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中国联通元宇宙科技创新及产业应用白皮书

2022-12-15-中国联通有***
中国联通元宇宙科技创新及产业应用白皮书

版权声明 本白皮书版权属于联通在线信息科技有限公司,并受法律保护,转载、摘编或利用其他方式使用本白皮书文字或者观点的,应注明“来源:联通在线信息科技有限公司”。违反上述声明者,编者将追究其相关法律责任。 致谢 在中国联合网络通信集团有限公司的指导下,本白皮书由联通在线信息科技有限公司撰写发布,在编写过程中的有关内容得到了中国信息通信研究院的专业支持。 前言 习近平总书记曾指出,“数字经济发展速度之快、辐射范围之广、影响程度之深前所未有,正在成为重组全球要素资源、重塑全球经济结构、改变全球竞争格局的关键力量”。发展数字经济已经成为国家战略。在当前数字世界和物理世界加速融合的大背景下,“元宇宙”概念持续升温,成为各国政府高度关注的新方向、产业界竞相探索的新赛道、学术界广泛热议的新焦点,是未来数字经济发展的重要载体和综合场景。对我国而言,抢抓元宇宙发展新机遇,全面构筑中国特色社会主义新时代数字“新基建”底座,将成为“十四五”全面拉动数字经济产业发展的国家战略和重要举措。 为推动元宇宙技术与产业创新发展,全面展现通信运营商在元宇宙领域的重要地位,联通在线信息科技有限公司组织编写了《中国联通元宇宙科技创新及产业应用白皮书》。白皮书创新勾勒出元宇宙产业视图,从基础设施、软硬件支撑、平台服务、行业应用等维度梳理了元宇宙发展现状及趋势,重点分析了通信运营商在元宇宙产业中发挥的关键作用,系统介绍了中国联通“7大引擎+1大平台 +1个联盟”的元宇宙实践思路和方法,最后总结与展望了元宇宙未来发展方向和中国联通未来工作设想。编者希望通过白皮书的发布,能为社会各方提供有益参考。由于元宇宙仍在飞速创新发展,我们对元宇宙的认识还有待进一步深化,白皮书中存在不足之处,敬请大家批评指正。 目录 一、元宇宙成为未来互联网发展样式1 (一)元宇宙横空出世,多方共促迎来爆发1 (二)元宇宙的爆发是人们对数字世界依赖加深与底层技术的迭代共同作用的结果2 (三)元宇宙是数字经济与实体经济融合的高级形态3 二、元宇宙产业视图4 (一)基础设施层4 (二)基础软硬件支撑层7 (三)平台服务层9 (四)行业应用层13 三、通信运营商将成为元宇宙探索的中坚力量15 (一)元宇宙的实现需要网络基础设施的指数级突破15 (二)元宇宙的落地需要数字技术的融合创新及工程化推进16 (三)元宇宙的发展离不开产业生态的聚合17 (四)通信运营商在元宇宙赛道具备良好基础和领先优势17 四、中国联通将成为国内元宇宙产业创新引领的国家队、主力军和排头兵18 (一)中国联通紧扣新定位、新战略、新主业,构建元宇宙新生态体系18 (二)中国联通依托算网构建七大引擎元宇宙底座18 (三)中国联通元宇宙平台驱动产业发展24 (四)中国联通聚焦数字经济产业场景化落地28 五、总结与展望33 (一)未来应用场景的壮大将推动元宇宙向更开放的方向演进33 (二)中国联通未来设想35 图目录 图1各方元宇宙布局历程2 图2互联网演进历程3 图3元宇宙产业视图4 图4中国元宇宙领域各子行业融资总数量与金额10 图5中国企业数字人布局10 图6全球主流沉浸式内容业务平台对比11 图7中国联通元宇宙布局18 图8中国联通算力引擎19 图9中国联通AI引擎20 图10中国联通数据引擎21 图11中国联通XR引擎22 图12中国联通3D引擎23 图13中国联通数字身份引擎23 图14中国联通智能算力系统25 图15中国联通智能OS系统26 图16中国联通智能影像系统26 图17中国联通数字空间系统27 图18中国联通数字资产系统28 图19中国联通营业厅元宇宙布局29 图20中国联通展馆元宇宙布局29 图21中国联通城市元宇宙布局30 图22中国联通景区元宇宙布局31 图23中国联通乡村元宇宙布局31 图24中国联通教育元宇宙布局32 图25中国联通商圈元宇宙布局32 图26中国联通通信元宇宙布局33 图27元宇宙未来展望34 图28中国联通对元宇宙未来演进路径的预判36 一、元宇宙成为未来互联网发展样式 (一)元宇宙横空出世,多方共促迎来爆发 元宇宙自概念提出以来,热度持续攀升,政府、行业组织、科技企业、通信运营商纷纷入局。政府层面,中、美、日、韩等国政府高度关注元宇宙,国内北京、上海等地方政府积极跟进,相关政策持续出台。行业组织层面,ITU“元宇宙联络组”、“元宇宙标准论坛”等元宇宙行业组织接连成立,发力元宇宙标准制定。科技企业层面,被称为“元宇宙第一股”的游戏公司Roblox在2021年3月登陆纽交所,其在招股书中提到的“Metaverse(元宇宙)”,受到了热衷于追逐新概念的中美互联网与科技行业巨头的广泛关注和热烈追捧。2021年10月,Facebook正式更名为Meta,宣布全面进军元宇宙,引发业界大讨论,将热度推向高潮。随后国内外互联网巨头,如微软、腾讯、字节跳动、百度等知名大厂纷纷跻身元宇宙大军,彻底引爆了资本市场。通信运营商层面,中国移动发布谷爱凌数智人MeetGu、UFC数智达人尤子希,并联合厦门打造“元宇宙生态样板城市”;中国电信发布“天翼云图”和“2022盘古计划”全面卡位元宇宙赛道;中国联通推出自主研发、全栈国产化的元宇宙平台和新一代超写实数字人“安未希”,战略布局元宇宙。在多方共同促进和推动下,元宇宙产业迎来爆发。 图1各方元宇宙布局历程 (二)元宇宙的爆发是人们对数字世界依赖加深与底层技术的迭代共同作用的结果 从需求端来看,新冠疫情加速了全社会数字化转型的步伐,加重了人们对数字世界的依赖。基于互联网的数字化发展改变了传统经济的生产方式和商业模式,极大拓展了人们的生活半径,打破了地域阻隔和时空限制,叠加疫情的影响,人们的生活重心不断向虚拟世界转移,远程办公、在线教育为代表的线上业务需求全面爆发。根据国内大数据研究咨询机构Mob研究院的数据统计,2020年新春复工期间,中国共计超过4亿用户使用远程办公应用,其中日新增用户逐步走高, 2月10日当天突破400万,而2019年远程办公人数还只有百万规模。在线教育更是成为刚需,疫情期间在线教育行业的日活跃用户数量从平日的8700万上升至春节后的1.27亿,升幅达46%。从供给端来看,底层技术迭代引发互联网变革。随着终端设备、通信网络、计算存储等核心科学技术的发展迭代,互联网形态已经完成了从PC互联网到移动互联网的变革。在未来,AR/VR、脑机接口、5G/6G、边缘计算等更多新兴技术成熟,必将催生更加沉浸交互、互联互通、实时同步的互联网形态出现。 图2互联网演进历程 (三)元宇宙是数字经济与实体经济融合的高级形态 当前,产学研各界对于元宇宙的理解拥有各自的诠释与侧重,元宇宙概念边界仍在持续探索。综合产学研各界理解,对于元宇宙的定义主要包括两个方面:一方面强调面向用户入口的前端技术应用,以提升用户体验为基础,强调扩展现实(XR)等技术的应用,通信网络演进路线决定了其发展水平,随着网络从固定宽带、移动互联网到5G、6G等高速移动通信技术的发展,用户侧能够实现的前端沉浸式交互应用愈发丰富;另一方面强调面向组织架构的后端技术体系,以分布式架构为基础,强调区块链等技术的应用,互联网演进路线决定了其发展水平,随着互联网从平台化的Web1.0,用户生产传播内容的Web2.0,到用户对身份、数据及算法拥有更多自主权的Web3.0新体系,区块链技术能够使用户对于自己的身份及财富等拥有更为自主的控制。 基于以上定义,本白皮书认为,元宇宙是数字与物理世界相互融 通作用的沉浸式互联网,是数字经济与实体经济融合的高级形态,凡是符合以上两方面定义中任意一个的应用都可泛指为元宇宙应用,而严格意义上的元宇宙指的是同时满足以上两方面定义的应用。 二、元宇宙产业视图 元宇宙的技术架构可用两大部分进行描述,分别对应元宇宙前端和后端的两方面定义。首先是沉浸交互,由终端入口、数字化身、沉浸内容构成;另一个是交易与经济,以分布式为核心理念,基于区块链技术创新性重构了传统的中心化经济体系。总体来看,元宇宙依托新一代信息基础设施和基础软硬件支撑,通过完善并扩充沉浸交互体系,创新性重构交易及经济体系,打造并融通平台服务,并在生产制造、生活消费、公共服务等场景开始了相关探索,其产业生态如图所示。 图3元宇宙产业生态视图 (一)基础设施层 该层包括了信息通信基础设施和核心技术基础设施。其中信息通 信基础设施主要包括元宇宙所需的网络、计算、存储,负责数据的实时传输与分发、存储计算与处理。核心技术基础设施是指支撑元宇宙构建和运转的核心技术,包括图形图像、数字孪生、人工智能、区块链等技术。具体来看,元宇宙基于图形图像技术构建虚拟图像世界;基于区块链技术搭建虚拟经济体系;基于数字孪生技术实现环境从物理世界到虚拟世界的迁移;基于人工智能技术为元宇宙中用户与用户、用户与系统、不同系统之间的沟通与交流提供技术理论和应用框架。 信息通信基础设施发展水平将决定元宇宙沉浸业态。目前,网络、计算、存储等方面的基础设施均已有良好的基础,但仍需进一步升级。网络方面,中国联通实现了5G精品网、千兆宽带精品网、政企精品网和算力精品网“四张精品网”的建设,全面实现万兆到楼、千兆到户能力,全面实现重点乡镇以上区域千兆5G和千兆光纤“双千兆”全覆盖,全面实现核心网一朵云,支持业务一点开通、全网可达。算力存储方面,根据中国信通院统计,我国数据中心机架规模稳步增长,按照标准机架2.5kW统计,截止到2021年年底,我国在用数据中心机架规模达到520万架,存储容量达800EB,算力总规模超过140EFlops。但整体上,现有网络、计算、存储等信息基础设施还难以支撑元宇宙沉浸业态对超高内容拟真度、超实时交互自由度、超大规模时空在线连接数方面的需求。如在网络方面,以高分辨率、低时延画面传输实现为例,实现理想元宇宙终端至少8K的分辨率,传输速率需要达到288至960兆每秒;在算力方面,中国工程院院士刘韵洁预测,元宇宙相关技术实现依靠超强算力,未来在AR/VR、区块链、AI方面的算力分别需达到3900、5500、16000EFLPOS。同时, 未来数据规模也将呈指数级增长趋势。据IDC报告,全球数据总量 2020年约为64ZB,2025年预计达到180ZB,其中中国也将增长到 41ZB。未来信息基础设施的升级将成为关键。 四类需求驱动技术融合创新。数字社会的发展衍生出四大新需求,一是身临其境的体验需求。从单一的文字传输到百花齐放的多媒体应用,对于数字世界更具沉浸感的交互体验新需求持续涌现,未来人机交互从依托屏幕的二维视觉向依托VR/AR设备、全息投影等多模态沉浸式交互转型需求将日益旺盛。二是海量的内容需求。随着数字经济与实体经济融合程度不断加深,人类对数字内容总量和丰富程度的整体需求不断提高。传统内容生产手段受限于人力有限的制造能力,逐渐无法满足消费者对于数字内容的消费需求,供给侧产能瓶颈日益凸显。三是数据可信流通的需求。面向数据要素的交易流通机制与工业时代形成的经济体系具有显著差异,甚至需要重构式创新才能够满足数字社会的资本要素新需求。四是高带宽低时延的网络需求。数据实时传输、实时音视频通信、多人同时在线的需求,对网络传输的带宽、延迟、可靠性提出新的要求。元宇宙是解决这些需求的一个尝试,将推动多领域技术跨界协同发展。身临其境的体验需求将驱动视、听、嗅、触等各类感知体验的多模态融合,支撑实现元宇宙中的五感融为一体的沉浸式体验;海量的内容需求将驱动人工智能与内容生产技术融合,提升内容复刻增强、编辑驱动、自主创作等方向的智能化水平,加速元宇宙的内容供给;数据可信流通需求将驱动区块链与云计算技术融合,构建可信开放数字底座,支撑元宇宙中身份认证、内容确权、广泛协作等业务需求;高带宽低时延的网络需求将驱动实时音视频与 人工智能、扩展现实等技术深度融合,支撑打造高稳定、高拟真、超低时延的实时互动服务引擎。 (二)基础软硬件支撑层 基础软硬件支撑层分为软件和硬件两部分。软件包括工具软件和系统软件。工具软件是指