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最近，《時代》雜志的元宇宙新封面掀起一陣波瀾，關于3D互聯網重塑現代生活的討論多了起來。根據美國證券交易委員會（SEC）報告，在2022年前6個月，Metaverse一詞在監管文件中出現了1100多次，說明元宇宙對于現代經濟的重要性已經被充分關注。 可能還有人覺得，元宇宙是未來技術，有很多地方不成熟，我們更應該關注現實世界的問題。但我認為，在不斷進化的3D數字世界中，或許虛擬和現實的界限正在逐步變得模糊。 要解決未來的問題，首先不能因當下的技術條件而限制我們的想象。正如埃隆·馬斯克現在做的很多事，就沒有局限于今天的技術，而是著眼預判20年后會發生哪些事，立足未來然后再往回看，為了迎接未來我們還需要準備哪些條件，開發哪方面技術，投資什么基礎設施建設，因此，給未來做準備的人往往更能贏得當下。 假設，20年后人類一定會登陸火星，那么，需要準備的技術條件就是要先去修建好火星基地，提高太陽能的利用率，需要各種新能源技術和產品。向外太空運輸物資，傳統的運載火箭成本太高了，那就先研制可以多次重復使用的火箭。 不過，近年來探索火星除了有火箭、飛船和機器人，還有沒有成本更低、時效更高、參與度更廣，以及更環保的方式實現呢？我認為，新的思路開始出現了，那就是“元宇宙”。 很多人認為，元宇宙只是一種新的數字化的體驗容器，是互聯網創新乏力的當下，人們對于下一代互聯網、對于一個未來數字世界的共同想象。但是，我更看好元宇宙未來的技術整合與場景應用，我甚至思考，元宇宙或許會加速實現人類”火星旅行“的計劃。 什么是人類科技的本質？是組織信息，調動能量，改變自然現象，滿足人的需求。 當今熱度最高的6大創新賽道——云計算、人工智能、元宇宙、Web3、腦機融合、量子計算，無疑都是更高密度的信息組織，做到了更高效率的資源調度。眼下氣勢如虹的新能源電動車，早已不是簡單的動力設備，更多是一種信息產品。 為什么說元宇宙會加速人類火星旅行的進程？因為信息換能量的創新趨勢必將長期延續，在未來的火星開發、深空探索中，很多非常重要的工作環節完全可以在元宇宙的場景中進行，這并非要求人類要親自到達火星，而是將火星旅行的體感傳輸到地球。 元宇宙的底層技術早已應用在宇宙探索很多人覺得元宇宙還很科幻，距離現實世界還很遙遠，其實不是這樣的。即使在最嚴肅、最考驗成熟技術的航空航天領域，元宇宙的很多底層技術也已經有了成熟應用。 比如，構建元宇宙的一個關鍵技術——數字孿生，中國航天科技集團的車工就利用這個技術對火箭進行超高精密加工。簡而言之，就是把現實世界的加工對象，像孿生兄弟一樣在數字世界里建一個一模一樣的模型。現實世界里很難做的事，你就切換到數字世界里去看它的孿生兄弟。未來的元宇宙場景里，也許可以做到一架樣機都不生產就直接生產商用飛機，因為有數字化的手段去完成所有的測試、仿真，把復雜度極高的飛機還原出來。 又比如，構建元宇宙的另一關鍵技術——全息傳送，2021年10月，美國宇航局（NASA）的飛行外科醫生Josef Schmid博士成為了第一位從地球“全息傳送”至太空的人類。這一次，NASA使用的設備是微軟的Hololens Kinect攝像機，以及一臺裝有Aexa Aerospace定制軟件的個人電腦。全息傳送作為一種捕捉技術，可以重建、壓縮和實時傳輸高質量的人體3D模型。微軟HoloLens混合現實頭顯允許傳輸3D情景，允許使用者觀看、聽到并與遠程參與者互動，就像實際上在同一個物理空間，地面上的外科醫生和空間站里的宇航員可以實現3D零距離互動。 3D全息成像技術看起來很神奇，帶給人們很多想象空間，比如你可以把遠方的爸媽馬上“帶”到身邊，你可以看到“影像”中物品的每一個細節，這就對建筑設計、家居設計、服裝設計等等行業再現了遠處真實的場景。這個“科幻技術”什么時候發明出來的？你肯定難以想象。3D全息技術所依賴的原理是在1947年由英國物理學家丹尼斯·伽柏提出的，遠遠早于這項技術被完全開發利用的時間，而伽柏也由于這項工作獲得了諾貝爾物理學獎。今天喜歡玩二次元的年輕人，常常自己給自己構建一個不存在、無法觸及的社會。元宇宙的場景中，你可能揮一揮手，就出現一個真實的平行世界，山和海，人和物，宇宙與星辰，以及各種故事，它們是虛擬的，但是在你我眼中，幾乎與現實世界無異。 我認為，元宇宙將是“一場偉大的整合式創新”。 2010年以來產生了無數創新技術：云計算、大數據，人工智能，區塊鏈，VR/AR/MR，腦機接口......但是，這些技術缺乏一個大的框架。只有把這些創新技術整合在一起，作為一個整體概念、整體應用，才能真正實現可持續的創新突破。而元宇宙就是一個宏偉的架構，能夠承載和容納所有的創新技術。 以往類似的，但級別較小，位居產品和服務層級的，就是現在人人手里都有的智能手機，也是一種整合式創新。如早期的蘋果iPhone，當年用到的技術都已不算前沿，比如多點觸控技術，20世紀80年代就有了；鋼化玻璃技術，美國康寧公司在20世紀60年代就已經研發出來了；以及可以嵌入觸摸屏的軟鍵盤技術、方便軟件分發的App Store模式、ARM芯片技術、傳感器技術、操作系統技術等等，喬布斯把這些技術和新的架構都集成在了一臺手機上，而且使用戶體驗更加流暢。漸漸的，消費端的IT信息產業隨之發生巨變。 元宇宙產業在大方向上也是如此，因為構建元宇宙的技術也都已經出現多年，比如UGC游戲、區塊鏈、云計算、人工智能和VR/AR/MR（虛擬現實、增強現實、混合現實）等等，都在各自探索應用場景，彼此的交集并不多。隨著元宇宙產業的初具雛形，這些發展成熟的創新技術開始進入一個能夠彼此協同、相互滲透的新場景，一個不同以往的數字平行世界成為了這些創新技術融合的用武之地。 也許，元宇宙在民用消費領域還有待成熟，但是在火星開發、深空探索領域，元宇宙已經是一個非常好的選項。今年5月，NASA發布了一項挑戰，吸引開發人員來幫助建造火星元宇宙環境，以達到訓練宇航員的目的。這項挑戰已經發布在Herox平臺上，號召開發者幫助NASA構建虛擬現實資產和場景，供其用于火星表面活動的研究。 多年以前，埃隆·馬斯克就提出要“讓人類成為一個多星球物種”，其中要踏出的第一步，就是“把火星船票的價格從100億美元一張降低到50萬美元一張”。 不可否認，埃隆·馬斯克旗下公司的具體做法還是卓有成效的。比如，通過自行生產絕大部分發射載具所需要的零件，而不是外包，SpaceX現在的發射成本要比行業很多公司低80%以上；SpaceX通過持續開發“火箭可重復利用技術”，也進一步降低了發射成本。 但是，物理設備的成本下降無疑是有極限的，況且，人類真到踏上火星征途的那一天，如何保證身體機能的正常也是非常大的一個挑戰。 人類至今還沒登陸火星，是因為一個問題一直沒有得到解決，就是長時間的星際旅行，會讓人體在微重力的環境下出現嚴重的失調。根據NASA的研究數據，進入太空24-36小時以后，宇航員的總血量就會減少20%。當宇航員回到地球時，他們會因為血壓過低站不住，甚至暈倒。由于失重的環境下，宇航員的骨骼、肌肉會因為缺乏正常的鍛煉而慢慢退化。電影《火星救援》中，男主角在返回地球時斷了兩根肋骨，就因為骨骼太脆弱了。沒有了重力作用，人體脊柱中脊椎骨的壓縮程度變小了，每一塊脊椎骨之間的距離會稍微變長，宇航員的身高大概會被拉長7厘米。 馬斯克讓人類通過SpaceX的飛行器進入外太空，實現星際旅行和火星探索，而元宇宙可以把外太空的場景、科學實驗等感官體驗從宇宙傳輸回地球，兩者的體驗效果可能是一樣的。如此一來，以上問題都可能會有好的解決。 如果你成功登陸火星，最想做什么？開荒、建基地，這些事情可以交給機器人完成；火星旅行，可以在元宇宙中1:1構造3D全息場景，體驗效果是一樣的。其中最難的就是做科學探索，因為實驗數據必須是一手的，但這也是可以解決的。 一定要在火星的真實場景中進行的實驗設計，只需發射一個帶有AI智能的機械臂，火星上的AI機械臂可以透過元宇宙的3D網絡連接，與地球上的實驗室和科研設施進行聯網，就像蘋果的Siri，你問它天氣怎么樣？它會獲取你所在的位置，發回服務器，查詢服務器代理商對天氣的預報，然后把這個信息反饋給你。 未來火星上的科研工作，可以不必真的派人上去，只需要對著語音助理說，我想做一個什么實驗。那邊會自動把實驗流程分析完畢，然后把實驗完成，直接生成一個數據報表給你。 現在，各個高校、各個國家、深海之下、宇宙之中的實驗室和科研設施之間是獨立的，就像一個一個分散的部落。而未來，全球的實驗室和科研設施將通過元宇宙場景互通互聯，科技研發的速度就會大大加快。線下的一切設備都是傳感器，元宇宙里則有對應的控制器，虛實結合，人類攻克科學難題的速度也將大大加快。 火星旅行，完全可以基于信息換能量的思維，只需要向火星發射傳感器和AI智能機械，有了好的數據收集和信息組織，剩下的，交給元宇宙就好了。 未來的火星旅行還可能是通過元宇宙實現我認為，對于全世界任何能實現元宇宙整合式創新的產品，以及所有仰望星空、充滿創造力的開發者而言，都有機會實現“元宇宙 火星旅行”這無比宏偉的愿景。面對前沿數字技術的集大成者，需要有深刻的創新和廣泛的協作，以及全球的開發者和創新者攜手努力，推動創新技術的有機整合和商業落地。 過去10年全球互聯網創新的浪潮達到了新的高度，現代數字技術已經使全民開發火星成為可能。而且，火星開發已經不再只是一個由NASA這類機構主導的超級工程，而是可以成為類似電商、直播這樣全民參與的商業行為。 文章開頭提到的6大創新賽道中，云計算是目前最寬的數字化賽道，基于元計算賽道做產品，包括做軟件、做內容或者廣告、電商、游戲等，都非常容易觸達用戶，即使做硬件，背后服務你的供應鏈也很完整。云計算只是元宇宙基礎設施構建的一部分，背后的賽道還非常漫長，包括腦機融合做的是感受體驗的數字化，Web3.0做的是信任機制的數字化，人工智能做的是決策能力的數字化，量子計算實現了數字基礎算力的進一步飛躍等等，都在從底層架構不同的生態位上賦能元宇宙“居住”體驗的提升。 長期看來，元宇宙場景會無限接近火星開發、星際旅行的數字體驗需求，并且，在現有的科技條件下，數字世界里“造”火星已經可以做得非常好了。 場景構造方面現在的數字計算機已經能夠做到“光線追蹤”了——它們可以計算出任何你想設計的虛擬物體散射的光線，從任意角度呈現出來。同樣的，計算機還可以算出參考光和散射光匯合時產生的數字圖樣。這個合成的數字圖樣可以投影到透明的屏幕上，當從屏幕后方照光時，一個實際不存在的三維物體就有了立體圖像。要是計算機夠快的話，就可以連續改變圖樣，產生活動的三維立體圖像。 觸覺感知方面大多數人還不知道的是，運用水凝膠新材料制作的觸覺傳感器，也可以給人帶來非常逼真的“全體感”體驗。2020年11月18日，全球頂級學術期刊《科學》的子刊《科學進展》上發表了一篇論文，顯示中美頂尖科研團隊已經合作攻克了這種在水凝膠基礎上研發的觸覺傳感器，相信在可預期的未來，可以融入到元宇宙的數字系統中。 視覺感知方面目前，央視已經有團隊，使用了USD模型（Universal Scene Description，通用場景描述，最早來自動畫公司皮克斯Pixel），完全基于科學計算，能夠一比一對照真實世界的場景，比如火星車和探測器。他們可以從科工局拿到火星探測器的脫敏數據，即使資料只有一點云數據，也能運用Omniverse工具（Omniverse來自英偉達，可以讓個人模擬制造出遵從物理規律的共享3D虛擬世界，USD是Omniverse的基礎）基于點云數據形成帶有拓撲的多邊形模型，然后存儲成USD變成數字資產，在元宇宙的場景制作中可以直接使用。 微軟近年提出一種擴展現實（XR）概念，未來的身臨其境，除了會有高保真的3D全息圖像重現遠方真實場景，以及AI設備現在具備的圖像、語音功能，也許還會有嗅覺、味覺等更多感官信息功能。比如，元宇宙融入嗅覺傳感器和腦機接口技術，能夠使你聞到遠方一瓶茅臺酒的氣味。 元宇宙場景中融合的諸多創新技術，可以帶給用戶極其逼真的“全景全體感”體驗，元宇宙中的火星探索因此可以無限接近真實世界的景象變化。相信最終的這個效益會很大，除了降低成本和更加環保，還能提升全民參與火星開發的熱情，未來數字世界里的火星探索可能會像現在的電商和直播那樣，成為現代人生活方式的一部分。 當然，未來的信息技術架構也會發生革命性的深刻進化，不妨稍加想象，我們把SpaceX的火星基地做成一個高清晰度的3D全息模型，放到一張5米長的桌子上，大概需要100TB以上的數據。即使用現在設想中的6G技術來傳，也要傳十幾分鐘。所以，未來的通訊技術還需要重新設計基本架構，其超級安全性、隱私性和技術效率將是前所未有的。 小結也許現在覺得是天方夜譚，但綜合看來，元宇宙加速人類火星旅行的進程，本質上是信息組織能量或者技術轉化能源的創新之路，而這個過程可以用編程的方式來表達。 就像我們學會馬拉松長跑的姿勢，等于是對長跑的方法實現了編程，但具體而言，我們仍然需要一條跑道來實現這件事情。火星旅行就是這樣一場長跑，而元宇宙提供了一條特殊的數字化跑道，解決具體問題的一切方法和方案都可以被編程。 一件事情可以用編程來解決，就意味著可以實現高效的自驅動，即自動運行，自動沉淀數據。這樣沉淀下來的數據量是突破人的知識和經驗上限的，無疑將幫助人類加速科技軌道上的創新突破。 |
