陈根：人工智能和虚拟现实，还将在元宇宙融合
文/陈根
元宇宙是虚拟世界和现实世界界限打破的结果，是虚拟世界和现实世界日益融合的未来。在这个过程中，一系列“连点成线”的科学技术的进步和产业聚合，就是打破虚拟和现实的界限，促进虚拟和现实融合的重要力量。
乔布斯曾提出一个著名的“项链”比喻，iPhone的出现，串联了多点触控屏、iOS、高像素摄像头、大容量电池等单点技术，重新定义了手机，开启了激荡十几年的移动互联网时代。
现在，随着算力持续提升、VR/AR、区块链、人工智能、数字孪生等技术创新逐渐聚合，元宇宙也走向了“iPhone时刻”。其中，人工智能更是出演关键角色，对元宇宙的发展具有重要的作用。
人工智能三要素
要理解人工智能对搭建元宇宙的意义所在，还需要从人工智能的三要素开始说起。众所周知，数据、算法和算力是人工智能三大核心要素，数据是人工智能发展的基石和基础，算法是人工智能发展的重要引擎和推动力，算力则是实现人工智能技术的一个重要保障。
对于数据来说，人工智能的实质是对人类智能的模拟，也就是说，人工智能如果要像人类一样获取一定的技能，就那必须经过不断地训练才能获得。只有经过大量的训练，神经网络才能总结出规律，应用到新的样本上。如果现实中出现了训练集中从未有过的场景，则网络会基本处于盲猜状态，正确率可想而知。
比如，需要人工智能识别一把勺子，但在训练集中，勺子总和碗一起出现，神经网络很可能学到的，就是碗的特征。再经过这样的训练，如果新的图片只有碗，没有勺子，依然很可能被分类为勺子。数据对于人工智能的重要性显而易见，只有数据能够覆盖各种可能的场景，才能得到一个表现良好的模型，使人工智能实现智能。
并且，需要指出的是，在人工智能的发展过程中，传统的方法和现在深度学习的方法在数据运用方面也是有差异的。过去传统的办法是通过人类来对大数据的特征进行提炼，形成对机器可训练的这种特别的数据。但是从现在的深度学习的角度来看，更多是仿照人脑神经网络的特性，自发地形成一种学习的能力，形成对物理世界概念的认识。也就是说，人工智能对于数据的需求，还将进一步提升，只有大量且精准的数据，才能使人工智能对数据做出正确的运用。
就算法而言，算法是一种有限、确定、有效并适合用计算机程序来实现的解决问题的方法，是理论中最纯粹的知识形式。在某种意义上，其可以看作是一种理性的计算工具。在数据和算力的支撑下，算法经历了一个不断发展的过程。
而算法发展的过程，就一定程度上来说，也可以看成是人工智能不断进步的过程，即实现机器学习，进而进入到深度的学习。在具体的学习过程和算法的过程中，人工智能也经历了从浅层的神经网络发展到复杂的机器学习网络。其中，浅层的神经网络的整个的输入和输出是在一个比较简单的网络里构建的；而进入到深度学习的网络以后，会产生在网络和神经元之间的复杂的机器学习网络。
算力实际上就是计算能力，人工智能除了训练需要算力，其运行在硬件上也需要算力的支撑。从60年代的大型机的计算能力大概是每秒百次的速度，进入到个人电脑时代，算力进入了每秒十亿次，大概7G这样的级别。进入到桌面互联网和移动互联网时代后，手机的算力达到了每秒百亿次。算力构筑了人工智能的底层逻辑，其对人和世界的影响已经嵌入到社会生活的各个方面。
人工智能传统三要素——数据、算法、算力不仅与人工智能的发展息息相关，更与元宇宙的未来紧密联系着。围绕数据的搜集、加工、分析、挖掘过程中释放出的数据生产力，将成为驱动元宇宙发展的强大动能；具备越来越强的自主学习与决策功能的算法，是元宇宙时代全新的认识和改造这个世界的方法论；算力则是构建元宇宙最重要的基础设施，构成元宇宙的虚拟内容、区块链网络、人工智能技术都离不开算力的支撑。
元宇宙发展的强大动能
人工智能所需要的数据是驱动元宇宙发展引擎的燃料。当前，数据的价值已经得到了社会的认可和重视，数据已和其他要素一起，融入了数字经济时代价值创造体系，成为数字经济时代的基础性资源、战略性资源和重要生产力。
数据生产力意味着知识创造者的快速崛起，智能工具的广泛普及，数据要素成为核心要素。其中，数据要素融入到劳动、资本、技术等每个单一要素中，不仅能够提高单一要素的生产效率，带来劳动、资本、技术等单一要素的倍增效应，更重要的是提高了劳动、资本、技术、土地这些传统要素之间的资源配置效率。
数据要素推动传统生产要素革命性聚变与裂变，成为驱动经济持续增长的关键因素。于是，在数字生产力时代，劳动者通过使用智能工具，进行物质和精神产品生产，数据赋能的融合要素成为生产要素的核心，整个经济和社会运转被数字化的信息所支撑。
可以看见，数据生产力创造价值的基本逻辑，是围绕数据的搜集、加工、分析、挖掘，并在这个过程中，将数据转变为信息，信息转变为知识，知识转变为决策。数据要素的价值不在于数据本身，在于数据要素与其它要素融合创造的价值，这种赋能的激发效应是指数级的。对于元宇宙来说，数据还将成为强大动能，驱动元宇宙快速发展。
归根到底，元宇宙是虚拟现实的融合，而这离不开数据的连接。虚拟与现实相结合的技术不同于传统技术，它以大数据为基础，使得人工智能结合更加密切，真实感更加强烈。元宇宙需要充分发挥互联网、物联网和大数据的优势，将物联网的传感器视为眼睛和鼻子，让用户体验到交流的感觉，不仅是简单图像和场景的叠加，更是互动的增强。
一方面，围绕海量数据分析处理需求而产生的分布式计算、高性能计算、云计算、雾计算、图计算、智能计算、边缘计算、量子计算等“算力”体系将成为云宇宙发展的重要引擎。
人工智能、深度学习等“算法”为云宇宙提供智能化支撑，而以5G、NB-IoT、TSN为代表的现代通讯网络将数据、算力与算法紧密地连接在一起，实现了协同作业和价值挖掘。而对大数据的充分挖掘而形成的智慧支撑系统，将成为未来云宇宙高质量发展的强大动力。
另一方面，数据要素作为驱动云宇宙创新发展的核心动能，不仅作用于未来云宇宙产业的发展，还包括产业云宇宙的发展，即数据要素对云宇宙各部门带来的辐射带动效应。
目前，大数据已经广泛应于生产制造、零售、交通、能源、教育、医疗、政府管理、公共事务等多个领域。以制造业为例，数字化推动了大规模的柔性、定制化、分散化生产，缩短了研发生产周期，降低了生产成本，增强了决策支撑能力。而映射到虚拟世界中，大数据具有相同的作用，也将带动云宇宙的各个产业高速发展。
云宇宙的方法论
一般来说，算法是为解决特定问题而对一定数据进行分析、计算和求解的操作程序。算法，最初仅用来分析简单的、范围较小的问题，输入输出、通用性、可行性、确定性和有穷性等是算法的基本特征。算法存在的前提就是数据信息，而算法的本质则是对数据信息的获取、占有和处理，在此基础上产生新的数据和信息。简言之，算法是对数据信息或获取的所有知识进行改造和再生产。
当前，随着越来越多的数据产生，算法逐渐从过去单一的数学分析工具转变为能够对社会产生重要影响的力量。建立在大数据和机器深度学习基础上的算法，具备越来越强的自主学习与决策功能，为元宇宙时代全新的认识和改造元宇宙世界提供了方法论。
首先，算法已经深度影响着个体的决策和行为。进入互联网3.0时代后，网络设施成为水电气一样的基础设施，网络成为人们获取知识、日常消费乃至规划出行的重要途径，各类搜索引擎、应用App充斥于现代人的生活。而这些应用程序均建立在大数据和算法之上，人们的每一次点击、每一次搜索都成为算法进行下一步计算的依据，我们的生活也同时受到算法的影响甚至支配。
隐含在各种网络服务中的算法，决定了人们每天阅读哪些新闻、购买什么商品、经过哪条街道，光顾哪家餐厅等。社会化的“算法”本质上已经不再是单纯的计算程式，它已经与社会化的知识、利益甚至权力深深嵌合在一起，深度影响着个人的行为选择。
其次，算法和数据相结合逐渐成为市场竞争的决定性因素。数据作为新时代的石油，在不同算法下以不同的方式转化、合并、回收，在此基础上匹配不同的商业模式，创造出巨大的商业价值。企业可以通过算法调整、引导消费者的行为，或者定向投入依据算法预测出的畅销商品，从而获得高额利润。
算法还可以精准预测消费者的消费习惯和消费能力，从而匹配精准广告投放，甚至为消费者定身量制其可接受的价格，实现差异化（歧视性）定价。
最后，算法还日渐成为影响公共行政、福利和司法体系的重要依据。算法程序嵌入具体行政行为执行、审批系统等，极大地提高了行政效率，人工操作逐渐被算法自动执行所取代。算法开始在法律事实认定和法律适用层面发挥重要作用，对视频监控、DNA数据等信息的分析，使算法程序能够快捷高效地协助认定案件事实。
算法的强作用力也将体现在元宇宙世界中，一是助力虚拟对象智能化。元宇宙高度融合了虚拟与现实世界，在元宇宙中，虚拟对象是重要的存在，正如2013的奥斯卡获奖电影《她》所展示的一样。
电影中，一次偶然机会，主人公接触到最新的人工智能系统OS1，它的化身Samantha拥有迷人的声线，温柔体贴而又幽默风趣。人机之间存在的双向需求与欲望，让主人公沉浸在由声音构筑的虚拟现实中，最后爱上了这个人工智能系统。未来，虚拟对象和人的智能行为将更多地出现在各种虚拟环境和虚拟现实应用中，但这个前提是——虚拟对象足够智能。
二是交互方式智能化，算法的日益精进将大大提升智能交互体验，将综合视觉、听觉、嗅觉等感知通道，带来全新的交互体验，让虚拟现实真正“化虚为实”。并且，对于虚拟现实内容研发来说，算法的进步也将带来内容生产的智能化，人工智能将提升虚拟现实制作工具、开发平台的智能化及自动化水平，提升建模效率，提升虚拟现实内容生产力。
元宇宙的基础设施
算力是构建元宇宙最重要的基础设施。构成元宇宙的虚拟内容、区块链网络、人工智能技术都离不开算力的支撑。
虚拟世界的图形显示离不开算力的支持。计算机绘图是将模型数据按照相应流程，渲染到整个画面里面的每一个像素，因此所需的计算量巨大。当前用户设备里显示出来的3D的画面通常是通过多边形组合出来的，无论是应用场景的互动，玩家的各种游戏，还是精细的3D模型，里面的模型大部分都是通过多边形建模（Polygon Modeling）创建出来的。
这些人物在画面里面的移动、动作，乃至根据光线发生的变化，则是通过计算机根据图形学的各种计算，实时渲染出来的。这个渲染过程需要经过顶点处理、图元处理、栅格化、片段处理以及像素操作这5个步骤，而每一个步骤都离不开算力的支持。
算力支撑着元宇宙虚拟内容的创作与体验，更加真实的建模与交互需要更强的算力作为前提。游戏创作与显卡发展的飞轮效应，为元宇宙构成了软硬件基础。从游戏产业来看，每一次重大的飞跃，都源于计算能力和视频处理技术的更新与进步。
游戏3A大作往往以高质量的画面作为核心卖点，充分利用甚至压榨显卡的性能，形成“显卡危机”的游戏高质量画面。游戏消费者在追求高画质高体验的同时，也会追求强算力的设备，从而形成游戏与显卡发展的飞轮效应，这在极品飞车等大作中已有出现。
以算力为支撑的人工智能技术将辅助用户创作，生成更加丰富真实的内容。构建元宇宙最大的挑战之一是如何创建足够的高质量内容，专业创作的成本高的惊人。3A大作往往需要几百人的团队数年的投入，而 UGC平台也会面临质量难以保证的困难。为此，内容创作的下一个重大发展将是转向人工智能辅助人类创作。
虽然今天只有少数人可以成为创作者，但这种人工智能补充模型将使内容创作完全民主化。在人工智能的帮助下，每个人都可以成为创作者，这些工具可以将高级指令转换为生产结果，完成众所周知的编码、绘图、动画等繁重工作。除创作阶段外，在元宇宙内部也会有NPC 参与社交活动。这些 NPC会有自己的沟通决策能力，从而进一步丰富数字世界。
依靠算力的 POW则是目前区块链使用最广泛的共识机制，去中心化的价值网络需要算力保障。POW机制是工作量证明机制，即记账权争夺（也是通证经济激励的争夺）是通过算力付出的竞争来决定胜负准则。从经济角度看，这也是浪费最小的情况。为了维护网络的可信与安全，需要监管和惩戒作恶节点、防止 51%攻击等等，这些都是在 POW共识机制的约束下进行。
在元宇宙的世界里，人类将不再受到物理世界的限制。人与人的交互也将不再停留在文字音视频的社交，实时互动、交错时空的互动都可以实现，这必然会诞生新的生活方式。但在奔向“元宇宙”前，就必须打造出实现虚实结合的基础设施——显然，人工智能就是那把连接虚拟世界与现实世界的“钥匙”。