原標(biāo)題：從技術(shù)實(shí)現(xiàn)到安全運(yùn)行，工程師版“元宇宙”離我們還有多遠(yuǎn)？

來(lái)源 ｜智能相對(duì)論

作者｜隱東

“元宇宙”被坐擁35.8億月活用戶(hù)的Meta（原Facebook）帶火之后，微軟、英偉達(dá)、騰訊、字節(jié)跳動(dòng)等中外科技巨頭們也接連入局。

大佬們對(duì)元宇宙美好前景的描述，吸引了全世界的關(guān)注和討論，但也引發(fā)了一些誤解，認(rèn)為元宇宙只是一個(gè)類(lèi)似《頭號(hào)玩家》、《堡壘之夜》的虛擬世界，與現(xiàn)實(shí)世界關(guān)聯(lián)不大。

其實(shí)，自1992年“元宇宙”的概念被提出至今，人們?cè)诶碚摵蜕虡I(yè)化兩方面的探索就從未停止。清華大學(xué)《2020-2021年元宇宙發(fā)展研究報(bào)告》綜合各方的探索，對(duì)元宇宙作出了如下定義：

“元宇宙是整合多種新技術(shù)而產(chǎn)生的新型虛實(shí)相融的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用和社會(huì)形態(tài)，它基于擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)技術(shù)提供沉浸式體驗(yàn)，基于數(shù)字孿生技術(shù)生成現(xiàn)實(shí)世界的鏡像，基于區(qū)塊鏈技術(shù)搭建經(jīng)濟(jì)體系，將虛擬世界與現(xiàn)實(shí)世界在經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)、社交系統(tǒng)、身份系統(tǒng)上密切融合，并且允許每個(gè)用戶(hù)進(jìn)行內(nèi)容生產(chǎn)和世界編輯。”

現(xiàn)實(shí)與虛擬世界相互交融，最終超越現(xiàn)實(shí)世界，是元宇宙的核心，為搭建起這個(gè)世界，需要大量技術(shù)手段作為支撐。作為連接虛擬和現(xiàn)實(shí)的物聯(lián)網(wǎng)，能為元宇宙做些什么，又存在哪些隱憂(yōu)？

工程師版“元宇宙” 暗藏隱憂(yōu)

元宇宙無(wú)論是以虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）、混合現(xiàn)實(shí)（MR）哪種交互路徑實(shí)現(xiàn)，首先需要的是仿真能力，可以帶給用戶(hù)視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、味覺(jué)、觸覺(jué)等綜合感官的逼真體驗(yàn)。

虛擬空間的道具越豐富，感官體驗(yàn)越逼真，也就意味著需要的數(shù)據(jù)源越豐富。數(shù)字孿生技術(shù)可以將物理世界豐富的數(shù)據(jù)投射到虛擬世界，被認(rèn)為是構(gòu)建元宇宙世界成熟高效的手段之一。

數(shù)字孿生不僅可以利用豐富的物聯(lián)網(wǎng)傳感器設(shè)備所采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，通過(guò)數(shù)字化映射在虛擬空間中搭建房屋、汽車(chē)、道具等基礎(chǔ)場(chǎng)景的仿真鏡像，而且通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、仿真模擬、XR交互等可以實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的有效治理。

以城市管理為例，華為在2019年與國(guó)內(nèi)某城區(qū)管委會(huì)合作，利用物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、5G、AI、GIS、二維碼等技術(shù)，對(duì)該城區(qū)的實(shí)體設(shè)施進(jìn)行了數(shù)字化標(biāo)識(shí)，通過(guò)數(shù)字孿生技術(shù)，將該370平方公里的數(shù)字影像和11萬(wàn)平方米的BIM樓宇仿真模型，映射到城市全景平臺(tái)上，通過(guò)無(wú)人機(jī)、無(wú)人售貨車(chē)、AR設(shè)備、智能巡檢機(jī)器人、高空瞭望監(jiān)控?cái)z像頭等設(shè)備對(duì)城市進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

對(duì)于城區(qū)里出現(xiàn)的問(wèn)題，現(xiàn)場(chǎng)管理人員會(huì)佩戴AR眼鏡前去處理，城市中各種傳感器的信息會(huì)通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)和5G網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)紸R眼鏡內(nèi)，觀察不同的物體，會(huì)自動(dòng)顯示相對(duì)應(yīng)的信息。

在全景平臺(tái)上，通過(guò)AI對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、影像、仿真模型等進(jìn)行分析、模擬、評(píng)估和推理，實(shí)現(xiàn)對(duì)城市交通事故、自然災(zāi)害、違章違法事件等情況的自動(dòng)預(yù)警和預(yù)判。

雖然數(shù)字孿生誕生已有三十多年歷史，在在智能制造、遠(yuǎn)程醫(yī)療、自動(dòng)駕駛仿真訓(xùn)練等場(chǎng)景已有很多應(yīng)用，被稱(chēng)為是“工程師的元宇宙”，但物聯(lián)網(wǎng)作為數(shù)字孿生虛實(shí)融合的關(guān)鍵，《智能相對(duì)論》看到，我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)仍處于初級(jí)發(fā)展階段。高端傳感器依賴(lài)海外市場(chǎng)，關(guān)鍵技術(shù)有待突破。

根據(jù)中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)協(xié)會(huì)和GMSA統(tǒng)計(jì)，2020年，我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)規(guī)模達(dá)1.7萬(wàn)億，同比增長(zhǎng)13.3%；物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備連接數(shù)突破40億，同比增長(zhǎng)17.5%，預(yù)計(jì)2025年將增長(zhǎng)至80億。

物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)可分為“連接-感知-智能”三個(gè)階段，雖然我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)規(guī)模龐大，設(shè)備連接數(shù)增速較快，但仍處于“連接”到“感知”的過(guò)渡階段。

傳感器作為物聯(lián)網(wǎng)的神經(jīng)末梢和數(shù)據(jù)來(lái)源，逐漸向小型、智能化的MEMS傳感器方向發(fā)展。我國(guó)雖然在中低端市場(chǎng)已基本實(shí)現(xiàn)自給自足，但高端傳感器及芯片仍然依賴(lài)海外市場(chǎng)。

根據(jù)工信部和賽迪顧問(wèn)數(shù)據(jù)顯示，2020年，我國(guó)中高端敏感元件與傳感器約60%依賴(lài)進(jìn)口，核心傳感器芯片約80%依賴(lài)進(jìn)口。其中我國(guó)對(duì)MEMS傳感器的需求量約占全球的四分之一，但博通、博世、意法半導(dǎo)體等五家海外企業(yè)占據(jù)了全球約80%的市場(chǎng)份額。

造成這種局面的主要是由于我國(guó)傳感器市場(chǎng)起步較晚，在高端傳感器的設(shè)計(jì)、制造、封裝和測(cè)試環(huán)節(jié)都存在技術(shù)短板，只在部分環(huán)節(jié)和部分類(lèi)型傳感器上有所突破，從而制約了國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的自主產(chǎn)能。

隨著半導(dǎo)體國(guó)產(chǎn)替代進(jìn)程的推進(jìn)，我國(guó)傳感器龍頭企業(yè)在氣體、聲學(xué)、慣性、壓力等部分傳感器的設(shè)計(jì)和制造工藝上取得了一些技術(shù)突破，市場(chǎng)份額逐漸提升。

例如，漢威科技自研的氣體傳感器國(guó)內(nèi)市占率約70%；歌爾聲學(xué)的系列聲學(xué)傳感器產(chǎn)品國(guó)際市占率進(jìn)入前三；睿創(chuàng)微納的紅外熱像芯片的設(shè)計(jì)與制造具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。

此外，傳感器市場(chǎng)在整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈中份額并不高，巨頭們更傾向于布局“來(lái)錢(qián)快”的物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)和應(yīng)用市場(chǎng)。

根據(jù)2020年物聯(lián)網(wǎng)智庫(kù)和中國(guó)信通院的統(tǒng)計(jì)，目前在物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈中，平臺(tái)和應(yīng)用市場(chǎng)的價(jià)值占比約70%，而傳感器市場(chǎng)只占不到15%。物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)的頭部企業(yè)主要來(lái)自工業(yè)、網(wǎng)絡(luò)通信和互聯(lián)網(wǎng)科技領(lǐng)域，他們?cè)谖锫?lián)網(wǎng)平臺(tái)和應(yīng)用市場(chǎng)都有布局，只有蘋(píng)果、阿里、科大訊飛涉及了傳感技術(shù)?；ヂ?lián)網(wǎng)巨頭依靠“云邊端”和場(chǎng)景流量?jī)?yōu)勢(shì)，在B端和C端都有很高的市場(chǎng)份額。

不只是技術(shù)與市場(chǎng)存在的隱憂(yōu)，作為網(wǎng)絡(luò)攻擊的重要入口，傳感設(shè)備低防護(hù)水平也會(huì)威脅數(shù)字孿生應(yīng)用場(chǎng)景的安全運(yùn)行。

網(wǎng)絡(luò)安全 是更大的威脅

雖然在傳感器領(lǐng)域存在短板，但我國(guó)數(shù)字孿生市場(chǎng)仍處于高速發(fā)展中。

根據(jù)IDC數(shù)據(jù)顯示，2020年全球數(shù)字孿生市場(chǎng)規(guī)模約52.2億美元，同比增長(zhǎng)33.50%；我國(guó)市場(chǎng)規(guī)模約21億美元，同比增長(zhǎng)30.4%。不僅增速快，全球1000多個(gè)提出用數(shù)字孿生等技術(shù)進(jìn)行智慧管理的城市，我國(guó)占了近一半。

與此同時(shí)，技術(shù)不成熟帶來(lái)的安全問(wèn)題也開(kāi)始顯現(xiàn)。2020年中國(guó)電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究院曾在調(diào)研報(bào)告中指出，目前數(shù)字孿生在數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)知識(shí)庫(kù)、多系統(tǒng)融合、聯(lián)通操作等方面存在技術(shù)瓶頸，由此帶來(lái)的網(wǎng)絡(luò)安全和系統(tǒng)控制安全問(wèn)題是制約未來(lái)發(fā)展的重要因素。

網(wǎng)絡(luò)安全雖然互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域老生常談的問(wèn)題，但《智能相對(duì)論》認(rèn)為，數(shù)字孿生面臨的網(wǎng)絡(luò)攻擊來(lái)自虛擬和現(xiàn)實(shí)兩個(gè)世界，網(wǎng)絡(luò)和感知設(shè)備的防護(hù)水平不高，會(huì)嚴(yán)重制約數(shù)字孿生的穩(wěn)定發(fā)展。

根據(jù)Akama統(tǒng)計(jì)，今年上半年約50 Gbps的DDoS攻擊已經(jīng)超過(guò)2019年全年攻擊的總和。其中，卡巴斯基實(shí)驗(yàn)室模擬的傳感設(shè)備上半年也被攻擊超15億次，是2020同期的2倍，卡巴斯基認(rèn)為主要原因是物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)量的快速增長(zhǎng)和廠商的過(guò)度自信。

這種“自信”的表現(xiàn)之一就是對(duì)傳感設(shè)備的安全部署不夠重視，目前傳感設(shè)備主要通過(guò)認(rèn)證和加密機(jī)制避免標(biāo)簽和節(jié)點(diǎn)被非法訪問(wèn)，但由于安全等級(jí)不高，設(shè)備也缺乏物理保護(hù)，通過(guò)高性能外接設(shè)備仍可以盜取信息，甚至可以對(duì)設(shè)備完全控制。

2020年IDC調(diào)研了美國(guó)多家智慧醫(yī)院的500多萬(wàn)個(gè)傳感設(shè)備發(fā)現(xiàn)，86%的醫(yī)院部署了10種以上PDA召回的設(shè)備；75%的設(shè)備存在違規(guī)部署的問(wèn)題。

不只是傳感設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)層面的安全防護(hù)水平同樣不高。特斯拉超級(jí)工廠作為較早使用數(shù)字孿生技術(shù)的企業(yè)之一，今年就經(jīng)歷了一次黑客“低水平”的網(wǎng)絡(luò)攻擊。

今年3月，瑞士一黑客組織為了證明攝像頭不堪一擊，將美國(guó)安防公司Verkada旗下的15萬(wàn)臺(tái)攝像頭入侵，這些攝像頭主要安裝在學(xué)校、醫(yī)院、監(jiān)獄、警察局等地。其中盜取的多個(gè)視頻來(lái)自上海特斯拉超級(jí)工廠，黑客只是在侵入公司網(wǎng)絡(luò)后獲取了攝像頭的root權(quán)限，就“拿下”了這些攝像頭。

感知設(shè)備不僅有傳感器，還有控制器。倘若工廠內(nèi)部眾多生產(chǎn)設(shè)備的傳感和控制設(shè)備被入侵，后果將不堪設(shè)想。

不只是數(shù)字孿生，作為元宇宙核心經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的區(qū)塊鏈，也是網(wǎng)絡(luò)攻擊的重點(diǎn)對(duì)象，常年面臨著DDoS攻擊、粉塵攻擊、51%算力攻擊等威脅，根據(jù)Atlas VPN統(tǒng)計(jì)，2009-2019年黑客通過(guò)330次與區(qū)塊鏈相關(guān)的攻擊竊取了約136億美元的加密資產(chǎn)。

從現(xiàn)在的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，到未來(lái)的元宇宙，底層技術(shù)進(jìn)步的同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)攻擊的手段也在升級(jí)。入局元宇宙的玩家在攻克技術(shù)難題，探索商業(yè)模式的同時(shí)，安全防護(hù)始終不能輕視。

*本文圖片均來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)

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