業聯盟,充分聚合當地資源,協調產業鏈上下游,推動元宇宙發展。如江蘇省、廣州市集合省內、區內主要企業發起成立元宇宙聯盟,四川成都、無錫等地以區為中心,打造產業聯盟。

▲元宇宙相關協會、聯盟

2、專利池

2022 年 1 月 IPwe 和 Open Meta 基金會聯合宣布成立元宇宙智能專利池,第一個創始成員為 SDK Co。IPwe 元宇宙智能專利池將通過指數型技術為創新者賦能,并通過共享對元宇宙生態系統的發展至關重要的關鍵技術,鼓勵創新技術的采用,最大限度地增加商業機會,并帶來投資回報,同時保持最大的靈活性,可以根據未來商業和市場條件的要求及時改變方向。該專利池為專利持有人(創始成員)和實施者(普通成員)提供了專利管理工具,希望能夠幫助專利池成員實現專利組合的價值。

從專利申請數量來看,排名靠前的相關專利的申請人均為大型互聯網科技企業,包括微軟、三星、英特爾、索尼、LG、高通、谷歌以及 IBM,此外較為靠前的申請人還包括蘋果、Meta、亞馬遜等。意料之中,元宇宙技術從出現之初,即與互聯網存在著不可分割的聯系,其存在依托于互聯網技術的支撐,其實現可以看作是互聯網技術應用環節的一個前景光明的方向。

07.地方元宇宙產業發展情況

近年來,國內多地政府紛紛提出建設元宇宙產業基地或產業園,出臺的電子信息產業發展十四五規劃提到“元宇宙”。基于元宇宙的拓展現實、虛實交互、數字孿生等特性,且其與 XR、大數據、人工智能等前沿技術和數字經濟息息相關,元宇宙技術和理念被各地政府看作發展數字經濟的切入點,被寫入到多地政府工作報告中,元宇宙成為重要的產業發展方向。

1、上海

率先將“元宇宙”納入“十四五”規劃。上海經信委出臺《上海市電子信息產業發展“十四五”規劃》,提到“要加強元宇宙底層核心技術基礎能力的前瞻研發”,這是元宇宙首次被寫入地方“十四五”產業規劃。

生態集群形成。上海以產業和技術“虛實融合”方式,促進形成“由軟帶硬”產業格局,通過“由平臺到生態”推進方式,逐漸形成具有國際競爭力的元宇宙產業生態集群。

企業布局加速。在元宇宙新賽道,上海集聚全國約 50%的 5G 人才、40%的芯片人才及 30%的 AI 人才,元宇宙相關產業生態繁榮,產業鏈布局完善,一批企業加快產業“元宇宙化”布局。

2、北京

北京城市副中心率先入局元宇宙。2021 年 1 月 7 日,北京市經濟和信息化局黨組成員、副局長王磊在北京市十五屆人大五次會議“推動新時代首都發展”新聞發布會上表示,北京將啟動城市超級算力中心建設,探索建設元宇宙產業聚集區。下一步,北京市將做好元宇宙頂層設計和技術標準,探索建立“元宇宙”產業園區和示范區,為市民體驗元宇宙打造落地場景。

元產委成立推動產業健康持續發展。2021 年 11 月 11日,中國移動通信聯合會元宇宙產業委員會在京揭牌,這是國內首家獲批的元宇宙行業協會,致力于推動元宇宙產業健康持續發展。中國移動通信聯合會是中國移動通信領域唯一一家全國性的社會團體。

3、杭州

元宇宙創新資源好。浙江在“元宇宙”產業發展上具備得天獨厚的條件,在 AR 引擎、虛擬人像、3D 空間與虛擬場景建設、新型人機交互、5G 云網、邊緣計算、服裝 3D 工具、工業 XR 交互引擎、心理健康與醫療以及游戲場景等各領域已有一定的研究和儲備,很多企業已進入上市 IPO 和資本通道。浙江擁有浙江大學、之江實驗室、阿里巴巴達摩院等高能級研發機構和高層次研發人才。

政策助力產業發展。2022 年 1 月 5 日,浙江省數字經濟發展領導小組辦公室發布了《關于浙江省未來產業先導區建設的指導意見》,元宇宙與人工智能、區塊鏈、第三代半導體并列,是浙江到 2023 年重點未來產業先導區的布局領域之一;浙江將在先導區重點建設任務中明確加快在腦機協作、虛擬現實、區塊鏈等領域搭建開放創新平臺,促進產業技術賦能、集成創新。2022 年 3 月 29 日,杭州余杭區未來科技城發布擴展現實(XR)產業發展計劃。

論壇平臺相繼落地。2021 年 10 月 17 日,“2021 數智鄉村振興發展論壇”在杭州隆重舉辦,會議期間啟動杭州元宇宙加速基地落成的揭牌儀式。2021 年 11 月,浙江省經信廳組織召開“元宇宙”產業發展座談會。同年 12 月底,杭州宣布成立元宇宙專委會。

4、青島

產業發展環境逐漸優化。2022 年 3 月 24 日,山東省工業和信息化廳等七部門聯合發布《山東省推動 VR 產業高質量發展三年行動計劃(2022-2024 年)》,揭曉山東省虛擬現實產業的發展近況和未來方向。青島打造了國際 VR 產業園,總投資約 50 億,規劃產業聚集區與主題體驗區兩大組團,致力于打造元宇宙創作研發、VR+全產業鏈、元宇宙多元體驗的聚集示范區。青島市虛擬現實產業以嶗山區為核心,引進 70 余家優質企業,集聚了虛擬現實相關高端創新平臺。

5、南昌

豐富的VR資源助推發展。南昌從2018年就開始舉辦“世界 VR 產業大會”,以此為契機,連接相關 VR/AR 企業,打造產業集群。從 2018 年到 2021 年,南昌在世界 VR 產業大會上,共簽約項目 435 個,投資總額達到 2650.11 億元。南昌聚集了微軟、高通、聯想等國外 VR 領域的頭部玩家。

政策環境不斷優化。江西省科技廳宣布將 2022 年定位為 VR 產業發展質量突破年,聚集省內現有科創平臺、龍頭企業等創新力量,探索成立元宇宙聯盟,打造國內一流的元宇宙研發平臺,重點布局元宇宙硬件入口、底層架構、人工智能、內容與場景四個方向的規范標準制定和開發工具監制重新梳理完善虛擬現實關鍵核心技術和“卡脖子”技術目錄,開展元宇宙發展重點和發展路徑探索;支持南昌規劃建設元宇宙試驗區,打造數字經濟產業集聚區,重點發展 VR/AR、人工智能與 5G、數字文創等數字經濟重點產業。

政府扶持力度加大。江西省市區三級資助金額高達 6000萬元。企業選擇入駐南昌的背后離不開政府的扶持。江西省政府專門為 VR 產業出臺了相關措施,并給出了省市區三級政策扶持。省級政府明確表示要將南昌打造成“世界級 VR 中心”,當地元宇宙產業發展前途光明。

人才培養逐步完善。全國共有 18 所高校獲教育部批準開設“VR 技術”本科專業,其中有五所都在江西省。南昌泰豪動漫學院和江西科技師范大學軟件動漫學院兩所院校的VR 專業學生達萬人,其中近 6 成學生正成為本地 VR 產業發展人才的儲備力量。

6、無錫

打造生態產業示范區。2022 年 1 月 5 日,無錫市濱湖區發布《太湖灣科創帶引領區元宇宙生態產業發展規劃》,提出將培育、引進一批區塊鏈、人工智能等元宇宙生態鏈企業,到 2025 年基本形成技術引領、企業集聚、示范應用、標準完備的元宇宙產業生態,打造元宇宙的“濱湖名片”。

頂層設計助力產業發展。2022 年 1 月 1 日,在江蘇省無錫市濱湖區正式推出《太湖灣科創帶引領區元宇宙生態產業發展規劃》,以及相配套的科技創新服務體系、科創載體建設、人才安置工程三年行動計劃等,旨在打造國際創新高地 和國內元宇宙生態產業示范區。下階段,濱湖將以打造元宇宙核心產業區、元宇宙創新孵化園、元宇宙先進智造地,構建元宇宙空間布局;以引入一批元宇宙領軍企業、培育一批元宇宙新興企業、帶動一批傳統企業轉型升級,加快元宇宙集聚發展;以推動元宇宙核心技術攻關、設立元宇宙新型研發機構、推進元宇宙標準體系建設、建設元宇宙產業協會聯盟,優化元宇宙發展生態。

以重大賽事、基地建設推動產業發展。2022 年 1 月 11日,無錫市元宇宙創新聯盟成立,無錫市元宇宙產業園掛牌;14 日,首屆長三角元宇宙創新創業大賽總決賽在無錫濱湖區舉行,長三角元宇宙聯盟、無錫市元宇宙創新創業基地也宣布落戶濱湖區。

7、合肥

前瞻布局元宇宙產業。合肥市第十七屆人民代表大會第一次會議上,政府工作報告提及,前瞻布局未來產業,瞄準量子信息、核能技術、元宇宙、超導技術、精準醫療等前沿領域,打造一批領航企業、尖端技術、高端產品,用未來產業贏得城市未來。2022 年 1 月 10 日,合肥市市長羅云峰代表市政府向合肥市第十七屆人民代表大會第一次會議所作的《政府工作報告》中也提到了“元宇宙”。

企業加快培育,產業協同發展。未來 5 年,合肥將前瞻布局未來產業,瞄準元宇宙、超導技術、精準醫療等前沿領域,打造一批領航企業、尖端技術、高端產品。合肥將培育3 個千億企業、300 個專精特新企業,加快建成具有國際競爭力的先進制造業高地。

8、成都

頂層設計出臺搶占賽道。2022 年 1 月 23 日,成都市第十七屆人民代表大會第六次會議開幕,政府工作報告在推動新經濟新賽道加快布局方面指出,成都將大力發展數字經濟,主動搶占量子通信,元宇宙等未來賽道,打造數字化制造“燈塔工廠”。

成立專委會推動元宇宙創新發展。2021 年 12 月 23 日,四川省網絡文化協會元宇宙專業工作委員會在成都成立,這是川內社會組織成立的首家元宇宙專業機構。該專委會是四川省網絡文化協會下設機構,是四川省內學習、研究、探索元宇宙技術和應用、推廣的專業性機構。

9、武漢

元宇宙寫入“政府工作報告”。2022 年 1 月 11 日,在湖北省武漢市第十五屆人民代表大會第一次會議上,武漢市委副書記、市長程用文向大會作政府工作報告時指出,要加快壯大數字產業,推動元宇宙、大數據、云計算、區塊鏈、地理空間信息、量子科技等與實體經濟融合,建設國家新一代人工智能創新發展試驗區,打造小米科技園等 5 個數字經濟產業園。在政府工作報告“亮點”中,提到推動元宇宙、大數據、云計算、區塊鏈、地理空間信息、量子科技等與實體經濟融合,建設國家新一代人工智能創新發展試驗區,打造小米科技園等 5 個數字經濟產業園。

10、廈門

出臺三年行動計劃,打造“生態樣板城市”。2022 年 3 月,廈門市工業和信息化局、廈門市大數據管理局發布了《廈門市元宇宙產業發展三年行動計劃(2022-2024 年)》,搶抓數字經濟和元宇宙產業發展機遇,打造“元宇宙生態樣板城市”和數字化發展新體系。廈門市力爭到 2024 年,元宇宙產業生態初具雛形,引入培育一批掌握關鍵技術、營收上億元的元宇宙企業,元宇宙技術研發和應用推廣取得明顯進展,對政府治理、民生服務、產業轉型升級的帶動作用進一步增強。

11、廣州

對標“元宇宙‘未來之城’”,打造中國元宇宙產業高地。業界人士曾以“元宇宙‘未來之城’”評價廣州市元宇宙產業發展趨勢,相比較各省市的元宇宙技術水平及政策配套,以黃埔區為代表的廣州將成為中國元宇宙的產業高地,未來黃埔區、廣州開發區有望在粵港澳大灣區形成一條元宇宙核心產業鏈。2022 年 3 月 24 日上午,元宇宙技術發展研討會在廣州舉行,深度探討技術、產業、政策等相關內容,市、區合力共同推動元宇宙的發展與落地。

出臺大灣區首個專項扶持政策,推動高質量發展集聚發展新勢能。2022 年 4 月 6 日,《廣州市黃埔區、廣州開發區促進元宇宙創新發展辦法》正式發布,黃埔區副區長、區工業和信息化局局長徐丹在發布會上表示,黃浦區將從建設具有黃埔特色的元宇宙標志性場景、元宇宙關鍵共性技術與通用能力的價值創新與公共服務平臺、特定研究方向的元宇宙相關項目等三個層面進行獎勵,最高補貼分別達 500 萬元。

這份由廣州市黃埔區、廣州開發區發布的《促進元宇宙創新發展辦法》也被稱為“元宇宙 10 條”,是粵港澳大灣區首個元宇宙專項扶持政策。“元宇宙 10 條”中,扶持范圍涵蓋技術創新、應用示范、知識產權保護、人才引流、交流合作、基金支持等十個方面。廣州市黃埔區將培育并引進一批擁有數字孿生、腦機接口、增強現實/虛擬現實/混合現實等元宇宙關鍵技術,可面向產業發展、社會治理、民生服務等各方面提供元宇宙相關技術服務的軟硬件或平臺型領軍企業。

各區競爭合作,形成聚集效應。圍繞元宇宙,廣州的各個區是競合關系,在競爭中合作,形成聚集效應。廣州各區打造元宇宙產業上各有側重。比如,黃埔區是“元宇宙核心產業鏈:人才元宇宙、企業元宇宙、城市元宇宙”,海珠區是“元宇宙未來都市工業:產業互聯網、海上絲綢之路”,南沙區是“未來城市元宇宙:人工智能”,番禺區是“元宇宙文旅制造:傳感器及嵌入式系統、文旅內容制作”,增城區是“元宇宙先進制造:超高清顯示產業、汽車產業”,花都區則是“元宇宙產業園:全產業鏈”。

成立元宇宙產業鏈聯盟,促進元宇宙產業發展。大灣區元宇宙產業鏈聯盟正在籌備中。聯盟由廣州黃埔元宇宙研究院牽頭,在廣東省各級政府的支持和粵港澳大灣區戰略建設框架的基礎上,聯合龍頭企業在廣州成立。大灣區元宇宙產業鏈聯盟志在通過結合更多龍頭供應鏈的企業,完成相關行業發展標準的設立,推出元宇宙供應鏈相關的標準化方案,促進相關工作發展。

12、南京

企業發展均衡,產業鏈布局完善。截至 2022 年 3 月底,南京共有元宇宙產業相關企業約 130 家,2021 年營業收入共計 948 億元(不含 5G 電信業務收入),在產業鏈各層級均有分布。其中,底層技術支撐層 40 家企業,區塊鏈領域 19家、先進計算領域 3 家、云計算及邊緣計算領域 14 家、5G網絡服務 4 家。

前端設備及平臺層 40 家企業,VR/AR(虛擬現實/增強現實)領域 25 家、人機交互設備領域 8 家、數字人領域 7 家。場景及應用層 47 家企業,游戲領域 11 家、數字孿生領域 19 家、數字內容開發領域 17 家。南京在 VR/AR、區塊鏈、數字人等細分領域有一定優勢,但在平臺、物聯網等細分領域存在缺項。

頂層設計助力搶抓機遇,加快元宇宙產業布局。目前,南京已提出要加快布局元宇宙產業,作為全市未來產業新賽道,力爭躋身國內第一方陣,積極支撐打造萬億級軟件產業和數字經濟創新發展高地建設。同時,充分預判風險,謹防炒作概念、過度金融化、網絡安全等問題,引導元宇宙產業健康發展。

據此,南京相關部門制定了下一步發展“路線圖”,將元宇宙納入數字經濟和未來產業體系,催生數字經濟新業態新模式、驅動信息技術聯動創新發展;持續推進數據中心和算力中心建設布局,為元宇宙產業提供高速率、低時延網絡以及云邊端協同計算能力,夯實元宇宙新基建基礎;重點圍繞制造業、文旅、教育、醫療健康等領域,鼓勵搭建元宇宙適用場景,帶動相關產品應用驗證和核心技術迭代發展;對照元宇宙產業鏈圖譜,進一步梳理全市元宇宙相關企業和重點項目,引導元宇宙招商引資和人才集聚,補短板鍛長板;遴選一個板塊打造為“元宇宙綜合性創新發展先導區”,打造各具特色的元宇宙產業集聚區,形成“一核多點”的產業空間格局。成立南京市元宇宙產業鏈聯盟,打造多層次對接平臺,在中國(南京)軟博會、世界智能制造大會增設元宇宙專題展區和論壇,打響南京元宇宙品牌。

優勢得天獨厚,推動積極發展。計算機技術是南京發展元宇宙一大優勢。作為目前全球數字經濟的頂流概念,元宇宙發展離不開計算機技術。南京是中國重要的科研城市,高等院校和科研院所云集、高端人才密集,而軟件和信息技術服務業一直是南京重點發展的戰略性產業之一。南京發展元宇宙另一個優勢是工業制造業及其他可應用的產業門類齊全,為元宇宙相關技術提供大量的實操應用場景。基于這些優勢,2022 年 3 月,南京江寧高新區聯合國內知名研究團隊,圍繞工業制造、醫療健康、文化娛樂領域,打造三大創新中心。

13、張家界

成立元宇宙研究中心。2021 年 11 月,張家界元宇宙研究融合發展研討會暨張家界元宇宙研究中心掛牌儀式舉行,張家界成為全國首個設立元宇宙研究中心的景區。張家界元宇宙研究中心設置在張家界市武陵源區旅游高質量發展數字化轉型工作領導小組辦公室,元宇宙研究將成為武陵源區數字化轉型的重要研究內容。

結合文旅推動產業發展。搭乘“元宇宙”的浪潮,武陵源景區將為游客提供更加精彩的旅游體驗、更加豐富的旅游產品,更舒適的旅游環境。成立張家界元宇宙研究中心的初衷是以數字化技術賦能旅游產業,培育旅游新興業態,為旅游業的數字化轉型奠定基礎。

14、三亞

打造元宇宙產業基地。2021 年 12 月,海南省三亞市委常委、常務副市長盛勇軍在 2021 年第六屆三亞文博會現場會見了網易集團黨委書記、副總裁劉杰一行,雙方圍繞網易海南總部落戶三亞、元宇宙產業基地項目建設以及“科技+”“數字化+”產業布局等務實合作達成系列共識。

依托企業合作發展產業。2021 年 12 月,三亞市人民政府與網易簽署了戰略合作協議。根據協議,網易將在三亞設立網易海南總部,建設網易元宇宙產業基地項目,推動海南數字化文創產業高質量發展,打造集互聯網技術開發、數字化內容生產、數字化版權運營和數字化產品輸出為一體的國際化數字新文創中心。網易將參與海南國際電競島、三亞電商供應鏈,以及網紅經濟與直播電商建設,并打造“音樂點亮城市”等大眾文化項目。雙方將共同推動海南自由貿易港在數字文化建設方面取得新成果。

08.投融資情況

1、國內外投融資情況及特點

2021 年以來,元宇宙概念快速普及,成為資本市場關注的熱點,也重新點燃了投資界對于 AR/VR 的興趣。元宇宙所代表的互聯網應用新形態,通過 VR/AR 三維交互與多種技術集成提供更沉浸式的感官體驗,使得眾多公司紛紛在該領域布局。

2021 年 10 月,Facebook 正式更名為 Meta,成為投資風向標轉變的開始。根據國外調研機構 Crunchbase news,在2021 年第四季度,AR/VR 初創公司的融資金額創下歷史新高。這使得 2021 年成為 VR/AR 領域有史以來投資第二好,全年融資達 39 億美元(折合人民幣約 247 億元),僅次于2018 年的 44 億美元(折合人民幣約 278 億元)。

截至 2022 年 4 月,僅是在剛剛過去的第一季度,全球獲投融資的 VR/AR 企業就已經超 43 筆,其中超億元的投融資就足足有 18 筆,最高單筆融資金額達 22 億元人民幣,融資總金額達到 82 億元,相比 2021 年第一季度的融資總金額42 億元,增長 51%。但 2022 年第一季度 VR/AR 企業融資與“元宇宙”概念最熱的 2021 年第四季度相比,無論是融資金額和融資筆數都出現了大幅下降,有明顯轉冷的跡象。一邊是當初喊著“元宇宙”口號最響亮的 Meta、Roblox 等幾家公司股價大跌,另一邊是 Oculus、Pico、奇遇等 VR/AR 設備出貨量節節攀升,新品不斷。

▲2022年元宇宙領域第一季度投融資情況

▲2021年元宇宙領域重點投融資情況

▲2022年元宇宙領域第一季度企業并購情況

在國外方面,投融資更偏向 VR 平臺或是 VR 內容開發的企業。根據 Crunchbase,截至 2021 年 11 月,與元宇宙相關的公司已經在 612 筆交易中籌集了近 104 億美元的資金。ManageXR 在元宇宙概念爆火前融資不順,在 2021 年 12 月宣布獲得 400 萬美元融資。Magic Leap 在 2021 年 10 月獲得5 億美元融資,是其近 3 年融資最高的一筆。《Pokémon GO》開發商 Niantic 在 2021 年 11 月完成 D 輪融資,獲虎系基金Coatue 的 3 億美元投資,公司估值達 90 億美元。

在國內方面,投融資更偏向在 XR、虛擬數字人領域的企業。2021 年 6 月,AR 智能眼鏡光學模組供應商耐德佳宣布完成 B1 輪融資;2021 年 7 月,Rokid 官宣完成新一輪投資,規模達數億元;2021 年 9 月,亮風臺宣布完成 2.7 億元C+輪融資;同月 Nreal 宣布完成 C 輪融資,金額超 1 億美元。

根據企查查數據,截至 2021 年底,我國共申請“元宇宙”商標達 11376 件,涉及公司達 1692 家,其中 2021 年申請 11374件,涉及公司 1691 家。國內投資情況來看,目前大多較散,難以形成行業規模。華強資本營造行業生態閉環(產業鏈),同時布局了顯示器件(芯視元)、光機(瓏璟光電)、XR 系統(睿悅信息)、芯片(加密 MCU)等,建立 XR 生態圈,是國內少有的進行全產業鏈布局的企業。

互聯網巨頭們擁有的技術、內容和人才儲備在其探索元宇宙時更容易成為各自的先發優勢。普遍認為游戲可能是元宇宙早期產品形態,互聯網巨頭在游戲領域的布局尤受關注。網易在 2021 年投資多家“虛擬人”公司,包括虛擬人生態公司次世文化、虛擬形象技術公司 Genies、虛擬社交平臺 Imvu、北京紅棉小冰科技有限公司等。

阿里巴巴在 2021 年 10 月組建 XR 實驗室,計劃完成從現實社會到虛實相融社會的過渡。百度在 2021 年底上線內測其首款元宇宙產品希壤 App,并舉辦了一場元宇宙大會。字節跳動在 2021 年 9 月收購 Pico,價格約為 90 億元,是中國 VR 行業最大的一筆收購案。

智東西認為, 元宇宙不僅僅是一種游戲,還可以數字賦能消費娛樂、行業 應用、智慧城市,提升社會生產力。為了搶占元宇宙賽道,我們需要科學研判元宇宙發展環境形勢,審慎布局發展方向,緊扣數字化轉型主線,提供遠 程辦公、醫療、教育、金融、社交等元宇宙應用場景的解決方案。加強軟硬件服務應用生態鏈企業的產業協同,發展虛擬經濟、線上經濟等新模式新業態,共建協同創新的產業生態。

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