AI&D元宇宙空间技术底座白皮书（2022）

AI&D元宇宙空间技术底座白皮书（2022） 1 AI&D元宇宙空间技术底座白皮书（2022） 广西产研院人工智能与大数据应用研究所有限公司 2023年4月 目录 ..........................................................................................................................5 1.1研发背景5 1.2元宇宙技术体系9 1.3元宇宙发展面临现状11 1.4产业痛点12 1.5平台架构与定位12 ........................................................................................................................16 2.1数字孪生低代码能力16 2.1.1概述16 2.2核心功能17 2.2.1产品优势22 2.3AR空间计算能力23 2.3.1概述23 2.3.2总体框架23 2.3.3核心功能25 2.4后端多人交互引擎29 2.4.1概述29 2.4.2总体框架30 2.4.3核心功能30 2.4.4产品优势33 2.4.5创新点和先进性34 ........................................................................................................................37 3.1文旅元宇宙37 3.1.1漓江元宇宙沉浸式剧本游37 3.1.2元宇宙博物馆38 3.2商业元宇宙40 3.2.1虚实融合元宇宙商业中心40 3.2.2线上沉浸式元宇宙购物中心43 3.3社区元宇宙44 3.4工业元宇宙46 2 3.4.1工业元宇宙将引领第四次工业革命46 3.4.2工业元宇宙的内涵和特点47 3.4.3工业元宇宙的赋能场景48 3.5教育元宇宙49 3.6消防元宇宙52 ........................................................................................................................54 4.1元宇宙产教融合54 4.2赛事、论坛举办54 ................................................................................................................56 ........................................................................................................................58 3 AI&D元宇宙空间技术底座白皮书（2022） 4 01 平台概述 1.1研发背景 元宇宙概念爆发，世界各大互联网企业争相布局 当今世界风起云涌，各种新技术层出不穷，技术革命的浪潮一浪更比一浪高，2021年被称为“元宇宙元年”，元宇宙的浪潮席卷全球，世界各大互联网巨头争相布局。 2021年3月，被称为元宇宙第一股的Roblox上市，首日股价上涨54%，市值达 382亿美元。开启了“元宇宙”的资本热潮，科技巨头们纷纷布局元宇宙； 2021年5月，微软首席执行官萨蒂亚·纳德拉表示公司正在努力打造一个“企业元宇宙”； 2021年8月，英伟达宣布推出全球首个为元宇宙建立提供基础的模拟和协作平台；字节跳动斥巨资收购VR创业公司Pico； 2021年10月，美国社交媒体巨头脸书（Facebook）宣布更名为Meta，来源于“元宇宙”（Metaverse），掀起了各大科技巨头“元宇宙浪潮”； 2021年11月，虚拟世界平台Decentraland公司发布消息，巴巴多斯将在元宇宙 设立全球首个大使馆，暂定2022年1月启用； 2021年12月，百度发布的首个国产元宇宙产品“希壤”，2021年的Create大会在“希壤APP”里举办，这是国内首次在元宇宙中举办的大会，可同时容纳10万人同屏互动； 2022年4月，Meta宣布其第一家“元宇宙”实体店将于5月开业，消费者可以在那里试用和购买虚拟现实（VR）头显和其他设备； 2022年5月，“元宇宙首尔市政厅”向公众开放； 2022年6月，微软公司、Meta公司以及其他竞相构建新兴元宇宙概念的其他科 5 技巨头成立了一个组织，目的是促进元宇宙产业标准的制定，以便这些公司新推出的数字世界能够相互兼容; 2022年6月30日，全球首款AI人工智能数字皮影藏品登录元宇宙。 元宇宙高度契合中国数字经济战略，各地政府纷纷出台相关专项政策进行前瞻性布局，为产业发展营造良好发展空间 《“十四五”数字经济发展规划》指出：创新发展“云生活”服务，深化人工智能、虚拟现实、8K高清视频等技术的融合，拓展社交、购物、娱乐、展览等领域的应用，促进生活消费品质升级。 2022年10月28日工业和信息化部、教育部、文化和旅游部、国家广播电视总局、国家体育总局等五部门联合发布:《虚拟现实与行业应用融合发展行动计划（2022—2026年）》，提出到2026年，我国虚拟现实产业总体规模超过3500亿元，虚拟现 实终端销量超过2500万台，培育100家具有较强创新能力和行业影响力的骨干企业， 建成10个产业公共服务平台。 2022年1月，工信部指出在推动数字化赋能中小企业进程中将支持中小企业发展数字经济，抢抓国家推进新基建、大力发展数字经济的大好机遇，培育一批数字产业化专精特新中小企业，培育一批进军元宇宙、区块链、人工智能等新兴领域的创新型中小企业。 元宇宙作为集互联网、大数据、云计算、人工智能、区块链以及虚拟现实（VR）、增强现实（AR）等技术于一身的集成创新与融合应用，得到了多地政府的重视，成为产业发展布局重点，据不完全统计，2022年已有十几个省市先后发布元宇宙产业发展政策文件。 北京：2022年2月，北京市通州区人民政府办公室印发《关于加快北京城市副中心元宇宙创新引领发展的若干措施》； 6 上海：2022年1月，《上海市电子信息制造业发展“十四五”规划》，提到：加强元宇宙底层核心技术基础能力的前瞻研发，推进深化感知交互的新型终端研制和系统化的虚拟内容建设，探索行业应用； 广东：2022年4月，粤港澳大湾区首个元宇宙专项扶持政策《广州市黄埔区、广州开发区促进元宇宙创新发展办法》发布； 福建：2022年3月，厦门市工业和信息化局、厦门市大数据管理局联合发布《厦门市元宇宙产业发展三年行动计划(2022-2024年)》； 江苏：2022年1月，无锡市滨湖区发布《太湖湾科创带引领区元宇宙生态产业发展规划》； 山东：2022年3月，山东省工业和信息化厅印发山东省推动虚拟现实产业高质量发展三年行动计划（2022-2024年）》； 湖北：武汉将元宇宙写入“政府工作报告”，指出要加快壮大数字产业，推动元宇宙、大数据、云计算、区块链、地理空间信息、量子科技等与实体经济融合； 安徽：合肥将元宇宙写入“政府工作报告”，指出前瞻布局未来产业，瞄准量子信息、核能技术、元宇宙、超导技术、精准医疗等前沿领域，打造一批领航企业、尖端技术、高端产品，用未来产业赢得城市未来； 重庆：2022年5月，重庆市渝北区人民政府办公室印发《关于重庆市渝北区元宇宙产业创新发展行动计划（2022—2024）》； 济南：2022年12月10日，山东省济南市政府《济南市促进元宇宙产业创新发展行动计划（2022—2025年）》； 浙江：2022年12月15日，浙江省发展和改革委员会等5部门日前联合印发了《浙江省元宇宙产业发展行动计划（2023-2025年）》（以下简称《行动计划》）。其中提出，到2025年，浙江省元宇宙产业链体系基本形成，产业综合竞争力达到全国领 7 先，带动相关产业规模2000亿元以上。 元宇宙定义趋于明晰 元宇宙是高度沉浸且永续发展的三维时空互联网，是人机融生三元化的多感官通感的体验互联网，是能够实现经济增值的三权化的价值互联网。 元宇宙的“三个三”： 三维化：元宇宙首先是一个三维化的时空。手机和电脑的体验是二维化的，从二维升级到三维是必然的趋势。 三元化：人类主要的交互对象将是虚拟人，虚拟人入场后也将会有实体化机器人的需求。自然生命、虚拟生命和机器生命三元一体，多感官交互、时空跳转、数据互联。三权化：Web1.0、Web2.0、Web3.0，可写可读可拥有的三种权利。 元宇宙是整合多种新技术产生的下一代互联网应用和社会形态，它基于扩展现实技术和数字孪生实现时空拓展，基于Al和物联网实现虚拟人、自然人和机器人的人机融生，基于区块链、Web3.0、数字藏品/NFT等实现经济增值。在社交系统、生产系统、经济系统上虚实共生，每个用户可进行世界编辑、内容生产和数字资产自我所有。 1-1-1元宇宙“三个三”概念图 图片来源：元宇宙发展研究报告3.0 8 1.2元宇宙技术体系 元宇宙整体技术发展不仅需要底层硬件的支持，同样也需要上层应用和算法的突破，随着应用技术的迭代和算法的优化，现阶段元宇宙已初步具备游戏、娱乐、教育、生产、社交、创作等现实功能，也已具备身份、朋友等社会属性，同时由于引入了区块链的概念和技术，使得元宇宙具备构建去中心化经济体系的能力，距离初步构建平行于现实的虚拟数字世界更近一步。 空间计算技术 空间计算技术可以参照现实的物理世界构建一个数字孪生世界，将现实的物理世界与数字的虚拟世界连接在一起，实现数字世界和现实世界的无缝对接，让两个世界可以相互感知和理解。空间计算包括空间建图、3D引擎、目标识别、空间映射、运动跟踪等相关技术。 区块链技术 区块链技术的主要作用是保障元宇宙用户资产、虚拟身份的安全，并保障元宇宙中的买卖都是公平、透明的。区块链可以在元宇宙中创造一个完整运转且链接现实世界的经济系统，是元宇宙去中心化经济形态的基础。 交互技术 交互技术的持续迭代升级，为元宇宙用户提供沉浸式虚拟现实阶梯，不断深化感知交互。主要包括数字孪生技术、虚拟现实技术（VR）、增强现实技术（AR）、混合现实技术（MR）、全息影像技术、脑机交互技术、传感技术等。交互技术可以说是元宇宙的核心部分，是通往元宇宙的实现路径。 电子游戏技术 游戏是元宇宙的最佳载体，更深的沉浸感和更高的自由度是提升用户体验满意度 9 的重要指标，也一直是游戏技术突破的主要方向。游戏是元宇宙的呈现方式，它的交互灵活、信息丰富，为元宇宙提供创作平台、交互内容和社交场景并实现流量聚合。 人工智能技术 人工智能是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人工智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。它是一门涉及广泛的技术，甚至可以说几乎所有学科都可以结合AI进行新方面的探索。在元宇宙领域人工智能无处不在，一方面，可以通过AI自动生成相关的图形构建元宇宙，再辅以人工去微调精修元宇宙的重要组件，大幅降低构建元宇宙的周期和人力。另一方面，AICG还能利用算法训练AI，让AI有能力脱离编剧与策划，对玩家的行为作出实时反馈，从而实现无穷的剧情分支并节省大量的开发成本。 网络与运算技术 网络通信技术是指5G、6G以及将来更先进的低延迟、高速度、规模化的互联网接入技术，这样才能支撑起大量用户的并行网络访问，同时还能做到极低的延迟。解决了网络性能的问题，就可以把大部分的运算和渲染放到服务器端，通过流媒体播放的方式来接入元宇宙。要实现元宇宙终端的轻量化，云计算配合高效稳定可靠的未来互联网，是最佳的解决方案。 物联网技术 物联网技术为元宇宙万物互联及虚实共生提供可靠的技术保障，其中感知层技术为元宇宙感知物理世界万物的信号和信息来源