文化科技融合研究报告:5G通信技术降低网络传输成本,依托算力工具让虚拟世界更现实

由中国人民大学创意产业技术研究院研究编制的《中国文化科技融合发展战略研究报告(2022)》已对外发布,该研究报告提到,文化和科技融合是一个高度追求集成创新、应用创新的领域。当前,人工智能、XR、AIoT等数字技术已逐渐矩阵化与聚合化,极大地拓展了文化创作、传播和体验的途径和方式,深度影响和重构了文化的形态、结构和价值追求。由于报告涉及内容还是较为丰富的,因此仅选取部分内容以供了解。

人工智能、XR、5G、大数据、AIoT等数字技术已逐渐矩阵化与聚合化,加速了文化科技融合场景的更新,有效实现了场景的增量扩张。一是5G与云计算链接海量云上文化资源;二是XR、新型智能硬件等提升文化表现力;三是人工智能与LBS应用促进文化场景的智能交互;四是大数据与算法让文化知识图谱化;五是AIoT使文化场景更具感知力。

3D元宇宙与三维元宇宙的技术路线抉择

研究报告认为,元宇宙主要有3D元宇宙与三维元宇宙这两条技术路线,前者依赖算力工具,后者依赖视觉工具。主要体现为:

1)算力工具导向的3D元宇宙,依托算力工具让虚拟世界更现实

3D元宇宙是指在虚拟空间再造平行世界,通过算力工具建设多重虚拟场景集合体,致力于将虚拟世界变得更现实,是一条高度依赖算力工具和渲染、引擎技术大爆发的“高阶”元宇宙路线。其技术需求包括高算力、大集群的算力网络,高带宽、低延时的一体化网络架构,高智能、感知化的人工智能交互,高精度、全尺度的3D建模技术,高交互、高仿真的虚拟现实呈现。当前,高精度的3D元宇宙制作对时间、人力、资金、渲染引擎、算力支持的要求较高,其快速发展主要依赖于算力工具和技术大爆发,否则难以平衡资金和人力投入。例如:高精度3D元宇宙的代表,经验丰富的游戏制作公司Rockstar Games出品的《荒野大镖客:救赎2》开发时间达8.5年,开发费用达8亿美元。这种需要高技术储备、高时间成本、高资金成本的路径,难以迅速实现社会化生产、全面发展。反之,没有相关技术储备的Meta公司(原Facebook)旗下元宇宙社交平台“Horizon Worlds”开发时间1.5年,花费超160亿美元,但在视觉效果上仍然属于非常粗糙的3D元宇宙。

2)视觉工具导向的三维元宇宙,依托视觉工具让现实世界更虚拟

三维元宇宙是基于现实世界的物理空间,通过图形、影像等视觉工具与交互装备,致力于使现实世界更虚拟、实体空间和虚拟空间更耦合,是一条高度依赖视觉工具的“低阶”元宇宙路线。其技术需求包括新一代消费级智能交互终端、虚拟现实立体视觉工具、多通道投影融合技术、互动感应智能控制等。这条技术路线初始投入成本较低,且不受限于算力工具与渲染引擎的技术爆发,但是高度依赖于新一代消费级智能交互终端的突破和文化内容的深度挖掘。

算力分配:东数西算战略助力“文化算力网”建设

文化领域中,不同使用场景的文化数据对算力的需求差异巨大,以短视频等为代表的高频消费场景算力需求大、成本高,以文化供给端数据存储为主的低频消费场景算力需求小、成本低。东数西算战略依托地缘实际分配不同算力,助力打造文化算力网,解决算力分配问题。

1)文化热数据与文化冷数据算力需求不同

文化领域数据可根据使用场景与被访问频次分为高频次、低频次数据两类,即文化热数据和文化冷数据。一方面,文化热数据直面消费者,使用场景少,储存成本高,算力要求高。以东部地区为主的游戏产业市场中,虚拟世界的游戏画面渲染、实时交互等场景产生的数据量大、访问频次高,对数据存储、智能管理和高效数据访问的要求较高。另一方面,文化冷数据不直面消费者,使用场景多,储存成本低,算力要求低。其主要产生于绝大多数文化数字化供给端的数据存储使用场景,可以存储在性能较低、成本更低的冷存储系统中。

2)东数西算战略结合地缘实际,打造高效“文化算力网”,解决算力难题

目前,我国东部地区数据应用需求大,但能耗指标紧张、电力成本高,大规模发展数据中心难度和局限性大;而一些西部地区可再生能源丰富,气候适宜,但存在网络带宽小、跨省数据传输费用高等瓶颈,无法有效承接东部需求。文化数据可以借助东数西算工程的数据生命周期管理战略,将有限算力“按需分配”,打造高效“文化算力网”。微观上,通过数据高低频分级集中管理,实现存储性能、容量和成本之间的平衡;宏观上,通过构建数据中心、云计算、大数据一体化的新型算力网络体系,将东部文化产业产生的大量算力需求有序引导到西部,优化数据中心建设布局,推进文化算力的东西部协同联动。

关键装备:智能眼镜终端进展决定产业增长路径

元宇宙、尤其是三维元宇宙的发展,在很大程度上依赖着视觉工具的进步,智能眼镜作为视觉工具的关键交互终端,其技术进展对产业增长路径起着重要的决定性作用。

1)人类接收信息的渠道演变

随着技术的发展进步,人类接收信息的渠道不断变化,但共同趋势是交互距离不断缩短。从10-30米的剧场影院为主流,到3-5米的电视端为主流,再到1-2米的电脑端为主流、20-30厘米左右的手机端为主流,最终趋势可能是贴近眼睛的智能眼镜端。

2)视觉工具的矩阵式协同依赖便携、刚性、智能的眼镜终端

三维元宇宙的虚实结合需要视觉工具的矩阵式协同,当前视觉工具协同的交互主要是靠手机端和VR头盔,但是这两种交互终端都不是最终形态,更像是中间过渡形态,因为满足不了便捷性、逼真性和及时性等诉求。未来,交互终端的终极形态更可能是智能的、便携式的消费级眼镜终端。当前,市场上已有Microsoft Hololens、Google Glass、Nreal等智能眼镜,已经有一定的便携性和及时交互性,但整体功能还需要进一步提升。

3)智能眼镜终端带来的交互提升

一是更加便捷的使用体验。智能眼镜相对手机而言,使用起来更为便捷舒适、且解放双手,目前量产的智能眼镜已能达到90克左右,虽然还不能完全替代普通眼镜,但佩戴舒适性已经大幅提升。

二是更加逼真的视觉效果。智能眼镜可有效融合3D、AR、VR等技术,在不同的使用环境下给使用者更好的视觉体验。例如:Nreal眼镜提供了AR模式,可以享受最大201英寸巨幕的3D全景空间视野。

三是更加及时的交互场景。智能眼镜作为一种智能设备终端,可不断接收来自网络的信息、来自环境的信息,并和各种智能设备完成实时交互,将会实现真正意义上的“24小时在线”。例如:AR眼镜与路面设备交互信息进行导航。

重点产业:数字人或成“切入口”型关键业态

数字人作为元宇宙中“人、物、环境”三元结构下的重要节点,将成为“切入口”型的关键业态。随着数字人制作门槛的不断降低,其产业发展逐渐显现出明确的增长路径。

1)“人、物、环境”三元结构下,数字人将成为元宇宙的切入口

在元宇宙的“人、物、环境”三元结构下,数字人是链接物、环境的关键沟通节点。数字人作为人类的虚拟样态,在人类设计下呈现智能化、情感性、思想性特征,其沉浸式、交互式属性使其完美融入线上线下多元空间及场景,在未来将承担更多角色功能。如果数字人能率先突破,物和环境的社会化生产就容易实现。

2)技术的集成应用与流程再造,推动数字人的制作门槛不断降低

数字人的现有制作流程包括角色设计、角色建模贴图、角色绑定、实时渲染、真人扮演等。其中,建模、驱动、渲染是核心流程。随着技术的发展进步,云计算可以帮助降低建模和渲染阶段的算力成本,5G通信技术降低网络传输成本,再加上AI、算法、机器训练、大数据的配合,未来或将出现综合的数字人制作引擎,有效串联应用各类技术,大幅度降低虚拟人制作门槛,实现社会化生产。

3)数字人的应用场景不断拓展,变现空间不断增长

当前,数字人在影视、传媒、娱乐、游戏等行业的应用场景不断拓展。根据应用场景的不同,数字人主要分为功能型数字人和身份型数字人两种类型。一是功能型数字人。功能型数字人主要替代部分人工职能,用于标准化内容生产、降低人力成本和风险,在传媒、文旅、金融、医疗、教育等领域已有尝试,例如虚拟主播、虚拟导游、虚拟客服、虚拟导诊员、虚拟老师等。二是身份型数字人。身份型数字人可细分为虚拟偶像、虚拟角色、虚拟化身等,在直播、电商、品牌营销等细分领域实现KOL功能。

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