元宇宙（Metaverse），由美国科幻作家尼尔·斯蒂芬森（Neal Stephenson）于 1992 年在其著作《雪崩》中提出，是指一个与现实世界平行、相互影响并且始终在线的数字虚拟世界。人们可在元宇宙中生活、娱乐、工作、交易，比如在虚拟世界中与家人朋友吃饭逛街、用虚拟货币交易等。2021 年 3 月，美国Roblox 公司首次将“元宇宙”写进招股说明书，引发了社会各界的关注。
（一）元宇宙的基本概念
2021 年 10 月，Facebook 更名为Meta，确定将在未来几年转型成为元宇宙公司，引发了“元宇宙”概念第二波热潮。业界对“元宇宙”的概念众说纷纭，至今未有被广泛认可的确切定义。
国内外科技巨头、企业家、知名学者对“元宇宙”的理解认知主要有五类：一是认为元宇宙是下一代互联网，例如Meta 首席执行官扎克伯格说“元宇宙是更好体验版本的互联网”；二是认为元宇宙是新型互联网应用，例如清华大学研究团队提到“元宇宙是整合多种新技术而产生的新型虚实相融的互联网应用和社会形态”；三是认为元宇宙是数字经济的新形态，例如南京大学钱志新教授讲到“元宇宙是数字技术的大集成，是数字经济的高形态元宇宙”；四是认为元宇宙是数字化手段构建的 3D 空间，例如英伟达创始人黄仁勋说“现实世界和元宇宙是相连接的，元宇宙是数个共享的虚拟 3D 世界”；五是认为元宇宙是一种体验，例如杜比实验室首席执行官凯文·叶曼认为元宇宙是一种视听体验。
综上，我们认为：元宇宙的“元”具备创新、创造的特征，“宇宙”代表时间、空间和人的概念。元宇宙是以信息基础设施为载体，以虚拟现实（VR/AR/ MR /XR）为核心技术支撑，以数据为基础性战略资源，构建而成的数字化时空域。
（二）元宇宙的主要特征和技术体系
元宇宙具有虚实融合、去中心化、多元开放、持续演进等特点。伴随新技术的迭代升级和新应用的融合创新，“元宇宙”的内涵外延将不断拓展延伸。
技术演变为“元宇宙”构建平台载体。现实世界技术发展日新月异，为“元宇宙”发展带来契机。以物联网、互联网、5G/6G 网络、Wifi6 等通信设施及技术为基础，构建“元宇宙” 基础设施，为虚实融合及交互提供平台载体。运用云计算、人工智能、区块链等为代表的数字化新技术，将真实宇宙数字化，生成虚拟宇宙，虚拟宇宙具备真实宇宙的所有特性。最后在大数据中心、智能计算中心、边缘计算中心等算力基础设施上，对虚拟宇宙进行再创造，达到虚实融合。
以虚拟现实为核心的信息技术构成“元宇宙”技术主干，推动多类型新兴技术融合创新发展。“元宇宙”以虚拟现实（VR/AR/ MR /XR）头显、智能可穿戴、脑机接口等打通与现实世界沉浸式交互的接口，以数字孪生、三维仿真等建模仿真工具、内容制作工具构筑虚实交互体验，以实时渲染、4K/8K 超高清视频、三维/全息显示等实现真实、顺畅的交互呈现，最终在基础芯片、元器件、操作系统等软硬件技术基础上构成“元宇宙”终端入口。
图 2.1 元宇宙技术体系
（三）元宇宙产业链构成
“元宇宙”产业链分为基础设施层、核心层和应用服务层。
图 2.2 元宇宙产业链全景图
基础设施层包含通信网络基础设施、算力基础设施和新技术基础设施，主要负责数据的实时传输与分发、存储计算与处理、挖掘与分析决策。
核心层由终端入口、时空生成、交互体验、产业平台、虚拟社会架构组成。其中终端入口包含接入“元宇宙”的各类终端以及这些终端所需的基础软硬件；时空生成包含将真实物体数字化所需的技术工具；交互体验包含“元宇宙”中的各类交互技术；产业平台包括游戏平台、社交平台等；虚拟社会架构包括安全体系、信用体系等。
应用服务层包含消费端应用服务、行业应用端服务、政府端应用。完整的“元宇宙”形成后，其将赋能工业生产、医疗健康、教育培训、文化娱乐等传统行业，创造信息消费新业态新模式，对人类的生产生活方式带来颠覆式变革。
（四）元宇宙产业地图
按产业链各环节划分，元宇宙重点企业可以归纳为表 2.1所示。请在文末下载全文。
（五）行业端应用发展
工业元宇宙
数字孪生与智能工厂助力工业元宇宙先行一步。工业 4.0 的概念最早出现在德国，指利用物联信息系统（Cyber Physical System 简称 CPS），将生产中的供应、制造、销售信息数据化、智慧化，最后达到快速、有效、个人化的产品供应。工业 4.0 与前三次工业革命有本质区别，其核心是CPS 的深度融合，即把传感器等智能装置嵌入到各种物体和环境中，并且通过网络加以连接，形成物联网，再通过超级计算机和云计算将物联网和互联网整合起来，实现人类社会活动与物理系统的整合。而数字孪生技术是 CPS 的技术核心。工业 4.0 提出的智能制造是面向产品全生命周期，实现泛在感知条件下的信息化制造。基于工业 4.0 构思的智能工厂将由物理系统和虚拟的信息系统组成，称之为信息物 理生产系统(Cyber Physics Production System, CPPS)。
庞大体系带来硬件层面存储、运算、传输、感知等多方面新需求。工业元宇宙相当于在元宇宙中新建了整个工业生产体系，模拟物体和人在现实中各类特征，抽象出软件层面的接口，包括行业应用层、共性应用层、模型构建层等架构。软件抽象层之下的是包括大数据、云计算、人工智能、区块链、5G 通信等在内的基础技术。而这一切技术框架的搭建都离不开底层硬件的支持，海量数据需要足够的存储空间，大量而频繁的需求需要性能更强大的处理器进行处理，快速通信需要更高级的射频器件等等。
工业元宇宙有望加速软件云化进程。从全球工业软件发展趋势来看，云化是其中的重要方向之一。而工业数字孪生将传统软件环境转化为虚拟现实环境，天然适合进行云化， 且本地化部署方式往往难以满足数字孪生所需的算力要求， 因此更加需要进行软件云化以适应场景需求。随着Autodesk、PTC、ANSYS 等工业软件巨头纷纷入局工业元宇宙，头部企业带来的示范效应将进一步加快工业软件云化进展。
了解更多关于工业元宇宙的内容，请访问《院士李伯虎带你初探工业元宇宙的模式、技术与应用（附演讲PPT下载）》、《从场景和案例实地来看中国工业元宇宙的产业趋势（附图谱和报告下载）》等文章。
医疗云宇宙
VR、AR、MR 等技术在医学成像、手术辅助、医学教育、远程医疗、康复训练、药物研发等方面彰显价值。在医学影像方面，借助全息/虚拟现实显示的影像数据，可以全面观察病灶细节、深度挖掘影像信息，有助于医生削减读片时间，降低误诊率，同时患者能更直观了解病灶情况和治疗方案，促进医生和患者沟通。在手术方面，通过VR、AR、MR 等技术可提高外科手术效率，如全息影像技术可全息显示效果，全貌显示弥补微创手术视野受限等问题，减少术中风险，降低术后并发症。
医疗元宇宙将深入到医疗场景的各个维度。人民对健康追求的意识形态在不断变化，医疗核心主体正在由医生转化为患者。医疗元宇宙是基于互联网信息化和移动智能终端进步而逐步发展，民众的健康数据和诊疗信息也会扩展为多样化诊断治疗形式，例如为医生拓展多种监测和治疗手段（数字疗法），由院内就诊拓展为院外健康监测等等。元宇宙将渗透至患者数据、患者就诊和治病就医等环节。以患者数据为例，在元宇宙世界中，生活在元宇宙的人群，会形成生命体征数据、生活状态数据和疾病诊疗数据的深度融合，最终达到健康诊疗数据的无缝衔接。通过健康大数据的收集与计算，构建新的连接，为患者提供更高效的治疗手段和方案。
教育云宇宙
打破空间阻隔为线下教育与线上教育带来革新。教育元宇宙可以实现云端智慧教育的统合，教师和学生以数字身份参与课堂，在虚拟教学场所中进行互动。元宇宙课堂下，VR 设备的引入能够充分重塑教学内容的展现形式，让学生“沉浸”在知识中。此外，虚拟空间的可塑性也催生了如虚拟实验室、虚拟集会等场景，将元宇宙从课堂延伸至课后活动。元宇宙和教育之间，具有天然的平行性和覆盖率，元宇宙时代人类进入到“生活就是学习，学习就是生活”的历史阶段，学习变成了终生的、全天候的内容。
教育元宇宙中的游戏模式将重塑学习体验。元宇宙本身以虚拟形式存在，而虚拟空间是打造游戏的绝佳土壤。将游戏与学习结合的模式将有利于重塑学习体验。例如，将课后 练习与游戏结合，增加学习和练习的趣味。以闯关的模式层层深入知识点，即时反馈的奖励机制将充分调动学习者的“玩心”。此外，元宇宙课堂还为学生们提供更多探究的空间。例如化学系的同学能够大胆进行各种化学实验，而不受制于化学材料以及实验过程的危险。又如建筑系的同学们能够通过仿真实验室亲身参与建筑城市高架桥梁，而这在现实教学中是无法实现的。
了解更多关于Web3.0与元宇宙之间的关系，请访问《说说为你而来的Web3.0有何内涵和价值 及与数藏、元宇宙的来由》文章。
赛迪智库电子信息研究所和江苏省通信学会联合编写了《元宇宙产业链生态白皮书（2022 年）》，总结了元宇宙产业发展现状，梳理了元宇宙技术体系与产业链各环节发展情况，分析了各地发展现状、投融资情况和产业发展存在问题，提出了若干措施建议，期望进一步统一产业发展共识，为行业管理部门提供决策参考。如有商榷之处，欢迎批评指正。
本文摘自《元宇宙产业链生态白皮书（2022 年）》，全文下载：
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