文丨智慧相對論，作者丨隱東
“元宇宙”被坐擁35.8億月活使用者的Meta（原Facebook）帶火之後，微軟、英偉達、騰訊、位元組跳動等中外科技巨頭們也接連入局。
大佬們對元宇宙美好前景的描述，吸引了全世界的關注和討論，但也引發了一些誤解，認為元宇宙只是一個類似《頭號玩家》、《堡壘之夜》的虛擬世界，與現實世界關聯不大。
其實，自1992年“元宇宙”的概念被提出至今，人們在理論和商業化兩方面的探索就從未停止。清華大學《2020-2021年元宇宙發展研究報告》綜合各方的探索，對元宇宙作出瞭如下定義：
“元宇宙是整合多種新技術而產生的新型虛實相融的網際網路應用和社會形態，它基於擴充套件現實技術提供沉浸式體驗，基於數字孿生技術生成現實世界的映象，基於區塊鏈技術搭建經濟體系，將虛擬世界與現實世界在經濟系統、社交系統、身份系統上密切融合，並且允許每個使用者進行內容生產和世界編輯。”
現實與虛擬世界相互交融，最終超越現實世界，是元宇宙的核心，為搭建起這個世界，需要大量技術手段作為支撐。作為連線虛擬和現實的物聯網，能為元宇宙做些什麼，又存在哪些隱憂？
工程師版“元宇宙”暗藏隱憂
元宇宙無論是以虛擬現實（VR）、增強現實（AR）、混合現實（MR）哪種互動路徑實現，首先需要的是模擬能力，可以帶給使用者視覺、聽覺、味覺、觸覺等綜合感官的逼真體驗。
虛擬空間的道具越豐富，感官體驗越逼真，也就意味著需要的資料來源越豐富。數字孿生技術可以將物理世界豐富的資料投射到虛擬世界，被認為是構建元宇宙世界成熟高效的手段之一。
數字孿生不僅可以利用豐富的物聯網感測器裝置所採集的實時資料，透過數字化對映在虛擬空間中搭建房屋、汽車、道具等基礎場景的模擬映象，而且透過實時監測、模擬模擬、XR互動等可以實現對現實世界的有效治理。
以城市管理為例，華為在2019年與國內某城區管委會合作，利用物聯網裝置、5G、AI、GIS、二維碼等技術，對該城區的實體設施進行了數字化標識，透過數字孿生技術，將該370平方公里的數字影像和11萬平方米的BIM樓宇模擬模型，對映到城市全景平臺上，透過無人機、無人售貨車、AR裝置、智慧巡檢機器人、高空瞭望監控攝像頭等裝置對城市進行實時監控。
對於城區裡出現的問題，現場管理人員會佩戴AR眼鏡前去處理，城市中各種感測器的資訊會透過物聯網和5G網路傳輸到AR眼鏡內，觀察不同的物體，會自動顯示相對應的資訊。
在全景平臺上，透過AI對實時資料、影像、模擬模型等進行分析、模擬、評估和推理，實現對城市交通事故、自然災害、違章違法事件等情況的自動預警和預判。
雖然數字孿生誕生已有三十多年曆史，在在智慧製造、遠端醫療、自動駕駛模擬訓練等場景已有很多應用，被稱為是“工程師的元宇宙”，但物聯網作為數字孿生虛實融合的關鍵，《智慧相對論》看到，我國物聯網市場仍處於初級發展階段。高階感測器依賴海外市場，關鍵技術有待突破。
根據中國網際網路協會和GMSA統計，2020年，我國物聯網市場規模達1.7萬億，同比增長13.3%；物聯網裝置連線數突破40億，同比增長17.5%，預計2025年將增長至80億。
物聯網市場可分為“連線-感知-智慧”三個階段，雖然我國物聯網市場規模龐大，裝置連線數增速較快，但仍處於“連線”到“感知”的過渡階段。
感測器作為物聯網的神經末梢和資料來源，逐漸向小型、智慧化的MEMS感測器方向發展。我國雖然在中低端市場已基本實現自給自足，但高階感測器及晶片仍然依賴海外市場。
根據工信部和賽迪顧問資料顯示，2020年，我國中高階敏感元件與感測器約60%依賴進口，核心感測器晶片約80%依賴進口。其中我國對MEMS感測器的需求量約佔全球的四分之一，但博通、博世、意法半導體等五家海外企業佔據了全球約80%的市場份額。
造成這種局面的主要是由於我國感測器市場起步較晚，在高階感測器的設計、製造、封裝和測試環節都存在技術短板，只在部分環節和部分型別感測器上有所突破，從而制約了國內市場的自主產能。
隨著半導體國產替代程序的推進，我國感測器龍頭企業在氣體、聲學、慣性、壓力等部分感測器的設計和製造工藝上取得了一些技術突破，市場份額逐漸提升。
例如，漢威科技自研的氣體感測器國內市佔率約70%；歌爾聲學的系列聲學感測器產品國際市佔率進入前三；睿創微納的紅外熱像晶片的設計與製造具有自主智慧財產權。
此外，感測器市場在整個物聯網產業鏈中份額並不高，巨頭們更傾向於佈局“來錢快”的物聯網平臺和應用市場。
根據2020年物聯網智庫和中國信通院的統計，目前在物聯網產業鏈中，平臺和應用市場的價值佔比約70%，而感測器市場只佔不到15%。物聯網市場的頭部企業主要來自工業、網路通訊和網際網路科技領域，他們在物聯網平臺和應用市場都有佈局，只有蘋果、阿里、科大訊飛涉及了感測技術。網際網路巨頭依靠“雲邊端”和場景流量優勢，在B端和C端都有很高的市場份額。
不只是技術與市場存在的隱憂，作為網路攻擊的重要入口，感測裝置低防護水平也會威脅數字孿生應用場景的安全執行。
網路安全是更大的威脅
雖然在感測器領域存在短板，但我國數字孿生市場仍處於高速發展中。
根據IDC資料顯示，2020年全球數字孿生市場規模約52.2億美元，同比增長33.50%；我國市場規模約21億美元，同比增長30.4%。不僅增速快，全球1000多個提出用數字孿生等技術進行智慧管理的城市，我國佔了近一半。
與此同時，技術不成熟帶來的安全問題也開始顯現。2020年中國電子技術標準化研究院曾在調研報告中指出，目前數字孿生在資料、基礎知識庫、多系統融合、聯通操作等方面存在技術瓶頸，由此帶來的網路安全和系統控制安全問題是制約未來發展的重要因素。
網路安全雖然網際網路領域老生常談的問題，但《智慧相對論》認為，數字孿生面臨的網路攻擊來自虛擬和現實兩個世界，網路和感知裝置的防護水平不高，會嚴重製約數字孿生的穩定發展。
根據Akama統計，今年上半年約50 Gbps的DDoS攻擊已經超過2019年全年攻擊的總和。其中，卡巴斯基實驗室模擬的感測裝置上半年也被攻擊超15億次，是2020同期的2倍，卡巴斯基認為主要原因是物聯網裝置數量的快速增長和廠商的過度自信。
這種“自信”的表現之一就是對感測裝置的安全部署不夠重視，目前感測裝置主要透過認證和加密機制避免標籤和節點被非法訪問，但由於安全等級不高，裝置也缺乏物理保護，透過高效能外接裝置仍可以盜取資訊，甚至可以對裝置完全控制。
2020年IDC調研了美國多家智慧醫院的500多萬個感測裝置發現，86%的醫院部署了10種以上PDA召回的裝置；75%的裝置存在違規部署的問題。
不只是感測裝置，網路層面的安全防護水平同樣不高。特斯拉超級工廠作為較早使用數字孿生技術的企業之一，今年就經歷了一次駭客“低水平”的網路攻擊。
今年3月，瑞士一駭客組織為了證明攝像頭不堪一擊，將美國安防公司Verkada旗下的15萬臺攝像頭入侵，這些攝像頭主要安裝在學校、醫院、監獄、警察局等地。其中盜取的多個影片來自上海特斯拉超級工廠，駭客只是在侵入公司網路後獲取了攝像頭的root許可權，就“拿下”了這些攝像頭。
感知裝置不僅有感測器，還有控制器。倘若工廠內部眾多生產裝置的感測和控制裝置被入侵，後果將不堪設想。
不只是數字孿生，作為元宇宙核心經濟系統的區塊鏈，也是網路攻擊的重點物件，常年面臨著DDoS攻擊、粉塵攻擊、51%算力攻擊等威脅，根據Atlas VPN統計，2009-2019年駭客透過330次與區塊鏈相關的攻擊竊取了約136億美元的加密資產。
從現在的網際網路應用，到未來的元宇宙，底層技術進步的同時，網路攻擊的手段也在升級。入局元宇宙的玩家在攻克技術難題，探索商業模式的同時，安全防護始終不能輕視。
