毕娅娜：支撑元宇宙发展的关键要素和信息基础设施初探

支撑元宇宙发展的关键要素和信息基础设施初探 毕娅娜 单位：中国移动研究院 邮箱：biyana@chinamobile.com 中国特色元宇宙的实践预示着元宇宙正在从概念走向落地 我国积极探索工业、文娱、生态等领域的全沉浸式、虚实互促的数字化形态。目前国内元宇宙实践以2B/2G的数字孪生复刻与增强为主，2C场景围绕数字人商业模式初步显现，整体产生了实效 林草元宇宙工体元宇宙厦门元宇宙 元宇宙博物馆 元宇宙影游 林草资源监管生态保护与恢复 元宇宙党建 www.islide.cc2 多人远程同空间沉浸体验日常世界实物3D互动 数实融合体验消费 B2C混合现实互联网社交平台 工业元宇宙 工业场景的数字孪生和XR增强 数字化城市地标 虚拟逛展虚实联动的沉浸体验 数字人演讲/带货 跨时空多场景虚拟演讲24小时全程直播/品牌推广 数字资源开放共享 文物时空场景全感官再现 元宇宙演唱会 沉浸式舞台情境数实融合体验沉浸式粉丝互动 虚拟场景/人物高仿影视制作沉浸式游戏体验 元宇宙文旅 沉浸式实景体验旅游项目旅游高质量发展数字化转型 元宇宙信息技术最综合的应用，越来越被产业界认为是未来人类生产、生活的重要愿景 元宇宙是“数字中国”“文化自信”“生态文明”的重要载体 二十大报告中，提到“要建设现代化产业体系，坚持把发展经济的着力点放在实体经济上，推进新型工业化，加快建设制造强国、质量强国、航天强国、交通强国、网络强国、数字中国。”“推进文化自信自强。。。增强中华文明传播力影响力，坚守中华文化立场，讲好中国故事、传播好中国声音，展现可信、可爱、可敬的中国形象，推动中华文化更好走向世界。” “数字中国”+“文化自信”+“生态文明” 元宇宙 元宇宙是建设“数字中国”，传播“文化自信”，构建“生态文明”，讲好中国故事的重要载体 www.islide.cc3 元宇宙发展的关键四要素 元宇宙具有学科跨度大、融合创新门槛高、产业支撑体系庞大、治理体系变革深等特点，全社会对元宇宙新技术、新产品、新业态的广泛探索，亟需在政策的指导下形成聚力效应。因此元宇宙发展不单是公司级行为，更要与国家政策、产业发展紧密联动，识别研发布局的关键点，参与国家整体标准体系的搭建，并以生态互补方式递进式发展 •国家政策：是决定顶层设计和产业各方角色的基础，目标是基于新型举国体制构建可信、安全、开放、可治的中国特色元宇宙 •标准体系：落实顶层设计、构建与实现中国特色元宇宙的准则，围绕基础共性、互联互通、安全可信和行业应用开展 •攻关重点：结合国家政策与顶设“以终为始”布局卡位的关键点，目标是牵引建立元宇宙软硬新型信息服务基础设施 •生态构建：通过元宇宙子链+协同创新基地元宇宙实验室，加强产学研用深度结合，促进新业态发展 一、国家政策 产业发展的核心基础 二、攻关重点信息服务基础设施 三、标准体系国内国际建设准则 www.islide.cc 四、生态构建创新发展环境 4 一、国家政策：产业发展的核心基础 元宇宙正逐步进入务实发展的新阶段，我国政策和产业规划与执行力强，对于全国一盘棋打造区域互通、企业融通的元宇宙空间有着天然的优势。这次《行动计划》出台，就是发挥有为政府和有效市场的合力，统筹发展和安全，系统性谋划和推进元宇宙产业落地，可谓正当其时、意义深远 (一) 构建先进元宇宙技术和产业体系 （二) 培育三维交互的工业元宇宙 (三) 打造沉浸交互数字生活应用 (四)构建系统完备产业支撑 提升创新支撑能力 完善产业标准体系 打造一流基础设施 (五)构建安全可信产业治理体系 5 www.islide.cc 二、基础设施：产业发展的基石 元宇宙业务 元宇宙+文娱 元宇宙+社交元宇宙+教育 元宇宙+工业 业务 使能层 沉浸式交互技术 （元宇宙之桥） 全息技术脑机接口 数智人 （元宇宙之魂） 数字孪生人 数字孪生和内容生成技术 （元宇宙之境） 3D建模 实时渲染内容生成引擎与平台 五感交互 VR/AR/XR 基础 使能层 智 机器听觉 人工智能技术 （元宇宙之智） 机器视觉自然语言处理 体系支撑技术 （元宇宙之规） 认证体系 规 NFT “九天”人工智能平台“中移链”区块链平台 数字身份 基础 支撑层 网 运营商基础设施（元宇宙之基） 算 算力基础设施 云计算边缘计算 移动通信网络 5G、5G-A、6G网络 6 www.islide.cc 新业态新发展带来新挑战新机遇 网 高清/4K云游戏 VR/AR 8K@30fpsVR视频：150Mbps 元宇宙 元宇宙点云：5-100Gbps全息：5-50Gbps 4K@60fps：55Mbps时延（~1s） 4K@60fps：55Mbps 双向时延（<20ms） 双向时延(<20ms) 双向时延：趋向极限 大带宽 大带宽、低延时、高算力 更大带宽、低时延、高算力 •超低时延，超大带宽 •虚实间超强同步 •超实时交互 CDNCDN边缘能力下沉切片…… •随时随地接入 •…… 元宇宙与移动通信网络发展进程互相匹配牵引、螺旋上升 网 5G性能 5G-A性能 6G性能 通信网络的发展极大的提升了元宇宙的沉浸感体验，同时元宇宙对技术的高要求也牵引通信网络的发展 峰值下行3G+bps大上行750Mbps 平均下行800M+bps超低时延6-7ms 下行峰值10Gbps上行峰值1Gbps下行体验1Gps上行体验百Mbps千亿物联超越联接 稳定时延十倍能效 峰值速率：Tbps通感算融合 太赫兹全频段组网 。。。 技术先进、全球最大 •牵头5G国际标准项目210多个 •多频协同、集约高效覆盖 •累计开通5G基站达176.1万 标准引领、规模试验 •R18立项数居全球运营商首位 •开展R17关键技术试验 •构建全球首批5G-A产业数字化样板 技术策源、全面发力 •承担国家重大专项任务 •主导ITU、IMT-2030、NGMN 等行业组织的6G研究 元宇宙新业态对算力网络基础设施提出更高要求 算 元宇宙存在大量实时内容生成、画面渲染、XR和数字人等综合应用到AI、渲染技术的业务，其对分布式渲染、多集群协同调度和专用算力设施有极大需求，要求算力基础设施提供大型异构算力的集中化制作、渲染、AI训练生产能力。 元宇宙运营方 用户端数据反馈 算力中心 平台软件/能力 内容制作 数字人生成 大模型训练 集中生产 x86 ARM RISC-V GPU FPGA ASIC 生成模型 以模型、点云等形式传递 算网 边缘节点 数据中心、云计算、边缘计算、分布式云、泛在计算、…. 分布式渲染 智能算力分配 结果传递 端节点 预处理 数据采集传递 •在国际电信联盟ITU-T大会中，研究院牵头的基于云边多媒体平台的数字人服务需求及架构项目（RequirementsandArchitecturesofCloud-edgeBasedMultimediaPlatformforDigitalHumanServices）在ITU-TSG16立项成功，提出云边多媒体平台架构，是元宇宙数字人应用与云边计算平台结合的全新探索 元宇宙之基：从算网融合基础设施走向一体服务 算 算力服务的提供离不开算力网络的支撑，算力网络新型基础设施需从算网融合迈向一体服务，利用边侧资源，端边协同一体化方案助力元宇宙灵活多样的端到端业务体验，降低元宇宙建设门槛 算网融合1.0构建算网融合服务 提供入云、接入等云网边协同服务 一体服务2.0算网一体内生升级 边缘云 中心云 边缘云 算网大脑 运营平台 提供智慧内生，业务感知的任务式服务 “4+N+X”算力布局 京津冀区域 5G云梯 云互联 4个热点区域中心 N个跨省中心 X个省级中心+业务节点 长三角区域 智能云EIC 庆阳 呼和浩特 中卫 哈尔滨 贵阳 ...... 边缘智能协同 粤港澳大湾区域 成渝区域 云专网 云网一体产品云边协同产品 至简任务：图像渲染、AI训练推理… 省级集中化数据中心 地市算力节点超过300余个 用户只需要提出任务的具体需求（如输出60帧1080P1视0频）无需关注底层复杂的算网环境 元宇宙之智：AI赋能元宇宙 智 人工智能是元宇宙的基础使能技术，可赋能元宇宙数字内容的生产与治理。人工智能的机器视觉、智能语音、智能人机交互等技术，可用于数智人生成，并进一步赋予数智人听、说、看的基本能力 机虚拟人生成、面部特点提取、表情迁移、唇音同步 器技术特点：基于先进的图像对抗生成、多模态融合等底层技术，通过面部人体关键 视点提取、表情迁移和唇音同步等模型来驱动虚拟数字人的面部和肢体活动，轻松一 觉键生成栩栩如生的数字人视频 能力场景：数智人广告、直播、演绎等 智语音识别、语音合成、声纹识别、声源定位与分离能力 能技术特点：语音合成MOS得分达3.9；在线语音识别性能1核1.25路延时小于500ms； 语离线语音识别同步版1GPU卡可支持100路并发，RTF<0.1 音能力场景：数智人播报 智能交互数智人 人技术特点：基于知识图谱、智能搜索、任务式对话、文档问答等NLP技术，实现从 机多元异构数据（表格、文档、图谱、问答对）到交互机器人的一键生成；智能搜索 交 互准确率：93.5%；图谱问答响应速度：46ms；知识图谱构建量：亿级 能力场景：数智人客服 11 元宇宙之智：中国移动“九天“人工智能平台 智 自主构建的商用级“九天”人工智能平台可作为元宇宙的基础使能平台，目前已汇聚智能语音、机器视觉、自然语言理解、智能推荐等核心能力117个，服务104家内外部客户，日调用量100亿+，赋能价值31亿+ 10086智能客服 -服务10+亿客户 -峰值月交互量2.1亿次 -问题一次解决率94.2% 个人领域（C)7个 规模化应用型产品 个 甘肃智能客服 -服务2500万甘肃百姓 -6000万关系政务知识图谱 -事项覆盖率100% 智能基站节电 -29省全网部署 -单站减排300千克/年 -单站节电量提升8%-10% 网络领域（N）6个 政企领域（B）6个 通用能力 核心能力个 57家 服务内部客户 47家 服务外部客户 560+亿 云端能力调用次数 43170亿 边端能力调用次数 31亿 赋能价值 近10亿 服务客户 大屏数字内容推荐 -服务家庭5000+万户 -观看率提升42% -单省收入赋能7000+万 家庭领域（H）1个 智慧党建 -服务16万党员 -知识检索效率提升90% -构建超5万条知识点数据库 管理领域（M）6个 网络智能化能力簇 智能语音 智能推荐 机器视觉 智能数据分析 自然语言理解 感知智能预测智能诊断智能控制智能 平台型产品 ⑥九天网络智能化平台 ③九天智能交互平台 ①九天深度学习平台 个 ⑦九天·毕昇教育平台 ④九天可视化建模平台 ⑤九天智能推荐平台 ②九天AI能力平台 AIGC驱动数字原生内容创造，将极大推动元宇宙发展 智 AIGC将有望塑造数字内容生产和交互的新范式，成为数字内容生产基础设施，未来元宇宙中大量的数字原生内容将基于AIGC创作；chatGPT作为AIGC领域近期重大突破之一，大幅超越过去的AI问答系统，将极大的赋能数字人，提升智力水平对话水平 AIGC（AIGeneratedContent）是由AI生成的内容，其特 点是自动化生产、高效。随着自然语言生成技术NLG和AI模型的成熟，AIGC逐渐受到大家的关注，目前已经可以自动生成 文字、图片、音频、视频，甚至3D模型和代码。 •AIGC为构建沉浸式的元宇宙空间环境提供核心基础设施技术， 将成为元宇宙的生产力工具，极大的提高构建质量和速度； •红杉资本在最近的研究报告中也指出，到2030年文本、代码、图像、视频、3D、游戏都可以通过AIGC生成，并且达到专业开 发人员和设计师的水平。 高效率 作为典型的文本生成式AIGC，chatGPT可以看作是GPT3.5版本，使用了人类反馈强化学习（