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最近，《時代》雜志的元宇宙新封面掀起一陣波瀾，關(guān)于3D互聯(lián)網(wǎng)重塑現(xiàn)代生活的討論多了起來。根據(jù)美國證券交易委員會（SEC）報告，在2022年前6個月，Metaverse一詞在監(jiān)管文件中出現(xiàn)了1100多次，說明元宇宙對于現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的重要性已經(jīng)被充分關(guān)注。 可能還有人覺得，元宇宙是未來技術(shù)，有很多地方不成熟，我們更應(yīng)該關(guān)注現(xiàn)實世界的問題。但我認(rèn)為，在不斷進(jìn)化的3D數(shù)字世界中，或許虛擬和現(xiàn)實的界限正在逐步變得模糊。 要解決未來的問題，首先不能因當(dāng)下的技術(shù)條件而限制我們的想象。正如埃隆·馬斯克現(xiàn)在做的很多事，就沒有局限于今天的技術(shù)，而是著眼預(yù)判20年后會發(fā)生哪些事，立足未來然后再往回看，為了迎接未來我們還需要準(zhǔn)備哪些條件，開發(fā)哪方面技術(shù)，投資什么基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，因此，給未來做準(zhǔn)備的人往往更能贏得當(dāng)下。 假設(shè)，20年后人類一定會登陸火星，那么，需要準(zhǔn)備的技術(shù)條件就是要先去修建好火星基地，提高太陽能的利用率，需要各種新能源技術(shù)和產(chǎn)品。向外太空運(yùn)輸物資，傳統(tǒng)的運(yùn)載火箭成本太高了，那就先研制可以多次重復(fù)使用的火箭。 不過，近年來探索火星除了有火箭、飛船和機(jī)器人，還有沒有成本更低、時效更高、參與度更廣，以及更環(huán)保的方式實現(xiàn)呢？我認(rèn)為，新的思路開始出現(xiàn)了，那就是“元宇宙”。 很多人認(rèn)為，元宇宙只是一種新的數(shù)字化的體驗容器，是互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新乏力的當(dāng)下，人們對于下一代互聯(lián)網(wǎng)、對于一個未來數(shù)字世界的共同想象。但是，我更看好元宇宙未來的技術(shù)整合與場景應(yīng)用，我甚至思考，元宇宙或許會加速實現(xiàn)人類”火星旅行“的計劃。 什么是人類科技的本質(zhì)？是組織信息，調(diào)動能量，改變自然現(xiàn)象，滿足人的需求。 當(dāng)今熱度最高的6大創(chuàng)新賽道——云計算、人工智能、元宇宙、Web3、腦機(jī)融合、量子計算，無疑都是更高密度的信息組織，做到了更高效率的資源調(diào)度。眼下氣勢如虹的新能源電動車，早已不是簡單的動力設(shè)備，更多是一種信息產(chǎn)品。 為什么說元宇宙會加速人類火星旅行的進(jìn)程？因為信息換能量的創(chuàng)新趨勢必將長期延續(xù)，在未來的火星開發(fā)、深空探索中，很多非常重要的工作環(huán)節(jié)完全可以在元宇宙的場景中進(jìn)行，這并非要求人類要親自到達(dá)火星，而是將火星旅行的體感傳輸?shù)降厍颉?/strong> 元宇宙的底層技術(shù)早已應(yīng)用在宇宙探索很多人覺得元宇宙還很科幻，距離現(xiàn)實世界還很遙遠(yuǎn)，其實不是這樣的。即使在最嚴(yán)肅、最考驗成熟技術(shù)的航空航天領(lǐng)域，元宇宙的很多底層技術(shù)也已經(jīng)有了成熟應(yīng)用。 比如，構(gòu)建元宇宙的一個關(guān)鍵技術(shù)——數(shù)字孿生，中國航天科技集團(tuán)的車工就利用這個技術(shù)對火箭進(jìn)行超高精密加工。簡而言之，就是把現(xiàn)實世界的加工對象，像孿生兄弟一樣在數(shù)字世界里建一個一模一樣的模型?，F(xiàn)實世界里很難做的事，你就切換到數(shù)字世界里去看它的孿生兄弟。未來的元宇宙場景里，也許可以做到一架樣機(jī)都不生產(chǎn)就直接生產(chǎn)商用飛機(jī)，因為有數(shù)字化的手段去完成所有的測試、仿真，把復(fù)雜度極高的飛機(jī)還原出來。 又比如，構(gòu)建元宇宙的另一關(guān)鍵技術(shù)——全息傳送，2021年10月，美國宇航局（NASA）的飛行外科醫(yī)生Josef Schmid博士成為了第一位從地球“全息傳送”至太空的人類。這一次，NASA使用的設(shè)備是微軟的Hololens Kinect攝像機(jī)，以及一臺裝有Aexa Aerospace定制軟件的個人電腦。全息傳送作為一種捕捉技術(shù)，可以重建、壓縮和實時傳輸高質(zhì)量的人體3D模型。微軟HoloLens混合現(xiàn)實頭顯允許傳輸3D情景，允許使用者觀看、聽到并與遠(yuǎn)程參與者互動，就像實際上在同一個物理空間，地面上的外科醫(yī)生和空間站里的宇航員可以實現(xiàn)3D零距離互動。 3D全息成像技術(shù)看起來很神奇，帶給人們很多想象空間，比如你可以把遠(yuǎn)方的爸媽馬上“帶”到身邊，你可以看到“影像”中物品的每一個細(xì)節(jié)，這就對建筑設(shè)計、家居設(shè)計、服裝設(shè)計等等行業(yè)再現(xiàn)了遠(yuǎn)處真實的場景。這個“科幻技術(shù)”什么時候發(fā)明出來的？你肯定難以想象。3D全息技術(shù)所依賴的原理是在1947年由英國物理學(xué)家丹尼斯·伽柏提出的，遠(yuǎn)遠(yuǎn)早于這項技術(shù)被完全開發(fā)利用的時間，而伽柏也由于這項工作獲得了諾貝爾物理學(xué)獎。今天喜歡玩二次元的年輕人，常常自己給自己構(gòu)建一個不存在、無法觸及的社會。元宇宙的場景中，你可能揮一揮手，就出現(xiàn)一個真實的平行世界，山和海，人和物，宇宙與星辰，以及各種故事，它們是虛擬的，但是在你我眼中，幾乎與現(xiàn)實世界無異。 我認(rèn)為，元宇宙將是“一場偉大的整合式創(chuàng)新”。 2010年以來產(chǎn)生了無數(shù)創(chuàng)新技術(shù)：云計算、大數(shù)據(jù)，人工智能，區(qū)塊鏈，VR/AR/MR，腦機(jī)接口......但是，這些技術(shù)缺乏一個大的框架。只有把這些創(chuàng)新技術(shù)整合在一起，作為一個整體概念、整體應(yīng)用，才能真正實現(xiàn)可持續(xù)的創(chuàng)新突破。而元宇宙就是一個宏偉的架構(gòu)，能夠承載和容納所有的創(chuàng)新技術(shù)。 以往類似的，但級別較小，位居產(chǎn)品和服務(wù)層級的，就是現(xiàn)在人人手里都有的智能手機(jī)，也是一種整合式創(chuàng)新。如早期的蘋果iPhone，當(dāng)年用到的技術(shù)都已不算前沿，比如多點觸控技術(shù)，20世紀(jì)80年代就有了；鋼化玻璃技術(shù)，美國康寧公司在20世紀(jì)60年代就已經(jīng)研發(fā)出來了；以及可以嵌入觸摸屏的軟鍵盤技術(shù)、方便軟件分發(fā)的App Store模式、ARM芯片技術(shù)、傳感器技術(shù)、操作系統(tǒng)技術(shù)等等，喬布斯把這些技術(shù)和新的架構(gòu)都集成在了一臺手機(jī)上，而且使用戶體驗更加流暢。漸漸的，消費端的IT信息產(chǎn)業(yè)隨之發(fā)生巨變。 元宇宙產(chǎn)業(yè)在大方向上也是如此，因為構(gòu)建元宇宙的技術(shù)也都已經(jīng)出現(xiàn)多年，比如UGC游戲、區(qū)塊鏈、云計算、人工智能和VR/AR/MR（虛擬現(xiàn)實、增強(qiáng)現(xiàn)實、混合現(xiàn)實）等等，都在各自探索應(yīng)用場景，彼此的交集并不多。隨著元宇宙產(chǎn)業(yè)的初具雛形，這些發(fā)展成熟的創(chuàng)新技術(shù)開始進(jìn)入一個能夠彼此協(xié)同、相互滲透的新場景，一個不同以往的數(shù)字平行世界成為了這些創(chuàng)新技術(shù)融合的用武之地。 也許，元宇宙在民用消費領(lǐng)域還有待成熟，但是在火星開發(fā)、深空探索領(lǐng)域，元宇宙已經(jīng)是一個非常好的選項。今年5月，NASA發(fā)布了一項挑戰(zhàn)，吸引開發(fā)人員來幫助建造火星元宇宙環(huán)境，以達(dá)到訓(xùn)練宇航員的目的。這項挑戰(zhàn)已經(jīng)發(fā)布在Herox平臺上，號召開發(fā)者幫助NASA構(gòu)建虛擬現(xiàn)實資產(chǎn)和場景，供其用于火星表面活動的研究。 多年以前，埃隆·馬斯克就提出要“讓人類成為一個多星球物種”，其中要踏出的第一步，就是“把火星船票的價格從100億美元一張降低到50萬美元一張”。 不可否認(rèn)，埃隆·馬斯克旗下公司的具體做法還是卓有成效的。比如，通過自行生產(chǎn)絕大部分發(fā)射載具所需要的零件，而不是外包，SpaceX現(xiàn)在的發(fā)射成本要比行業(yè)很多公司低80%以上；SpaceX通過持續(xù)開發(fā)“火箭可重復(fù)利用技術(shù)”，也進(jìn)一步降低了發(fā)射成本。 但是，物理設(shè)備的成本下降無疑是有極限的，況且，人類真到踏上火星征途的那一天，如何保證身體機(jī)能的正常也是非常大的一個挑戰(zhàn)。 人類至今還沒登陸火星，是因為一個問題一直沒有得到解決，就是長時間的星際旅行，會讓人體在微重力的環(huán)境下出現(xiàn)嚴(yán)重的失調(diào)。根據(jù)NASA的研究數(shù)據(jù)，進(jìn)入太空24-36小時以后，宇航員的總血量就會減少20%。當(dāng)宇航員回到地球時，他們會因為血壓過低站不住，甚至?xí)灥?。由于失重的環(huán)境下，宇航員的骨骼、肌肉會因為缺乏正常的鍛煉而慢慢退化。電影《火星救援》中，男主角在返回地球時斷了兩根肋骨，就因為骨骼太脆弱了。沒有了重力作用，人體脊柱中脊椎骨的壓縮程度變小了，每一塊脊椎骨之間的距離會稍微變長，宇航員的身高大概會被拉長7厘米。 馬斯克讓人類通過SpaceX的飛行器進(jìn)入外太空，實現(xiàn)星際旅行和火星探索，而元宇宙可以把外太空的場景、科學(xué)實驗等感官體驗從宇宙?zhèn)鬏敾氐厍?，兩者的體驗效果可能是一樣的。如此一來，以上問題都可能會有好的解決。 如果你成功登陸火星，最想做什么？開荒、建基地，這些事情可以交給機(jī)器人完成；火星旅行，可以在元宇宙中1:1構(gòu)造3D全息場景，體驗效果是一樣的。其中最難的就是做科學(xué)探索，因為實驗數(shù)據(jù)必須是一手的，但這也是可以解決的。 一定要在火星的真實場景中進(jìn)行的實驗設(shè)計，只需發(fā)射一個帶有AI智能的機(jī)械臂，火星上的AI機(jī)械臂可以透過元宇宙的3D網(wǎng)絡(luò)連接，與地球上的實驗室和科研設(shè)施進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，就像蘋果的Siri，你問它天氣怎么樣？它會獲取你所在的位置，發(fā)回服務(wù)器，查詢服務(wù)器代理商對天氣的預(yù)報，然后把這個信息反饋給你。 未來火星上的科研工作，可以不必真的派人上去，只需要對著語音助理說，我想做一個什么實驗。那邊會自動把實驗流程分析完畢，然后把實驗完成，直接生成一個數(shù)據(jù)報表給你。 現(xiàn)在，各個高校、各個國家、深海之下、宇宙之中的實驗室和科研設(shè)施之間是獨立的，就像一個一個分散的部落。而未來，全球的實驗室和科研設(shè)施將通過元宇宙場景互通互聯(lián)，科技研發(fā)的速度就會大大加快。線下的一切設(shè)備都是傳感器，元宇宙里則有對應(yīng)的控制器，虛實結(jié)合，人類攻克科學(xué)難題的速度也將大大加快。 火星旅行，完全可以基于信息換能量的思維，只需要向火星發(fā)射傳感器和AI智能機(jī)械，有了好的數(shù)據(jù)收集和信息組織，剩下的，交給元宇宙就好了。 未來的火星旅行還可能是通過元宇宙實現(xiàn)我認(rèn)為，對于全世界任何能實現(xiàn)元宇宙整合式創(chuàng)新的產(chǎn)品，以及所有仰望星空、充滿創(chuàng)造力的開發(fā)者而言，都有機(jī)會實現(xiàn)“元宇宙 火星旅行”這無比宏偉的愿景。面對前沿數(shù)字技術(shù)的集大成者，需要有深刻的創(chuàng)新和廣泛的協(xié)作，以及全球的開發(fā)者和創(chuàng)新者攜手努力，推動創(chuàng)新技術(shù)的有機(jī)整合和商業(yè)落地。 過去10年全球互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新的浪潮達(dá)到了新的高度，現(xiàn)代數(shù)字技術(shù)已經(jīng)使全民開發(fā)火星成為可能。而且，火星開發(fā)已經(jīng)不再只是一個由NASA這類機(jī)構(gòu)主導(dǎo)的超級工程，而是可以成為類似電商、直播這樣全民參與的商業(yè)行為。 文章開頭提到的6大創(chuàng)新賽道中，云計算是目前最寬的數(shù)字化賽道，基于元計算賽道做產(chǎn)品，包括做軟件、做內(nèi)容或者廣告、電商、游戲等，都非常容易觸達(dá)用戶，即使做硬件，背后服務(wù)你的供應(yīng)鏈也很完整。云計算只是元宇宙基礎(chǔ)設(shè)施構(gòu)建的一部分，背后的賽道還非常漫長，包括腦機(jī)融合做的是感受體驗的數(shù)字化，Web3.0做的是信任機(jī)制的數(shù)字化，人工智能做的是決策能力的數(shù)字化，量子計算實現(xiàn)了數(shù)字基礎(chǔ)算力的進(jìn)一步飛躍等等，都在從底層架構(gòu)不同的生態(tài)位上賦能元宇宙“居住”體驗的提升。 長期看來，元宇宙場景會無限接近火星開發(fā)、星際旅行的數(shù)字體驗需求，并且，在現(xiàn)有的科技條件下，數(shù)字世界里“造”火星已經(jīng)可以做得非常好了。 場景構(gòu)造方面現(xiàn)在的數(shù)字計算機(jī)已經(jīng)能夠做到“光線追蹤”了——它們可以計算出任何你想設(shè)計的虛擬物體散射的光線，從任意角度呈現(xiàn)出來。同樣的，計算機(jī)還可以算出參考光和散射光匯合時產(chǎn)生的數(shù)字圖樣。這個合成的數(shù)字圖樣可以投影到透明的屏幕上，當(dāng)從屏幕后方照光時，一個實際不存在的三維物體就有了立體圖像。要是計算機(jī)夠快的話，就可以連續(xù)改變圖樣，產(chǎn)生活動的三維立體圖像。 觸覺感知方面大多數(shù)人還不知道的是，運(yùn)用水凝膠新材料制作的觸覺傳感器，也可以給人帶來非常逼真的“全體感”體驗。2020年11月18日，全球頂級學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》的子刊《科學(xué)進(jìn)展》上發(fā)表了一篇論文，顯示中美頂尖科研團(tuán)隊已經(jīng)合作攻克了這種在水凝膠基礎(chǔ)上研發(fā)的觸覺傳感器，相信在可預(yù)期的未來，可以融入到元宇宙的數(shù)字系統(tǒng)中。 視覺感知方面目前，央視已經(jīng)有團(tuán)隊，使用了USD模型（Universal Scene Description，通用場景描述，最早來自動畫公司皮克斯Pixel），完全基于科學(xué)計算，能夠一比一對照真實世界的場景，比如火星車和探測器。他們可以從科工局拿到火星探測器的脫敏數(shù)據(jù)，即使資料只有一點云數(shù)據(jù)，也能運(yùn)用Omniverse工具（Omniverse來自英偉達(dá)，可以讓個人模擬制造出遵從物理規(guī)律的共享3D虛擬世界，USD是Omniverse的基礎(chǔ)）基于點云數(shù)據(jù)形成帶有拓?fù)涞亩噙呅文Ｐ停缓蟠鎯Τ蒛SD變成數(shù)字資產(chǎn)，在元宇宙的場景制作中可以直接使用。 微軟近年提出一種擴(kuò)展現(xiàn)實（XR）概念，未來的身臨其境，除了會有高保真的3D全息圖像重現(xiàn)遠(yuǎn)方真實場景，以及AI設(shè)備現(xiàn)在具備的圖像、語音功能，也許還會有嗅覺、味覺等更多感官信息功能。比如，元宇宙融入嗅覺傳感器和腦機(jī)接口技術(shù)，能夠使你聞到遠(yuǎn)方一瓶茅臺酒的氣味。 元宇宙場景中融合的諸多創(chuàng)新技術(shù)，可以帶給用戶極其逼真的“全景全體感”體驗，元宇宙中的火星探索因此可以無限接近真實世界的景象變化。相信最終的這個效益會很大，除了降低成本和更加環(huán)保，還能提升全民參與火星開發(fā)的熱情，未來數(shù)字世界里的火星探索可能會像現(xiàn)在的電商和直播那樣，成為現(xiàn)代人生活方式的一部分。 當(dāng)然，未來的信息技術(shù)架構(gòu)也會發(fā)生革命性的深刻進(jìn)化，不妨稍加想象，我們把SpaceX的火星基地做成一個高清晰度的3D全息模型，放到一張5米長的桌子上，大概需要100TB以上的數(shù)據(jù)。即使用現(xiàn)在設(shè)想中的6G技術(shù)來傳，也要傳十幾分鐘。所以，未來的通訊技術(shù)還需要重新設(shè)計基本架構(gòu)，其超級安全性、隱私性和技術(shù)效率將是前所未有的。 小結(jié)也許現(xiàn)在覺得是天方夜譚，但綜合看來，元宇宙加速人類火星旅行的進(jìn)程，本質(zhì)上是信息組織能量或者技術(shù)轉(zhuǎn)化能源的創(chuàng)新之路，而這個過程可以用編程的方式來表達(dá)。 就像我們學(xué)會馬拉松長跑的姿勢，等于是對長跑的方法實現(xiàn)了編程，但具體而言，我們?nèi)匀恍枰粭l跑道來實現(xiàn)這件事情?；鹦锹眯芯褪沁@樣一場長跑，而元宇宙提供了一條特殊的數(shù)字化跑道，解決具體問題的一切方法和方案都可以被編程。 一件事情可以用編程來解決，就意味著可以實現(xiàn)高效的自驅(qū)動，即自動運(yùn)行，自動沉淀數(shù)據(jù)。這樣沉淀下來的數(shù)據(jù)量是突破人的知識和經(jīng)驗上限的，無疑將幫助人類加速科技軌道上的創(chuàng)新突破。 |
