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元宇宙八大核心之【计算】

计算在元宇宙中的作用就跟电在现实生活中的作用一样,几乎一切都需要电来驱动。

而计算能力在元宇宙中也起到了类似的作用,因为它也是元宇宙一切行为的“燃料”,无论是物理计算、渲染、数据协调和同步、人工智能、投影、动作捕捉和翻译等多样化功能,计算都是必不可少的。比如将触觉传感器的信号转化成人物元宇宙相应的动作,其中复杂的转换就需要计算能力的参与。

更重要的是元宇宙将拥有人类历史上最大的持续计算需求,元宇宙作为一个“镜像世界”,它每时每刻都在运转,因此它需要的就是长足的持续计算能力。此外计算能力的大小将决定元宇宙规模的上限,因为计算能力不足的话,几万人同时在线的元宇宙只可能是天方夜谭。

以下我们将从计算的需求、计算的持续时间、不同的计算范式和去中心化计算分别来介绍。

计算需求

可以确定的是元宇宙需要的计算能力将会比现有的移动互联网高出几个数量级。

首先未来的元宇宙将是三维世界,与二维世界相比,需要渲染的计算量明显会高很多。下图的冰雪公主就是一个现成的例子,从2维到3维,通常会多亿点细节。

其次元宇宙世界充满了交互,基本上是现实世界的镜像。现实世界中的名胜古迹里到处是游客,那么元宇宙世界自然也会同样如此,在这个场景下,就包括了场景的建模、渲染以及动态变化,游客(也就是用户)与场景的交互,以及游客与游客之间的交互。

这很像以前小时候的游戏《地下城与勇士》,场景中充满了玩家,同时也包括了玩家与场景的交互,以及玩家之间的交易等交互。

不同的是元宇宙世界,一切将是三维的,与真实世界无异,因此计算量会激增。

持续计算需求

我们先来解释“持续”的含义,它主要针对的是运行时间,单机游戏的运行时间是可以估计的,比如一场红警游戏大概在1小时之内结束,玩一次俄罗斯方块正常情况也就十几分钟,那么它们的计算需求便有了上下限。

但是对于网络游戏,比如“王者荣耀”,我们几乎可以随时随地开启一场排位赛,只不过晚上要比白天排到队友的速度慢,这是因为晚上不睡觉玩游戏的人比较少,但是这也不影响王者荣耀是24*7全天运行的,这种就可以定义为“持续的计算需求”,而前者只是“间断的计算需求”。

元宇宙就是一个拥有“持续计算需求”的“超大型应用”,它本质上可以算成一个应用,一个需要持续计算的用户。一个完全体的元宇宙是可以供所有人访问的,按照不同地域不同时差,理论上每时每刻都会有用户访问,这也就意味着元宇宙的计算一直在持续。

这就要引出计算力来自哪里了。

各种各样的芯片提供了算力,包括但不限于CPU和GPU等。这两个是通用程度最广的芯片,前者是通用计算芯片,而后者更适合数值和矩阵运算,这种特性特别适合于图像计算显示,因此也常被称为显卡。

但矛盾的是世界上每一种优秀的计算资源都供不应求……CPU 是这样的,GPU更是如此。

特别是GPU,这几年由于加密货币的盛行,拿GPU用来“挖矿”屡禁不止,且收益极高,导致了很多游戏玩家都没显卡可用了。

别说是对于普通的玩家,就是对于一些著名的游戏主播,一张动辄几万块钱的显卡,也着实够他们喝一壶了。

而计算能力的缺失对于要求“沉浸感”的元宇宙其实是致命的。在吃鸡游戏中,虽然一局游戏有100个玩家,但其实对于单个玩家来说,其余的部分都属于“盲区”,这个“盲”并不是视觉上的看不到,而是压根不存在。

如果放到元宇宙中,那就不是100个同时在线的游戏了,可能会是上万,上百万,甚至上亿人同处一个空间,计算需求将呈几何倍数的增加。

不同的计算范式

正因为计算需求的急剧扩张,单纯的本地计算,也就是所有的计算都在自己的设备上(比如台式机,笔记本电脑),会使得性能完全取决于自己的设备,如果想要提升性能就需要更换设备,这对于大多数的用户来说成本显得过高。

在这个时候云计算(Cloud Cumputing)就被提了出来,它的主要原理就是把一件需要很高计算能力的工作发送给“云端”,所有的计算会在云端完成,最后把结果返回到本地。

云计算按需计算,需要多少算力就从云端租用多少,但是云计算有个致命的缺陷在于最后的一步,数据返回还是需要依靠网络,那么在网络带宽固定的前提下,用户面临着争抢带宽的隐患,因此则无法保证其稳定性,因为在网络拥堵的时候接受信号自然会有明显的延迟。

由于云计算的这个弊端,就导致了不能把宝都压在它身上。我们还是要注重本地计算的进步,而不是与不可靠的网络竞争远处的云端计算中心。

其实现在我们的个人电子设备中的芯片性能已经十分可观,比如苹果的A15芯片每秒15.8万亿级计算能力,能让设备进行极其复杂的运算,这以前的台式电脑都难以做到。

并且本地计算相对于云计算有个很大的优势就在于利用率。周日晚上 8 点,云游戏服务可能需要 75,000 台专用服务器,但周一凌晨 4 点仅需要 4,000 台。作为消费者,可以买个显卡随时玩,但云服务中心必须要根据需求进行优化。

所以综合来看,云端计算和本地计算都有着鲜明的优缺点,由此有了一个流派,那就是认为“边缘计算”(Edge computing)将会成为元宇宙的关键基础架构。具体来说,它是处于远程的云端和本地的中间区域,它可以帮助用户补充其本地计算能力,同时最大限度地减少基于网络的延迟和网络拥塞风险。

去中心化计算

这是最近的一个共识,那就是我们生活中充满了各种具有计算能力的工具。手机、电脑是最常用的,但是还有很多长期处于休眠状态的工具,比如各种语音助手,智能扫地机器人,甚至智能冰箱。

其中都有着芯片的存在,只要有芯片就有一定的计算能力,虽然比不上专业的电脑或者手机芯片,但是积少成多聚沙成塔,如果能够全部开发出来,那也是一股巨大的力量。

这跟有些地区依靠太阳能发电一样,在满足了自己的生活生产需求之后,多余的电力自然会出售给发电厂,这样还能增加一些收入。

去中心化计算也一样,在满足了自身需要的计算量之后,你可以将自己的算力出租给其他人,自己也可以在需要更高算力的时候购买其他人的多余算力。

这样的好处就是,我们不需要增加对本地设备的投资,还可以将多余的资金用到更重要的事情上。

总结

这篇文章介绍了元宇宙的燃料——“计算”。元宇宙中的计算将是极高需求、超长时间以及多种计算范式混合的状态。在未来的元宇宙时代,不仅需要本地计算的更新换代,更需要将所有算力整合起来的去中心化计算发力。

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  • 原文链接https://kuaibao.qq.com/s/20211128A03K7G00?refer=cp_1026
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