重磅发布丨《中国人工智能系列白皮书—元宇宙技术(2024版)》发布

2024年7月14日，由CAAI 元宇宙技术专委会牵头，清华大学、同济大学、上海交通大学、浙江大学、北京航空航天大学、北京理工大学、联想、京东、中国移动大视频子链秘书处单位咪咕公司、凌云光、元客视界等多家单位参与编制的《中国人工智能系列白皮书—元宇宙技术（2024版）》在2024中国元宇宙大会上发布，CAAI 元宇宙技术专委会主任、清华大学陶建华教授在会上对白皮书进行了解读。

元宇宙作为新一代信息技术发展的集大成者，带动了工业、商业、服务、娱乐等面向消费领域的创新和应用热潮，使得元宇宙技术在不同行业典型场景中深入应用并持续创新和快速发展。元宇宙技术虽然仍处于早期，但一旦落地也可能对诸多行业带来深远影响。元宇宙在以下六个领域的应用场景尤其值得期待，文化娱乐、虚拟人、教育培训、工业制造、医疗健康、远程办公等。

Part.1

元宇宙技术概述

元宇宙是一种融合了虚拟现实、增强现实、人工智能等技术的持续性虚拟环境，具有收敛性、物理持久性、连接感知和共享等特征。回顾其技术演进历程，VR/AR等单点核心技术发展支撑了虚实交互场景；5G、XR、可穿戴设备、区块链、Web等多项新兴技术交叉融合描绘了元宇宙的雏形；计算、感知、生成、协同、交互五大基础领域构建了元宇宙的完整技术体系。元宇宙是一个融合虚拟与现实、打破物理世界限制的复杂数字生态系统。在物理空间、社会空间、赛博空间以及意识空间基础上，为用户提供多元化、互动性强的虚拟世界，支持虚拟经济、教育、商业、游戏等多种应用，具有自我组织、自我管理和创新协作的能力。

图源：中国人工智能系列白皮书—元宇宙技术(2024版)

元宇宙是数字经济发展的下一波浪潮，可赋能实体经济的发展，是实现自身破局和提升数字经济实力的关键。此外，元宇宙作为前沿科学技术的集大成者，融合了多项高新技术产业链，有利于推动元宇宙相关的前沿科技繁荣发展。同时，未来随着相关技术的不断演进和基础设施进一步完善，元宇宙应用场景将会不断丰富，可以融入到工业、医疗、商业、金融等各个实体经济领域，为产业带来新的形态、新的商业模式和新的增长空间，元宇宙通过供给新场景、塑造新赛道、培育新物种、加强新治理赋能传统产业，成为经济增长的重要引擎。

PART.2

元宇宙关键技术

图源：中国人工智能系列白皮书—元宇宙技术(2024版)

元宇宙的五大支撑技术包括：计算、感知、生成、协同和交互。这些技术共同支撑构成了元宇宙生态系统的核心功能，共同构成了元宇宙虚拟环境的基础架构，支持了人们在虚拟世界中进行沉浸式体验和协同工作。

计算是元宇宙的核心动力。计算技术是实现元宇宙构想的基础，并为上述其他技术提供重要支撑。元宇宙是一个庞大的、持续运行的虚拟世界，需要处理大量的实时渲染等数据，这要求高性能的计算能力和数据处理能力，用于支撑虚拟世界中大量信息的实时处理和复杂场景的模拟。

感知是元宇宙的物理基础。感知技术在元宇宙的构建中发挥着关键作用，按照元宇宙应用的不同阶段分为内容生成感知和交互感知两大类。元宇宙感知技术通过将成像与传感技术结合，桥接了数字世界与物理世界，涵盖了多种形式，包括光、声、力、电、热、磁以及生化传感器，这些技术共同作用，使得元宇宙应用能够准确地捕捉和再现现实世界的各种信息。

生成是元宇宙的构建方式。生成技术在元宇宙的发展中扮演着相当重要的角色，体现在其能够实现虚拟环境的高效构建、个性化定制和动态调整，提供更加丰富、个性化和沉浸的虚拟体验。例如，多模态数据（包括图像、视频、音频、文本等）驱动的生成技术，通过数据分析和处理，实现虚拟世界的内容生成和再现。基于生成技术，不仅可以重构物质世界，还可以模拟和再现意识、情感等高级认知过程，从而使得元宇宙更加丰富和真实。

协同是元宇宙的链接协作。协同技术是在元宇宙中进行实时多人协作与交流的技术，是元宇宙的链接协作模式。元宇宙常常被视为未来互联网的演化，将包括更多的虚拟商品和服务、完全虚拟的工作和生活空间，以及相应的社会和经济系统。在这一领域，区块链的去中心化特性不仅确保了跨平台交互的透明性和安全性，为从现实世界到虚拟世界，以及不同环境之间的无缝连接提供了坚实的基础。交互式元宇宙的虚实融合。

交互式元宇宙的虚实融合。交互技术对元宇宙至关重要，直接影响着用户与虚拟环境之间的沟通和互动方式。交互技术支撑起用户与元宇宙虚拟环境之间的交流方式，为元宇宙虚实融合提供了接口通道。多模态人机交互技术结合了视觉、听觉、触觉等多种感官，使用户可以通过语音、手势、触摸等方法，以更自然、便捷的方式，与元宇宙的虚拟环境进行沟通和操作，提升了虚拟体验的质量和沉浸感，进而更好地探索和参与元宇宙中的虚拟环境。

PART.3

元宇宙典型应用

元宇宙技术因其高度沉浸式的虚拟环境和互动体验，正在迅速改变我们生活和工作的各个方面。元宇宙不仅仅是一个虚拟世界，它更是一种新的数字经济形态，为各行各业提供了前所未有的应用场景和发展机遇。

在文旅元宇宙中，用户可以虚拟游览全球名胜古迹，体验历史文化，推动旅游业新模式和文化遗产保护。教育元宇宙通过沉浸式学习环境，使学生能在虚拟教室中与全球师生互动，提高了学习的趣味性和效率。工业元宇宙通过数字孪生和虚拟现实，为工业生产提供解决方案，提升了生产效率和安全性。办公元宇宙创建了虚拟办公室和会议室，促进全球团队协作，提升办公效率。体育元宇宙让用户参与虚拟体育赛事，体验专业运动员的训练和比赛，增加了体育活动的参与度。娱乐元宇宙为用户提供虚拟演唱会、游戏和社交活动，扩展了娱乐产业的边界。金融元宇宙通过区块链技术，提供安全透明的交易环境，促进数字资产管理和流通。供应链元宇宙利用虚拟现实和区块链技术，提升了供应链的可视化和透明度，优化物流和库存管理。农业元宇宙通过虚拟现实和物联网，实现农田实时监控和智能管理，提高了农业生产效率和可持续性。其中涌现出一批代表性的元宇宙典型应用，如鼓浪屿元宇宙、MCC元宇宙会议展陈空间、MR环绕式多屏空间观赛等。

图源：京东物流智能仓储自动化和数字孪生平台示例

元宇宙技术的快速发展不仅赋能了各个行业，提升了行业效率，更加速了数字经济的创新与变革。随着技术的不断进步，元宇宙将在更多领域展现出其无限潜力，推动整个社会的运行效率迈上新台阶。

PART.4

总结与展望

元宇宙的诞生是多学科融合的结果，元宇宙将促进信息科学、数学和生命科学等学科的融合与互动。全球元宇宙产业的发展将为千行百业带来前所未有的增长空间。应协同多方合作，共同推进元宇宙的技术发展与应用落地，同时建立元宇宙应用规范和评测平台，确保元宇宙生态系统的可持续发展。

特别感谢所有参编单位在白皮书撰写过程中做出的贡献。