  大家好，我是子弥。 本文是“元宇宙”系列的第五篇。 最近，正在上映的《失控玩家》。完美的契合了我们的元宇宙主题。 电影里的虚拟城市给人们留下了深刻的印象。城市是现代人最主要的生存环境。可以想象，大多数人进入元宇宙后，也会希望生活在繁华的虚拟都市中，因为这个场景是我们熟悉的。 今天我们讨论一下城市元宇宙，Metacity。   真正的城市场景 要理解真正的城市元宇宙场景，看《失控玩家》是不够的。虽然它讲述的是虚拟城市的故事，但是整个画面中除了一些场景特效是计算机合成的以外，大部分场景仍然是在现实的城市中实拍的。  《失控玩家》中以纽约为背景的虚拟城市场景 电影《失控玩家》是1982年电子世界争霸战的升级版本。 一个天才程序员，开发的游戏软件被前同事盗取，为了证实是自己的作品，他进入了前同事公司的主控程序中，却被吸入虚拟空间，并导致了一位虚拟AI人的意识觉醒，他们在虚拟城市里大战四方。 无论《黑客帝国》，还是《失控玩家》，在电影中的虚拟场景，其实都是以现在真实的城市拍摄的。“虚拟”是一种电影想象，看到的视觉还是真实的。 消费者能接触的，最真实、最广泛的模拟现实的虚拟空间，是微软的《飞行模拟》游戏。大概包含2万亿棵单独渲染的树木、15亿座建筑物、以及全球范围的道路、山脉、城市和机场。所有这些内容看起来简直就是真的，因为它们是基于对真实场景的高质量扫描，共计高达250万G的数据。  微软飞行模拟游戏，图片来自Matthew Ball 最关键的是，微软飞行模拟是一项实时服务，可以实时更新当前真实世界的天气状况，包含准确的风向、温度、湿度、光线等，甚至还包含空中交通情况。原则上，你可以飞入现实世界的飓风之中，同时可以在游戏中跟随你现实中的女友正乘坐的那一架客机（这种表达有点拗口）。 每个用户进入飞行模拟时，微软会为玩家按需在云端进行渲染，生成实时的数据流，与本地存储的数据结合，这比常规的互联网应用要求高得多，甚至大多数精细的游戏也无法完成这种任务。 这正是元宇宙，在还原城市场景的时候，遇到的最严重的挑战。 数字孪生平台，如果想要完美再造一个与现实世界高度一致的镜像世界，那么就必须面对现实世界中近乎无限的多样性。 相比游戏，真实世界是实时更新的，砍掉了一棵树、安装了一个路灯都是随时发生的。那么，镜像世界中也需要在一定时间内更新，甚至实现城市级别的实时三维重建，其他玩家进入后，地图也要进行重置。 与现实挂钩并实时同步。城市元宇宙绝对不是一个虚拟的游戏，虽然人们在城市元宇宙中能够以虚拟人的形式生活社交。但是就像当下的互联网一样，元宇宙毕竟植根现实世界，且一定会反向影响现实世界的运作和管理。 把现实世界同步入元宇宙最大的好处就是，场景和用户的真实生活相关，熟悉的场景会产生认同感，有助于快速切入智慧交通、智能制造、能源管网以及社会管理等各个行业应用方向。 当下已有多种成熟的手段可以完成城市级的三维重建。例如，可以采用无人机、机器人等设备对建筑进行不间断扫描。  实时三维重建机器人  Metacity 城市元宇宙，Metacity，此前由联合国人居署2006年7月引入，用来指超过2000万的大城市。McGrath、Pickett后来在2011年引入该词描述生态和城市的框架。 所以，城市元宇宙，并不特指规模，而是包含了新的和动态的城市化形式的扩散，每种形式都有独特的生态和社会属性。这些不同的城市配置与新的数字传感、通信和社交网络技术相结合，构成了现今各种规模的城市中都存在的虚拟基础设施。  美国国家基金会支持的巴尔的摩生态技术研究报告 智慧城市概念囊括了信息通讯、物联网（如连接分布在各个角落的传感器、路灯和各种仪表）来改善基础设施、公用事业和社会服务，同时缓解与公共安全、交通和环境问题相关的痛点。 智慧城市不是新事物，在过去的数十年，电力、交通、安防等行业逐步实现了管理的智能化。 电气时代，电力等行业的自动化信息交互的介质是仪表数据和控制台上闪烁的马赛克灯泡。 平面互联网时代，自动化和智能化管理蔓延到了全社会，行业信息交互的介质是图表和精致的信息可视化界面。 智慧交通、智能电网、智能垃圾管理（比如EvoEco）、空气质量监测、智能停车、碳中和（比如哥本哈根）等也深度渗透了每个人的生活：网上交水电费，叫出租车，订餐，交通灯根据交通流量自动控制时长…… 而进入立体元宇宙时代的智慧城市会是什么样呢？  Itron使用微软Azure模拟的洛杉矶@CES2019 城市元宇宙，是将智慧IoT网络整合入接近真实的虚拟城市孪生场景中，进行更精确的呈现，快速载入设备、更新遥测数据、执行远程维护、进行远程控制。  设备连接，来自PIXABAY 万物互联，使用HoloLens等终端，可以基于位置信息，通过巡游、3D数字画面等更为复杂的控制形式进行更高效的信息交互。 换句话说，经过深度加工的海量数据信息不再需要通过文字、键盘和屏幕来呈现，而是以各种立体的方式直接呈现在我们的视野内的某个精确的位置。 引擎或平台 Snap正试图成为一个增强现实和基于位置的元宇宙平台，该平台围绕着他们的账户和头像系统创建。 Niantic也在开发适用于当前和未来几代AR硬件的全球级别的增强现实平台，可能会集成在与任天堂合作的口袋精灵中。是否还记得数百人在香港街头捕捉精灵的情景？ Niantic的真实世界平台 Nvidia的Omniverse是另一个很好的例子。该服务帮助企业将各种数字资产，无论其数据格式或者引擎类别如何，都能整合到一个虚拟环境中。 今日客运大楼 香港国际机场的数字孪生使用的是Unity 3D，集成BIM和GIS，从机场物联网中提取数据，与机场运营系统连接。Unity是一款游戏引擎，因为Unity在模拟方面的能力出色，可以渲染一个逼真的虚拟环境，还可以对它进行真实的压力测试，以模拟火灾、洪水、停电以及紧急情况下的人员流动。 同样，在上海安亭汽车城，使用Unity构建了自动驾驶的仿真测试系统。 Unreal虚幻引擎同样也在游戏之外的其他行业开始深度使用。在佛罗里达的Tampa，不仅有完整的数字孪生体，而且在此基础上制定了未来五年的发展规划。 3D引擎越来越多的应用于各行各业 纵观科技发展史，通常不会出现立即彻底改变行业的东西。一次革命性的改变多个行业的事情可能需要一个世纪甚至更久，虚幻引擎正在这么做，建筑、工程、施工（AEC）、影视制作、产品设计、车辆设计、培训和制造。 星球大战衍生剧《曼达洛人》拍摄花絮 《复仇者联盟》的导演罗素兄弟也与Epic合作使用虚幻引擎4.27的摄像机内特效工具集，测试了新的拍摄方法。在片场虚拟制片的场景就像照片一样逼真，直接就能用于拍摄，还可以移动各种虚拟道具，改变太阳方向，改变布景，现场就能所见即所得。虚拟美术部门可以控制从概念设计到最终成像的所有过程。 当然，虚拟引擎和定制的，不开源的虚拟世界只是虚拟平台的一个子集，而不是虚拟平台的同义词。热门多人游戏，即便涉及用户修改，即便自由城模拟了真实世界中1992年和2013年的两代的纽约，它仍然不是一个虚拟平台。 GTA4从萤火虫岛看阿冈昆 虚拟平台必须有三维重建的工具集，可以让更多的人便捷的加入到元宇宙的内容设计和场景建设之中来，支持它的服务，并整体上运营它的能力。 这也是元宇宙的潜力如此让人兴奋的地方，随着世界转向镜像世界和模拟技术的发展，以前独立的虚拟场景，形成大范围互联，就成为可能。 未来展望：开源城市 开源，一开始是针对软件的共享源代码的开放合作方式，后来引入开源硬件、开源数字内容、开源媒体、开源建筑。多伦多还用这个概念推广了一个开放数据计划。 我们用开源城市来指代城市元宇宙中，通过新的技术革新所产生的新的社交空间、集体人类代理、智慧的新形式。 设想业已充分智能化的现实城市只是众多城市分支之一，只是由开源城市管理者所维护的发布版本，任何公司、团体、个人，均可以进行复刻，发展出自己的城市元宇宙分支。这些虚拟城市中，建筑可以改变，风格可以调整，甚至可以发展出物理规则完全不同的世界。 城市元宇宙中，除了公共摄像头、公共物联网传感器、民用卫星、远程遥感等基础设施，还有每个人的手机和其他穿戴设备，在被允许的情况下，都可以通过一个开放的接口，实时更新城市元宇宙中的位置、身体状况、城市实景。 Hall@The Thirteenth Floor 这样的开源城市中，城市元宇宙的架构不再是通过对物理城市的历史变迁的分析来描述，还包含了每个城市参与者的氛围、情感、感觉的重要性。每个人都将拥有一个属于自己的城市，一个真正的可以由自己去规划、去实现、去生活的城市。 （未完待续） 子弥实验室是广东粤港澳大湾区国家纳米科技创新研究院的下属一级单位。由中科院院长白春礼于2020年11月21日在黄埔揭牌成立，中科院院士赵宇亮任实验室主任。 “子弥”一词来源于传统佛教宇宙哲学——“芥子须弥”，意思是微小的芥子中能容纳巨大的须弥山。子弥实验室“小”中“生”大“，思考、设计、产生人类没有的技术和产品，成为改变人类思维模式、改变人类科技进程、改变人类工作模式、改变人类生活方式的发源地。 子弥实验室致力于研究面向未来的关键共性技术，希望寻找对科技充满痴迷，思想未被格式化的人、行为未被同步化的人、认知未被标准化的人、情怀未被世俗化的人，共同用思想创造人类没有的技术和产品。 email：tony@cannano.cn |
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