元宇宙是數字化、智能化高度發展下虛實融合的人類社會新形態。
作者：熊焰，現任北京國富資本有限公司董事長，專注於數字產業與碳中和領域投資。
王彬，北京科技大學工學博士，北京理工大學博士後。
邢傑，智城產融投資董事長，元宇宙三十人論壇聯合發起人。
2021 年，如果在產業界、投資界、科技界選兩件最火的事，大概非元宇宙與碳中和莫屬。
元宇宙火爆，但真面目若隱若現，就像天上的一朵雲；碳中和是國家戰略，各級政府和大企業都有很大的壓力，實實在在就像一座山。當我們深入探究時，發現了兩者之間愈加緊密的聯繫：有了山的支撐，這朵雲才能接地氣，增加厚重感，而因為雲的存在，這座山才顯示了高度，增加了想像空間。
一、元宇宙是什麼
元宇宙是遊戲、AR/VR/MR（增強現實/ 虛擬現實/ 混合現實）、3D 互聯網，是技術、技術的集成、新興產業、下一代互聯網，還是下一代人類社會、人類文明，甚至人類的新紀元？
2021 年可謂元宇宙元年，在如此早期的階段想要給元宇宙下一個精準的定義是有一定困難。本書嘗試簡明扼要地提煉出了元宇宙的定義和結構。
而元宇宙與數字經濟又是什麼關係呢？
狹義的元宇宙通常是指3D 化的互聯網，所以狹義的元宇宙概念是小於數字經濟的。廣義的元宇宙則是指虛實融合的人類社會新形態，這個概念就遠大於數字經濟了，對人類社會變革範圍之廣、程度之深、質變之劇烈，甚至超過農業社會到工業社會到信息社會的變化。
Web 3.0 是下一代互聯網，數字經濟是下一代新經濟，元宇宙是虛實融合的下一代人類社會、人類文明、人類紀元。
面對廣義元宇宙如此宏大的概念和體系，為了便於讀者能夠簡明扼要地把握元宇宙的精髓，我們提煉出“13346”這樣一個概要性的元宇宙認知框架，通俗易懂，便於記憶。
1——一句話的元宇宙定義。
3——元宇宙的三個世界。
3——元宇宙發展的三條主線。
4——元宇宙應用的四大領域。
6——元宇宙的六大技術支柱。
（一）元宇宙的定義與元宇宙的三個世界
用一句話定義元宇宙：元宇宙是人類數字化智能化高度發展下的虛實融合的社會新形態。
由此可知，元宇宙是社會新形態，不止是技術、產業和下一代互聯網。這個社會新形態是數字化、智能化高度發展的必然結果，其特徵是虛實融合。
也就是說，碳中和必然是數字化、智能化高度發展下的元宇宙社會的碳中和。
元宇宙由三個世界構成：虛擬世界、數字孿生的極速版真實世界、虛實融合的高能版現實世界。這三個世界充分體現了數字經濟對碳中和的全方位賦能。
第一個虛擬世界由兩部分構成，其中的設計與仿真部分，為碳中和各種新材料、新技術、新產品、新設備、新廠房、新項目的設計提供了強大的數字能力和效率支撐。
第二個數字孿生的極速版真實世界，一方面通過全面數字化及算法優化來實現資源的高效利用進而達到單位GDP（國內生產總值）碳排放持續下降的效果，另一方面，社會經濟生活中的各類人員流動產生的交通差旅等碳排放，將因元宇宙的數字化沉浸感的視覺呈現和交流便利性而大大下降。
第三個虛實融合的高能版現實世界，是將前兩個世界強大的數字化、智能化能力帶回並融合到現實世界，讓碳中和體系和每個人的工作效能不斷倍增。
（二）元宇宙的三條綱舉目張發展主線
第一條交互發展主線的最終目的是要實現人類六感的無限延伸，你的眼即我的眼，我的身即你的身。這條主線的發展過程就是人類因距離而產生的相關碳排放的削減過程。
第二條主線是各類引擎及其內容生成平台發展主線。各類引擎越強大，效率就越高，對應的碳排放就下降得越快，對應的碳中和技術創新和迭代速度就越快。
第三條主線是基於區塊鏈的經濟與治理髮展主線。這是社會生產關係和治理關係的重塑，是社會整體運營效率的躍升，是對碳中和最底層、最堅實也是最多維的賦能。
元宇宙社會的巨大發展空間，本質上仍然離不開能源，離不開碳中和綠色能源結構對元宇宙的關鍵性支撐。
關於元宇宙應用的四大領域和六大科技支柱在後文中會有闡述。
二 碳中和是什麼
2020 年9 月22 日習近平主席在第七十五屆聯合國大會上，代表中國政府莊嚴宣示，中國將在2030 年前實現碳達峰，2060 年前實現碳中和。 “3060”目標展現了中國作為負責任大國，對建設人類命運共同體和人與自然生命共同體的擔當，將在經濟、能源、環境、科技、金融等方面，給中國乃至全世界帶來極為深刻的影響。
一個新的時代開啟了，它的旗幟上寫著“碳中和”。
為了幫助大家便於理解碳中和，我們畫了一張圖表，淺灰色是中國的GDP，深灰色是中國的碳排放，顯示的是過去40 年和未來40年中國GDP增長和二氧化碳排放的變化關係。 1980年的GDP約合0.46
萬億元人民幣，二氧化碳排放約14.5 億噸。
2020 年中國的GDP 達到了101.6 萬億元人民幣，取大數是100萬億元人民幣，GDP 年均算數增長14.5%。 2020 年的二氧化碳排放量約為106 億噸，取大數是100 億噸，恰好是“雙100”。中國過去40 年走了一條GDP 高增長、二氧化碳排放中高增長的發展路徑，碳排放的增量與GDP 的增長基本正向，二氧化碳的年均增速比GDP 增速相對來說要低許多，大概在5.1%。
未來40 年，中國GDP 還有3—4 倍的增長，2060 年GDP 總量預計在360 萬億元人民幣。如果不加人為強力干預，2060 年碳排放將達到160 億噸。
圖1 中國GDP 增長和二氧化碳排放的關係
碳中和是什麼？中國的經濟還要增長，但碳排放不但不能增長，還要在2030 年130 億噸達峰後掉頭向下，在2060 年清零。碳中和是將人為活動排放的二氧化碳對自然產生的影響，通過技術創新降低到幾乎可以忽略的程度，達到人為排放和吸收的平衡。碳中和並不是要實現“絕對的零排放”，而是通過植樹造林和負碳技術把人類活動產生的不多的二氧化碳吸收掉。碳中和已經成為全球的共識，成為國家新的政治認同和國家博弈的新手段。
碳中和時代將要發生什麼變化
能源結構將發生根本性變化。現在，我們一次能源消耗中煤、油、氣等碳基能源佔比80%，到2060 年佔比發生了顛倒，傳統能源只佔20%，以光伏、風電、水電為代表的清潔能源佔比80%。能源供給體係發生了完全顛倒，如此巨大的能源結構調整將要付出巨大的經濟成本。
大幅度的提高能源利用效率。中國單位GDP 能耗是全球平均水平的150%，把其中的50% 省出來就相當於減排30 億~ 40 億噸。我們每個人從身邊一點一滴做起，制度建設上、技術創新上、管理模式和激勵機制都要跟上，數字化智能設備要用好，這些措施都用上至少能降低三分之一的能耗和排放。
建設高效率的碳市場。排放本身是個經濟行為，經濟行為的規制還是要靠市場機制。中國啟動了碳市場，從免費排放到付費排放，把外部性變成企業的內部成本，同時也是不同行業利益調節的工具。
依靠綠色科技進步，呼喚顛覆性技術創新。碳中和這樣一個歷史性的跨越，最主要依靠的是科技進步，也就是綠色科技的進步，特別是呼喚顛覆性技術的出現。
能源技術是發展最為充分的技術之一，截止到今天，現有能源技術與碳中和的目標是不匹配的。因此，時代在呼喚顛覆性技術的出現，這種技術應該排在碳治理技術的最高層。
全民行動、協同配合。碳中和關係到每一個人、每一個家庭，要倡導新的簡約的生活方式，節約一度電、少開一天車、少用一次性產品等，植樹造林顯然是最主要的減碳、固碳方式，有百利而無一害。
巨量投資將進入碳中和領域。預計未來40 年將有120 萬億~ 160萬億元的資金進入到碳中和領域，年均投入在3 萬億~ 6 萬億元。現在國際資本已經在高碳項目上大規模退出，可再生能源成為大資金追逐的對象，交通、製造、建築、農業等低碳技術吸引了大批的風險投資與股權投資基金，負碳技術尤其引人注意。
三、元宇宙與碳中和
元宇宙、碳中和本身都是宏大敘事，為了理解元宇宙與碳中和的關係，我們構建了一個坐標系。
圖2 元宇宙與碳中和的關係
縱軸是能量。人是唯一會用火的動物，火最開始的燃料是薪柴，包括幹樹枝、樹葉、柴草等，這就是所謂的薪柴時代。隨著機器的出現，薪柴熱效率太低了，滿足不了蒸汽機的要求，人類進入了煤炭時代。隨著汽車、飛機的出現，機器越變越小，功率越來越大，對能源要求越來越高，人類進入了油氣時代，以及後來的電力時代。人類就是在一次又一次地發現新的能源，尋找熱效率更高、能量密度更高、更便宜、更便攜的能源的過程中向前發展。能源總量與經濟科技水平是正相關的。能源也是衡量一個社會、一個國家、一個企業發展質量的最重要的指標，即單位能耗創造多少價值。
橫軸是數據。從人類最開始的結繩記事到算盤的出現，20 世紀五六十年代出現了電子管計算機、晶體管計算機、集成電路計算機，八九十年代出現了互聯網，21 世紀出現了移動互聯網，算力越來越強，數據越來越大。
構建這個坐標係是為了幫助理解，不是嚴格的笛卡爾坐標，這裡沒有正、負。縱軸往上是高能量，往下是低能量。橫軸往右是大數據，左邊是小數據。
過往的人類社會、農業、工業、互聯網可以大致在這個坐標系中找到。左下角的第三象限，是低能量、小數據的傳統農業；左上角的傳統製造業是高能量、小數據的；右下角第四象限，也就是今天的互聯網，它的數據是大的，但是能量還不夠大，它支持了信息的流通，但是不支持信息的交易；面向未來的元宇宙，是一個大數據、高能量的社會形態，它不僅支持數據的流動，也支持數據的交易，支持人們在更自由的狀態下出入現實世界，與虛擬世界相互穿梭。
產業元宇宙由於計算量極其龐大，對能量要求也非常大。英特爾（Intel）的一位副總裁曾表示，達到沉浸式計算所要求的算力是今天算力的1 000 倍。別說1 000 倍了，10 倍今天人類能源體系能不能支撐？面向未來怎麼辦？這個能量就不是我們今天的傳統能源了，而是清潔能源、零碳能源，這就與碳中和發生了聯繫。
因此再加一個Z 軸，就是排放。 Z 軸前面是高排放，往後是低排放，原點就是今天。元宇宙就是面向未來的，是低碳的，甚至是零碳的。這不就是碳中和嗎？用這樣一個思考框架，就把元宇宙與碳中和的分析邏輯基本構建起來了。今後的元宇宙應該是一個大數據、高載能、零排放、虛實融合的世界。
圖3 更能夠揭示元宇宙在碳中和約束下的狀態與規律。離原點最近的是現在的元宇宙，它的數據量還不太大，能量也還不太高，但是它的碳排放還是比較多的，這基本就是今天的元宇宙的狀態，用淺灰色的扇形柱體來表達。
圖3 元宇宙在碳中和下的狀態與規律
也許是2035 年，也許到2049 年，是中灰色的扇形體，這個時候的元宇宙已經是充分與產業融合了，它的能量比較高了，它的數據也比較大了，但是它的排放比淺灰色的柱狀體要少得多，因為所用能源已經是以風電、光伏電為主的清潔能源，碳排放少了許多。這個時候也許就是我們所說的，中國已經越過了碳達峰，達到接近碳中和的階段了。
這是一個高能、大數據、近零排放的元宇宙狀態。
再往前面的深灰色的扇面，表達的是未來真正意義的高載能、大數據、零排放的元宇宙的狀態。這個時候的能量極其巨大，也許這個量級的能量是用小型可控核聚變產生的，完全都是零碳清潔能源。而數據量也極其巨大，也許這個時候的算力是用量子計算機來提供的。人類已經接近做到在現實世界與虛擬世界中自由穿梭——真正的沉浸式計算，但是這個時候的碳排放為零，因此深灰色如果是個柱狀體的話，也是薄得像一片樹葉。
進一步分析元宇宙與碳中和中間的關係，就會看到元宇宙與碳中和中間最大的連接就是能源。通俗點講，元宇宙沒了電就什麼都不是。
元宇宙是最大的碳中和工程與碳中和工具。第一，元宇宙能夠大幅提高GDP 中數字經濟的比重，而數字經濟顯然比傳統經濟的碳排放要低得多；第二，元宇宙所支撐的數字孿生，使得現實物理世界中物的摩擦、人的移動、物的移動所損耗的能量大幅度降低，因此它會引致巨大的排放量的降低；第三，元宇宙是個高能現實世界，它會帶來許多新的技術突破，特別是一系列碳中和技術的突破。
碳中和是元宇宙最大的製約與機遇，如果真是按照英特爾高級副總裁的說法，1 000 倍算力在現有的能源供應體系下是不可設想的，但是人類從來沒有也不會被眼前的限制所阻礙。
我們要相信人類計算技術和開發能量的進步，以小型可控核聚變為代表的新能源，足以提供千倍算力的提高。我們寄希望於量子計算能耗的大幅度降低，因此眼前的能源瓶頸不應該成為我們發展元宇宙的限制。
當然，高載能不等於高排放，高能量不等於高排放，我們可以使用大量的能量，但是這個能量是低碳甚至零碳的，元宇宙的使用也會給碳中和提供巨大的技術、需求上的推力與拉力。
元宇宙全方位賦能碳中和，碳中和關鍵性支撐元宇宙。
作為數字能力引入現實世界、實體經濟的接口，產業元宇宙將會是實現企業硬科技轉型升級的新一代發現工具、效率工具、創新工具，體現了數字產業化和產業數字化的新兩化融合和新型工業化的發展趨勢。能不能通過工業元宇宙在傳統優勢產業中打造出新的產業生態和產業鏈呢？
用元宇宙與碳中和兩個翅膀助力中國工業二次騰飛，是令人激動的歷史性場景。新中國成立70 多年，特別是改革開放40 多年以來，我國建立了門類齊全的現代工業體系，產值規模高居世界第一，工業產值是美國、日本、德國工業產值之和，躍升為世界第一製造大國。
工業元宇宙是產業元宇宙的子集，只是覆蓋了工業製造領域。工業元宇宙脫胎於工業互聯網，狹義的工業互聯網側重於工業製造企業內部設備與設備、人與設備之間的互聯和通信，包括企業內部的研發、生產、物流、管理等環節。而廣義的工業互聯網還會延伸到企業的上游供應鏈、下游的分銷渠道及售後服務維修體系、外部合作夥伴等。工業元宇宙是留給國產品牌彎道超車的歷史性機遇。工業元宇宙是智能、高效打通企業的研發、製造、分銷、終端客戶反饋四大環節，形成高質、高效、閉環迭代的關鍵！
產業元宇宙並不是科幻小說，而是經由科學想像、技術加持、產業生態和資本推動形成的產業明天。本書所描寫的實時在線、數字驅動的電力系統、公眾自願碳減排、文旅元宇宙等只是其中很小的一部分。
未來已來，但分佈尚不均勻。顯然，碳中和是最確定的未來，而元宇宙是最富想像空間的未來。
以比特賦能瓦特、以綠色電力支撐無限算力。
在大時代，讓我們一起共建元宇宙與碳中和史詩級融合的大未來！
關於《元宇宙與碳中和》
本書是第一本將元宇宙與“碳中和”等熱議話題進行深入結合併分析的經濟趨勢類的通俗讀物。
本書圍繞元宇宙、碳中和等熱議話題進行深入分析，碳中和的發展或將為實現元宇宙提供能源支持，而元宇宙生態也或將成為碳市場的互通不可或缺的保障。
元宇宙是數字化、智能化高度發展下虛實融合的人類社會新形態，如作者所說，如今的元宇宙就像二十年前的互聯網一樣，是新一代的“互聯網”，而現階段的元宇宙主要是應用於遊戲和娛樂產業當中。元宇宙的終極實現是通過高載能、高耗能來完成數據的可信交易，這其中沉浸式的計算所需算力耗能巨大，而通過現在我們所掌握的能源系統來實現是無法做到的。未來元宇宙的需求是否能實現，需要取決於能源的支撐，取決於碳中和事業的進步，更取決於人類能否發展出低碳的、零碳的能源。本書中作者結合當下熱議的碳中和戰略，從碳中和的角度介紹元宇宙的融合發展及產業元宇宙的新賽道，為讀者了解未來“元宇宙世界”的多元化結合提供了思路和豐富的想像空間。
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