元宇宙专题研究：数字与现实世界无缝融合

元宇宙专题研究：数字与现实世界无缝融合1、什么是元宇宙？元宇宙的概念还处于发展初期，大众对于元宇宙的定义及其运行模式还未形成统一认识。目前较为普遍的观念是：元宇宙能将互联网“实体化”，较于传统互联网使用体验而言，元宇宙更能让用户产生沉浸感。在元宇宙中，用户触感可以从二维空间升级到三维空间。即使身处异地，用户也能通过元宇宙来实现感官和触觉上的“面对面”工作或娱乐，并且这种全新的体验，在如今的电脑和手机（智能设备）上都无法完全实现。从技术上来讲，元宇宙本质是由web2.0到web3.0的演变，并完成了从基础建设、硬件、内容和社区四个方面的全面升级。我们认为元宇宙是利用交互工具将现实生活和数字生活无缝融合所创造出的虚拟世界。未来，人们可以在这个虚拟世界中工作、休闲和社交。2、低资产回报率以及时代的发展促使元宇宙出现贝索斯曾经在致股东信中提到，好的产品需要有4个特征：Customersloveit（用户喜欢），itcangrowverylarge（能成长到很大规模）,ithasstrongreturnsoncapital（资产回报率高）,andit’sdurableintimewiththepotentialtoendurefordecades（存续时间长）。2.1、高资产回报率期间划时代产品所具备的特点从经济角度来讲，2008年以后全球资产处于低回报阶段，其回报率低于5%。而自1870年至21世纪初资本主义国家资产回报率出现四次高峰，分别在第二次工业革命（1860-1890年）、第一次世界大战之后（1920-1930年）、第二次世界大战后（1950-1960年）和中国改革开放（1979-2007年），其资产回报率约为7-10%左右。在这四次资产回报率的高峰期间出现了电力革命、PC互联网等突破性发展，所以科技推动发展的第一生产力，也是促进高资产回报率的最直接因素之一。如要探究当前全球低资产回报率背后的原因，我们首先需要回顾一下19世纪至21世纪，在高资产回报率期间所出现的划时代的产物：福特汽车：1913年，亨利·福特通过结合合金钢、内燃机和流水生产线三大突破性技术，使每辆汽车的生产时间从12.5小时缩短至1.5小时。这项技术使得他的公司产能超过了其他汽车制造商产能的总和，创造了汽车行业的奇迹，同时也将第二次工业革命推向高潮。iPhone：iPhone是移动互联网的开端。在移动互联网还没开始前，3G网络、通信模组、触控屏幕、芯片等技术已经逐渐成熟。乔布斯将这些技术进行聚合，提炼出iPhone这个划时代的产品，改变了人们的生活，带动了万亿级别的产业发展。页岩油：在上世纪70年代，页岩油还没有之前，美国严重依靠中东进口石油，到2011年美国将已有的水平井技术、大型水力压裂技术、“甜点技术”等技术进行结合，从而在石油史上发生了革命性的进展。综上所述，我们认为单一技术无法让时代进行变革，每一项划时代产品以及高回报率科技的出现往往伴随以下几个规律：1）至少3项已经存在突破性的技术；2）商业奇才将这几项技术进行聚合，创造出新的应用场景或者新的需求。2.2、元宇宙符合Z世代人特点众所周知，在人类的发展进程中不同的时代造就不同的文明体系和思想方式。鲍曼曾经说过工业时期是生产者社会，提倡“不劳动者，不得食”。在工业时期，工作给人们提供幸福和地位。但是随着时代的发展，生产力的提高，人们逐渐从“生产者社会”往“消费者社会”转型，现在所提倡的时代英雄是最早能享受到新时代的产物以及潮流。因此人类对元宇宙是存在需求场景：C端，元宇宙为C端用户提供沉浸式的第二人生；B端，元宇宙推动制造业效率提升。特点一：Z世代可支配的金钱和时间较多，根据中国青年研究调查显示，00后平均存款金额是90后的2倍，分别为1840元和815元，且00后除了拥有更高的消费力，还有更大的财务自主权，有更多机会做自己决定。因此就有更多的时间去尝试和探索新鲜事物，这是符合马斯洛理论，当物质生活得到满足，就会去满足精神需求比如探索新鲜事物去满足内心需求。元宇宙的定义是未来人们可以在元宇宙中进行工作、休闲和娱乐，符合当下Z世代人的性格特点。特点二：在物理世界和虚拟世界中反复横跳，即元宇宙化的初始标志。根据腾讯00后调查报告显示，00后一代多为独生子女，从小生活在互联网世界中，在家里他们独享父母的爱，物质生活较为优越，使他们更加奉行及时享乐的精神理念。同时随着丰富且不断更新的信息流为他们提供超出预期的刺激与悬念，利用人类追求即刻满足的本能，他们习惯性地无时无刻看手机，一有空闲便拿起手机刷抖音、小红书、看B站、聊微信等，害怕错过任何自己应该知道的信息，生活正不知不觉地向虚拟空间快速倾斜。AppAnnie数据显示，2021年全球移动设备使用量为3.8万亿小时，创历史新高。使用时长排名前10位的移动市场平均每天使用手机4.8小时，中国用户平均每天使用手机时常3.3小时。艾媒咨询数据显示，2021我国大学生群体中有45.8%的人日均使用手机时长为3到6小时，有26.4%的人日均使用手机时长为6-8小时。可见未来人们在元宇宙世界中生活、工作、休闲、消费有望逐渐成为可能。我们预测元宇宙在B端上的落地发展可能会更快。从工业角度来讲，人们进行技术迭代的原因之一是为了追求效率，降低成本。英伟达旗下Omniverse从根本上改变复杂的设计工作流程，同时也是现阶段最靠近元宇宙的应用。2021年初，英伟达为宝马打造的数字工厂，全程模拟工作流程，创建数字孪生，从而优化流程，使其生产一辆完全定制宝马汽车的时间压缩至一分钟以内，效率提高约为30%。同时，电信设备制造商爱立信正在利用英伟达OmniverseEnterprise构建数字孪生城市进行5G研究，研究人员可以实时精准查看城市每个地方的信号质量。2.3、元宇宙可能成为划时代的产物我们认为，元宇宙有可能成为划时代的产物以及促进高投资回报率发展的产品。在迸发元宇宙概念前，5G基础设施、AI芯片等技术不断发展演进，同时数字孪生、VR游戏等概念均不断成熟。元宇宙可以非常完美地将这一时期大部分技术进行集合，并为用户在生活、工作以及娱乐中提供沉浸式和高效率的体验。基于目前的信息来看，有代表性人物或公司（微软、Meta等）引领元宇宙的发展。元宇宙具备了划时代产物所具备的条件，并且可能会突破现在大家对其的想象。就像1995年比尔盖茨在一档节目中面对主持人“whatisinternet”的提问时候，当时所有人都不知道互联网会发展成什么样，但是每个人对其充满想象。二十年后的今天，移动互联网发展已经远远超出大家对其描述，而元宇宙就像二十年前的互联网一样，让人对其充满无限幻想与期待。3、投资机会及市场空间我们预测搭建元宇宙的核心要素有四点：1）承载虚实世界底座（5G、边缘计算等技术）；2）搭建虚拟世界的平台（数字孪生技术）；3）开启第二人生（虚拟数字人）；4）虚拟与现实接入口（交互技术）。由于元宇宙还处于初期阶段，其市场空间广阔，各大分析机构预计差异较大，从数量级上看，我们预测2024年将达到万亿美元市场。美国彭博社称，2024年元宇宙市场规模达到8000亿美元，到2030年或将达到2.5万亿美元；摩根士丹利预测，元宇宙2024年市场总额将达到8万亿美元；花旗银行预测，2030年元宇宙市场总额将达到8万亿到13万亿。随着各地政府出台元宇宙政策，泰伯智库预测，2025年中国元宇宙市场空间将达到4500亿元。3.1、基础建设为元宇宙提供支持5G、边缘计算等技术的发展为搭建元宇宙虚拟空间提供了支撑。元宇宙内容场景要求高带宽低延迟，为用户带来实时、流畅的完美体验。视频类等弱交互VR业务对带宽需求180Mbps，时延低至10ms；而游戏类等强交互VR业务中，带宽需求可达到2Gbps-5Gbps，时延需求低至5ms。这就要求网络基础设施增强网络能力，提升带宽、时延等性能，而5G可将用户和边缘节点的往返时延低至10毫秒以内，未来5G不仅服务于互联网，更将为元宇宙等新应用带来强劲动力。从全球市场来看，5G商用正在快速铺开。根据GSA统计数据显示，截至2021年8月，全球72个国家和区域的176家运营商正式发布5G商用。其中，我国的5G发展已走在世界前列，2021年，我国新增5G基站65.4万站，达到142.5万站。ResearchAndMarkets数据显示，2021年全球5G通信市场规模为2.7万亿美元；预计至2025年，全球通信产业市场规模将达到3.4亿美元，年复合增长率达6%。根据华经产业研究院数据显示，预计2025年，中国5G通信市场规模将达到3.9万亿元。元宇宙的实现需要极大的算力。算力实现的核心是CPU、GPU、FPGA、ASIC等各类计算芯片，并由计算机、服务器、高性能计算集群和各类智能终端等承载。同时芯片是高技术门槛行业，竞争壁垒极高，国外有先发优势，其代表公司有:Nvidia、AMD、Intel、ARM、Tesla等。边缘计算可以帮助元宇宙进行算力优化分配，降低时延以及对终端硬件要求，从而支撑逼真的感官体验和大规模用户同时在线需求，提升元宇宙的可进入性和沉浸感。由于边缘计算整体架构与云计算类似，但是边缘计算的算力、可服务的设备数量要比云计算多得多。同时边缘计算是云计算的协同和补充，而非替代关系。云计算与边缘计算领域的服务商比较多，国外以Amazon、Google、IBM、Microsoft等为代表，国内以阿里巴巴云、腾讯云、百度云、华为云等为代表。根据艾媒数据显示，2021年全球云计算市场规模为2654亿美元，疫情在全球蔓延，增强了数字化办公的需求。全球云计算市场上升空间大，将会长期呈现稳定增长趋势，预计2022年达3105亿美元。2021年中国云计算市场规模达到2330.6亿元，同比增长26.3%。受新基建等政策的影响，以及企业数字化转型的需求增加，企业对云计算的服务需求持续增长，将加速中国云计算市场的发展，预计2023年中国云计算市场将突破3000亿元。3.2、物理空间与数字空间交互映射——数字孪生数字孪生为元宇宙构建现实与虚拟空间。首先我们预测元宇宙并非与现实物理世界割裂或并列的虚拟世界，而是囊括了物理世界的更大集合。因此，基于我们对于元宇宙的定义和理解，我们预测数字孪生是构建元宇宙过程中必不可少的底层技术之一。“数字孪生”指的是物理实体在数字世界的孪生，强调的是数字世界与物理世界的一致性。它的生态系统架构区域较为完善，包括基础支撑、数据互动、模型构建、仿真分析、共性应用、行业应用六大核心模块，对应从设备、数据到行业应用的全生命周期。数字孪生也是工业数字化转型不可或缺的一步，由数字孪生、虚拟现实和混合现实组成的“工业元宇宙”解决方案技术将成为智能制造行业必备的一种新型基础设施，给企业生产在诸多方面带来实质性的便利。它通过借助历史数据、实时数据以及算法模型等，模拟、验证、测算、控制物理实体全生命周期过程的技术手段。无论在企业元宇宙、城市元宇宙的开拓过程中，数字孪生将成为元宇宙技术体系中的基础技术之一。根据IDC数据，2020年全球数字孪生市场规模为52.2亿美元；预计2025年整体市场规模将达到264亿美元，年复合增长率为37.1%，行业有望持续良好发展。IDC预测，2022年，中国将有30%的城市开始使用数字孪生的数字空间规划工具，以加快社会经济从疫情中逐步复苏；2024年，中国约40%的城市将通过人工智能及数字孪生技术实现现实世界与虚拟世界的融合，提高城市运行效率。3.3、开启第二人生——虚拟数字人在元宇宙发展趋势下，未来每个用户都将依托虚拟数字人技术，通过虚拟化身在元宇宙世界中进行沉浸式探索，所以虚拟数字人是元宇宙不可缺少的技术。虚拟数字人早在元宇宙的概念出现前就已经存在。2007年，日本制作的第一个虚拟数字人“初音未来”受到大家广泛追捧。2021年作为元宇宙的元年，正将数字人推向高潮。虚拟数字人的生成主要包含建模、驱动、渲染三大流程。目前虚拟人制作技术分为3条路径：1）建模与驱动均靠人力运用传统的3D建模/CG（ComputerGraphics）技术；2）动画形象靠3D建模/CG技术，驱动靠AI；3）形象重建和驱动都靠AI技术。CG技术（ComputerGraphics）是通过计算机软件所绘制的一切图形总称，现在国际上习惯将利用计算机技术进行视觉设计与生产的领域通称为CG。早期3D动画、科幻电影、游戏中的虚拟人物可被认为是虚拟人的初级形态，主要靠动画师或建模师将人物一笔笔、一帧帧画出来，运用渲染、真人动作捕捉等相关技术完成。CG技术的出现与发展，促进内容创作中的虚拟场景、虚拟人物有了实际技术支撑，但其耗费成本高昂。在虚拟数字人的创作中，AI技术将大幅降低制作成本以及简化制作流程。目前如英伟达的OmniverseAvatar、Epic的MetaHumanCreator等轻量、便捷工具让创作者与普通用户都能快速生成自己的虚拟形象。AI驱动的虚拟数字人利用语音识别（ASR）、自然语言处理（NLP）、语音合成（TTS）、语音驱动面部动画（ADFA）等技术，通过强化学习模拟人类的动作数据，来执行逼真的动作比如跑步、走路、对话等。根据量子位研究表示，目前市场仍处于前期培育阶段，预计2030年中国虚拟数字人市场规模将达2,700亿元。其中身份型虚拟数字人约为1750亿元，服务型虚拟数字人总规模超过950亿元。3.4、虚拟与现实交接——VR/AR交互技术为用户提供给更立体的交互方式、更沉浸的交互体验，为元宇宙的世界提供从物理世界到生（心）理世界，从现实空间到虚拟空间的全面无缝连接。以VR/AR