元宇宙“启示录”:如何从云的角度提供技术支持?


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文章摘要: 云计算和VR的结合,可以将GPU渲染功能从本地迁移到云端,从而使得终端的设计变得更加轻便与高性价比,降低了用户购买硬件设备的成本。VR开发者可以在云上进行快速的内容迭代发布,用户即点即玩、无需下载,解决内容不集中问题。

2021最火的新概念,莫过于元宇宙。2021年10月29日,Facebook宣布改名Meta;2021年11月1日,“元宇宙第一股”Roblox经过短暂调整,宣布重新上线。接下来关于元宇宙的线下/线上讨论如火如荼,元宇宙概念的热度可见一斑。

1、逐层拆解元宇宙

清华大学新闻学院教授、博士生导师沈阳教授在一场活动中分享道,元宇宙,英文是Metaverse,从字面来理解,由Meta(超越)和Universe(宇宙)两部分组成。而沈阳教授团队也给元宇宙下了一个相对精确的定义:

元宇宙是整合多种新技术而产生的新型虚实相融的互联网应用和社会形态,它基于扩展现实技术提供沉浸式体验,基于数字孪生技术生成现实世界的镜像,基于区块链技术搭建经济体系,将虚拟世界与现实世界在经济系统、社交系统、身份系统上密切融合,并且允许每个用户进行内容生产和世界编辑。

Beamable公司创始人Jon Radoff则在产业层面对元宇宙的概念做了拆解:“元宇宙构造的七个层面:体验;发现;创作者经济;空间计算;去中心化;人机互动;基础设施。”

体验层面相对最容易理解,目前我们常见到的游戏、社交等领域企业,都是在体验层面开展工作。著名游戏《Second Life》尤为经典。在这个游戏里,用户叫做"居民",可以通过可运动的虚拟化身互相交互。这套程序还在一个通常的元宇宙的基础上提供了一个高层次的社交网络服务。居民们可以四处逛逛,会碰到其他的居民,社交,参加个人或集体活动,制造和相互交易虚拟财产和服务。而典型《头号玩家》则是人们对于元宇宙在体验层面的自由畅想。

发现层面是用户了解到体验层的重要途径,其中包括各种应用商店,主要参与者是大型互联网公司;

创作者经济层(Creator Economy):帮助元宇宙创作者的成果货币化,其中包括设计工具、货币化技术、动画系统、图形工具等;

空间计算层(Spital Computing):对创作者经济层的赋能,具体包括3D引擎、手势识别、空间映射和人工智能等,主要参与者是3D软硬件厂商;

去中心化层(Decentralization):这个层面的公司主要是帮助元宇宙生态系统构建分布式架构,从而形成民主化结构;

人机交互层(Human Interface):人机交互层主要是大众接触元宇宙的媒介工具,主要体现在触觉、姿势、声音、神经等层面,其中产品包括AR/VR、手机、电脑、汽车、智能眼镜等可穿戴设备,主要参与者是3D软硬件厂商;

基础设施层(Infrastructure):5G、半导体芯片、新型材料、云计算和电信网络等。基础设施层大概率是巨头之间的游戏,大部分是基础硬件公司。

可以说,元宇宙是整个人类经济体未来需求的一个集中出口,包含了用户对新体验的渴望,资本对新出口的渴望,技术对新领域的渴望,它是科技发展到一定阶段的必然新构想。即便2021没有出现“元宇宙”,可能也会出现“元世界”、“元矩阵”等其他概念。

2、元宇宙的关键支撑技术

以上关于元宇宙概念和产业分层方面的定义,是最近被很多人所熟知的概念,但这仍然没有解释元宇宙的实现路径,说到底,我们最想搞清楚的是,究竟该如何实现梦想中的元宇宙。

从技术维度来看,元宇宙的各部分关键支撑可以简称为:“HNCBD”,分别是硬件体验设备(Hardware)、网络与算力(Networking and Computing)、内容及应用生态(Content)、区块链和NFT(Blockchain),数字孪生(Digital Twin)。当然,这些核心技术在不同人眼里可能有细微区别,但总体相差不大。

在“HNCBD”中,H属于硬件,不在软件开发者的常规讨论范围内;C依赖百花齐放的应用社区;而网络与算力、区块链和NFT、数字孪生,其实都存在一个统一的承载形式,就是云计算。

明眼人早已看出,如果排除因商业竞争而重复造轮子的问题,其实实现元宇宙最好的通路就是云。某种意义上讲,云不光承载的是元宇宙对于算力和基础设施的空前庞大的需求,更是各类在基础设施之上的PaaS、SaaS服务。在元宇宙的发展过程中,如果每一家应用提供商、内容提供商,都要重构基础设施,包括基础的数据湖仓服务、数字孪生服务、机器学习服务,那成本将是不可想象的。

而当下阶段的云计算,除了提供基础的算力支撑,最关键的就是在游戏、AI算法及VR三个方向上,提供了足够成熟的技术产品,其中最具代表性的就是亚马逊云科技。

回顾《头号玩家》的电影画面,演员们戴上眼镜,即进入了游戏世界,这其实是典型的云游戏场景。

目前大型游戏采用服务器+客户端的实现模式,对客户端硬件要求比较高,尤其是3D图形的渲染,基本完全依赖于终端运算。随着5G时代的到来,游戏将会在云端GPU上完成大规模渲染,游戏画面压缩后通过5G高速网络传送给用户。

在客户端,用户的游戏设备不需要任何高端处理器和显卡,只需要基本的视频解压能力。从游戏开发角度来看,游戏平台可以更加快速地部署新游戏功能,减少启动游戏所需的构建和测试工作量,满足玩家需求。

2020年9月,亚马逊云科技就推出了自己的云游戏平台Luna,兼容PC、Mac、Fire TV、iPad和iPhone和Android系统,知名游戏和平台厂商Epic Games也在利用Amazon EC2等亚马逊云科技服务及时扩展容量并支持远程创建者。Amazon G4实例就是通过GPU来驱动云游戏渲染,通过NVIDIA Video Codec SDK传输最复杂的云游戏。Amazon G4实例所搭载的NVIDIA T4 GPU,也是云上第一款提供了RT核心、支持NVIDIA RTX实时光线追踪的GPU实例。

而元宇宙的体验又不仅限于云游戏,云游戏只是场景,VR才是路径。

传统VR应用的局限性主要体现在四个方面,其中包括:购置主机和终端硬件成本高、设备使用率低、内容分散、移动性受限。

云计算和VR的结合,可以将GPU渲染功能从本地迁移到云端,从而使得终端的设计变得更加轻便与高性价比,降低了用户购买硬件设备的成本。VR开发者可以在云上进行快速的内容迭代发布,用户即点即玩、无需下载,解决内容不集中问题。

以Amazon Sumerian为例,开发者可以轻松创建3D场景并将其嵌入到现有网页中。Amazon Sumerian编辑器则提供了现成的场景模板和直观的拖放工具,使内容创建者、设计师和开发人员都可以构建交互式场景。Amazon Sumerian采用最新的WebGL和WebXR标准,可直接在Web浏览器中创建沉浸式体验,并可通过简单的URL在几秒钟内进行访问,同时能够在适用于AR/VR的主要硬件平台上运行。

除了云游戏和VR,元宇宙的实现还有一个关键变量,就是AI。AI可以缩短数字创作时间,为元宇宙提供底层支持,主要体现在计算机视觉、智能语音语义、机器学习。三者都需要巨大的算力和存储,云计算为人工智能提供了无限的算力和存储支持。有一家叫做GE Healthcare的公司,就是使用Amazon P4d实例,将定制化AI模型处理时间从几天缩短为几小时,使训练模型的速度提高了两三倍,从而提供各类远程医疗、诊断服务。

AI在虚拟形象上的价值更明显,亚马逊云科技的AI服务在此领域有很多的应用实践包括图像AI生成(自动上色、场景调整、图像二次元化)、模型自动生成(动画自动生成、场景道具生成)、游戏机器人(游戏AI NPC、文本交互、语音驱动口型动画、动作补抓、表情迁移)、偶像营销运营(聊天观察、流行搭配、反外挂)等。

3、云计算企业在元宇宙领域的核心工作

如果说,以上拆解更多还属于理论分析,那么,如果我们仔细看看头部云计算企业的近期动态,就会发现关于元宇宙的种种技术支撑正在云端成为现实。

2021亚马逊云科技re:Invent,亚马逊云科技发布了Amazon IoT TwinMaker与Amazon Private 5G。

前者让开发人员可以轻松汇集来自多个来源(如设备传感器、摄像机和业务应用程序)的数据,并将这些数据结合起来创建一个知识图谱,对现实世界环境进行建模,是实现工业元宇宙的组成技术之一。

后者则可自动设置和部署企业专有5G网络,并按需扩展容量以支持更多设备和网络流量,重点服务了以工业4.0为主的庞大传感器和端侧设备集群,前文提到的工业元宇宙、车联网自然也在同一序列。

更不用说Amazon SageMaker Canvas,用无代码理念构建机器学习模型,做模型预测,保证在脱离数据工程团队的情况下,依然可以提供服务,进一步降低了未来元宇宙内容生产的门槛,保证了内容的多样性。

同样在2021亚马云科技re:Invent全球大会期间,元宇宙公司Meta宣布深化与亚马逊云科技的合作,将亚马逊云科技作为其战略云服务提供商。

据介绍,Meta使用亚马逊云科技可靠的基础设施和全面的功能,补充其现有的本地基础设施,并将使用更多亚马逊云科技的计算、存储、数据库和安全服务,获得云端更好的隐私保护、可靠性和扩展性,包括将在亚马逊云科技上运行第三方合作应用,并使用云服务支持其收购的已经在使用亚马逊云科技的企业。

Meta还将使用亚马逊云科技的计算服务来加速Meta AI部门人工智能项目的研发工作。另外,亚马逊云科技和Meta双方还将合作帮助客户提高在亚马逊云科技上运行深度学习计算框架PyTorch的性能,并助力开发人员加速构建、训练、部署和运行人工智能和机器学习模型的机制。

亚马逊全球副总裁、亚马逊云科技大中华区执行董事张文翊认为,这是云计算可以大量赋能的一个领域。她表示:“我们认为元宇宙一定是云计算可以大量赋能的一个领域。元宇宙本身需要的就是计算、存储、机器学习等,这些都离不开云计算。”

4、未来仍在描绘中

未来元宇宙的技术栈是否会扩展,元宇宙的呈现形式是否会出现大幅变化?

答案几乎是肯定的,就像在4G手机普及以前,我们完全无法想象4G生态下主要的应用类型。从建设到成熟,仅在算力层面,元宇宙也至少还有十余年时间的路程要走。

但万变不离其宗,关注云计算领域关于元宇宙支撑技术的更新迭代,可能是我们抛开泡沫,观察元宇宙生态进展的重要方法。

最后更新 2022-01-31
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