摘要：上海要積極投身元宇宙建設(shè)，圍繞制約元宇宙發(fā)展的技術(shù)短板，突破網(wǎng)絡(luò)通信、高性能計(jì)算芯片、人工智能、近眼顯示屏組件及光學(xué)模組、區(qū)塊鏈等關(guān)鍵技術(shù)，搭建功能性技術(shù)服務(wù)支撐平臺(tái)，并用政策措施予以保障，助力上海國(guó)際數(shù)字之都建設(shè)。

關(guān)鍵詞：元宇宙；VR芯片；人工智能；近眼顯示

引言

近年來(lái)，隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，元宇宙逐漸走進(jìn)人們的視野。元宇宙是一個(gè)虛擬的數(shù)字世界，具有無(wú)限的可能性，未來(lái)將成為人類活動(dòng)的重要場(chǎng)所之一。上海作為我國(guó)最具競(jìng)爭(zhēng)力的城市之一，具備很好的發(fā)展條件和優(yōu)勢(shì)，正在積極布局新賽道推動(dòng)元宇宙建設(shè)，以提高城市的創(chuàng)新能力和經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力。本文旨在探討上海元宇宙發(fā)展的優(yōu)勢(shì)和重點(diǎn)發(fā)展方向，并提出建議措施，以期為上海元宇宙發(fā)展提供有益的參考。

1. 元宇宙概念與發(fā)展態(tài)勢(shì)

1.1 元宇宙的定義與特點(diǎn)

元宇宙是一個(gè)平行于現(xiàn)實(shí)世界，又獨(dú)立于現(xiàn)實(shí)世界的虛擬空間，是映射現(xiàn)實(shí)世界的在線虛擬世界，是越來(lái)越真實(shí)的數(shù)字虛擬世界[1]。自1992年科幻巨作《雪崩》提出Metaverse概念，近年來(lái)元宇宙范疇相關(guān)技術(shù)（虛擬現(xiàn)實(shí)、人工智能、區(qū)塊鏈、先進(jìn)計(jì)算、未來(lái)網(wǎng)絡(luò)等）加快演進(jìn)，特征形態(tài)不斷清晰，呈現(xiàn)沉浸性、開(kāi)放式、永續(xù)實(shí)時(shí)、以人為中心等特征，被認(rèn)為是新一代虛實(shí)融合數(shù)字網(wǎng)絡(luò)空間形態(tài)[2]。在未來(lái)元宇宙的虛擬3D網(wǎng)絡(luò)世界中，以虛擬現(xiàn)實(shí)、人機(jī)交互、智能賦能等前沿技術(shù)的融合創(chuàng)新，為社會(huì)提供了一種嶄新的虛實(shí)交互模式，拓展了人類社交、娛樂(lè)、生產(chǎn)、教育等日常場(chǎng)景[3]。

1.2 上海元宇宙當(dāng)前發(fā)展情況

上海是我國(guó)極具活力且國(guó)際化程度較高的城市之一，正在積極推動(dòng)元宇宙的建設(shè)。近年來(lái)，上海市政府制定了一系列支持元宇宙發(fā)展的政策，提出了“數(shù)字經(jīng)濟(jì)+元宇宙”戰(zhàn)略，加快推進(jìn)元宇宙發(fā)展，成為我國(guó)發(fā)展元宇宙產(chǎn)業(yè)最發(fā)達(dá)的城市之一。在元宇宙的底層技術(shù)上，上海具備開(kāi)發(fā)推動(dòng)元宇宙各項(xiàng)技術(shù)發(fā)展并融合交互的實(shí)力。新一代信息產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域中，上?？苿?chuàng)板企業(yè)的市值規(guī)模目前全國(guó)領(lǐng)先[4]。在具體創(chuàng)新技術(shù)上，上海在芯片和半導(dǎo)體的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造等方面有著無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)，人工智能發(fā)展也處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先地位，逐漸形成以虛擬現(xiàn)實(shí)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、機(jī)器人等技術(shù)為基礎(chǔ)，以文化創(chuàng)意、教育培訓(xùn)、游戲娛樂(lè)、智慧城市等行業(yè)為主導(dǎo)的完整產(chǎn)業(yè)鏈基礎(chǔ)。

2. 上海元宇宙的優(yōu)勢(shì)與挑戰(zhàn)

2.1 人才資源優(yōu)勢(shì)，信息技術(shù)先進(jìn)

上海是我國(guó)信息技術(shù)最為發(fā)達(dá)的城市之一，具備豐富的信息資源和技術(shù)儲(chǔ)備，這為元宇宙的發(fā)展提供了重要的支撐。同時(shí)上海擁有大量科技人才，特別是虛擬現(xiàn)實(shí)、游戲、智能制造等領(lǐng)域的人才儲(chǔ)備豐富，為發(fā)展元宇宙產(chǎn)業(yè)提供了強(qiáng)有力的人才支持。此外，在人才引進(jìn)、培養(yǎng)等方面出臺(tái)了一系列政策和舉措，吸引更多有才華的人才進(jìn)入元宇宙行業(yè)。

2.2 產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)雄厚，優(yōu)質(zhì)資源豐富

上海是集成電路產(chǎn)業(yè)重鎮(zhèn)，具備非常雄厚的制造業(yè)和服務(wù)業(yè)產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，高性能芯片設(shè)計(jì)、小體積低功耗MEMS芯片生產(chǎn)、4K近眼顯示屏制造等產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，為元宇宙產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了強(qiáng)大的支撐。同時(shí)，上海的城市經(jīng)濟(jì)、生活、治理數(shù)字化轉(zhuǎn)型、制造業(yè)智能化改造也是元宇宙發(fā)展的重點(diǎn)領(lǐng)域，這些應(yīng)用場(chǎng)景不斷升級(jí)演進(jìn)，將助推上海元宇宙產(chǎn)業(yè)更好地快速發(fā)展。

2.3 政策環(huán)境良好，政府支持力度大

上海市及各區(qū)政府高度重視元宇宙的發(fā)展，制定了一系列支持元宇宙產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策，包括財(cái)政補(bǔ)貼、稅收優(yōu)惠、土地供應(yīng)等方面，為企業(yè)營(yíng)造了良好的發(fā)展環(huán)境。2021年上海市舉辦了元宇宙文化周活動(dòng)，2022年2月上海虹口區(qū)發(fā)布《元宇宙產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃》，2022年7月上海市級(jí)層面發(fā)布《上海市培育“元宇宙”新賽道行動(dòng)方案》，2022年11月上海徐匯區(qū)發(fā)布《徐匯區(qū)關(guān)于支持元宇宙發(fā)展的若干意見(jiàn)》。此外，上海還設(shè)立了專門的元宇宙特色產(chǎn)業(yè)園區(qū)，為企業(yè)提供了便利的發(fā)展條件[5]。

2.4 游戲、娛樂(lè)內(nèi)容為主的元宇宙龍頭企業(yè)和3D引擎較弱

游戲、娛樂(lè)是當(dāng)前元宇宙最重要的呈現(xiàn)形式。自2021年3月美國(guó)游戲平臺(tái)Roblox以“元宇宙第一股”在紐交所上市，到元宇宙演唱會(huì)的舉辦、各類高自由度游戲的出現(xiàn)，高需求使得游戲及經(jīng)濟(jì)、社交等成為元宇宙落地最成熟的領(lǐng)域。從龍頭企業(yè)看，目前國(guó)內(nèi)涉足元宇宙的互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)如字節(jié)跳動(dòng)、騰訊、百度等均不在上海，上海本地互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)如嗶哩嗶哩、小紅書等在體量上不占優(yōu)勢(shì)。元宇宙虛擬場(chǎng)景構(gòu)建主要依賴電子游戲中的3D引擎為主，開(kāi)源引擎主要為Unity 3D與Unreal Engine，上海本地引擎開(kāi)發(fā)商在低負(fù)載多終端使用上有亮點(diǎn)，但整體仍無(wú)法與國(guó)際巨頭抗衡。

3. 元宇宙關(guān)鍵技術(shù)及推進(jìn)上海元宇宙發(fā)展的建議

3.1 網(wǎng)絡(luò)通信

元宇宙實(shí)時(shí)、流暢的沉浸式體驗(yàn)需要網(wǎng)絡(luò)或者通信平臺(tái)有超高帶寬、超低時(shí)延和超高可靠性。當(dāng)前的5G網(wǎng)絡(luò)對(duì)VR/AR、無(wú)線娛樂(lè)、社交網(wǎng)絡(luò)、個(gè)人AI輔助等元宇宙基礎(chǔ)場(chǎng)景都可以支撐，但涉及擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)、全息影像和感官互聯(lián)等高階應(yīng)用場(chǎng)景，就非6G莫屬。上海應(yīng)加快布局基于內(nèi)容尋址的網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)以及終端直連技術(shù)等6G前瞻技術(shù)研究與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化工作；研究面向超低時(shí)延的信息中心網(wǎng)絡(luò)新型組網(wǎng)協(xié)議以及超高帶寬超低延時(shí)的毫米波無(wú)線接入技術(shù)，建立超低時(shí)延安全網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)元宇宙新型計(jì)算終端在零信任安全機(jī)制下的超低時(shí)延無(wú)線接入[6]。

3.2 高性能運(yùn)算芯片

上海擁有寒武紀(jì)、平頭哥等產(chǎn)業(yè)龍頭，以及天數(shù)智芯、燧原科技、壁仞、瀚博、酷芯微等創(chuàng)新型企業(yè)。壁仞首款高端通用GPU芯片一次點(diǎn)亮成功，集成了770億個(gè)晶體管，并創(chuàng)出了全球算力紀(jì)錄；燧原成立四年已推出兩代云端AI訓(xùn)練芯片及相應(yīng)的推理產(chǎn)品并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化；瀚博發(fā)布首款云端通用AI推理芯片及推理加速卡；天數(shù)智芯云端7納米級(jí)產(chǎn)品卡，已在200個(gè)場(chǎng)景中應(yīng)用，獲得了過(guò)億元的訂單。面向元宇宙對(duì)高分辨率、高刷新率、高精度、低延遲、低功耗、大算力的需求，進(jìn)一步探索研究先進(jìn)計(jì)算架構(gòu)；面向云、端、邊緣段等多個(gè)計(jì)算場(chǎng)景需求，研制算力、VR/AR專用芯片，形成對(duì)元宇宙基礎(chǔ)架構(gòu)的支撐。

3.3 人工智能

上海擁有人工智能實(shí)驗(yàn)室、上海交大、復(fù)旦、同濟(jì)和華師大等國(guó)際人工智能頂級(jí)高校、研究機(jī)構(gòu)，形成了較強(qiáng)的人工智能創(chuàng)新體系，并集聚了商湯、依圖、明略、曠視等頭部企業(yè)。自主研發(fā)視覺(jué)領(lǐng)域人工智能算法開(kāi)源平臺(tái)（OpenMMLab）得到國(guó)內(nèi)外人工智能開(kāi)發(fā)者的廣泛好評(píng)；自主研發(fā)的新一代通用視覺(jué)技術(shù)體系“書生”（INTERN），相較于OpenAI的開(kāi)源模型CLIP，在準(zhǔn)確率和數(shù)據(jù)使用效率上均取得大幅提升。面向元宇宙沉浸影音內(nèi)容生產(chǎn)需求，應(yīng)進(jìn)一步推動(dòng)AI賦能虛實(shí)融合的技術(shù)路線，主攻AIGC、大－中－小環(huán)境三維采集重建等關(guān)鍵技術(shù)，關(guān)注數(shù)字人、三維引擎等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)低成本高自動(dòng)化的元宇宙內(nèi)容快速生成[7]。建議依托國(guó)家級(jí)新型科研機(jī)構(gòu)，發(fā)揮國(guó)家戰(zhàn)略科技力量牽引力，支持AIGC領(lǐng)域領(lǐng)軍企業(yè)，拓展應(yīng)用場(chǎng)景，聯(lián)合高水平高?？蒲性核黄迫斯ぶ悄芡ㄓ蒙珊蛿U(kuò)散模型、多模態(tài)協(xié)同生成等核心技術(shù)，構(gòu)建低成本高效率的三維化、交互性數(shù)字內(nèi)容生成體系，提升圖像、音樂(lè)、視頻、三維模型等元宇宙沉浸影音內(nèi)容的生成效率與質(zhì)量。

3.4 AR/VR/XR

上海擁有豐富的近眼顯示技術(shù)開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)及產(chǎn)品，如樂(lè)相科技、亮風(fēng)臺(tái)、曼恒等消費(fèi)級(jí)AR/VR，瑞歐威爾工業(yè)領(lǐng)域頭戴AR，咪咕視訊、幻維數(shù)碼、視辰等視頻及3D圖像處理等視覺(jué)展示方案供應(yīng)商，鯤游、顯耀、昀光等微顯示屏，光引擎模組、全息光柵光波導(dǎo)/光鏈路元件供應(yīng)商。在產(chǎn)品上，F(xiàn)ast LCD、Micro OLED，MicroLED 等均有產(chǎn)品搭載。為搶占元宇宙關(guān)鍵入口高地，要發(fā)揮市場(chǎng)主導(dǎo)作用，構(gòu)建應(yīng)用場(chǎng)景，面向元宇宙在內(nèi)容呈現(xiàn)方面高清晰、深度沉浸的發(fā)展需求，布局高性能低功耗微顯示器件、高亮度輕量化光學(xué)模組、全息和光場(chǎng)顯示等重點(diǎn)方向，在清晰度、體積、功耗等關(guān)鍵性能指標(biāo)上達(dá)到國(guó)際同類先進(jìn)水平，推動(dòng)新型顯示終端設(shè)備產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展，支撐用戶在元宇宙中的高自由度高逼真沉浸式體驗(yàn)。

3.5 區(qū)塊鏈

上海擁有樹(shù)圖研究院、上海軟件中心、萬(wàn)向、分布科技等研究機(jī)構(gòu)與骨干企業(yè)。樹(shù)圖研究院自主研發(fā)了基于高性能共識(shí)算法的區(qū)塊鏈公鏈系統(tǒng)（Conflux），性能達(dá)到全球領(lǐng)先，同時(shí)面向元宇宙應(yīng)用場(chǎng)景，發(fā)布了網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)（Conflux OS）。萬(wàn)向推出了自主可控的高性能聯(lián)盟鏈——萬(wàn)納鏈，利用技術(shù)和生態(tài)優(yōu)勢(shì)為各行業(yè)客戶提供“區(qū)塊鏈+”產(chǎn)品與解決方案，應(yīng)用在供應(yīng)鏈金融、大宗商品監(jiān)管與貿(mào)易融資、慈善信托、食品溯源、保險(xiǎn)、電子政務(wù)等領(lǐng)域，賦能實(shí)體行業(yè)以新的商業(yè)模式。面向元宇宙去中心化/多中心化的組織規(guī)則，采用異構(gòu)多鏈融合技術(shù)路線，重點(diǎn)攻關(guān)Web 3.0網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，開(kāi)展區(qū)塊鏈數(shù)字身份、分布式可信存儲(chǔ)等支撐技術(shù)和數(shù)字監(jiān)管技術(shù)布局，構(gòu)建高性能、可擴(kuò)展和安全可控的新型區(qū)塊鏈體系架構(gòu)，作為承載大規(guī)模元宇宙創(chuàng)新應(yīng)用的基礎(chǔ)設(shè)施。

3.6 政策措施保障

加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)和機(jī)制建設(shè)。按照《上海市培育“元宇宙”新賽道行動(dòng)方案（2022—2025 年）》要求出臺(tái)實(shí)施細(xì)則，組建工作專班，保障決策快速精準(zhǔn)。引導(dǎo)實(shí)施有組織科學(xué)研究，組織行業(yè)龍頭企業(yè)牽頭打造創(chuàng)新聯(lián)合體，推動(dòng)新型研發(fā)機(jī)構(gòu)、高?？蒲性核戎黧w合作。優(yōu)化管理和評(píng)價(jià)機(jī)制，加大孵化培育力度，搭建開(kāi)放式服務(wù)支撐平臺(tái)，為孵化團(tuán)隊(duì)提供有針對(duì)性的全流程指導(dǎo)，加大科技金融產(chǎn)品設(shè)計(jì)和供給。優(yōu)化人才評(píng)價(jià)引進(jìn)方式，創(chuàng)造多學(xué)科交叉、多行業(yè)融合的交流平臺(tái)和發(fā)展機(jī)會(huì)，打造人才“來(lái)得了、來(lái)得快、來(lái)得安心”的綠色通道和配套保障措施。

結(jié)語(yǔ)

元宇宙是未來(lái)虛擬世界與現(xiàn)實(shí)社會(huì)相交互的重要平臺(tái)，上海應(yīng)進(jìn)一步圍繞元宇宙市場(chǎng)需求及產(chǎn)業(yè)生態(tài)的構(gòu)建，加速推動(dòng)如企業(yè)數(shù)字人等各類垂直行業(yè)場(chǎng)景的應(yīng)用示范，在關(guān)鍵技術(shù)、基礎(chǔ)設(shè)施、交互終端、數(shù)字工具等方面持續(xù)發(fā)力，多維度升級(jí)數(shù)字業(yè)態(tài)，在商業(yè)、教育、文旅、娛樂(lè)、醫(yī)療健康、數(shù)字城市、數(shù)字孿生工廠等方面打造一批示范應(yīng)用場(chǎng)景，在元宇宙內(nèi)容制造和生成上進(jìn)一步培育大眾生產(chǎn)力的進(jìn)一步解放和創(chuàng)作者經(jīng)濟(jì)大繁榮，加速真實(shí)世界數(shù)字化進(jìn)程。在共性基礎(chǔ)支撐上聚焦操作系統(tǒng)、芯片等元宇宙創(chuàng)新鏈關(guān)鍵環(huán)節(jié)，發(fā)揮區(qū)塊鏈、集成電路領(lǐng)域已形成的高效共識(shí)技術(shù)、CPU處理器、顯示渲染、AI加速、無(wú)線連接等技術(shù)和產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)，在3D引擎的底層支撐基礎(chǔ)：操作系統(tǒng)、算力、網(wǎng)絡(luò)、渲染、交互等關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域，集中優(yōu)勢(shì)力量開(kāi)展顛覆性技術(shù)攻關(guān)和儲(chǔ)備，形成創(chuàng)新策源能力，集中優(yōu)勢(shì)形成元宇宙新賽道布局，培育壯大發(fā)展新動(dòng)能，推動(dòng)形成一批具有競(jìng)爭(zhēng)力的國(guó)產(chǎn)解決方案，加快提升城市治理能力現(xiàn)代化水平，更好助力上海國(guó)際數(shù)字之都建設(shè)。

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作者簡(jiǎn)介：李偉，碩士，工程師，研究方向：科技管理、產(chǎn)業(yè)研究。