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。
元宇宙成为未来互联网发展样式
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 Meet Gu、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
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
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
其中在平台服务层包括沉浸交互平台、交易与经济平台。沉浸交互平台主要为元宇宙中的沉浸交互提供技术能力，涉及终端入口、数字化身、沉浸内容等方面。交易与经济平台则是用以保障元宇宙中数字资产和 数字身份安全，同时保证系统规则的透明可信执行。需要注意的是，沉浸交互平台和交易经济平台的协同，是元宇宙社会闭环运行的关键。而这也需要两大平台在技术、数据及应用层面的打通和配合。
XR 终端是国内外共同布局热点。VR/AR 等元宇宙终端入口已成为国内外布局的共同热点。陀螺研究院数据显示，从 2020 年起，国内外VR/AR 行业投资情况同频共振，无论金额还是数量均保持逐年递增的态势。2022 年上半年，海外融资并购发生金额已达 250.7 亿元，发生数量 104 起；国内融资并购发生金额已达 61.9 亿元，发生数量68 起。但在 XR 的关键技术方面，我国目前与全球领先水平相比还存在较大提升空间。
海外XR 产业起步相对较早，已有苹果、脸书、英伟达等龙头企业在各个领域储备了相对成熟的解决方案，拥有显著领先优势。相比之下，我国在前瞻性研究方面，特别是近眼显示、感知交互、渲染计算、内容制作与分发等关键技术领域，与全球领先水平相比仍有差距。
数字人市场规模有望在我国迎来爆发式增长。随着数字人理论和技术日益成熟，其应用范围与场景不断扩大，我国数字人市场规模有望在近几年迎来爆发式增长。一是多项突破实现技术可用。近几年， 在人工智能、虚拟现实等新技术浪潮的带动下，数字人的制作过程得到有效简化，可实现文本、语音、视频的智能驱动，技术可用性大幅提高。
二是元宇宙刺激产业应用。在元宇宙概念的刺激下，数字人正加速从技术创新走向产业应用。据IT 桔子统计，截至 10 月 27 日， 2022 年我国数字领域人投资数量为 52 起，成为我国元宇宙领域中投融资数量最多的子行业。
三是产业积极布局数字人。国内互联网头部企业、终端企业、重点行业企业、AI 企业、初创企业等纷纷布局数字人领域，陆续推出一系列产品，包括虚拟主播、虚拟服务、虚拟偶像等典型应用。
图 5 中国企业数字人布局
沉浸式内容业务平台初见端倪。随着元宇宙概念的兴起与各类沉浸式技术的演进，虚拟与现实从相互隔绝走向交融，呈现出虚拟效果真实化的虚中向实、与真实叠加虚拟效果的实中有虚两大类业务路径，催生出一批沉浸式内容业务平台，包括Meta Horizon World、微软Mesh 混合现实平台、百度希壤、网易瑶台、华为河图等，提供构建多人互动的虚拟世界或与现实融合的数字世界的能力。
在商业模式上，国内外沉浸式内容业务平台呈现出用户对象差异化发展的趋势。国外整体倾向于C 端个体用户，依托技术基础布局硬件产品，以此在对 C 端用户出售平台使用权的同时，捆绑销售硬件并抽取服务费用。国内主要针对B 端企业用户，围绕企业对各类传统终端、不同应用场景的需求，对B 端用户出售平台使用权及各类应用场景的方案部署等服务。
图 6 全球主流沉浸式内容业务平台对比
国内外元宇宙经济体系呈现差异化发展路径。首先，国外基于公链的经济体系更为开放和多元。公链的使用，实际上是对于加密代币发行、流通和使用采用了人人平等的无差异化对待，多种加密货币构成的经济体系更具开放和鲁棒性，所涵盖的交易场景也更为多元和丰富。国内基于联盟链或数字人民币的经济体系有待探索。
由于对于公链代币的强监管举措，我国元宇宙经济体系或将围绕数字人民币或联盟链进行探索。但数字人民币的使用实际上仍会让元宇宙经济体系运转高度依赖现实世界；可管可控的联盟链底层平台可以实现对元宇宙实名、备案等监管要求，同时满足性能、可扩展性等技术要求，但相较公链仍存在商业模式和技术能力的差距，能否构建理想的元宇宙经济体系有待进一步探索实验。
构建元宇宙新生态体系
在全球数字技术快速发展的浪潮下，中国联通承接新时代赋予的使命，挺进数字经济主航道，以“数字信息基础设施运营服务国家队、网络强国数字中国智慧社会建设主力军、数字技术融合创新排头兵” 为发展定位，将公司战略升级为“强基固本、守正创新、融合开放”， 积极构建元宇宙新生态体系。
在生态体系中，构建以云网能力为基础，支撑涵盖智能算力、智能OS、智能影像、数字空间、数字资产的元宇宙平台核心能力，打造面向通信、数字文化、互联网，以及其他行业和场景的生态圈。
图 7 中国联通元宇宙布局
构筑大规模集群算能力引擎
目前，中国联通已经构建云网边一体化的智能调度体系，在全国建成数据中心 880 余个，机架总规模超过 30 万架，承载超百万台服务器。为给中国联通元宇宙平台打造“计算大脑”，中国联通从算力供给、输送、调度和服务四方面规划建设算力网络，打造架构先进、安全可靠、服务卓越的算网融合新布局。
图 8 中国联通算力引擎
构筑高效智能算法AI 引擎
结合图片、影像、语音、文字处理和检索等元宇宙应用场景，利用人像提取、人脸合成、人脸替换算法和AI 对话系统架构，打造虚拟数字主播生成和互动模型；使用CLIP 算法实现跨模态信息检索； 使用人脸和物品识别算法，实现人脸识别和物品打标。
图 9 中国联通 AI 引擎
构筑数据智能引擎
中国联通沃音乐打造的自有知识产权的数据库 uniDB 建立从国产数据库、大数据治理、数据应用到运维一体化数据智能系统，适配国内外主流芯片和操作系统。
图10 中国联通数据引擎
构筑全链条敏捷交互开发XR 引擎
开发引擎由中国联通研发，目前已兼容海思、amlogic、高通等芯片；适配市场主流 VR 眼镜、一体机、工作站、收集 APP 等XR 软硬件；以 Linux 为内核，研发了包括 VR 位置姿态适配、UI 视野自定义、UI 自适应布局、头控、手势控制、语音指令、多媒体资源虚拟化等核心功能的操作系统；提供图像识别、物体识别、大空间建图、小空间建图等SDK；支持 AR/VR 内容的输出。
图 11 中国联通 XR 引擎
中国联通元宇宙科技创新及产业应用白皮书
构筑云端实时渲染的 3D 引擎
中国联通提供 2D/3D 视频引擎、3D 物体模型引擎、3D 人物模型引擎、场景模型引擎，实现对元宇宙中虚拟场景、虚拟物体、虚拟人物，以及场景中文字的模型构建。在建模过程中，通过自研uni3D 自有引擎，结合blender、MAYA 云渲染等，完成元宇宙中的虚拟场景建模。
图 12 中国联通 3D 引擎
构筑数字身份引擎
联通链BaaS 平台具备底层跨链协同、跨云部署、存证溯源等完整区块链能力，提供身份管理、数据存证、数据流转、信息溯源、多方协作、资产交易、隐私计算、区块链 SIM 卡 8 种通用服务组件。BaaS 平台和通用服务组件共同构成区块链能力基座。依托区块链能力，原创作者的权益和创作热情得到保护，知识产权保护、取证和维权的成本及时间有效降低。目前，联通数字资产平台已经成为推动国内数字资产产业规范化升级和健康有序发展的排头兵。
中国联通元宇宙科技创新及产业应用白皮书
图 13 中国联通数字身份引擎
元宇宙平台驱动产业发展
中国联通元宇宙平台已经形成了包含智能OS、智能算力、智能影像Studio、数字空间、数字资产管理交易平台的 5 个核心系统，赋能和驱动国内元宇宙及其周边产业发展。
1. 网边端算一体集成智能算力
中国联通搭建的覆盖全国主要省、直辖市共计 60 余个算力节点、分布式大存储和超大网络带宽形成了全国首屈一指的基础设施资源，配合边缘计算平台形成了涵盖计算、存储、传输一体的云网能力；同时，中国联通依托云调度平台，实现算力的统一管理、调用，完成边缘侧计算，实现灵活、弹性的资源调用。面向元宇宙平台，中国联通开放云网能力和调度系统，提供云存储、云渲染、云桌面、云创作能力，承接海量内容存储读取、云化计算、云端创作的任务，有效降低了元宇宙创作者的资源成本和创作门槛。
图 14 中国联通智能算力系统
2. 全栈国产化OS
AI 未来影像系统包括云影、云播、云像、云映四个核心子系统，提供 8K 视频拍摄、4K 超高清直播、裸眼 3D 视频制作、AR 影像和数字人智能创作能力；uniBase 海纳数据智能系统集国产数据库、大数据治理、数据应用和智能运维于一体，全面适配国产芯片和操作系统，提供高效数据管理、计算能力；uniXR 低代码开发平台具备素材管理、三维内容制作、仿真交互和智能编辑等功能，实现环境建模、物理模拟和快速渲染的组件式低代码可视开发，提供AR 应用开发、上架、分发、使用的全流程管理功能，以及 VR 内容编辑制作工具；智能调度系统提供GPU 资源调度提高元宇宙创作者效率，同时提供云导播等能力，为创作者提供便捷易用的创作环境。中国联通 uniOS 借助优秀的国产化适配能力，为元宇宙开发者提供了高效便捷的开发能力，在元宇宙发展的浪潮下带动了软硬件产业链的全面发展。
图 15 中国联通智能 OS 系统
3. 全域内容生产引擎智能影像Studio
依托 5G+云化计算和存储能力，配合深度学习框架和算法，支撑中国联通未来影像应用系统运行，提供超高清数字内容的创作、加工和数字建模系统，支撑音视频剪辑制作、4K/8K 和 3D、VR 内容创作，虚拟人、数字人、AI 音乐生成，能够实现 1 天 1 个写实数字人、1 天 1 个虚拟场景、2 天 1 条裸眼 3D、1 分钟 1 条数智人视频、1 个月1000 首AI 歌曲的高产能输出。
图 16 中国联通智能影像系统
4. 虚实结合数字空间
中国联通云映XR 数字空间以 IoT 传感器、XR 硬件设备配合云渲染调度系统，配合 XR 引擎构成数字空间技术底座，提供 XR 互动空间、数据可视化、数字孪生等产品，面向智慧城市、数据治理、XR 教育办公、XR 商圈、虚拟营业厅等提供解决方案。其中，XR 引擎集成Unity、Unreal 等知名引擎的开发建模能力，结合BIM、ArcGIS 等数据和空间管理、分析工具，提供动作捕捉、数字人直播、可视化交互等产品核心功能，为元宇宙内容开发和创作提供了易用的平台。
图 17 中国联通数字空间系统
5. 全民众创数字资产管理平台
中国联通数字资产平台以IP 商店为核心，提供 500 余个数字IP 和三维组件、100 余个数智人和三维场景、1000 余个裸眼 3D 素材， 以及超过 100 万条的超高清内容的在线交易；同时充分整合联通链、联通法务能力，打造国内领先的数字内容知识产权保护平台，通过著作权登记、区块链存取证、版权维护，为创作者的权益护航。此外，资产管理平台随着技术的阶段性成熟，推出适应性应用，涵盖从元宇宙平台建设、实体行业应用、虚实融合的平行应用，到虚拟空间的孪生应用，为不同类型的元宇宙创作者提供资源、技术、平台支持和权益保障，努力构建健康发展的元宇宙产业生态。
图 18 中国联通数字资产系统
推动元宇宙向更开放的方向演进
今日互联网的繁荣根本上归功于其“开放性”的设计理念。“开放”是为了更大规模的“互联”，“互联”是“开放”的基础和保障， 二者之间相互成就。作为新一代沉浸式互联网，随着应用场景的不断壮大，元宇宙产业发展也将进入“更开放”的路径。
首先是技术标准更开放。通过保持数据格式、行为控制和物理模拟规则等的一致性，推动元宇宙虚拟空间之间的互联互通和无缝切换。国外已经开始进行相关探索，如国际老牌图形图像标准化组织 Khronos 推出了一套 3D 内容的格式标准glTF，已于 2022 年 8 月作为 ISO/IEC 国际标准发布。苹果与 Pixar 基于USD 技术共同研发 3D 文件格式USDZ。英伟达推出的 3D 仿真与协作平台Omniverse，则采用USD 作为统一格式融合打通了各类建模软件。2022 年，Khronos Group 发起成立元宇宙标准论坛，推动开放元宇宙所需的互操作性标准。
其次是数字资源更开放。通过将数据所有权从平台转移给个体用户，保障数据所有者能够自主授权个人数据是否允许他人使用，以此实现从数据滥用到数据自主可控的转变，促进数据可信流通。再次是内容创作更开放。随着未来内容创作门槛大幅降低，内容创作方和用户将获得更为自由地表达空间。近年来，内容自动化生产已取得初步进展，如阿里云的卡通智绘项目可基于单张人脸照片自动化生成虚拟形象。百度、华为、腾讯等企业都推出商品自动化 3D 建模服务，支持在分钟级的时间内完成商品的 3D 拍摄和生成，精度可达毫米级。Google Maps 基于图像的 3D 重建技术开发出的全新 3D 渲染地图。
此外是商业模式更开放。通过将数字内容的所有权归还给用户，让创作者更容易从自己的数字劳动和创作中获益，将激发作者生产内容的积极性，以更持续的创作收益、更开放的创作模式推动内容创作的体制革新，建立全新的创作者经济模式。
图 27 元宇宙未来展望
未来元宇宙未来的演进路径预判
长期来看，我们认为元宇宙的发展会历经四个关键阶段。
2022~2023 年，是元宇宙的启蒙期和躁动期，会涌现出大量尝试性探索。从形态层面来看，我们认为元宇宙的发展会从数字身份开始，每个人都拥有自己数字分身；从业务层面来看，整体还是传统互联网；从网络层面来看，随着我国“东数西算”以及多层次数据中心布局的逐步推进，网络将真正迈向云网一体；从技术层面来看，数字人技术会在该阶段走向成熟。
2023~2025 年，正值我国“十四五”规划纲要实施的收官之年，将形成一些阶段性成果。在该阶段，数字孪生将得到蓬勃发展。同时在 3D、XR、交互等技术的加持下，我们将更加完整看到 3D 互联网时代的到来。网络方面，会进入云智一体，智能化算力、智算中心会成为主流。技术方面，数字空间构建技术将走向成熟。
2025~2028 年，网络即服务的数字原生将得到发展。在该阶段，AI 和智算技术将会走向成熟和消费级，真正进入智能互联网时代。同时，6G 技术也将逐步成熟走向商用，网络将迈向空天地一体。
2028~2030 年，将形成真正意义上的元宇宙，进入虚实融合、数字共生的原生互联网阶段。在该阶段，将形成万物互联、天地一体的网络空间，同时虚实应用技术才真正成熟。
图 28 中国联通对元宇宙未来演进路径的预判
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。
本文摘编自《中国联通元宇宙科技创新及产业应用白皮书》，全文下载：
中国联通元宇宙科技创新及产业应用白皮书
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