元宇宙的建設需要哪些硬件？
作者| Chenglin Pua（馬來西亞） 編審 | 于百程 排版 | 王紀瓏琰
元宇宙在2021年得到莫大的關注。先是Meta的“All In”策略，再來是其他大公司例如微軟、英偉達、百度、騰訊、字節(jié)跳動等國內外公司的進軍以及布局。在資本的炒作下，元宇宙已經成為了下一個兵家必爭之地，許多企業(yè)都爭著吃下這一個大蛋糕。
而縱觀元宇宙，主要可以為四個方面，即硬件、軟件、服務、內容和應用。當中給予元宇宙和現(xiàn)實世界之間連接的主要是硬件。越加先進的硬件會使得人們能夠在元宇宙有更好的體驗以及讓元宇宙產業(yè)鏈成熟化。那么究竟元宇宙的建設需要哪些硬件的支持？
芯片
芯片是元宇宙的“基礎糧食”。
2021年11月9日，英偉達在自家舉辦的全球性行業(yè)技術峰會GTC大會上，向市場發(fā)布了一次重大的業(yè)務更新公告，即英偉達未來會為元宇宙提供基礎技術例如芯片。同樣從事圖形顯卡（GPU）開發(fā)的AMD，近期也開始為元宇宙開拓者服務。11月9日，AMD宣布Meta（前稱Facebook）成為其業(yè)務伙伴，未來Meta將會采購AMD的芯片來滿足Meta從“社交媒體”轉型為“元宇宙”公司后對于數據中心以及算力的龐大需求。
元宇宙的建設需要龐大的算力，而芯片能夠為此提供支持。AMD的CEO蘇姿豐在11月9日表示：“我們正處于一個高性能計算大爆發(fā)的時期，這也推動了更多計算的需求，以支持那些影響著我們生活中方方面面的服務和設備。”
VR/AR 產品的崛起也會帶動最核心的元件，芯片的發(fā)展，對于芯片的需求只增不減。類似于汽車芯片，如今的VR/AR 芯片已經出現(xiàn)了脫離手機，走向獨立和定制化的趨勢。
此前因VR/AR 產品小眾化，鮮少有科技公司專門為其設計專門的芯片。例如2018 年 Oculus 和小米聯(lián)手推出了 VR 一體機產品 Oculus Go（國內叫小米 VR 一體機），這款機器使用的是高通2016年推出的移動平臺處理器旗艦芯片驍龍 821。此外，2014年的Oculus Rift DK2的熒幕采用三星 Galaxy Note 3 的屏幕。可見在早期時候， VR/AR硬件主要依賴著手機相關的供應鏈。
但隨著該市場的擴大，VR/AR 產品周邊的產業(yè)鏈也會得到蓬勃發(fā)展的機會，尤其是芯片。2018年，高通公司還發(fā)布了 XR 1芯片，一個針對VR/AR 產品所設計的芯片。如今大賣的Oculus Quest 2采用的是高通XR2芯片（XR 1的第二代）。Oculus Quest 2的大賣也促使高通逐漸在VR/AR 產業(yè)鏈發(fā)力。而傳聞高通在XR2 成功之后成立了專門的部門以及團隊持續(xù)設計針對 VR / AR 設備的芯片。
另一方面，像蘋果、Meta、Magic Leap 等行業(yè)巨頭有可能繼續(xù)走自研和定制的方向。據外媒報道，蘋果在 2020 年已經完成 VR/AR 芯片的設計，并委托臺積電進行 5nm 先進制程生產芯片。從高通到蘋果，都已經在芯片這個核心領域傾注心力，未來可以預見的是VR/AR 產品的芯片將迎來一個加速發(fā)展的時期。而隨著此市場的持續(xù)擴張，未來會有更多的玩家入局。元宇宙將帶動芯片產業(yè)的蓬勃發(fā)展，元宇宙的蓬勃發(fā)展也需要芯片的大力支持。
虛擬現(xiàn)實（VR/AR）設備
虛擬現(xiàn)實是將元宇宙展示給人們看的技術。而作為一個連接現(xiàn)實世界與元宇宙的重要橋梁，如今虛擬現(xiàn)實設備已經得到了許多機構的重視以及進軍，當中不乏知名大科技企業(yè)。
“All in”元宇宙的Meta公司早些時候推出了Oculus系列產品。而2020年推出的Oculus Quest 2被許多知名科技網站評為最值得入手的虛擬現(xiàn)實設備。且其售價僅有299美元，分辨率為每只眼鏡 1832×1920（大致相當于4K的高畫質）。可以說Oculus Quest 2是如今性價比最高的虛擬現(xiàn)實設備。
虛擬現(xiàn)實設備市占率
來源：Counterpoint’s 全球虛擬現(xiàn)實設備報告
而Oculus Quest 2的推出也幫助Meta公司占據了75%以上的市場份額（2021年第一季度的出貨量）。
事實上除了Meta公司之外，微軟也有自己的虛擬現(xiàn)實設備，稱為HoloLens。如今已經迭代至第二代了。HoloLens，是一副由 Microsoft 開發(fā)和制造的混合現(xiàn)實智能眼鏡。第二代產品的售價為3500美元，在性價比方面距離Meta公司的Oculus Quest 2有一定差距。
如今有傳聞蘋果也在積極研究虛擬現(xiàn)實設備，并有望在2022年推出。擅長軟硬結合的蘋果未來入局此領域，勢必會是一個強大的對手。2021年5月，蘋果公司也以1億美元收購虛擬現(xiàn)實公司NextVR，以增強其在娛樂和體育領域的VR實力。
百度公司副總裁馬杰在XR國際論壇上表示，未來百度將會支持元宇宙、VR產業(yè)的發(fā)展。2021年10月19日，中國聯(lián)通董事長劉烈宏在2021世界VR產業(yè)大會上表示，中國聯(lián)通將推動VR產業(yè)的加速發(fā)展。
據IDC數據顯示，全球VR設備出貨量正在提速，預計2021-2025年全球VR頭顯出貨量將保持41%的年復合增速。預計2021年的出貨量將由2020年的670萬臺提升到850萬臺，2025年更是將達到2860萬臺。
全球預計每年VR設備出貨量
來源：IDC
虛擬現(xiàn)實設備作為最重要的將元宇宙展示給人們的硬件，未來其市場會得到十足的發(fā)展。
云計算數據中心
虛擬世界的運行離不開強大的運算能力，而云計算會因為人們持續(xù)建設元宇宙而得到十足的發(fā)展。元宇宙的數據量爆發(fā)導致算力需求激增 ，云計算被認為是元宇宙最重要的基礎設施之一。依靠普通百姓的計算機設備來運行元宇宙龐大的代碼是不現(xiàn)實的，而云計算則是一個很好的解決方案。
云計算的背后則是更多的數據中心建設。元宇宙將需要計算的程序上傳到云端，然后通過強大的數據處理，最后再傳輸回來給用戶端。越加強大的數據中心則意味著更快的處理能力，這將會大大提升元宇宙的質感以及流暢度。
連接進入元宇宙中，我們需要輸入“參數”，即前往哪里，下哪些指令等等，就好比打游戲敲鍵盤輸入指令。人們進入元宇宙中所輸入的參數遠比敲鍵盤所產生的指令要復雜許多，傳感設備采集我們的“輸入參數”，丟到云端進行運算再轉換成元宇宙能理解的參數，從而讓元宇宙里虛擬化的我們能夠動起來或是下指令。
傳達完了指令，接下來是元宇宙的建模部分。元宇宙中的一切物體，建筑等都是虛擬化的。英偉達曾經在其線上GTC大會中穿插了幾秒“假的”黃仁勛以及背景，需要30多位工作人員先使用RTX光線追蹤技術掃描黃仁勛，拍攝幾千張各種角度的黃仁勛以及廚房照片，在英偉達開發(fā)的虛擬協(xié)作平臺Omniverse中建?！皬N房”，最后通過AI結合，以假亂真。僅僅只是搭建一個廚房就需要大量的數據來生成以及模擬，更何況是一個世界。想要搭建一個逼真且龐大的元宇宙世界，就需要強大的云技術來支持強大的模擬能力。
人類連接進元宇宙需要得到一定的“反饋”，云技術經過一定的運算之后再把“反饋”傳回給我們手邊的設備，從而給予我們一定的感知反饋。
許多科技公司也都積極布局相關設施。例如Unity 最新推出了“Unity 云端分布式算力方案”。根據Unity官方的說法，該方案可以節(jié)省高達 70% 以上的運算時間。在提高整體運算效率的同時，也降低了對本地計算資源的損耗，大大節(jié)省了成本。
Unity云技術解決方案
5G通訊設施
元宇宙的一個重要功能是可以與人們連結。而元宇宙的一個技術難點在于實現(xiàn)低延遲的連接，這對通訊基礎設施尤其是5G提出了更高的要求。
以往的Oculus 頭顯（例如Oculus Go）基本上都是搭配使用一個智能手機來渲染運算它們的世界，這使得它們變得沉重、發(fā)熱，并且圖形效果比 PC 或游戲機所能提供的要差得多。雖然如今最新的Oculus Quest 2則是不需要連接手機，自己就能自行運算，但質感仍然粗糙，顯然要AR/VR設備完全運算虛擬世界的渲染以及運行是不現(xiàn)實的。我們可以借助云計算，將重要輸入參數發(fā)往云端，再接收輸出參數。而有了更快速的連接方式例如5G，AR/VR設備將能夠遠程渲染它們的圖形，進一步將結果快速地發(fā)往我們的AR/VR設備再顯示，就像顯示器和傳感器集合一樣。
想要實現(xiàn)這一目標，我們需要大約 7 毫秒以下的可靠延遲和另一種稱為移動邊緣計算的技術。為此，我們需要獨立的 5G 網絡來實現(xiàn)此技術。
5G在過去兩年中非?；馃?，許多人探討了其應用場景，元宇宙會是5G大展拳腳的重要應用場景。5G會在元宇宙風潮下得到莫大的發(fā)展，而元宇宙也會因5G的快速發(fā)展進而提供更加真實的虛擬體驗給人們。
如今世界整體的5G設施普遍落后。元宇宙建設需要大量的5G連接設備，這也是元宇宙走入尋常百姓家要克服的困難。而元宇宙想要建設成功，離不開成熟的5G基礎設施。