2022年刚开年不久，超级网红、特斯拉创始人埃隆·马斯克又语出惊人：2022年，特斯拉汽车将实现完全自动驾驶。
这么多年以来，因为过度信任特斯拉的自动驾驶功能而出事的车主不少，他们不明白，特斯拉当前的所谓自动驾驶，充其量只能称之为“辅助驾驶”或者是有条件的自动驾驶，离真正的自动驾驶还很远。要想做到真正的自动驾驶，计算机软件、硬件以及各种车内的辅助设施、系统，都需要很大的改进和提升。也就是说，自动驾驶基础层面的问题尚未解决。
马斯克如此自信，也许基于今年车载算力单元会有很大提升的事实，但今年特斯拉是否能实现真正的无人驾驶？这还是未知的，只能说想在一年内解决如此庞大的基础问题，很难。一切看似简单的技术应用，都需要庞大的基础设施，就如同智能手机背后的高速网络、芯片、电池甚至玻璃等数不清的基础设备一样。
去年火爆的元宇宙更是如此——作为一个包含着庞大世界观的概念，元宇宙所需要的基础设施可能需要整个科技行业来提供。本文只选择几个要点来说说。
01
5G、6G，以及更快的宽带
FIRST
说到底，元宇宙是一种互联网形态，而互联网最基础的设施当然就是宽带和网络。从上世纪90年代至今，互联网发展一直伴随着网络宽带的拓展和速度的加快。如今，元宇宙概念对网络和宽带的需求将更进一步。
网络延迟，有时也称网络滞后，是指由发送者向接收者传送讯息及接收人处理讯息的时间。换言之，在网络上，延时意味着服务器对来自浏览器的请求进行处理，然后返回。玩过游戏的人都能体会到，网络延迟会导致行动比别的玩家迟缓半拍，最终输掉游戏。哪怕没玩过游戏，我们也会在视频通话中体验到网络延迟带来的不适感。
和前两代的互联网相比，以web 3.0为基础的元宇宙要求网络的延迟更低。按照元宇宙概念的愿景，未来我们将生活在元宇宙中，那么我们必然会要求这个世界尽量像现实世界一样所见即所得。未来，网络延迟甚至可能会产生致命危害，比如无人驾驶车辆在接收云端数据时，毫秒级延迟可能就会造成车祸。
元宇宙研究公司Ball Metverse Research Partners联合创始人杰瑞·海因茨（Jerry Heinz）认为，即使是今天的海量数据中心和越来越快的宽带网络也不能满足元宇宙的需求。他说：“我们面临的最大挑战是基础层面的挑战。你需要高度并行、高度持久的体验，这种体验的规模和程度是我们以前从未见过的。在网络层面上，这很有趣，但我们也面临在整个网络历史中所遇到的相同挑战，包括如何减少延迟、提高带宽和可靠性。”
在虚拟世界里，每个面部动作、每个手势、每个嘴唇动作都必须实时复制，才能让你的化身看起来栩栩如生。根据海因茨的说法，仅仅是以足够快的速度传输如此巨大的数据以避免延迟，就需要新的网络基础设施、新的协议和标准。
关于数据、仿真和网络，可以看看微软飞行模拟器的案例。微软飞行模拟器是历史上最现实、最广泛的消费者仿真。它包括2万亿棵单独渲染的树木、15亿栋建筑以及全球几乎每一条道路、山脉、城市和机场，微软对真实世界事物的高质量扫描，让模拟器中的事物非常逼真。
微软飞行模拟器用超过2.5PB的空间来存储这些数据，而在未来的元宇宙中，如果想要更真实体验，数据量将比微软飞行模拟器更大。与此同时，更多同时在线的用户数量，将对网络带宽提出更大的挑战。
微软对真实世界事物的高质量扫描，让模拟器中的事物非常逼真。
近几年开始崛起的5G，就是速度更快、带宽更宽的无线网络技术。相关数据显示，在全球范围内，城市之间的交付延迟中位数为100到200毫秒，而5G的端到端延迟可以控制在10毫秒。
不过，受限于基站数量，5G实际传输速率或者很难达到它的设计要求，根据日韩关于6G网络技术的展望，预计6G时延将减少到5G的十分之一，传输速率将会达到5G的50倍，有望真正地实现元宇宙低延迟的关键特征。
02
计算机硬件：
芯片、传感器、脑机接口
SECOND
实际上，马斯克说今年特斯拉将实现真正的无人驾驶，其底气很大程度来源于2022年无人驾驶算力的提升。有公开数据显示，2022年即将上市的无人驾驶新车型，芯片算力普遍提升到500TOPS左右，蔚来的一款车将超过1000TOPS，特斯拉的新车也将达到144TOPS。而在2021年，业界的主流算力水平都不到10TOPS。也就是说，2022年无人驾驶的芯片算力水平比2021年提升最低10倍。
马斯克说2022年特斯拉将实现真正的无人驾驶
算力的提升，最核心的就是芯片技术的进步。在手机领域，每年我们都能看到苹果和高通等厂商发布新一代芯片，每年芯片的运算能力都会有所提升。同样，英特尔、英伟达、AMD等芯片厂商也会在各自的领域提升芯片性能。而在元宇宙领域，可能更多需要支持VR、AR等设备的视觉渲染芯片。
早在2018年，高通公司就发布了一款针对VR、AR产品所设计的芯片XR 1。2021年11月9日，英伟达在全球性行业技术峰会GTC大会上，发布了业务更新公告——英伟达未来会为元宇宙提供基础技术例如芯片。就在同一天，AMD宣布Meta（即Facebook改名后的公司）成为其业务伙伴，未来Meta将会采购AMD的芯片来满足其从“社交媒体”转型为“元宇宙”公司后对于数据中心以及算力的庞大需求。
Facebook改名为Meta
传感器是比AR、VR设备更进一步的元宇宙硬件，柔性传感器就是实现触觉、制造“电子皮肤”的基石。因为传感器如此重要，Facebook——改名Meta就立马宣布基于柔性传感器研制“电子皮肤”。利用柔性传感器和导电体，科学家可以将外界的受力或受热情况转换为电信号，传递给机器人的电脑进行信号处理，这样就可以制作成透明、柔韧、可延展、可自由弯曲折叠、可穿戴的电子皮肤，以便实时精准地监测出人体各项指标。
按照其用途分类，柔性传感器包括柔性压力传感器、柔性气体传感器、柔性湿度传感器、柔性温度传感器、柔性应变传感器、柔性磁阻抗传感器和柔性热流量传感器等。按照感知机理分类，柔性传感器包括柔性电阻式传感器、柔性电容式传感器、柔性压磁式传感器和柔性电感式传感器等。利用各类传感器，我们可以在元宇宙中实现模拟现实世界的各种感觉。
还有一种被称为微流控芯片的特殊芯片，这是一种专门用于传感器的精确控制和操控微尺度流体的技术，是把生物、化学、医学分析过程的样品制备、反应、分离、检测等等基本操作单元集成到一块微米尺度的芯片上，自动完成分析全过程。
元宇宙的终极模式可能是脑后插管，就像电影《黑客帝国》中所展现的那样，通过数据线将意识接入计算机，真正做到在虚拟世界中生存。脑机接口就是此终极版本的硬件基础，也是当前相当热门的科技领域。
元宇宙终极模式可能是脑后插管，如电影《黑客帝国》中所展现的，通过数据线将意识接入计算机，真正做到完全在虚拟世界中生存。
“脑-机接口”（Brain-Computer Interface，BCI）是指通过对大脑活动过程中脑信号的编码和解码，在大脑和外部设备之间建立起一种直接的通讯和控制通道，从而起到恢复和增强人体功能的作用。在此领域，埃隆·马斯克已经做出了一定成绩，他的Neuralink公司可以让一只猴子通过脑机接口控制鼠标，猴子只要将光标移到发光的区域，就能获得一点香蕉奶昔作为奖励。
当然，脑机接口技术还非常不成熟，也有很多人对这个领域抱有警惕的心理，害怕未来的人类完全沉浸于虚拟世界——或者说元宇宙中不能自拔，而放弃了现实世界的星辰大海。如果通过脑机接口，人类像《黑客帝国》那样被机器奴役、控制，那将是更为可怕的未来。这也是人们对元宇宙的终极忧虑。
03
云计算也是元宇宙的基础设施
THIRD
2021年12月，亚马逊云科技在re:Invent大会上发布了涵盖计算、物联网、5G、无服务器数据分析、大机迁移、机器学习等方向的多项新服务和功能。而改名不久的元宇宙企业Meta则表示选择亚马逊云科技作为长期战略云服务提供商。
亚马逊云科技大中华区产品部总经理顾凡说：“元宇宙里面融合了大家所熟知的大量技术，这些技术的背后就是云计算。无论是在数字世界里建模还是与之互动，都离不开机器学习在背后支撑。与此同时，元宇宙的世界必然会产生超级大的数据量，这些数据都离不开底层平台，而云一定是最佳的平台。”
在云计算领域，中国是很有竞争力的。
科技业界普遍认为，云计算和计算机硬件一样，是元宇宙的基础设施。尤其是分布式云计算，可以通过将计算节点分散在全球各个地方，计算、存储、分析等需求响应通常在距离物理位置较近的地方完成，而不用再集中传输到遥远的数据中心。这种就近处理的方式耗时更短，能耗也更低，对于未来人人交互的元宇宙是不可或缺的重要底层技术支撑。
元宇宙必须要建立在先进的数字基础设施之上。元宇宙的沉浸感、低延时、随地等特性不仅对VR、AR硬件技术和网络传输系统提出了很高的要求，还取决于高性能的云边计算能力和流媒体技术。可以说，没有强大的云计算和大数据能力，就难以在这场元宇宙争夺战中占领先机。
国际研究机构Gartner2021年4月发布的研究报告也显示，云计算IaaS市场保持高速增长，全球市场规模达到643.9亿美元。2020年，华为云全球IaaS市场占比4.2%，排名全球第五，阿里云占比9.5%，位列全球第三，国内第一。也就是说，在云计算领域，中国还是很有竞争力的，这也为我们赢得未来的元宇宙竞争奠定了一定的基础。
未来我们将生活在元宇宙中，那么我们必然会要求这个世界尽量像现实世界一样所见即所得。
除了容易理解的网络、计算机硬件以及云计算之外，元宇宙还需要一些同样基础但普通人不太容易理解的“设施”，比如算法、数字孪生。算法还比较容易理解，这可以认为是软件层面的技术基础，数字孪生又是什么呢？
数字孪生就是通过数字软件对某个物理进程进行模拟，并对其进行观察和数据分析，以优化、改造，或发现问题，进而模拟预测，以选择最佳方案。而所谓的数字孪生地球就是借助于一系列的智能传感技术以及信息传输技术，精准地构建出一个数字化的孪生地球，或者简单地理解为物理实体地球的数字镜像地球，或者说是一个与物理实体地球同步的数据化虚拟地球。借助于数字孪生，元宇宙才能得以建立。关于此概念，就不再展开。
应当说，元宇宙的“地基”目前尚不牢固，甚至还有很多基础性设施还非常初级。正因如此，我们离想象中的元宇宙还有很远的距离。
