前瞻：十大前沿科技应用趋势，数字孪生、数字人、Web3趋势报告｜腾研知识节

原创腾讯研究院腾讯研究院

人类文明的演进，就是一部科学技术进步的历史。从火的发明到电的普及，从马力、电力再到算力，从宏观宇宙到微观量子，人类科技的进步一日千里，正在成为经济社会发展的第一动力。

“科技”主题自然是知识节要给大家献上的一顿丰盛大餐。在这里，既可以探索科技的发展趋势，仰望一颗颗由芯粒技术，NISQ，泛在OS，软件定义、无服务器计算，时空计算，多能源协同管理，零知识证明，灵巧手，霍尔触觉传感，互动画布，轻应用，WebGPU，NeRF，光场，容器安全等前沿技术组成的“科技星图”；还可以徜徉在数字孪生打造的全真互联世界，让大家感受未来数字建构世界的无穷魅力，实现万物孪生、实时计算、泛在连接和数实共生。在未来，数字人将逐步进入经济社会生活的方方面面，他们不仅长得更像人，有“好看的皮囊”，还能成为我们的贴心助手，具备“有趣的灵魂”。随着网络技术和应用的演进，Web3应用有望为未来的虚实集成世界增加更多的信任和价值互联，带来更多的新应用、新模式和新业态。

今天，我们为大家带来4份重磅报告：《升维——2023 十大数字科技前沿应用趋势》《腾讯数字孪生云白皮书——全真互联、孪生先行》《好看的皮囊到有趣的灵魂——数字人产业发展趋势报告2023》《数字时代下一站，Web3趋势前瞻观察》。

《升维——2023十大数字科技前沿应用趋势》

主要作者：

刘莫闲、王强、袁媛、李南、王鹏、李瑞龙、徐思彦、宋扬、白惠天、吴朋阳

报告亮点：

通过学术界和工业界的代表性进展和重大事件，从“IT重塑、智能世界、数实共生和未来网络”四个维度分析和洞察了数字科技最新的前沿应用趋势，并融合形成了“科技树”和“科技星图”，展现科技发展的脉络与涌现。

核心内容：

数字科技在数字电路运行和计算中诞生，相伴个人电脑和智能终端的普及而长大，随着互联网的飞速发展而走向成熟。如今，数字科技已成为人类文明发展、全球各国经济复苏不可或缺的动力，也是我国“数字经济”和“科技强国”战略目标的核心驱动力和连接器。

腾讯作为互联网科技公司，一直大力投入研发科技创新。刚刚过去的2022年三季度，腾讯单季研发开支达到150.82亿元，占公司营收的比例从2021年三季度的9.6%提升到10.8%。同时，腾讯也一直积极助力全社会创新力量的高效协同，推动数字科技的研究与发展。

腾讯研究院从数年前便开始与公司内部实验室和重点业务团队、以及高校和科研机构一起，在权威院士专家的指导下，洞察分析研究数字科技的未来演进动向，并以《十大数字科技前沿应用趋势》年度报告的形式对外发布，与行业和大众分享的数字科技新发现，共同推动行业的创新与融合。

继2021年的“变量”、2022年的“融合”，我们看到2023年数字科技的发展呈现出明显的“升维”特征：

1. IT重塑领域，作为先进计算代表的高性能计算，将开始探索与量子计算的融合应用，正式向“高性能计算3.0”迭代；泛在计算的成熟和普及，使传统意义的操作系统逐步发展为支撑“人机物”协同融合场景“泛在操作系统”；云计算在经历云原生的蜕变后，也将以新的开发范式，成为产业数字化的精细化工具箱。数字安全技术应用将更加多元和体系化，零信任和基于威胁情报共享的精准立体防御，将巩固产业数字化底座的安全防线。

2. 智能世界领域，基于时空数据的人工智能技术，开始从实验和试点走向真实的物理空间，为不同尺度的城市系统提供实际有效的分析、供需匹配和决策辅助能力；柔性材料研发的突破，是机器人开始具备更加敏锐的“触觉”，交互升维将拓展机器人的应用新空间。

3. 未来网络领域，Web3火热的背后，DID、分片扩容和ZK等底层技术，正在从身份管理和运行性能等方面升级Web3的架构，逐步构建价值互联网的底座；而能源网络的进一步数字化、以及硬件设施的模块化和接口统一标准化，将逐步构筑一张新型的“能源互联网”。

4. 数实共生领域，数字人的制作将快速工业化，并会在AI驱动技术的加持下，加速成为3D互联网的交互新入口；拥有更好沉浸体验的在线会议，将数字办公由“在线”带入“在场”，无界协作的普及使数字办公进入“生产力为先”时代，并进一步引领知识共创的范式革新。

《腾讯数字孪生白皮书

——全真互联，孪生先行》

《腾讯数字孪生云白皮书》将于12月1日在2022腾讯全球数字生态大会数字孪生分论坛发布

主要作者：

腾讯研究院、数字孪生产品部、智慧行业八部、智慧交通事业部、智慧行业五部

报告亮点：

数字孪生作为产业数字化核心技术之一，正成为当下数字技术领域的焦点之一，报告对数字孪生的理论概念、技术变革、应用场景等进行了系统的梳理，并提出的数字孪生实施参考架构、技术体系、应用场景体系。并重点介绍了腾讯数字孪生云的架构和产品，以及腾讯面向能源、制造、交通、城市等行业的数字孪生产品。

核心内容:

数字孪生是对物理实体的数字化表达，以历史数据、实时数据为基础，融合几何、机理、数据驱动等多种数字模型，实现对物理对象的映射呈现、分析优化、诊断预测以及闭环控制。其中，几何模型是用几何概念描述对象的物理形状，能够将物理对象的实体形状映射到虚拟空间，并配合渲染等实现更好的展示和交互；机理模型根据对象内部机制或者物质流的传递机理建立精确模型，主要是已知物理规律和经验的表征；数据驱动模型主要通过历史数据、实时数据、人工智能等实现对未知规律在虚拟空间的拟合。通过以上三类模型的融合应用，构建可计算的数字孪生空间，进而实现对物理世界的精细刻画、精准预测和精准控制。

数字孪生实施参考架构图

数字孪生的实现需要三个关键层次：

1. “能交互”：通过数字设施构筑感知、计算、通信、控制的基础能力，基于云平台、物联网平台、网络平台、控制平台等，来支撑实时感知、高效计算、泛在连接和精准反馈，实现物理世界与虚拟世界的双向交互。

2. “可计算”：基于多学科模型融合形成"几何+机理+数据驱动"应用范式，实现对人、机、物、环境等的参数化、模型化，从而在虚拟空间实现对象的可计算，支撑行业监测诊断、仿真预测和决策指导等需求。

3. “易应用”：针对业务场景需求构建灵活触达各种终端的创新应用。面向交通、城市、能源等行业场景，构建满足数字化需求的数字孪生应用，并借助AV/VR、小程序、分布式云等实现云端、边缘、本地的灵活部署应用。

腾讯数字孪生云

随着数字孪生应用的深化，数字孪生逐渐向需要接入和处理更多源的数据、更实时的信息交换、更强的计算能力、更精准的分析决策、更复杂的仿真模拟，更多元的协作等方向发展，而支持数字孪生这些方向的发展就需要仿真模拟、实时呈现、物联网、大数据、人工智能、高性能计算、低时延通信等的全面融合，同时需要多方在统一平台的协作，而这些需求与云不谋而合。鉴于此，腾讯以云、图、AI等基础能力为基础，依托在游戏领域积累的渲染引擎能力、大规模在线游戏的协同技术、AI驱动和游戏化的交互技术，社交领域的音视频技术、交通和自动驾驶领域的大规模并行仿真技术、领先的安全技术等，打造数字孪生云，提供开放的孪生场景开发平台。腾讯基于数字孪生云提供云化的工具链和开发服务，以帮助用户低门槛的进行数字孪生应用开发和应用，并且以数字孪生云为底座构建交通、能源、建筑等行业产品。同时，腾讯坚持开放生态与合作共创的理念，以数字孪生云为纽带，携手广大的合作伙伴“推动万物孪生、实现虚实相映”。

腾讯数字孪生云架构图

腾讯数字孪生云四大特点：

1. 全真映射：基于自动化重建技术支持丰富元素的大面积数字还原，并借助游戏技术的渲染、模拟等能力，加速数字模型从几何准确提升至物理准确。通过物联感知和音视频能力，助力腾讯数字孪生更准确的建立对物理世界的识别和映射。

2. 实时计算：依托云边端分布式协同架构，实现大规模的并行计算，构建对人、机、物、空间等对象的可计算能力。同时结合仿真推演和泛在智能的能力，辅助用户进行决策。例如在交通场景下，利用云端高并发交通仿真系统，可以对未来30分钟到1个小时的大量交通调度方案进行并行仿真计算，得出最优方案。

3. 数据驱动：以海量真实数据为驱动，通过全面融合多源数据和模型来提升仿真推演和预测分析精度和效率。例如港口的智能调度AI，通过大量真实港口运行数据的训练，实现对船舶、集卡、场桥等元素的真实行为模拟，从而在不同方案下进行准确的仿真推演和预测分析，进而实现更高效率的港口调度管理。

4. 泛在连接：基于云渲染能力，实现用户通过多种设备随时随地访问孪生系统，还可以使多用户在同一场景内实时协作，从而大幅提升工作效率。例如一个室内三维场景编辑的孪生应用，用户可以通过手机、车机、电脑等任意终端访问，并通过协同系统一起设计和编辑同一个三维场景中的所有三维物体。同时，基于人工智能算法和游戏化交互，可以实现更智能的连接和更高效的人机交互。

腾讯数字孪生云技术体系和特点

《好看的皮囊到有趣的灵魂

——数字人产业发展趋势报告2023》

（《数字人产业发展趋势报告2023》将于12月1日在2022腾讯全球数字生态大会--腾讯云智能专场发布）

主要作者：

宋扬、王强、李瑞龙、李南、汤捷、窦淼磊、刘金松、王焕超

报告亮点：

CG(Computer Graphics，利用计算机进行视觉设计和生产)、语音识别、图像识别、动捕等相关技术的共同成熟，推动数字人产业的爆发。而星瞳、艾灵等网红数字人的爆红和和超级QQ秀为代表的虚拟空间中虚拟分身产品大量出现，推动数字人在C端用户中的认知普及。进入2022年以来，数字人在诸多应用场景大放光彩，特别是在北京冬奥会的开幕式表演、气象播报、手语解说中频频现身，使其用户基础不断扩大。此报告从价值定位、技术迭代、AI赋能、融合发展、行业应用、C端模式、硬件载体、产业集聚、合规前置和发展预判等十个维度对数字人产业进行客观的分析和讨论。

核心内容：

爆点事件推动数字人产业被用户认知，底层是技术推动、用户需求、生态建设和标准等进行支撑。

数字人产业发展10大趋势：

1. 数字人制造和运营服务的B端市场不断扩大，将面向更广大的C端用户提供服务，各类数字人价值定位和商业模式有差异。数字人的最终服务对象为C端用户，在B端的应用领域从电影动画向广告营销、电商直播、虚拟偶像等领域不断扩展。未来，以虚拟分身为代表的应用潜力巨大。从需求角度，数字人制造和运营服务在B端市场不断扩大领域和规模，面向更广大的C端用户提供服务，而制作方式也从PGC向UGC发展。在20世纪80年代电影、动画等领域早期的手绘数字人最先出现，伴随着21世纪初计算机动画和动捕技术的成熟，内容/IP型数字人大量应用在影视行业中，主要是增强影视中观众的体验效果，随后逐渐在文娱、市场营销、文旅、虚拟偶像等场景推广应用。近年，伴随AI驱动技术的成熟，功能服务型数字人陆续出现，主要应用于行业服务场景，如金融数字人客服、传媒数字人口播等。在虚拟空间中的虚拟分身数字人大范围出现相对较晚，虚拟空间的技术和产品还在发展中，待产业进一步完善，此类应用潜力巨大，是数字人市场的增量空间。

2. 技术集综合迭代驱动数字人形似人，制作效能将继续提升。建模技术发展推动超写实数字人制作门槛、成本和周期进一步下降；物理仿真算法迭代推动服装动态展示趋向真实；渲染引擎迭代和GPU算力提升推动数字人画面更加精细和实时化；算法的优化推动专业动捕设备趋向便捷化，视觉动捕在C端应用潜力更大；面部捕捉技术向更简单的硬件、更细腻的表情、更自动化的流程方向发展。

3. AI技术驱动数字人多模态交互更神似人，并逐步覆盖数字人全流程。目前主流方式是围绕NLP技术进行文本驱动， NLP是数字人的大脑，直接影响交互体验。未来AI技术的重点方向是在输入端实现驱动多模态输入感知，在输出端提升多模态交互能力，综合提升数字人的表现力，从目前的基于文本的交互，转化为基于语意的交互，特别是需要强化对人情绪的感知和表达。此外除了利用ASR-NLP-TTS等技术驱动数字人交互外，AI技术也应用在2D数字人的视频生成、3D数字人的建模、视频驱动、物理仿真等多个环节。

4. 数字人技术与SLAM、3D交互、体积视频、空间音频等技术深度融合，渲染将从本地到云端。数字人作为3D呈现的一种方式，未来将与其他3D技术如SLAM（即时定位与地图构建）、体积视频、空间音频等融合，进一步完善数字人和真实空间的交互。例如在直播场景中虚拟/真实空间中真人和数字人的交互，数字人对真实空间的感知等。同时由于数字人对渲染能力要求较高，未来云端渲染是重要的方向，将推动云服务商从算力（CPU）云服务，到渲染力（GPU）的云服务。但成本仍是云渲染普及的关键阻碍，需要突破。

5. 千行千面的数字人将成为人机交互新入口，但深度上仍需挖掘。AI驱动的数字人通过AI能力建立人与大数据的连接，提高效率并满足人情感交流需求，提升用户体验，将成为人机交互新入口：应用广度上：目前使用文字或语音交互的场景都可用AI数字人软着陆的方式替代，不需要改变原有的业务逻辑和商业模式，大众接受成本较低，并提供更好的用户体验，未来应用场景非常广泛，可以与各种领域相结合，服务规模化和标准化。应用深度上：数字人作为企业的数字资产，是对员工工作的增强，具有生产力的属性，可以进一步释放生产力，同时降本增效。未来数字人将根据不同行业的业务特点和应用场景进行更深度结合，孵化千行千面的数字员工，提供差异化服务。

6. UGC数字人将加速出现，成为未来产业的增量空间。未来1-2年技术门槛和成本将快速下降，会出现更开放的创作者生态、更丰富的UGC内容和商业模式，UGC将成为数字人的增量空间，同时也是数字人在C端应用的主要生产方式

7. 数字人仍以2D显示设备为主，3D显示设备成为特定领域的新解法。数字人的显示载体包括手机、平板电脑、AR/VR眼镜、智慧大屏或线下一体机等多种终端设备。PC、手机、智慧大屏、银行VTM机等2D主流显示设备仍是数字人显示的主要载体。数字人和3D的数字内容，对于裸眼3D、VR、AR等3D显示设备的普及具有推动重要。特别在VR/AR设备中，6dof交互更突出数字人特点，因此会在特定领域成为新解法，如在XR设备中的线上演唱会、展会和会议等应用场景。

8. 在场是数字人发展的高级阶段，将与应用场景深度耦合。离线阶段--目前数字人产业正处于快速发展期间：离线渲染、非交互类型的数字人仍是主流，在数字化营销、文娱等领域应用广泛；AI驱动的数字人在行业服务中，虚拟分身数字人在虚拟空间中处于爆发前期。在线阶段--伴随数字人快速发展和大量使用，用户将很快进入体验突破阶段，在此阶段利用AI驱动提供初级的实时交互和实时渲染技术不断突破在场阶段--实时交互，更加智能的数字人，并结合更深的行业理解，带来更真实的沉浸感和更大的价值。

9. 艺术和技术双轮驱动，北京有望成为产业新高地。作为科技产品，数字人需要技术研发、人工智能、产品设计、运营、融资环境等多方面人才，因此互联网发展较好的区域，如北京、杭州、上海、深圳等互联网和数字内容高地，将成为数字人产业的重要聚居地。在众多因素中，艺术和科技是最强驱动力，北京艺术资源相对集中，拥有中国传媒大学、中央美术学院头部艺术类院校和专家资源；科技产业优势突出，互联网企业数量较多，聚集了大量技术研发、AI算法等方面的人才；同时政府高度重视数字人产业，第一个发布数字人发展政策。在产业和政策的推动下，有望成为数字人产业聚焦的新高地。

10. 数字人版权保护及行业合规体系需同步建设，推动实现可用、可靠、可知、可控。数字人行业总体还在快速发展阶段，发展和生存是企业的重点和方向，数字人著作权、外观设计专利、商标等知识产权保护体系亟待完善。

《数字时代下一站，

Web3趋势前沿观察》

（《Web3趋势前沿观察》报告将于12月1日在2022腾讯全球数字生态大会·企业出海论坛发布）

主要作者：徐思彦、魏然、杨望、许华彬、王乐庆、秦青等

报告亮点：

全球互联网正处于Web 2创新曲线的中后期阶段，Web3作为近来火出圈的话题，其概念已被越来越多的人研究和讨论。

随着Web3世界中涌现出越来越多的基础设施，将带来一个与传统的互联网架构完全不同的发展思路。Web3以价值为中心，基于现在的WEB信息网络，计划建立起值得信任的全球性的数据资产流通的基础设施。在Web3框架下，现有的商业、组织模式将发生巨大的变化，其特点是分布式、所有权更迭、自主身份、开放自治等。理解Web3的内涵和发展规律，将帮助我们塑造新一代互联网，走进数字世界的下一站。

核心内容：

Web3将以区块链为底层架构，以网络及运算、分布式数字身份、分布式储存与隐私计算为核心技术，实现数字身份、资产、数据三者的所有权与使用权的用户回归化，建立用户与平台建设者的平权协作关系，技术的演进将成为Web3时代的确定性趋势。

作为互联网下一代的基础设施网络，Web3尽管还在孕育阶段，但其需求正被迅速引爆。从以平台为中心到个人为中心的数据与身份管理过渡，将孕育出适配该种需求的全新技术与商业模式。Web3的核心理念并不是技术能力的精尖，而是在技术、制度、产业层面开放程度的转变。在此背景下，Web3将为数据垄断、隐私隐患、算法歧视的现状提供解决方案，推动网络向平等、治理、开放的价值互联网代际变迁。