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渲染、计算、AI,哪些技术能帮助元宇宙从“刀耕火种“走向文明时代?

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发表时间:2022-07-25 17:11作者:硅星闻


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如果工具是人类文明升级的动力,那么元宇宙的升级工具又是什么?


人人都在谈论元宇宙。


未来的元宇宙是多重维度的深度交互,还是梦幻泡影?从仍显稚嫩的3D场景,到真正的沉浸式应用,我们面对着什么鸿沟,又能依靠什么完成跨越?如果工具是人类文明升级的动力,那么元宇宙的升级工具又是什么?


硅星闻邀请到拥有超过30年硅谷半导体经验、刚刚投身GPU大芯片创业的孔德海,听他聊了聊未来元宇宙的可能性,硅星闻略有编辑。


特约作者:砺算科技联合创始人孔德海,30年芯片研发、管理、投资经验



01

元宇宙畅想:多重空间、第四维度


元宇宙,是指包含虚拟与现实的多重宇宙。


而目前,虚拟宇宙与现实宇宙的关系,仍是一个谜团:它们是一一对应的吗?还是一个物理世界与多个虚拟世界?


扩展去想,时间是空间坐标外的第四维度,元宇宙是否也意味着我们在虚拟世界和现实世界中的时间关系并非恒定,穿越、永恒、错乱,皆有可能,它也会带来具有更复杂关系的现实与虚拟世界。


如果我们更具体地对物理世界和数字世界的关系进行分析,传统的现实世界里面,是1个物理世界,0个数字世界;而元宇宙的高级阶段,至少是1个物理世界和N个数字世界,甚至是N个物理世界对N个数字世界。在此之间,还有两个阶段:1个物理空间对1个数字空间的个体的初级阶段;1个物理世界对1个数字世界的中间阶段。


因此,是不是如今的现实世界就是元宇宙的一个子集,或者说元宇宙的一个初级阶段?而1个物理空间对1个数字空间这个阶段,就是现在指的数字孪生。

这个元宇宙的概念和定义,不仅我们作为科技从业者关心,可以说社会学家关心、经济学家关心、哲学家关心、普通的消费者也都非常关心,只是目前,没有人有答案。


但有一件事是确定的:这样虚拟与现实交杂的宇宙,会基于基本规律进行内容生成、实现自我成长,在商业上、经济上、文化上发展出未来的价值。


通过数字化和区块链技术,多维时空也能互通资产,信用,ID,行为。


而作为同一个人在不同的宇宙里面,它会拥有独立、自由的生命力,可以自己成长,这种成长是可以跨越不同世界的,组织我觉得也是一样,也有自己的跨越不同区域的生命力。当然这个例子只是个人,同样的理论也适用于一个组织、公司、社区,甚至是一个国家。


在复杂的不同宇宙中,个人的资产、信用、行为能够跨越空间而得到认证,在不同宇宙中交互,这样才是一个元宇宙得以运行的基础。


另外,我们也需要新的技术来确保人们在元宇宙中具有唯一性的ID,避免时空悖论。这种技术还需要在元宇宙发展过程中通过物竞天择来选择。目前指定某一种技术会胜出为时尚早,因为很多真是的场景需要还未出现,还没有被验证。


最终,元宇宙成形,成为一个有机生长的多重宇宙,人们在虚拟及现实世界都能学习、社交、工作、购物,这些宇宙中的行为也会映射到多重宇宙;各个智能实体也同样具不同宇宙中生长进化的能力。


不管是Meta展示的在线会议场景,还是英伟达和宝马正在建立的工厂的“虚拟分身”,都是这一多重宇宙概念的体现。



02


元宇宙如何从“刀耕火种”到文明时代


上面聊的是比较虚的概念,那么如果落到实处,就从此刻说,或从我们过去的经历来看,元宇宙存在吗?


在我看来,它并非空中楼阁,而是已经在发生——企业已经从元宇宙赚到钱了,而且正持续在元宇宙领域获得更多的收入。


如果以人类文明发展的历史去对比,目前我们处在元宇宙的初级阶段:工具首次出现,成为为人类与动物的首要区别,最早的人类纷纷在各个大陆进化;而在元宇宙,Roblox、数字孪生等如同人类社会初期的零散的部落,靠天吃饭,部落之间没有互动甚至不知道其他部落的存在。还有的人在尝试探索办公领域的元宇宙,有的人在开发帮助元宇宙发展的芯片技术、网络技术,有的人则押注更完善的元宇宙游戏体验……


甚至可以说,元宇宙的出现,还能往前追溯。


70和80年代,人们通过基于文本的界面、UNIX Shell等与电脑交互;90年代,万维网发明,图像与文本组成了网页,人们与电脑上的2D世界通过鼠标键盘更自然地交互……


2003年,暴雪旗下的《魔兽争霸III:冰封王座》发布,给玩家提供了功能强大的地图编辑器,能够更细致地定制物品、技能、模型和贴图。网友Eul首次制作了冰封王座版的“Defense of the Ancients: Thirst for Gamma”,其他作者继续完善此地图,如Guinsoo开发了DotA Allstars版本,正是在此版本基础上,发展出了影响力巨大的DOTA游戏,开创了MOBA游戏的先河。迄今为止,DOTA仍旧是Steam平台同时在线人数前三的游戏。此后,英雄联盟、王者荣耀等同品类游戏也获得了巨大成功。


在开发技术并不先进的21世纪初,开放的地图编辑器与玩家自发的创意开发能力,已经能够展现出如此大的能量。


这些历史上人类与电脑的种种互动,已经带来了物理世界与虚拟世界的区隔、甚至体现出了“元宇宙”的概念。


随着过去数十年的技术快速发展,我们目前可以体会到的虚拟世界要比过去的二维空间真实得多:在 CAD/CAM、视觉效果和视频游戏中开发的 3D 计算机图形和模拟技术,结合现在的计算能力,已经在走向三维体验——头显设备可以带来身临其境的感觉,渲染技术大大提升了画面的真实度、可以让皮肤毛发纹理和环境都逼近现实,数据传输速度提升与云端储存能力及边缘计算能力让电脑的反应更加实时……


但从整体发展的角度上来说,我认为可以说目前的元宇宙仍处于非常基础的阶段,主要基于数字孪生,也就是现实生活中的人与物品在虚拟世界中的映射,也就是“1对1”的关系,与最终的“1对N”的多重元宇宙仍有很大区别。


在这一阶段中,我们主要面对的困难是基础设施的建立,以及伦理、规范的预备。


首先,要达到相对成熟的元宇宙,我们面临的是百万倍渲染、计算能力的需求提升。它需要海量算力、高速通信、海量存储。这是先决条件。


其中,硬件基础设施的要求,可以说是“数字化新基建”。包括:


· 数据中心,通信技术及通信网络建设,高速的端、边、云通讯

· 分布式计算:去中心的不可摧毁的基础设施

· 芯片(GPU/CPU/DPU/XPU)算力提升

· XR(AR/VR/MR)及裸眼3D展示设备


而软件基础设施,则包括元宇宙专用底层引擎/软件定义硬件、AIGC内容生成技术、数字孪生技术、基于AI(NLP)的交互技术等。


其次,元宇宙发展之后,如同人类社会的发展一样,就需要交流、互通,从独立的个体、独立的部落,演进成更大一点的组织。过去的互联网,HTTP定义了数据传输,JPEG定义了2D图像的压缩。在元宇宙时代,是不是也有类似的标准能够建立,帮助虚拟世界更加有效地交互?


现在其实已经有类似的标准在推进,比如USD(Universal Scene Description),它是一种定义和描述3D物品的标准,可以把不同工具产生的3D物体连接起来,最初是知名动画公司Pixar花了数十年研发,并在2016年开源的,目前英伟达也在推广这个标准。在这个架构下,建立可交互的3D场景、引入各类工具及完成渲染就变得更加容易。


同时,互联网的许多重要标准是否也能在云宇宙中映射,除了上文提到的HTML及USD,压缩标准的二维的JPEG和三维的glTF,还有对应互联网的HTTP,是否也应该有个HVTP(Hyperverse Transfer Protocol),后者能够开放地链接所有的元宇宙世界及组织,如同HTTP连接了网页一样,包括时间和空间。


再比如互联网的URL,元宇宙里面是否应该有一个UUL(Universal Universe Locator),Domain name解析对应Verse Name 的解析?


未来,随着技术进步、底层基础完备、伦理规范完善,元宇宙中每个独立的物体、车、Avatar(人类形象,数字人)、房子、城市都是一个实体(或世界),连接起来并像云文档一样可以共享、协同创作。


这些宇宙也将逐渐从分离,到互联、互通、协助、共享、自治,并生长出新的元宇宙……



03


案例:智能网联汽车


随着元宇宙逐步成熟,智能网联汽车将是元宇宙的重要的入口,是元宇宙的一个实体组成部分,也就是所谓的“第三空间”。这个概念是社会学家雷·奥登伯格在1989年提出的,指的是除了工作空间与生活空间外,承载个人自我及娱乐需求的“第三空间”,或具有社交意味、或更加自我,如过去的星巴克、独处的空间等。


随着汽车技术的发展,既具有私密性,又有丰富智能应用的汽车逐步成为公认的未来第三空间。在未来的元宇宙中,智能网联汽车拥有多重优势。


首先,作为一个高智能、强互联、多漫游的独立空间,以及软件定义汽车的推广,智能网联汽车具备了元宇宙单位的特征:自有生态、自主进化、虚实交互、沉浸体验。这既得益于辅助驾驶自动驾驶技术的进步,也得益于新能源汽车发展带来的汽车控制的分布式到中心化的转变。而汽车作为一个独立的多功能空间,自带独立的算力池,以及多重高速互联的移动空间,让虚实交互和沉浸体验成为可能。


其次,它能作为一个实体有机参与未来的虚拟城市,为数字世界的一个组成部分。——由它为例子,我们可以一窥上文提到的元宇宙进化规律:


智能汽车既有自己的虚拟空间,也可能是别人的虚拟空间。


智能实体汽车,将拥有更强大的软硬件能力,成为驾驶者及乘坐者与数字孪生城市的交互界面,其商业模式也将从出售汽车向出售相关软件服务转变。


智能汽车的虚拟分身,则将作为数字孪生城市得到参与单元及元宇宙中的分布式计算单元,通过 “影子模式”自我训练, 自我成长。


新智能汽车似乎会成为元宇宙建设的一个样板,一个试验田。诸多的概念和技术都可以在其中率先使用,进行验证。


作为虚拟世界的一个组成部分,下一代智能汽车需要具备什么样的功能,提供什么样的用户体验?新智能汽车将从代步的工具进化到真正的第三空间,当辅助驾驶、自动驾驶、集约中控这些把汽车的代步功能做到极致的时候,第三空间必须登场,满足与第一和第二空间同等的娱乐的需要、社交的需要、自我实现的需要,不仅是满足用户,也是差异化的需要。


最后,从智能网联汽车来看,我们也能了解元宇宙亟待探索的种种问题:


放在元宇宙框架中,未来每一辆智能汽车是不是也有自己的元宇宙数字ID?通过我们刚刚聊到的多重世界的框架,在它的生命周期里,是不是它也有不断成长、解决bug的可能性,并且与整个城市的智能系统做到持续交互。这也就意味着,它需要超配的硬件,和软件定义的能力,这对技术提出了巨大的挑战。


而它和它的制造者、拥有者又应当保持什么样的关系?它的行为如何规范?能力的提升与标准的建立齐头并进,我们可能才能在元宇宙框架下看到它健康发展。



04


GPU:元宇宙时代的发动机



交互是发展的需要,标准固然重要,然而发展不是无条件的,面对巨大的技术鸿沟,我们凭借什么完成成熟元宇宙的跨越呢?


正如上文聊到的,人类在当初的刀耕火种时代,首次发明工具,而后靠着石器、青铜器、电力、计算机完成了人类社会的种种重大进步。而在元宇宙时代,进化的工具究竟是什么?


其实整个元宇宙进展基础性的工具就是GPU,它可以说是元宇宙时代的发动机。


这是因为元宇宙会有三个重大需求:对渲染的需求,对所有的物体的物理特性计算物理规律的需求,AI的需求。


GPU在最初创立时,是专为图形渲染设计的,随着技术发展,承担了一部分科学计算和AI计算的工作,目前仍在蓬勃发展。如果没有大规模、现实级的渲染,元宇宙永远像儿童的玩具,如果数字世界的物体没有物理的特性,不符合物理规律,这样的元宇宙也没法成长;而AI计算,就是让元宇宙里面的个体或单位,能够像人、向组织一样能够自主发展,产生智慧和力量。


所以在这个基础上,GPU是整个元宇宙发展不可或缺的、基础性的工具,而且是元宇宙进展的核心工具:要从如今大家不甚满意的体验变成一个真实、受欢迎的元宇宙体验,GPU需要有非常大的进步。


此前,英特尔加速计算系统和图形事业部负责人 Raja Koduri 就强调过,如今的计算、存储和网络基础设施让元宇宙仍旧显得较为遥远,目前的计算能力需要增加 1,000 倍。


可以说,在这样的需求和压力下,GPU将面临新的爆发点:


1995年,GPU诞生,图形渲染为目的;


2005年,图形加计算的概念出现,GPU能力拓展;


2015年,Tensor core诞生、形成产品,GPU演变为图形加计算加AI。


2025的下一个十年,图形+计算+AI+物理模拟,元宇宙对GPU的需求是GPU应用的巨大的增长点——GPU在元宇宙中将面临更大的爆发,而市场与十年之前相比,是百倍万倍的增长。


这也是我投身GPU创业的原因,在GPU领域工作了二十年,GPU渲染的新的爆发机会到来了,国外有Nvidia,而我们这些从S3时代至今,经历了GPU整个发展历程的,具备丰富研发和量产经验的团队,,如今也做好准备在新的爆发市场里,抓住机会,迎风而上。渲染GPU与其他芯片不同,非常难,没有20年积累根本无从下手,所以需要长期的磨炼,团队也需要耐得住寂寞,不能浮躁,不能企图走捷径,因为没有捷径。需要踏踏实实,练好内功,对接好市场,这样有准备的团队,才会成功。当然,在GPU以外,还会有很多技术、很多标准在发展,共同推进元宇宙的进步。在这样的市场背景下,其他创业和投资者面临着什么样的机会?


我认为可以从这四个方面去考虑:create, connect, interact, governance。


也就是创造、连接、交互、管理。


还有就是原有技术和应用的补强、创新、拾遗补缺。


这些方面如何来考虑会有什么样的机会?或者说现在有的它的性能不够理想的情况下,如何来做?


举个例子,下一代智能汽车第三空间的娱乐需要如何满足?第三空间的娱乐设置该如何?如何在第三空间实现虚实交互?我们再从远端终极的目标,往回来看,这些方向就会更加明晰。比如未来肯定需要更高的算力,那么就有企业研究专门适用于元宇宙的3D引擎;未来元宇宙中连接的需求也会很强,像Roblox这样有能力平台化的企业也会继续出现,帮助用户探索他们在元宇宙中的可能性……


我们创立的砺算科技也可以算作一个不错的例子。未来元宇宙对于GPU的需求是巨大的,——作为国内唯一有自研高性能渲染GPU能力的公司,我们在数字孪生、元宇宙、下一代智能汽车诸方面已经有了布局,自研架构可以扩展到16384个计算核心,再加上自研架构带来的可以定制GPU的独家能力,为高性能的图形渲染、物理仿真、虚拟世界AI提供了发展的基础,而GPU作为元宇宙进化的工具,元宇宙的发动机,其未来市场规模的体量,性能需求的数量级的提升,都会是巨大的。


而在此巨大的市场需求下,谁能够做出真正的高性能渲染GPU,谁能够有能力为新兴应用定制GPU,以及通过核心的GPU核走向与CPU的集成,谁就能掌握未来,在GPU的爆发需求中,赢得市场,获得回报。


综上所述,元宇宙已来——从技术的积累和可行性、当下真实的应用、产生的实际的经济价值、以及长期的发展前景,元宇宙的存在及未来发展都已经有了实证。

从数字孪生、车内第三空间、Roblox、VRAR逐步进阶,未来的元宇宙会是一个庞大的多元宇宙。在这个征程中,能够解决元宇宙的硬骨头问题,带来行业的共同发展的技术和产品的项目,还是很值得投资的,所以此刻就是创业和投资元宇宙好的时机,投资元宇宙不需要等。

(本文首发钛媒体,转载自硅星闻)


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