2022元宇宙产业技术和创新应用白皮书

01元宇宙定义和技术支撑0203元宇宙产业生态和应用04元宇宙区域发展布局元宇宙面临的风险和发展建议 元宇宙定义和技术支撑PART 01 元宇宙诞生Web1.0Web2.0（信息为中心）Web3.0(用户为中心) 信息发布式互联网交互式互联网移动互联网虚实融合互联网图形处理云计算VRAR5GMR数字孪生区块链3D建模互联网接口协议编程语言和平台语音处理电子游戏人工智能元宇宙不是一个颠覆性的创新技术，是基于多项数字技术“连点成线”的综合应用。融合了信息技术（5G/6G）、人工智能、云计算、大数据、区块链以及VR、AR、MR，建模引擎在内的数字技术的成果。资料来源：互联网公开资料 元宇宙关键技术元宇宙的崛起离不开庞大技术体系的支撑，支撑元宇宙的技术包括区块链技术(Blockchain)、交互技术(Interactivity)、电子游戏技术(Game)、人工智能技术(AI)、智能网络技术(Network)、物联网技术(Internet of Things)和数字孪生技术（Digital twin）。区块链技术人工智能技术交互技术物联网技术电子游戏技术数字孪生技术智能网络技术分布式账本智能合约共识机制分布式存储数据传播哈希算法VR虚拟现实技术AR增强现实技术全息影像技术混合现实技术传感技术脑机交互技术游戏引擎3D建模实时渲染5G/6G网络云计算边缘计算大数据计算机视觉机器学习应用层自然语言处理智能语音感知层网络层建模引擎仿真技术（GISBIMCIM）SLAM(即时定位与地图构建)数字线程MBSE(基于模型的工程系统)资料来源：互联网公开资料 元宇宙技术作用机制不同技术在元宇宙中发挥着不同的功能，共同推动元宇宙创新发展。VR/AR/MR人工智能区块链数字孪生和游戏（建模 渲染 仿真）5G网络和云计算为元宇宙用户带来深度体验，辅助用户在虚拟世界中完成价值创造。敲开元宇宙空间之门的钥匙人工智能可以取代元宇宙参与者进行内容生产、创作；通过数字人和脑机接口提供全新的元宇宙入口，驱动元宇宙向文娱、教育、服务、营销等领域拓展。打造元宇宙新入口和内容生产助手区块链技术的去中心化金融（DeFi）构建了元宇宙经济体系基础架构，为各种元宇宙新型社会生产组织模式（DAO）提供了灵活高效的经济激励机制，直接促进了DAO发展壮大。奠定了元宇宙经济和社会生产组织架构数字孪生和游戏技术中的建模引擎是元宇宙开发工具，为数字建模提供所需的几何建模、图形渲染以及仿真计算能力，支持工业和泛娱乐场景应用开展。提供元宇宙核心基础设施和开发工具5G、云计算及边缘计算解决了算力限制和信息传输的速率质量，提供随时随地联通支持。提供元宇宙算力和连接 元宇宙要素体系元宇宙是和现实世界紧密相关但是又独立于现实世界的数字世界，和现实世界类似，它拥有一套完整的社会经济系统，包括去中心化和中心化的经济体系、生产体系、文明体系以及治理系统等，不仅能够带来沉浸式娱乐体验，还可以提供富有创意的工作机会，强大的生产工具，形成大量优质数字内容。资料来源：德勤 元宇宙产业生态PART 02 底层技术基础（技术层）操作系统和引擎（平台层）交互方式（交互层）引擎工具建模引擎操作系统渲染引擎仿真引擎内容和应用场景（应用层）感知网络层算力/芯片网络传感技术核心技术层区块链人工智能游戏技术数字孪生3D建模实时渲染智能语音计算机视觉深度学习数字建模虚拟仿真数字线程分布存储智能合约共识机制泛工业泛娱乐协议交互设备触觉手套数字人脑机接口语音交互嗅觉面罩AR眼镜VR头显智慧城市游戏交通零售社交文游教育制造研发办公医疗城市治理.....元宇宙产业生态元宇宙产业生态可以分为四层：技术支撑层、平台层、交互层和应用层。除娱乐和社交等娱乐领域，未来将在远程办公、金融、制造业、城市治理、研发等领域带来深刻影响。 国外的元宇宙已形成多元化产业生态，无论是底层技术、算力平台和基础设施、硬件设备都已出现一些成熟的产品，拥有了相对完整的产业链布局，在社交、游戏、交通、办公、制造等开展广泛布局。国内很多技术厂商重点着眼于元宇宙相关设备研究，在算法迭代、芯片计算等技术能力上不断创新，但整体和国际存在差距，内容生态上仍有很大发展空间，应用方面偏向泛娱乐化。元宇宙产业生态对比基础设施平台/系统核心技术UGC内容生态应用HoloLens虚拟现实设备收购Oculus，推出“Meta Quest”全球领先的“GPU+CPU+DPU”三芯产品线 MR（混合现实）平台 Microsoft Mesh虚拟引擎：Omniverse 是元宇宙数字化虚拟空间的技术平台底座开源触摸感应“皮肤” ReSkin虚拟人：“迷你玩具版黄仁勋” Toy-Me、用于快餐店服务的“蛋壳人”和用在会议软件中的虚拟人收购了 Big Box VR 和 Unit 2 GamesNFT游戏办公社交智能驾驶工业华为VRGlass、MateStationX投资国内知名AR眼镜制造商Nreal飞桨深度学习平台/AI芯片、百度VR、爱奇艺奇遇系列VR收购移动VR硬件及内容平台Pico虚拟引擎：河图Cyberverse操作系统：鸿蒙投资Epic Game虚幻系列引擎数字人AYAYI Noah成立XR实验室新开XR 业务，硬件设备切入发展内容生态投资虚拟人公司李未可科技布局网络文学、动漫、在线音乐、影视制作、视频平台、网络游戏收购爱奇艺和PPSNFT游戏营销社交智能驾驶文旅中国美国资料来源：互联网公开资料 底层技术（5G网络）5G网络在支持元宇宙交互设备与边缘云服务器数据传输方面发挥着至关重要的作用，在支持自动驾驶、VR游戏等方面应用方面相对成熟，但是在支持远程医疗、3D商用通话、远程生产控制等场景方面5G技术还需进一步打磨。5GVR场景AR场景边缘云XR交互场景传输速度30Mbps—200Mbps2K H.264编码数据流需要30Mbps8K H.266编码数据流需要800Mbps下行速率20-80Mbps上行速率10-40Mbps时延频率范围FR1（即低于6GHz）10ms频率范围FR2（高于24GHz）5ms低于20毫秒低于30毫秒低度交互10-20毫秒中度交互200毫秒强交互20毫秒可靠性99.99%接近100%接近100%接近100%5G网络在支持元宇宙开发和交互场景稳定的覆盖和连接能力（移动链接）；无缝垂直切换（wifi）随时随地访问元宇宙低延时可靠通信边缘渲染和流转运输；高吞吐量、低延时的边缘计算；轻便易用交互设备低时延转移数据源处理增强渲染细节云和边缘云服务电信标准触觉、全息和XR标准元宇宙标准标准化接口开发者通过API访问5G成为平台开发者开发者绑定到网络平台绑定API到商业逻辑开发者服务资料来源：科尼尔管理 底层技术（5G网络）我国政府、企业、科研机构等各方高度重视5G前沿布局，力争在全球5G标准制定上掌握话语权。中国5G标准化研究提案在2016世界电信标准化全会（WTSA16）第6次全会上已经获得批准，说明我国5G技术研发已走在全球前列。国内领军企业已赢得先发优势。华为、中兴、大唐、电信运营等国内领军通信设备企业高度重视对5G技术研发布局，标准制定和产业应用等方面已获得业界认可。器件/芯片/材料设备/传输/网络运营商/终端u芯片：海思、中兴微、MTK、大唐电信、展讯芯片及模组u光模组/器件：光迅科技、天孚通信、中际装备、新易盛、博创科技u射频器件：大富科技、武汉凡谷、春兴精工u射频电缆：金信诺u铁塔：梅泰诺u手机滤波器/天线/PA：麦捷科技、信维通信、硕贝德光器件射频器件u基站：中兴通讯、华为（polar码方案成为5G国际标准码方案）u传输设备：烽火通信、中兴通讯主设备商uSDW/NFV：华为、中心通讯、紫光股份、赛特斯、烽火通信、星网锐捷u网络工程：宜通世纪、日海通讯、超讯、海格u网络优化：富春通信、亿阳信通、邦讯技术、世纪鼎利、三维通信u小基站：邦讯技术、日海通讯、京信通信u天线：寰宇通讯、摩比、京信、盛路、宜通、华为网络基站/天线u数据通信终端：中兴通讯、烽火通信、华为、OPPO、vivo、小米u多媒体终端：乐视网、鹏博士uODM/OEM：特发信息、卓翼科技、凯乐科技终端u中国移动、中国电信、中国联通运营商资料来源：互联网公开资料 底层技术（智能传感）智能感知是实现元宇宙沉浸式体验的必要条件，面部识别、动作捕捉、触觉识别与触觉反馈技术发展带动下，在新型传感器材料不断创新突破带动下，传感器正在向智能化、微型化、仿生化发展。美国、日本、德国合计占据全球传感器市场份额的61%，中国占比约11%。我国初步建立了敏感元件与传感器产业，但是国内仅能生产2万种传感器中的约1/3，整体技术含量也较低。核心MEMS传感器：消费电子、智能工厂和无人驾驶“心脏”低成本，高精度的惯性传感器，可用于多种工业应用。国内高端MEMS产品和部件高度依赖进口。国外代表性企业：博世、博通、Qorvo、意法半导体、德州仪器、惠普、楼氏电子、TDK、英飞凌国内代表性企业：歌尔微电子、华天科技、华润微电子、士兰微、高德红外、睿创微纳CMOS图像传感器：移动智能消费终端兴起得到快速发展体积小、功耗低、价格低被广泛应用于智能手机、数码相机、自动驾驶、安防、IOT等领域。国外代表性企业：索尼、三星、豪威 国内代表性企业：韦尔股份 、比科、格科微、比亚迪微电子、长光辰芯光谱学传感器：高精度助力精工医疗广泛用于各种物体感测和材料属性分析，用于工业测量、医学检测分析等领域。国外代表性企业：基恩士、LMI、OPTOI、attocube、ADI国内代表性企业：韦尔股份、歌尔、立仪科技、海伯森、艾睿光电、汉威 底层技术（智能传感）在支撑元宇宙创新发展的柔性传感市场近年来发展速度开始加快，在柔性触觉、嗅觉和体感传感器等领域国内涌现出不少创新企业。2021年以来，全球柔性传感器市场将以6.8%的年复合增长率快速发展。娱乐领域，各种压力、气体、应变柔性传感器可以极大提升虚拟世界的交互感。工业领域：柔性压力传感器可以协助工业机器人、手术机器人等开展高精度作业。柔性压力传感器（触觉）柔性气体传感器（嗅觉）柔性应变传感器（体感）苏州能斯达电子：多品种、多量程的柔性微纳力学量传感器（压力、压电、应变）钛深科技：高精度和超柔性压力传感器方案力感科技：智能床垫传感器、硬件开发模块等广州勒夫迈：半导体类、催化燃烧类、电化学类和红外光学类四大类LUFTMY：PM2.5粉尘传感器韧和科技：柔性织物应变传感器汉威科技：气体传感器共可用于检测气体300余种苏州能斯达电子：柔性织物、柔性应变传感器，新一代柔性传感芯片等国内霍尼韦尔：专利的应变片材料、应变式传感器Sensel：压敏多点触控输入设备Forciot：可穿戴设备、汽车和物流行业的压力传感器组件城市技术：Honeywell子公司，红外和催化类气体传感器Figaro：半导体型（MOS）、电化学以及催化燃烧型气体传感器阪东化学：具有伸缩性的应变传感器“C-STRETCH”国外Meta：基于柔性电子传感器的“电子皮肤”ReSkin资料来源：互联网公开资料 2%3%3%4%6%10%21%33%2021年云基础设施服务收入市场份额底层技术（算力）元宇宙区块链网络、人工智能技术都离不开算力的支撑，需达到AR/VR:3900、区块链:5500、Al:16000（单位:EFLPOS）1级别算力以提供连续长周期、突发短周期智能服务。在全球云基础设施排名前列的服务商中，大部分开始围绕元宇宙相关业务开展分布式云基础设施布局和功能升级。重点企业算力设施亚马逊AWS全球云基础设施提供来自全球数据中心的200多种功能全面的服务，如今已在全球25个地理区域内运营着81个可用区，以此提供元宇宙的基础物理设施。谷歌在Google地图上推出沉浸式3D实景导航（Immersive View）功能，布局云游戏。Unity 推出“Unity云端分布式算力方案”。节省高达70%以上的运算时间，降低了对本地计算资源的损耗，大大节省了成本。阿里巴巴从四个方面来提供云计算基础设施：全息构建、全息仿真、虚实融合以及虚实联动。用户可以基于阿里云