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元宇宙:畢馬威-元宇宙行業研究:初探元宇宙

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1.元宇宙的起源、定義及特征

1.1起源

元宇宙的概念最初來源于1992年出版的美國科幻小說《雪崩》,書中描述了一個平行于現實世界的網絡世界–Metaverse,所有現實世界的人在Metaverse中都有一個替身。真實世界的人通過控制其替身,在Metaverse中進行人際交往和競爭以提升自己的地位。Metaverse由“meta”和“universe”兩個詞組成,意為超越/元宇宙。2021年3月,沙盒游戲平臺Roblox將“元宇宙”概念放入招股書中,被稱為“元宇宙”第一股,隨后Facebook更名為Meta,進一步引發全球范圍內資本市場和業界的廣泛討論,形成了“元宇宙”現象。

2021年可以被視為“元宇宙”元年。元宇宙在這個時間點獲得廣泛關注,一方面得益于各種核心技術、硬件不斷發展,使得一些面向消費者的產品不斷完善和落地,例如OculusQuest2自2020年開始發售以來,銷售量已經超過1000萬臺1,新一代的Quest也正在開發中。另一方面,新冠疫情的爆發極大改變了人們工作和生活方式,迅速推動了網上購物、遠程辦公、視頻會議、線上教學等的普及。同時,新冠疫情也極大加速了企業的數字化轉型。畢馬威面向全球大企業CEO的調查顯示,80%的受訪者表示疫情加快了企業的數字化轉型,其中30%表示當前進度已遠超之前預期2。重大的社會事件往往會對經濟發展帶來多重效應。例如2008年的次貸危機一方面帶來了全球的經濟衰退,但另一方面,也正由于經濟危機使得人們的收入受到影響,為共享經濟公司提供了發展機遇。

互聯網經濟在經歷了1.0和以移動互聯網為標志的2.0發展階段后,用戶紅利和時長紅利增速均已趨于見頂,而元宇宙作為虛擬世界和現實世界融合的載體,蘊含著社交、內容、游戲、辦公等場景變革的巨大商業機遇,給未來人類的生存環境和生活方式帶來無盡想象。

1.2定義及特征

目前針對元宇宙還沒有公認的定義,從業界針對元宇宙的諸多討論來看,元宇宙是由包括區塊鏈、AI、交互傳感技術等集成類技術賦能的一個實時在線網絡,是數字和物理世界相互作用下形成的有機生態體系,對生活、工作、商業、經濟帶來深遠影響。

Roblox在其招股書中列出了元宇宙的八大特征,分別是:身份、朋友、沉浸感、低延遲、多元化、隨地、經濟系統和文明。Beamable公司創始人JonRadoff也提出“元宇宙”構造的七個層面:體驗、發現、創作者經濟、空間計算、去中心化、人機互動、基礎設施。

綜合來看,我們認為元宇宙具備如下幾大核心特征:

沉浸式體驗:參與和沉浸感是目前元宇宙最明顯的特征之一,也是近期元宇宙發展的主要突破口。沉浸感改變了傳統人與科技之間的互動方式,是元宇宙最吸引人的標簽。XR技術包含了AR(增強現實)、VR和MR,這一技術集群的不斷發展幫助元宇宙實現無處不在的沉浸感,并從游戲、社交等泛娛樂體驗逐步延伸到各種現實場景的線上線下一體化,滿足人們對極致娛樂體驗和效率提升的需求。

開放性:構成元宇宙的系統需要開放各類技術接口給第三方,實現生態的豐富和多樣化,這樣才能夠包容海量用戶和內容。以Roblox的商業模式為例,開發者友好和P/UGC模式使其在2020年實現了平臺使用總時長約306億小時,活躍用戶的日均使用時長則達到了2.6個小時3。同時,設備需要具備兼容性和低門檻的特征才能實現海量用戶實時在線,達到其強社交的社會屬性。

虛擬身份:現實世界的用戶可以在元宇宙中擁有一個或多個身份。現實世界中的人運用虛擬分身進行社交、消費、娛樂甚至生產。同時,在不同的監管模式下,虛擬身份和現實身份之間的關系可能是“前臺虛擬,后臺實名”,也可能是匿名的。元宇宙中的虛擬身份未來可能會成為新的消費主體。

不斷演化:元宇宙的存在是不間斷并不斷演化的。無論參與者在線還是離線,元宇宙內的事物仍在繼續發生和發展,并且對參與者的虛擬身份產生影響。

虛實互動:數字孿生等技術通過模擬和復制物理世界,將數字世界的邊界延伸,并反作用于物理世界,兩者的邊界逐漸融合,數字世界和物理世界產生互動、互相影響。

新的確權方式:在傳統的農業、工業經濟體系中,價格的基礎是供給和需求的關系。增加生產會帶來邊際成本,并且產品的擁有和使用通常具有排他性,稀缺性成為決定價格的關鍵。在互聯網時代,信息復制的邊際成本幾乎為0,信息的傳播也更為快速,但確權的難題使得信息的使用者并不一定為此付費,而信息生產者可能難以從使用者手中獲得報酬。在元宇宙時代中,借助于NFT等區塊鏈技術,每一個文件、數字物品都可以被打上獨有的標簽,或者賦予特殊的涵義,從而成為可被認證的、獨一無二的產品。未來元宇宙中的定價體系可能是由市場對該商品的共識、稀缺性及流動性等多因素共同決定的。

1.3元宇宙生態

元宇宙是一個由多種技術構成的生態體系,它包括感知交互設備、網絡傳輸、芯片算力等基礎硬件,以及在此基礎上,由人工智能、區塊鏈、云服務等核心技術共同構建的數字世界。元宇宙在消費者端、企業端、政府端都可以被廣泛使用,對娛樂、購物、遠程辦公、金融、制造業、城市治理、研發等領域帶來深刻影響。同時,元宇宙帶動的經濟和商業模式的變革,也必將催生新的產業,形成新業態和新物種。

畢馬威將研究元宇宙中的新商業模式:11月19日消息,畢馬威(KPMG)任命Alyse Sue為元宇宙期貨的新負責人,該職位將致力于實施元宇宙和加密等技術,為公司尋找新的商業模式。

Sue表示,畢馬威對元宇宙技術的未來以及未來提供這些服務可能帶來的收入數額表示樂觀。目標是到2025年為畢馬威建立一個價值數百萬美元的業務。這個確切數字意味著什么尚待發現,但我們希望在這個時間框架內建立一個可持續的業務。(News Bitcoin)[2022/11/20 22:07:58]

2.元宇宙基礎硬件

元宇宙技術涉及包括芯片、5G傳輸、人工智能、區塊鏈等多領域硬件及軟件核心技術及其應用,被視為融合多項科學技術的集大成者。也正因如此,元宇宙產業的整體技術發展很大程度依賴其各個子賽道的科技進度,木桶效應較明顯。目前很多技術和解決方案還停留在概念階段,如在LCoS或microLED屏幕上實現高分辨率高刷新率實時屏顯、毫秒級別萬兆網絡傳輸、可自由創作的強人工智能等方面。元宇宙產業的整體技術發展還處于萌芽階段,距離接棒移動互聯網成為數字經濟下一站還有較長的道路要走,需要多方面技術的協同發展。

硬件基礎設施作為元宇宙的底層生態支持,不僅明確了元宇宙產業的基本技術框架,其發展路徑也為未來產業整體技術迭代、升級和進化指明了道路。現階段,元宇宙產業相關硬件的技術發展主要集中在以下幾個方面。

2.1感知交互設備

目前元宇宙產業對于交互設備有兩種比較主流的思路,第一種是通過可穿戴設備如XR頭盔、智能手環、電子皮膚等設備采集人體活動信號,同時通過頭顯設備做輸出顯示,完成交互;第二種是腦機接口思路,通過體內植入或頭部外接的形式,直接采集腦電波或電信號,再經計算、編譯等步驟,完成人機交互。

以XR設備為交互媒介的研究起步較早,2012年就有比較成功的商用案例,行業中業已研發出了應用于頭部顯示裝備的Inside-out光學跟蹤系統和基于手柄在六自由度運動軌跡的6DOF動作跟蹤技術,形成了目前行業較為成熟的“Insideout+6DOF”的空間定位加動作捕捉解決方案,在OculusQuest2、PicoNeo3和三星Odessey等XR設備上普遍應用。

據IDC統計,2020年全球虛擬現實終端出貨量約為710萬臺,預計2024年終端出貨量將達到7670萬臺。4而腦機接口的概念目前還處于實驗狀態,尚無成功商業落地的案例,因此從技術儲備角度來看,XR設備是目前最有希望實現元宇宙現階段發展需求的交互設備,也成為未來元宇宙基礎建設的重點。

雖然XR設備發展起步較早,商業化程度高,出現多款消費級別產品,但距離滿足元宇宙對于交互設備的要求仍有很長道路要走。主要問題集中在XR設備的近眼顯示技術,尤以“紗窗效應”問題最引消費者關注。因為XR設備為近眼顯示設備,對于屏幕和內容的分辨率和刷新率有著極高的要求,當屏幕和內容的分辨率不足時,人眼會直接看到顯示屏的像素點,就好像隔著紗窗看東西一樣,其根本原因是低分辨率下實時渲染引發高對比度邊緣出現分離式閃爍現象。要解決這個問題,就需要提升XR設備的分辨率達到人類單眼分辨率級別,即12540x6840像素,此數值介于8K和16K分辨率之間,因此要達到“視網膜”般的擬真效果,8K分辨率是最低門檻。同時為了防止近眼顯示出現眩暈現象,120Hz以上的高刷新率也是必要條件。因此,滿足XR設備高刷新率、高分辨率,同時還兼顧移動性和能耗的顯示技術和屏幕成為近眼顯示領域亟待攻克的難題,為業界技術發展提供了方向。

2.2網絡傳輸

元宇宙最大的特點就是完全沉浸感,因此高分辨率、低時延的畫面傳輸對元宇宙體驗來講是必須項,這對于網絡傳輸的帶寬、延遲提出了新的需求,同時元宇宙內數以億計的交互用戶量級將對網絡傳輸的可靠性提出更高要求。目前主流消費級XR設備分辨率均為2K,部分可達到4K分辨率,但距離理想元宇宙終端至少8K的分辨率還有一定距離。4K分辨率下,經H.265標準壓縮比壓縮后,4K內容需要的理論傳輸速率需要在12到40兆每秒之間5。根據中國信通院2021年調研數據顯示,我國4G移動網絡在重點城市場景中的實際數據下載速率整體穩定在40兆到80兆每秒之間,5G移動網絡在各重點路段平均下載速率整體穩定在600兆至1000兆每秒之間6,可以滿足移動4K分辨率XR設備的對于網絡帶寬的要求。而8K的分辨率是7680×4320,是4K分辨率的4倍,經H.265標準壓縮比壓縮后,8K內容需要的理論傳輸速率約288至960兆每秒7,遠高于目前我國4G移動互聯網的平均下載速度。

但是在我國主要鋪設的的5Gsub-6網絡下,網絡下載速率理論峰值可達到2000兆左右,處理8K分辨率的XR設備數據吞吐較為可行。5G網絡除了高帶寬的特點契合未來XR設備的發展方向外,其低延遲、可處理海量連接的特性也為元宇宙虛擬世界與現實之間超大型高質量交互提供了可能性,因此5G網絡尤其是5G終端的普及和基站的覆蓋率對于滿足現階段XR設備無線化、輕量化起著決定性作用。我國目前5G終端用戶達到4.5億,5G基站約115萬個,地級市和超過97%的縣城城區實現5G網絡覆蓋8,為我國發展元宇宙基礎網絡建設打下了堅實的基礎。展望未來,元宇宙由于其完全沉浸感和高仿真性及復雜性,有可能產生人類歷史上最大的數據量,因此對于低延遲和高帶寬的需求,未來6G的推廣和普及將成為關鍵點,同時,未來元宇宙強調“隨時、隨地”的概念,因此對于網絡接入性將會有著更高的要求,但現階段基站覆蓋+終端接受的模式存在信號受地域影響無法觸達或信號差等問題,因此世界各國也在積極開展對“低軌衛星+5G/6G”融合網絡的探索。

畢馬威推出KPMG Chain Fusion,幫助客戶管理加密和傳統資產:畢馬威會計師事務所(KPMG)推出了高級分析功能套件KPMG Chain Fusion,以幫助客戶管理公共和私有區塊鏈網絡上的加密和傳統資產,解決在機構加密資產市場競爭中面臨的復雜性問題。KPMG Chain Fusion的核心是利用結構化數據模型,將源自區塊鏈基礎架構和傳統系統的數據進行組合,以支持針對業務、風險和合規性的分析。[2020/6/23]

2.3芯片算力

元宇宙需要大量高質量的、獨特的、并且可供自由探索的內容豐富和填充其數字世界,僅靠用戶生成內容和平臺生成內容是遠遠不夠的,隨著人工智能算法的不斷優化,芯片所提供的算力不斷提升,人工智能生成內容逐漸成為業界對于海量內容創作的主要解決方案。但是AIGC需要強AI的支持,目前主流的人工智能訓練多是基于卷積神經網絡的深度學習網絡,計算量極大,因此業界通常會選擇利用更高算力的處理器對訓練過程進行加速。

元宇宙離不開人工智能的發展,同時也需要對終端進行實時仿真環境渲染和物理碰撞的模擬,傳統CPU的運算能力遠不能滿足其高速計算量,因此未來元宇宙需要更專業、更高效的人工智能芯片,如可針對特殊應用開發的專門應用集成電路芯片,或者具有高度可定制化的現場可編程門陣列芯片,同時也需要有更高性能和渲染能力的GPU芯片。現階段芯片設計和制造需考慮到材質的物理極限,像GPU通過疊加CUDA核心數量來提升算力的堆料思路已不足以應對元宇宙指數級增長的算力需求。隨著芯片制程工藝愈發先進,傳統硅基芯片的制造已逐漸逼近摩爾定律的物理極限,業界亟需另辟蹊徑尋找新材質、新科技、新架構以實現算力的量變到質變,量子計算、硅光芯片和光子芯片等未來技術也正得到越來越多的關注。

3.元宇宙核心技術

元宇宙整體技術發展不僅需要底層硬件的支持,同樣也需要上層應用和算法的突破,隨著應用技術的迭代和算法的優化,現階段元宇宙已初步具備游戲、娛樂、教育、生產、社交、創作和交易等現實功能,也已具備身份、朋友等社會屬性,同時由于引入了區塊鏈的概念和技術,使得元宇宙具備構建去中心化經濟體系的能力,距離初步構建平行于現實的虛擬數字世界更近一步。

3.1區塊鏈

在萬物數字化的元宇宙中,現實世界中基于“實體”和“信用”的認證體系已經不能和數字世界相匹配,因此在元宇宙的價格體系和交易體系主要是建立在區塊鏈的概念之上。區塊鏈的本質是分布式賬本,通過哈希算法及時間戳技術儲存數字信息,然后通過分布式存儲和廣播共識機制確保交易認證的正確性和不可篡改性,因此區塊鏈技術具有高效、穩定和透明等優勢,可以有效地解決元宇宙中價值歸屬、流通、變現和虛擬身份等認證問題。

元宇宙中數字身份、游戲道具或專有飾品等具有唯一性和不可復制性的數字資產在元宇宙世界中的交易和流通則更為復雜,因此基于區塊鏈技術的非同質化代幣概念被廣泛應用于此。NFT技術是區塊鏈技術的一個分支,通過將記載著交易信息的憑證電子化,使其可以在區塊鏈上儲存,并通過區塊鏈的共識機制廣播至全鏈路確保其實時性和不可篡改性。同時NFT還兼具不可分割、不可復制和唯一性等特征,使其在特殊數字資產的確權和交易上有著廣闊的發展空間,2020年NFT市值達到3.38億美元,同比增長139%,并且截至2021年3月NFT作品單筆成交額最高達6934萬美元9。隨著元宇宙概念的興起和人們對于個性化意識的日益提升,NFT概念及其技術的發展將會受到持續關注。

目前區塊鏈領域的痛點來自于兩方面,一方面,隨著區塊鏈的發展,鏈上交易數量呈幾何級增長,對于基于分布式賬本和全局共識機制的區塊鏈來講,節點存儲的區塊鏈數據體積會越來越大,數據儲存成為潛在問題,并且隨著區塊以及節點的體積不斷增長,其數據確認時間越來越長,嚴重影響交易效率;另一方面,跨鏈數據交互問題,隨著區塊鏈概念的爆火,各種公鏈、私鏈如雨后春筍般出現,而目前并沒有公認的跨鏈技術標準,各種技術方案層出不窮,導致跨鏈交易難、效率低、費用高。這兩方面原因都將嚴重影響其在元宇宙體系建設中的應用,是未來區塊鏈領域亟待解決的難題,但也為未來技術迭代、發展指明了方向。

3.2人工智能

人工智能作為元宇宙的技術支撐近年來發展迅速,以美國為首的發達國家利用互聯網和科技巨頭大力布局人工智能產業,已形成較為完善的AI技術生態。中國起步稍晚,但得益于人口基數大,數據積累上有天然優勢。數據量規模對于算法訓練、人工智能具有十分重要的意義,我國已明確將數據作為新時代重要的生產要素10。隨著國產化進度的不斷提升,我國在人工智能領域也具有巨大發展機遇。

人工智能可以為元宇宙大量的應用場景提供技術支撐,其在元宇宙中扮演的角色可謂舉足輕重,其應用主要集中在智能語音、NLP自然語言處理、機器學習和計算機視覺四個方面,為元宇宙中用戶與用戶、用戶與系統、不同系統之間的溝通與交流提供了技術理論和應用框架。具體應用包括通過NLP自然語言處理人機之間的交流與溝通,在增強實時溝通效率的同時弱化系統NPC的機器屬性;通過智能語音算法,完成不同語言玩家之間的無障礙交流;通過海量數據進行機器學習,訓練人工智能進行內容創作,從而達到從UGC和PGC到AIGC的轉變。

動態 | 畢馬威報告:區塊鏈有望吸引更多金融科技投資者關注 尤其是在小額融資領域:據中證網報道,畢馬威9日發布半年度《金融科技脈搏》報告,報告指出,2019年上半年的金融科技投資活動相對淡靜,部分原因是中國支付行業受惠于過去兩年的投資增長和巨額交易,發展成熟度已顯著提高。但金融科技業中多個較欠成熟的領域目前仍在快速成長,包括小額融資和消費金融。區塊鏈有望吸引更多金融科技投資者關注,尤其是在小額融資領域。[2019/8/10]

目前人工智能還停留在弱AI階段,即人工智能只能在人為設定條件下進行互動和創作,未達到自主學習和成長的階段,因此現階段人工智能在元宇宙場景中的技術發展主要集中在從弱AI到強AI的轉化,通過優化機器學習模型算法,從監督或半監督機器學習模型如決策樹、SVM向無監督機器學習模型如深度學習、強化學習發展,加強人工智能自主創作能力以便為用戶提供不重復、定制化、可自由探索的游玩體驗。

3.3云技術

現階段基于云技術的應用形態呈現出多樣化的趨勢,從云儲存到云計算再到云應用,云服務器位置根據需求也各有不同,向云、霧、邊、端等各種不同方向發展。目前云技術在元宇宙中的發展主要集中在三方面:算力,儲存和渲染。

在算力方面,元宇宙作為完全數字化虛擬時空,其中人、機、物及其之間的交互都需要依賴相當高的算力,同時作為完全擬真世界,全時域實時穩定運行對于服務器的可靠性也提出了相當高的要求,普通本地中心化IDC無法滿足,而云計算作為架設在分布式機群上的計算平臺,在滿足元宇宙對于高算力和穩定性要求的基礎上,還兼顧低延遲和不同地區定制化配置的需求。在存儲方面,元宇宙是基于區塊鏈技術來搭建價值和交易體系的,而區塊鏈的本質是通過分布式賬本達到去中心化交易。因此基于云端的分布式計算集群更契合區塊鏈的去中心化交易思維,同時也避免單個區塊鏈節點數據過量儲存的問題,同時分布式的數據儲存可以通過相互備份形成類似“raid陣列”效果保護數據整體一致性,提高數據丟失容錯率和數據恢復操作空間。在渲染方面,元宇宙作為主打“隨時、隨地”輕量化概念的世界級應用,需要大量的算力進行圖片渲染和物理碰撞模擬,對于終端的性能和承載能力有著極高的要求,有悖于元宇宙“anywhere,anytime”的輕量化設計初衷,也不利于市場推廣,因此利用云渲染可動態分配算力的優勢,分離運算端和顯示端,在云端完成畫面渲染然后利用最近CDN以低延遲推送畫面到終端才是未來云計算在元宇宙的技術發展方向。

3.4數字孿生

數字孿生的概念最早被美國航空航天局應用于阿波羅項目中,通過制造兩個完全一樣的空間飛行器,利用留在地球的飛行器對在外太空執行任務的飛行器進行仿真試驗和模擬,而留在地球的飛行器也被稱為“模擬器”或“孿生體”,由此引出了數字孿生的概念雛形。2003年,密西根州大學的邁克爾·格里夫斯教授教授首次提出了“物理產品的數字表達”概念,認為物理產品的數字表達應具備抽象表達的能力,并能夠對物理產品進行真實條件或模擬條件下的測試。2014年,在其撰寫的“DigitalTwin:ManufacturingExcellencethroughVirtualFactoryReplication”中,格里夫斯教授首次引入了數字孿生的概念并對其進行了詳細的定義,根據其理論框架,一套完整的數字孿生體系應包括物理空間、虛擬空間、聯結物理空間和虛擬空間的數據流、聯結物理空間和虛擬空間的信息流等要素。其定義也被各界廣泛接受,并廣泛應用于產品設計、產品制造、醫學分析、工程建設等領域。

數字孿生作為仿真和模擬領域的前沿技術,與元宇宙構造現實社會的拓展和延伸的概念高度相符,成為元宇宙在虛擬世界中構建現實世界數字孿生體的基礎應用,將極大程度提升元宇宙的構建效率與真實體感。隨著底層技術的發展和元宇宙概念的火爆,數字孿生的概念逐漸走入人們的視野,業界也在積極探索其應用。微軟公司就曾在其模擬游戲《微軟模擬飛行2020》中通過與奧地利初創公司Blackshark.ai合作,基于衛星數據和數字孿生技術生成地球3D數字孿生體,為玩家提供提供結合地理空間數據和三維模擬環境的飛行體驗。而美國的Nvidia公司基于現實世界物理定律和邏輯,構建并發布Omniverse開放式創作平臺,利用其強大的PhysX物理模擬引擎和RTX光線追蹤技術為創作者提供了構建數字化現實世界的技術平臺,降低了數字孿生的創作門檻。不僅如此,Nvidia還開發了OmniverseAvatar工具平臺,集成了基于NLP算法的語音識別與交互、人工智能、視頻渲染等前沿技術,為基于現實人物照型構建虛擬數字人提供了工作平臺。

隨著物聯網技術和5G移動網絡傳輸技術的發展,利用物理模型、傳感器更新、運行歷史等數據,數字孿生的仿真過程越來越實時和精確,在其技術發展過程中,孿生體的形態也逐步發生改變:從概念初期在現實世界制造1:1完全模擬體,到應用階段利用現實世界中的小比例物理模型進行模擬,再到現階段利用動補和3D建模技術在數字或虛擬空間中進行全態、全時段模擬。其模擬對象的范圍也伴隨其模擬能力的增強而不斷擴大,從對單一現實中物體如汽車、飛機的運動軌跡及狀態進行模擬,到對現實中復雜性系統工程的運行狀態進行模擬如數字工廠、模擬區域天氣系統,并且隨著人工智能和感知交互技術的發展,其模擬目標呈現出從物體到有機生命體的演變趨勢。同樣,作為系統性、多學科交叉領域,數字孿生領域也有木桶效應,需傳感器、芯片算力、3D視頻渲染、全息顯示、空間算法等多方面技術協同發展,方能共建元宇宙美好未來。

動態 | 畢馬威:67%的企業沒有使用區塊鏈技術:據thenextweb報道,根據畢馬威會計師事務所對450名受訪者進行的一項民意調查,67%的企業目前沒有使用區塊鏈技術,約27%的受訪者表示不確定其組織是否在使用區塊鏈,大約60%的參與者表示他們愿意在組織內部采用該技術以實現任務的自動化。33%的受訪者認為,阻礙區塊鏈采用的原因是缺乏資源,而22%的人表示是由于缺乏資金。此外,22%的人還談到缺乏技術上的能力。[2019/4/10]

隨著元宇宙概念的盛行,虛擬偶像、虛擬主播、虛擬員工等也開始進入大眾視野,據預測,2030年我國虛擬數字人整體市場規模將達到2700億元11。這一系列擁有數字化外形的虛擬人物,與具備實體的機器人不同,主要依賴手機、PC等電子屏顯示設備存在,且具備三大主要特征12:

人的外觀,具有特定的相貌、性別和性格等人物特征;

人的行為,具有用語言、面部表情和肢體語言表達的能力;

人的思想,可以在不同的情境下與人交流互動。

在此基礎上,根據外觀擬人程度的不同,可以進一步細分為二次元、3D卡通、3D超寫實和真人形象等四種類型,例如虛擬歌姬洛天依、百度的虛擬AI助理度曉曉、虛擬偶像AYAYI和新華社的AI合成主播新小萌。

根據交互方式的不同,虛擬數字人又可以分為智能驅動型虛擬數字人和真人驅動型虛擬數字人。智能驅動型虛擬數字人主要是以深度學習技術驅動其語音、面部表情和肢體動作等,本質上是人工智能,但會擁有一個定制化的虛擬外表。智能驅動的虛擬人受到各種感知技術,包括語音合成、自然語言處理、語音識別等各類技術綜合影響。例如,初代虛擬偶像初音未來、以及清華的虛擬學生華智冰就分別是該類型數字人在文娛和教學領域的應用。真人驅動型虛擬數字人是以真人為核心,用戶可以通過3D建模、動作捕捉、渲染等技術,在網絡上形成一個自己的虛擬化身。相對于智能驅動型,真人驅動型的使用互動感高,目前多應用于泛娛樂領域。例如B站的部分主播通過動作捕捉平臺,建立自己的虛擬形象,并以虛擬形象與其他用戶互動或者表演。

目前虛擬數字人已經在娛樂、零售、教育、金融等多領域有了落地場景,未來還將被更加廣泛地被應用到文旅、醫療、甚至工業、制造業中。

4.元宇宙的十個應用場景展望

十八世紀“科幻小說之父”凡爾納曾在小說中暢想過潛艇和火箭,當時天馬行空的想象如今早已成為現實。人類也許將見證新的科幻照進現實,元宇宙世界正在從科幻小說中逐步脫胎成型。元宇宙技術雖然仍處于早期,但一旦落地也可能對諸多行業帶來深遠影響。元宇宙在以下十個領域的應用場景尤其值得期待,包括娛樂、社交、零售、制造業、金融、醫療、遠程辦公、教育培訓、研發、城市治理等。

4.1娛樂

在互聯網1.0和移動互聯網時代,頭部公司通常在某個核心用戶需求上形成突破,例如資訊、社交、娛樂和購物等,繼而通過流量優勢逐步拓展外延,形成生態。娛樂有望成為元宇宙的核心需求突破口,利用其技術的升級所帶來的沉浸感為用戶帶來顯著的體驗提升。

游戲:游戲是基于對現實世界的模擬、延伸、天馬行空的想象而構建的虛擬世界,伴隨底層硬件和技術的發展,游戲的概念已逐漸從單機電子游戲向大型多人、實時在線、開放世界發展,這與元宇宙的概念高度相似。大型的人機交互在線游戲構建了一個讓用戶在其中交流和娛樂的虛擬世界,有一些在此基礎上還開發出了類似于現實世界中的社會秩序。游戲可以成為元宇宙應用的一個突破口。以Oculus為例,其應用商店的游戲數量在2021年已經超過了200款,且每周都有更新。PICO的應用商店中游戲數量也有150多款。游戲作品方面,目前與“元宇宙”概念較接近的當屬Roblox游戲。這是一款兼容了虛擬世界、休閑游戲和自建內容的游戲,游戲中的大多數作品都是用戶自行建立的。同時,社區中有交易系統、等級系統和規則系統等,是一個可以自行運轉的體系。

影視:虛擬世界可以打造多人參與的沉浸式觀影體驗,突出身臨其境感。觀眾在影視劇所呈現的世界中甚至可以進行角色扮演,推動劇情的發展,開啟“影游聯動”的想象空間。目前VR的頭戴設備已經可以給予觀眾3D的沉浸式體驗,相信技術的進一步突破會帶來更多的想象空間。

演出、活動:觀眾以元宇宙中的虛擬身份參與,可以購買NFC演出門票、數字周邊、并對虛擬分身根據演唱會主題進行定制化設計。傳統的演唱會受到場地大小、天氣、座位視角等的限制,而虛擬演唱會可以為觀眾帶來沉浸式、多視角的豐富體驗。2020年4月,《堡壘之夜》與美國饒舌歌手TravisScott合作,在游戲中舉辦“Astronomical”虛擬演唱會14。這場演唱會有2300萬用戶參與,相當于坐滿130個鳥巢,這個數量級是線下不可能實現的。整個場景都實時可互動,觀眾戴上VR設備,不止能夠看到歌手在虛擬空間中化身的動作,聆聽環繞身邊的音樂,還能在這個過程中看到其他觀眾的反應和動作,一起揮手、跳躍等等。

4.2社交

目前以手機為主要載體的虛擬社交相對于傳統的線下社交而言,突破了時間與空間的限制,交流方式主要為文字、圖文、短視頻,是目前使用最為廣泛的社交方式,深刻影響了我們的日常生活、工作、和人際交往。

但虛擬社交仍然有著手機屏幕的隔閡,缺少線下社交的真實性與趣味性。在元宇宙的社交中,借用全息虛擬影像技術,搭建出虛擬現實平臺,互動方式從簡單的語音,文字,圖片,視頻延伸到突破時空限制的逛街、購物、看演唱會、玩游戲等,這種身臨其境的沉浸式體驗將極大地提升用戶的使用體驗,增加用戶黏性。相比于虛擬社交,元宇宙社交將進一步打破線上與線下的界限。

聲音 | 畢馬威:加密資產現在不可能被忽略:四大會計師事務所之一的畢馬威(KPMG)發布的一份報告顯示,它們對加密貨幣的看漲程度令人難以置信。結論:加密資產現在不可能被忽略。并且提到,監管機構也開始認真討論加密資產,這可能有助于推動機構參與,鼓勵市場考慮如何將這些資產納入現有的規則和法規,而且加密資產可能需要的新框架。對密碼創新的關注不能以犧牲安全性、遵從性和消費者保護為代價。[2018/11/22]

微軟于在2021年3月正式發布了MicrosoftMesh:全新混合現實協作平臺。通過佩戴其開發的AR設備Hololens2,可以設置一個虛擬形象,并與他人在一個共同空間協作,一起完成設計或者討論。例如多用戶可以遠程參與設計,參與者通過手部動作隨意調整設計,或者用3D設計圖畫出想要修改的部分,不僅達到了線下開會,面對面高效交流的效果,還一并簡化了設計和修改工作,極大地提高了溝通效率和設計效率15。

4.3零售

人貨場是零售的核心要素,元宇宙也從這三個方面進行了重塑。從人來看,元宇宙中的人不僅有用戶的數字替身,還包括虛擬偶像等。元宇宙的虛擬形象并不僅僅是現實用戶的鏡像,也有可能是增強版或者異化版的投射,品牌面向數字替身的營銷模式被稱為D2A(Direct-to-avatar),已經在得到越來越多的關注。

從貨來看,未來消費者可能為自己的數字替身在不同的場景中購買和搭配衣服、美妝、出行工具、甚至虛擬房產,虛實結合將為品牌商帶來新的增長空間。例如未來汽車制造商在推出新款汽車的時候,會在虛擬世界同時推出讓使用者試駕。或者元宇宙中網購,可以先試穿虛擬的衣服,付款后再送貨到真實世界的地址。

隨著Z世代消費大軍的崛起,不少品牌商已經開始對元宇宙進行布局,以期發掘潛在的商機。例如奢侈品商Gucci在一百周年品牌慶典時,把線下的GucciGardenArchetypes展覽搬到了游戲Roblox上,推出了為期兩周的虛擬展,5個主題展廳的內容與現實展覽相互對應。玩家還可以購買各種Gucci品牌的游戲服裝和配飾,一個虛擬的GucciDionysus包被用戶以35萬Robux,約合4115美元的價格買下,而在現實世界里,這款包的價格僅為3400美元,虛擬世界的消費潛力不容小覷16。

從場來看,在元宇宙時代,線上的商城和線下的秀場可能也會加速演變,為消費者提供全新的購物場景。目前一些品牌已經開始和元宇宙平臺合作打造虛擬空間。例如Nike和Roblox合作,推出虛擬世界Nikeland,并向所有Roblox用戶開放。

4.4制造業

元宇宙可以推動工業尤其是制造業的智慧化程度,通過構建與真實世界等比例的工業數字孿生體,收集產品研發、生產制造或商業推廣等數據并進行分析,并將結果反哺倒現實生產中以達到最優運行狀態或最優規劃。

美國Nvidia公司于2020年12月發布Omniverse開放式平臺,旨在創建和連接虛擬世界,依靠其強大的PhysX物理仿真引擎和RTX光線追蹤技術,為企業和創作者提供虛擬協助和物理級準確的實時環境渲染和模擬等服務。通過開源,允許使用者自由編輯、模擬設置、調整外部環境參數等,目前已達到對剛體動力、破壞和斷裂、汽車動力以及流體動力等效果的模擬,其對于物理屬性的把控和光線追蹤的渲染為用戶提供了沉浸式可視化創作體驗。寶馬集團利用Omniverse平臺為其全球31座工廠建立全比例數字化虛擬工廠,通過工業數字孿生體模擬其真實運轉環境和效率,在協調生產資源分配以及定制化需求的基礎上,利用Omniverse強大的物理仿真引擎和協同創作能力,進一步提升新車研發和規劃能力,其負責人也曾表示使用Omniverse有望將寶馬的生產規劃效率提高30%17。

在制造業數字化轉型趨勢下,元宇宙以及數字孿生等基礎應用將成為企業未來設計制造、規劃、市場運營以及服務客戶重要的解決方案,并且隨著人工智能技術和算力的不斷提升,相信元宇宙及其技術在未來建設制造業中將發揮更大的潛力,助力其完成從制造到智造的脫變。

4.5金融

元宇宙也將對金融業帶來諸多變革。例如,就銀行業而言,元宇宙銀行可以打造無所不在的沉浸式服務。客戶在元宇宙中,既可以使用虛擬分身“一鍵直達”銀行廳堂,享受AI虛擬員工的引導和服務;也可以通過特定指令在元宇宙中隨時“召喚銀行”,辦理金融相關業務。例如韓國國民銀行已經在元宇宙環境中開設了虛擬金融服務中心,客戶可以走進虛擬中心獲取信息,并通過視頻通話與現實生活中的客服進行交談。18目前已經有國內銀行推出了虛擬數字員工,并能準確完成銀行交易場景的自助應答、業務辦理、品牌代言等服務,下一步虛擬員工的職責范圍將逐漸覆蓋銀行業務的全流程。

有別于線上金融需要客戶手動輸入身份證號、銀行卡號等進行個人信息才能開立賬戶和使用金融服務,無感體驗是元宇宙金融的另一特征。例如在元宇宙中,在區塊鏈加密技術的幫助下,客戶可以感受到無感式的賬戶開立流程,人臉識別、協議確認等也可以更為便捷的執行。根據客戶的需求,產品經理甚至還通過手勢拖拽進行現場全流程的數字化產品制造。產品的實時制造,要求具有強大的模塊化、組件化的元宇宙業務中臺,以往的立項、開發排期、測試、合規檢查等,都要求在元宇宙中瞬時完成,這要求極強的云計算能力,高度的AI智能程度,自動化的智能合約審批流程等。

同時也需要指出的是,金融業作為現代經濟的血脈具有一定特殊性,在風險、合規等方面有著更嚴格的要求。元宇宙在金融業的應用也需要關注其對金融風險帶來的新的挑戰,加強隱私保護、信息安全、反洗錢等方面的管理。

4.6醫療

元宇宙可以覆蓋診斷治療、遠程醫療、遠程病人護理和監控等潛在應用。如果在將來可以將虛擬診療體驗從2D提升到3D體驗,或開啟醫學的重大進步。從目前來看,VR、人工智能等技術已經開始被應用到醫學前沿的多場景中:

醫療培訓:使用虛擬實景來培訓醫務人員,讓學習者更有代入感,VR/AR可穿戴設備可以提供患者疾病的360°視圖,以便醫生擁有直觀的學習體驗。這也是現階段很多創新科技公司的主要推進方向。

外科手術和護理:隨著人口老齡化,社會醫療需求增加,手術機器人可以最大限度減輕醫務人員的工作,減輕醫療機構人手不足的負擔。目前微創手術機器人可用于輔助醫生切除腫瘤和進行復雜的脊柱手術,隨著技術迭代,或達到解放醫生雙手的飛躍。同時,康復過程中,機器人可為病人提供物理治療等護理服務,減輕醫護人員壓力。但該場景實現建立在信息傳輸無延遲的情況下,5G/6G技術的實施可能會為此場景帶來突破。

此外,AI診療、智能健康管理等也是醫療領域重要的落地場景,但目前無論是能夠量化的病癥還是可穿戴醫療檢測設備的發展都尚處于早期,仍需技術的進一步突破才能得以實現。也許未來在元宇宙中的虛擬人將會變成全息人,將人體的各部位實現完全數字化。例如病人的心臟不舒服,可以在醫療元宇宙中用納米機器人進行檢查,并通過虛擬化操作實現對本體的診療。

4.7遠程辦公

疫情下遠程工作和在線交流正變得越來越常態化,遠程工作和在線交流正變得越來越常態化。然而,目前遠程會議主要以手機、計算機、平板設備為載體,其效果與現場會議仍存在差距,在臨場感、沉浸感,甚至儀式感方面都有著很大的缺失。

元宇宙的“全息虛擬會議”將很大程度解決這些問題,打造身臨其境感。戴上特制的眼鏡,全息投影的會議室、產品模型、屏幕等會瞬間出現在你的眼前,參會的同伴也以三維形式出現在身邊。Meta于2021年8月推出的全息虛擬會議軟件“HorizonWorkrooms”正是這一方向的探索19。用戶戴上頭戴設備OculusQuest2,進入軟件工作界面,首先為自己制作一款“虛擬化身”,這種“化身”可以通過“捏臉”的方式展現用戶的面部和身體特征,但仍然以卡通人的三維形象出現在會議中。

此外,虛擬會議還可以很好的還原空間感。例如參會者可以走到虛擬會議室中的黑板前記錄頭腦風暴的想法。除遠程工作和會議外,全息虛擬技術還將被廣泛運用于數字孿生的多場景中,例如工廠、實驗室、手術室的遠程操作指導等。

4.8教育培訓

現階段教育行業中,教學方式主要以板書、圖片、文字或符號等2D內容展示結合老師口述或視頻授課為主,痛點在于2D學習情境下學生參與度不高,無法有效激發學習興趣,只能依靠老師進行被動式知識填充,造成記憶不牢固、學習效率低等問題。而依托虛擬現實、增強現實等技術,可以將學生置身于高還原度、高擬真、具象化的3D學習情境中,充分發揮虛擬三維空間的展示力和解釋力,將抽象復雜的概念簡單化,降低理解難度,提升學習效率。同時,現階段Inside-Out空間位置定位技術和基于手柄采集六個自由度數據進行運動軌跡追蹤的6DOF技術日趨成熟,逐漸裝備在消費級產品中出現如Facebook的Oculus系列和三星的Odyssey系列。依靠裝備Inside-Out+6DoF技術的可穿戴設備,學生可以與虛擬環境、抽象概念或老師、同學進行互動,得到沉浸式的學習體驗,進而激發學習熱情,提升注意力水平,另一方面寓教于樂避免填鴨式教學,通過自主學習鞏固加深記憶。值得注意的是,我國教育部在《教師教育振興行動計劃》中也指出,要充分利用虛擬現實等新技術,推進信息化教學平臺的建設,推動教學方式的變革20。同時對于行業培訓產業,借助虛擬現實技術,構建更高效、更安全的模擬仿真工作環境,降低某些行業培訓實操的經濟和實踐成本,最大程度的幫助學員做到培訓和實操的無縫對接,提高培訓效果和效率。

4.9研發

元宇宙的核心技術之一就是利用人工智能、2D、3D圖像技術及強大物理引擎為用戶構建現實世界的拓展和延伸,因此其在科研領域動態效果模擬和結論推演方面有著得天獨厚的優勢。近年來,數字孿生概念也廣泛地被應用于航天、空間物理等領域,2021年9月份,由美國、日本、澳大利亞、法國、西班牙、意大利、阿根廷等多個國家聯合組成的國際科研團隊,通過超級計算機在持續2000萬個超級計算機小時工作下,成功從自137.7億年前宇宙大爆炸那一刻至今的假想數據中模擬出迄今為止,最真實、最大的“虛擬宇宙”,并命名為Uchuu21。

在科研領域,元宇宙及數字孿生的概念不僅在模擬真實環境領域卓有建樹,通過在海量數據集上進行機器學習,人工智能的不斷迭代,從弱AI逐步走向強AI,使得元宇宙在結論推演和概率測算方面也越發精準。NASA就曾于2019年觀測到潛在威脅小行星2019PDC,并利用人工智能和環境模擬器計算出其撞擊幾率、擬撞擊地點和潛在爆發能量,并據此做出防御計劃。

元宇宙及數字孿生技術在科研領域可以極大程度地幫助科研人員降低模擬機會成本和實驗消耗,同時在結論推演方面也會隨著訓練數據集的增加而越發精準,元宇宙有望成為未來智慧科研領域不可或缺的中堅力量。

4.10城市治理

數字孿生技術的核心是通過遙感衛星、激光掃描等技術手段收集現實物體的空間信息并在數字空間里建立其虛擬孿生體,通過傳感器收集現實物體多維、動態空間信息,利用3D投影或2D畫面渲染等技術在孿生體中重現,實現虛擬孿生體對于真實物體的實時模擬。現階段,受困于傳感器數量、人工智能強度和算力等因素,數字孿生技術并不成熟,距離完全模擬尚有一段距離。微軟公司就曾在其模擬游戲《微軟模擬飛行2020》中通過與奧地利初創公司Blackshark.ai合作,基于衛星數據和數字孿生技術生成地球3D數字孿生體,為玩家提供提供結合地理空間數據和三維模擬環境的平臺。國內也有公司將IoT、衛星遙感、激光點多維空間數據深度融合,實現對智慧城市中人、物體和場景的模擬,構建動態一體化的數字孿生城市,從而更高效地實現城市交通管制或布局規劃。

“十四五”規劃提出加快數字化發展,推動數字化在公共服務、城市建設、鄉村振興等方面的廣泛應用。上海、武漢、合肥等地方政府也陸續出臺元宇宙相關配套政策,從中可以看出中國政府對于利用元宇宙技術在城市建設,尤其是智慧城市建設中發揮作用的重視。元宇宙是一項系統性工程,涉及多項行業前沿技術及應用,其中數字孿生作為元宇宙核心技術之一,是數據共生、應用共建的必要場景。其技術意義在于可以通過對數字孿生體輸入不同的運行及外部環境數據,來模擬不同狀態、環境下真實物體的發展或反應,對于中國建立智慧城市提供了寶貴的實驗環境和模擬參考價值。

5.機遇與挑戰

2021年12月,上海市經信委印發《上海市電子信息產業發展“十四五”規劃》提出,要加強元宇宙底層核心技術基礎能力的前瞻研發,推進深化感知交互的新型終端研制和系統化的虛擬內容建設,探索行業應用。這也是元宇宙首次被納入地方“十四五”規劃。2022年新年伊始,合肥、武漢等地相繼召開地方兩會,將元宇宙寫入政府工作報告中,杭州、無錫、北京、成都等城市也紛紛提出以產業園區和產業聯盟等方式切入賽道,布局元宇宙。

當1973年摩托羅拉的工程師發明世界第一臺移動電話時,很難想象幾十年后當時被戲稱為“大哥大”的移動電話會演化成今天的智能手機,影響著我們生活和工作的方方面面。科技正將很多過去在科幻小說中出現的場景變為現實。隨著技術的不斷進步,元宇宙也有望迎來更快發展,為各行各業帶來新的技術賦能和機遇。

在看到元宇宙廣闊發展空間的同時,也要看到元宇宙作為一項龐大的系統性工程,目前仍處于早期發展階段,距離廣泛應用可能也仍需要較長時間,現階段特別需要注意防止對元宇宙概念的炒作。2月18日,對編造虛假元宇宙投資項目、打著元宇宙區塊鏈游戲旗號詐騙、惡意炒作元宇宙房地產圈錢、變相從事元宇宙虛擬幣非法謀利等違法活動進行了警示。元宇宙未來發展中仍面臨許多核心問題。

技術突破。元宇宙作為系統性工程,很多技術想法還處于概念階段,木桶效應明顯,需要底層硬件、基礎應用和核心算法等多方面技術共同推進方能實現元宇宙設想中的諸多應用,如現階段利用XR一體機等感知交互設備達到沉浸式虛擬體驗,就需要硬件上解決紗窗效應和眩暈等問題,同時算法上也面臨著三維空間內全身動作捕捉精確性和實時性的挑戰,因此,元宇宙,包括目前的XR頭顯設備,仍處于早期普及階段,亟需“殺手級”的設備和應用技術實現突破。

生活方式。回顧科技進步的歷史,從個人電腦的普及到互聯網的應用,再到今天智能手機的移動互聯,每一代技術的革新都會給人類的生活方式帶來改變。元宇宙的發展也勢必將對人們工作、生活的方式帶來重要影響,甚至對傳統的社會組織帶來變革。技術革新帶來的改變并不一定全都是正面的,互聯網時代的“網癮”

問題和移動互聯時代的“低頭族”都是值得反思的現象。因此在未來元宇宙悄無聲息地改變人類生活方式的同時,人類也要以史為鑒,防止過分沉迷虛擬世界以至于忽視人與人之間、人與社會之間正常的交往,避免出現一些科幻電影中描繪的暗淡的未來場景。

社會倫理。科技進步在提高人類生活水平的同時,也可能會對傳統的道德、論題提出新的問題。例如,人工智能是元宇宙的核心技術之一,而和人工智能相關的道德、倫理問題也正在受到越來越多的關注。在面對著名的電車難題22時,不同人可能會有不同的看法和選擇。不遠的將來,面對這個問題的可能不是人類,而是一倆自動駕駛汽車中的人工智能。2021年9月中國國家新一代人工智能治理專業委員會發布了《新一代人工智能倫理規范》,提出了增進人類福祉、促進公平公正、保護隱私安全、確保可控可信、強化責任擔當、提升倫理素養等6個基本倫理規范,希望將倫理道德融入到人工智能全生命周期的研發和使用之中。元宇宙世界是一個擁有高自由度、開放型的數字世界,不同的參與者可能擁有不同的價值觀、宗教信仰以及道德倫理約束,如何在多種關系中取得平衡,建立個體關系、資源分配、權力結構、沖突解決等社會規則,這些也是需要深思和討論的問題。

隱私與數據安全。數據已經被視為未來經濟中最核心的生產要素之一。元宇宙沉浸式的特性,使得其所生成和使用的數據量遠遠超過之前的PC時代和互聯網時代。和文字、圖片、視頻等二維的數據相比,元宇宙基于三維,甚至包括觸覺、嗅覺、味覺等多感官體驗所產生的數據量,必然出現幾何級數的增長。這也將使得目前已經受到越來越多關注的個人隱私和數據安全問題,在元宇宙中更加重要。例如虛擬現實眼鏡和增強現實軟件,將依靠大量數據來顯示用戶如何在虛構世界、數字工作場所、虛擬醫生診所和其它地方與周圍環境互動。人們的運動方式、步態、瞳孔注視等信息可以讓開發者更加精準地推斷出用戶的特征。目前針對個人隱私和信息的保護主要集中于手機和電腦等設備,在元宇宙中如何加強隱私保護與數據安全同樣值得關注。

立法監管。立法和監管體系是現實世界中維系社會和經濟有序運轉的重要工具,元宇宙作為現實世界的延伸和拓展,同樣具備社會和經濟屬性,因此元宇宙世界中也需要建立合理的法律監管體系以維持其有序運行。元宇宙由于具有開放型、去中心化和虛擬人設等特性,使得其監管更加復雜,監管手段也需要與時俱進。我國先后出臺了《數據安全法》和《個人信息保護法》,確保了用戶的個人信息及使用數據的安全性,為未來建立元宇宙法制監管框架打下了基礎。英國政府也于2021年5月份出臺了《網絡安全法案》草案,欲通過立法加強對科技公司的監管力度,同時也計劃擴大適用范圍將元宇宙相關企業也納入監管23。監管的趨嚴對元宇宙及其相關產業的發展提出了新的挑戰,近日,Meta在其2021年年報中表示,其開發元宇宙的努力可能會受制于美國和世界各地的新監管政策,影響其產品的開發進程和經營成本,從側面反映了各國對元宇宙監管的重視度正在不斷加強。

精選報告來源:。

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