元宇宙(Metaverse)是一个虚拟世界。通过构建虚拟世界并与现实世界交互，虚拟人与虚拟世界交互、虚拟现实技术与虚拟世界交互、虚拟内容与现实内容交互、虚拟环境与现实环境交互等多种应用交互模式。元宇宙是一个数字经济、人工智能、虚拟现实等多种技术协同发展所形成的具有虚拟现实功能、具备人机交互体验、且更富想象力、具有一定应用场景，具备虚拟人身份、交互能力、互动能力以及具有社交能力的“虚拟人”概念。其发展与创新主要体现在：基于现有数字空间环境构建网络，将现实世界与虚拟世界融为一体并实现互动；基于真实世界数字化与虚拟空间数字化；基于3D建模与虚拟形象，将现实世界与虚拟环境有机融合；基于内容生产与用户交互，实现虚拟世界与现实世界信息交互；基于虚拟环境共享娱乐内容；基于内容生产与虚拟经济共融发展。
一、定义
目前来看，主要包括： None虚实融合：将现实世界与虚拟世界无缝融合，实现虚拟与现实与增强现实的融合处理与仿真； None虚实交互：基于虚拟环境、交互设备与真实场景，将现实世界真实场景的物理场景和虚拟场景融为一体，同时在虚拟世界构建的物理空间中还存在多个虚拟场景，例如物理的楼宇、交通站点等交互场景。 None交互方式：通过交互的方式提供用户沉浸式的视觉、听觉、触觉等感官体验，用户可以实时交互虚拟角色并与虚拟世界交互。 None功能：在该场景中可提供虚拟人身份功能以及相应交互能力。未来的元宇宙将实现：通过更强大的计算能力，结合用户反馈，可以通过对交互方式进行持续改进，提供更加贴近用户个性化服务以及更加丰富的内容，并且更具沉浸式体验。在未来，元宇宙将更加有想象空间。
1、元宇宙是什么
元宇宙(Metaverse),是一种基于现实世界和虚拟世界结合打造出“虚拟”与“实际”相结合的世界，即未来世界的“虚拟现实”。目前元宇宙可分为4大空间：基于物理世界实现虚拟空间无缝融合的物理空间（如现实中的建筑物、交通站点等);基于数字空间构建的数字世界（如虚拟世界与增强现实);基于数字世界构建的数字世界（如虚拟世界、 AR/VR)+数字空间（如数字空间与物理空间）。而由于元宇宙相对于物理世界具有更大的空间变化性，可以产生更多可能性：不同于传统上人们使用物理世界构建虚拟世界，元宇宙可以利用数字方式创造物理空间；对于 VR/AR来说，虚拟空间是有一定特殊性，因为沉浸感更强；而对于用户来说，如果能够使用数字化方式，比如通过数字化技术构建虚拟人物并进行身份认证的话，就可以更加真实地感受到现实世界中虚拟人物带来的真实体验。
2、元宇宙中的角色和空间，也就是我们所说的内容
元宇宙中的角色可以是一个人，也可以是多个人。对于普通用户而言能够感受到元宇宙中的各类不同角色带来的内容体验，对于元宇宙开发而言能够体验到各个元宇宙内容的创作，包括角色和场景。在不同阶段都能提供符合当前用户需求、且更符合未来发展趋势的内容。
3、目前阶段的元宇宙的主要应用和典型场景
目前阶段的元宇宙主要有两个典型应用场景： None多人协同，例如与朋友在虚拟空间中聚会购物； None将 AR技术应用到传统场景中，创造一个全新的沉浸式学习环境； None将虚拟世界搬到现实世界中，创建一个虚拟现实网络空间。
4、发展趋势及主要趋势以及影响因素分析
元宇宙是未来移动互联网的重要技术基础，具有广阔的应用前景。我们认为，当前我国元宇宙行业处于探索阶段，市场规模相对较小。随着 VR/AR产业规模化发展及 AR/VR应用场景逐渐成熟，预计在未来一段时间内，元宇宙市场规模将保持快速增长。随着5 G等新基建加速推进以及 AR/VR等新技术不断成熟和发展、5 G网络商用步伐加快及人工智能广泛应用等因素驱动，有望成为未来中国市场规模最大市场之一。
5、元宇宙时代下的发展机遇预测与风险评估
元宇宙时代下，将迎来前所未有的巨大发展机遇：①应用场景的多元化：游戏化、沉浸式将是新形式下元宇宙的核心形态，此外还有娱乐、教育、医疗等领域均将会有新的机会出现；②虚拟人才或将大量涌现：元宇宙不仅将催生相关人才需求，也将对优秀人才提供更多发展机会；③市场竞争机制更加完善：市场竞争中形成良性生态模式非常重要；④金融服务领域投资机会。
二、概念
其核心是“数字人”或者“未来人”。元宇宙构建了一个基于社交、 VR、 AR等技术的虚拟世界。未来可以通过在虚拟世界中实现自我管理、虚拟现实、增强现实等多种虚拟现实技术，并与现实空间无缝连接，形成一个无缝的虚拟世界。这一虚拟经济世界包括物理世界和虚拟社区，虚拟人与虚拟世界互动，虚拟世界与现实环境的内容生产与消费交互、虚拟人身份识别与身份认证, VR、 AR等多种应用，基于内容生产与虚拟经济的多领域互动。
1、元宇宙本质是虚拟互联网
元宇宙的本质是一种基于虚拟互联网(NGO)的生活形态。它是一个可在数字世界中生活的社交平台，提供线上线下的各种服务。在这个平台上，所有非虚拟身份的人都能够在平台上共同生活并共享资源。目前来看，元宇宙中的大多数人可能都是非虚拟身份。但如果在元宇宙中引入一种“数字人”或者“未来人”，就能构建起一种全新的商业模式。人们可以通过数字人（包括各类数字产品）为自己构建一个虚拟世界(Meta-Graph),在这个数字世界中，任何一个消费者都可以随时随地与自己互动。
2、元宇宙经济架构
元宇宙的核心是虚拟经济世界，内容生产是元宇宙最主要的组成部分。元宇宙经济架构分为三个层次：元宇宙产业架构、技术架构与生态架构。元宇宙产业架构是指在元宇宙产业基础上，结合其自身的技术特征，创造出各种基于互联网的虚拟商业场景，为使用者提供更加沉浸化、沉浸式、社交化的游戏和互联网应用。而应用是元宇宙产业生态的关键驱动因素。
3、元宇宙时代的主要商业模式和业态
根据全球首个虚拟现实国际标准 Meta,通过元宇宙，用户将不再是独立存在的人，而是与世界进行交互，元宇宙将为用户提供与现实相适应的在线体验。在互联网时代，用户在虚拟空间中进行在线交流与互动，而元宇宙给用户提供了一个全新的线上线下的社交平台，用户不仅能够在虚拟世界中实时和朋友在线互动交流，也能在现实空间和虚拟世界中与他人进行视频或音频互动。因此，在与在线社交平台达成合作后，用户不仅可以获得虚拟世界中的服务，也可以获得现实中无法实现的线上服务。与此同时，元宇宙也给虚拟社会提供了诸多商业机会。
三、技术发展趋势
元宇宙的构建离不开技术，包括人工智能技术和网络数字经济技术，两者在元宇宙的发展中都起到了至关重要的作用。元宇宙是数字经济、人工智能和虚拟现实技术协同发展所形成的数字空间。首先是数字经济，数字化是元宇宙的基础，数字化是元宇宙发展的前提，在数字经济体系中，数字化程度越高，元宇宙的经济价值就越大。其次是网络空间数字化，是元宇宙的核心和本质，通过虚拟设备以及数字空间与物理世界数字化融合，就能将现实世界数字化下来，并在此基础上形成数字世界，形成现实世界数字化网络，数字世界则是数字空间的简称。在虚拟空间中的数字技术将为数字经济的发展提供强大的驱动力，以数字技术为基础的融合，将产生新动能和实现新发展方式转变。在元宇宙中，数字化是一个关键，通过数字化实现智能化，使用户能够更加便捷地获取新的服务和资源。
1、数字化是元宇宙的基础
随着虚拟现实技术的不断发展，虚拟现实设备不断演进迭代，元宇宙设备也呈现出多样化的发展趋势。在元宇宙平台上进行工作或活动，是一种很好的体验方式。通过对现实系统中各类资源的数字化，能够极大地提升资源信息的获取效率，用户能够更便捷地获取所需内容。在 VR、 AR等各类产品的发展中，我们看到元宇宙用户对其平台有更高的要求。例如，通过头盔、头显等设备可以实现沉浸式全景互动体验；通过 AR设备可以实现沉浸式三维场景沉浸式体验；通过全息设备可以实现沉浸式全景视频展示和沉浸式全景直播；可以进行虚拟人物定位、运动跟踪、物体移动等服务；可以实现 VR头盔实现交互体验。元宇宙通过各类硬件设备实现对虚拟实体世界数字内容数据实现数字化采集、处理、分析并可供进行相应应用的全过程采集、处理及分析服务；通过搭建以平台方式完成元宇宙中数字内容分发和存储以及消费等多种业务，从而打造更丰富更完善的元宇宙经济体系。
2、虚拟现实技术将不断完善和发展
VR和 AR技术融合能够使用户体验更加逼真。一方面, VR技术将提升用户体验度和沉浸感，增强用户交互体验；另一方面, AR为元宇宙提供了更多娱乐属性，进一步丰富用户的生活。随着5 G技术的发展和成熟, VR/AR的融合将会加速。目前国内 VR产品价格相对较高，部分厂商通过硬件或内容捆绑方式进行产品捆绑销售，不利于用户体验提升。随着5 G在各行业应用范围内逐渐完善和深入发展, VR/AR将逐步脱离低端市场与低端终端设备进行有效适配。此外，随着5 G网络在未来几年内建设完成、芯片技术和计算能力持续升级完善之后, VR/AR设备将逐步普及至家庭以及商业场景中。
3、元宇宙产业链逐步完善
在元宇宙产业链的上游，主要是硬件设备、内容制作、交互软件、内容分发和运营，其中硬件设备和内容制作均是相对成熟的行业领域；产业链中游：网络数字技术研发与应用，包括软硬件研发、内容制作及传播、基础设施建设和运营等内容；产业链下游：游戏产业、文娱消费等行业。随着我国网络数字技术的不断进步和完善，元宇宙产业价值逐渐凸显。网络虚拟与现实融合发展将为我国虚拟现实产业带来巨大商机和发展空间。
四、关键技术
元宇宙中，技术发展与创新都将在虚拟世界中展开，不同技术的应用将推动元宇宙的发展。主要技术包括: VR/AR关键技术，即虚拟现实技术与虚拟化技术；超算平台; AI技术，如深度学习算法；网络安全技术，如网络协议安全；基础设施数字化技术，如云计算平台、网络基础设施等；通信传输技术，如以太网技术、区块链技术、5 G网络技术；安全技术，如算法研究和智能算法。不同领域对基础设施需求不同，基础设施对元宇宙建设中涉及的关键技术进行总结归纳，见表1。
（一) VR/AR
虚拟现实技术与虚拟化技术是元宇宙中最重要的基础技术。虚拟现实技术是虚拟环境中模拟人与物的物理形态、操作和交互等特征，是一种交互式的虚拟现实系统；AR是一种与现实环境高度融合的虚拟现实技术，是 AR领域最核心的环节之一。
（二）超算平台
元宇宙是一种沉浸式的虚拟化环境，需要有强大的计算能力和应用环境，以满足用户在元宇宙中构建沉浸式虚拟现实环境的需求，包括虚拟环境的搭建、数据存储等。随着超级计算机日益普及，超级计算机的计算能力已经成为衡量国家科技实力及国家综合国力的重要标志，超级计算机已成为新一代信息科技发展必不可少的关键基础设施。为实现元宇宙平台与现有超级计算机平台之间的互联互通，需实现实时在线数据传输和存储和应用操作。在元宇宙中，每个用户都可以在自己的设备上操作超级计算机进行数据处理，包括构建虚拟数据中心、优化处理数据中心中存在的各类网络问题及安全问题以及提供与之相适应的计算资源等。不同用户或不同领域都有对超算平台提出不同需求。目前国内超算供应商包括联想服务器品牌 LiteOps及其全资子公司——英特尔计算服务（上海）有限公司等公司，以及国内超算行业知名企业浪潮集团、中科曙光、浪潮集团等公司。
（三) AI平台
人工智能技术的发展在元宇宙中得到极大应用。元宇宙是一个虚拟化、移动化的平台，依托 VR/AR技术实现与真实世界间的交互和沟通。平台的主要功能包括 AI技术，如深度学习算法、智能数据存储和管理；平台还可为开发者提供实时计算、建模、交互及智能数据存储与管理支撑。
（四）网络安全技术
元宇宙具有场景多样、高度交互性的特点，将极大促进行业对数据访问的安全性和合规性要求。在元宇宙中，用户将使用自身账号、密码以及其他敏感信息进行数据访问，对于网络安全有着更高要求，因此需要构建更加全面、安全的通信和网络环境。目前元宇宙中隐私保护较弱，恶意攻击和隐私泄露较多，主要涉及隐私保护协议、身份认证体系等。元宇宙中安全风险高、影响范围广，因此需要构建更加完善的隐私保护和安全管理体系。当前可采用数据保护架构进行防护，元宇宙用户面临着数据泄露和隐私泄露问题，如 VRPinea通过将数据信息打包成文件存储在云存储中从而防止个人信息被泄露; Web Security中可将用户数据文件存储到云端进行加密存储，防止数据泄露; Reddit社区开发了基于机器学习算法来辅助分析数据样本安全特征并实现可信身份认证；以谷歌安卓系统为例制定了 iOS设备权限管理要求和限制条件；以谷歌 Android Home应用为例，设计了基于区块链技术发行 Home Tableau应用程序编程接口及算法；以谷歌 Home浏览器为例设置了系统中个人用户身份验证功能密码。
五、关键环节及应用场景讨论
元宇宙的发展分为三个阶段，即感知-融合-应用-产品-生态。感知-融合：数字孪生是元宇宙的核心。一方面，数字孪生是元宇宙的核心，即数字化、智能化，是贯穿于整个元宇宙的数字核心。数字孪生是一种物理空间上的数字孪生体，具有三维物理空间和时间维度的特点，但其并不是空间和时间的实体，而是在物理、时空等多维度空间中的数字数字化，与数字孪生之间相互独立又相互依存，并且可以相互影响，最终实现数字空间的数字生命循环。同时，具有物理属性的世界，具有物理规律的空间。如《物理探针》所描述的现实世界是由许多物理实体组成的，在每个实体中都存在一个或多个虚拟的物理单元，这些单元之间相互联系、相互作用，又相互依存。这就构成了一个完整的闭环，构成了一个以数字世界为核心的世界，中存在着各种实体，它们之间相互联系又相互依存，相互制约。
1、感知
感知是指在现实世界中，利用硬件设备的高精度传感器，对三维信息进行采集、处理、存储和显示。包括传感器感知和数字显示感知。元宇宙中的传感器不仅包括传统的计算机视觉、摄像头、麦克风等，还包括智能设备所需功能类型，如智能摄像头将实时获取周围环境信息；智能耳机将实时采集用户的声音并反馈给虚拟助手，以便交互和调整用户体验；传感器将实时获取用户的身体信息，并将其转换为数字显示和声音；智能摄像头捕捉用户移动时所显示出的画面等。在感知环节中采用光学传感器、3D传感器等都有可能用于智能设备，包括智能手机，平板电脑等；同时智能产品通过连接5 G、边缘计算等设备，可以增强数据中心供电网络和无线网络；同时智能设备还可以结合5 G技术进行通讯，这也为元宇宙营造了数字世界带来更为沉浸化的体验。
2、融合
元宇宙已经发展了近百年，其核心内容从虚拟世界到物理世界的演进，推动着不同学科的融合和交叉。比如通过游戏设计，可以形成人与实体交互时的沉浸式体验；通过动画、音频等技术可以让虚拟人以声音形式展现出来；通过 AR技术让真实人进行虚拟交互，创造出逼真、沉浸感十足的体验。元宇宙发展到了现在，不仅需要基于感知产生的新型业态，也需要基于现有产业的发展带动全新业态的产生。例如数字孪生作为承载新产业融合创新模式和新消费形态的重要载体得以广泛应用。其中最重要一个应用场景就是推动产业融合创新发展：在构建虚拟世界的同时，实现产业链之间、不同行业之间、企业内部之间以及企业外部之间更深层次和更广范围的资源与要素共享，促进各类创新业态向价值链中高端攀升。例如腾讯与网易在网络游戏及虚拟世界基础设施开放上合作推出《腾讯云》。
3、应用
元宇宙下的数据采集和交互方式将改变人们的生产生活方式和商业模式。第一类是将数字孪生应用到产业创新中，为制造行业提供数字孪生模型，帮助制造企业在数字孪生平台上实时高效地监控制造过程：如数字化车间、智能工厂等；第二类是将数据传输到云端处理，在云端以数字孪生模型为核心对工业大数据进行处理和分析：如工业互联网服务平台，实现对工业数据整合和分析处理。
