近十年來，指引整個芯片行業(yè)發(fā)展的“摩爾定律”似乎遇到問題了：原本大約每隔18個月到兩年，芯片的工藝制程就會更新?lián)Q代，性能也會隨之增強。
但隨著硅基芯片逐漸逼近物理極限，達到原子級別，摩爾定律迎來了技術瓶頸：現(xiàn)在全球以臺積電和三星為代表的芯片代工廠已經(jīng)邁向了5納米時代，而等3納米、2納米芯片登場之后，隨著芯片制程工藝提升難度的日漸拔高，想要實現(xiàn)集成電路組件數(shù)量每兩年翻一番的目標，已經(jīng)很難達到。 摩爾定律失效之后，在下一個十年甚至更遠的將來，哪一個領域會取代芯片，出現(xiàn)促進生產(chǎn)方式和效率變革的新技術？ 有人認為是物理引擎領域，原因是當下正在各個領域發(fā)生的數(shù)字孿生（Digital Twin），其底層技術正是物理引擎。 以物理引擎為核心技術的數(shù)字孿生，被廣泛應用于現(xiàn)代高精尖科研領域，是眾多產(chǎn)業(yè)領域科研攻關的底層支撐技術，將是未來十年比肩芯片產(chǎn)業(yè)、影響國家發(fā)展的重要底層技術。 數(shù)字孿生的前世今生 數(shù)字孿生，指的是同時存在于現(xiàn)實物理世界和虛擬計算機世界中的兩個個體。這個概念最早來源于2003年由美國密歇根大學Michael Grieves提出的“信息鏡像模型”（Information Mirroring Model）理論，基本思想是在虛擬空間構(gòu)建的數(shù)字模型與物理實體交互映射，忠實地描述物理實體全生命周期的運行軌跡。 目前，數(shù)字孿生已經(jīng)應用于眾多行業(yè)，德國西門子、美國通用電氣，以及我國的海爾等公司都進行了積極探索。根據(jù)德勤的估計，數(shù)字孿生的全球市場規(guī)模將會以38%的復合年均增長率持續(xù)增長，在2023年之前達到160億美元。 與數(shù)字孿生密切相關的還有今年獲得廣泛關注的“Metaverse”,國內(nèi)外科技大廠紛紛押注。以物理引擎為支撐的數(shù)字世界邊界被再度拓寬，成為目前公認的最接近“Metaverse”愿景的領域。在國內(nèi)，已經(jīng)出現(xiàn)了要素相對完備、技術較為成熟的《重啟世界》。 有業(yè)內(nèi)人士認為，無論現(xiàn)階段PC、移動端，還是方興未艾的VR/AR，物理引擎是獲得更強沉浸感體驗的必備要素。 在數(shù)字孿生、Metaverse的宏達愿景下，作為數(shù)字孿生底層技術的物理引擎，日后地位將越發(fā)凸顯，甚至站在與芯片同等重要的位置。 什么是物理引擎 物理引擎用于計算2D或者3D場景中物體與場景之間、物體與角色之間、物體與物體之間的運動交互和動力學。 重啟世界物理引擎模擬演示 物理引擎的基礎是系統(tǒng)動力學。動力學是對現(xiàn)實世界中物體運動規(guī)律的數(shù)學描述，這種數(shù)學描述主要是基于常微分方程的，物理引擎核心的任務就在于求解常微分方程。 隨著虛擬現(xiàn)實技術的發(fā)展，物理引擎開始廣泛應用在游戲、動畫、電影等諸多領域。 目前國際上主流物理引擎包含Havok、PhysX和Bullet等。Havok最早于2000年在GDC游戲開發(fā)者大會上公布，現(xiàn)在是微軟擁有；PhysX由Ageia公司于2005年公布，2008年被英偉達收購；Bullet由Erwin Coumans開發(fā)，采用全開源授權，也是AMD開放物理計劃的核心。 不難看出，前述物理引擎的核心技術全都掌握在歐美公司手中。雖然現(xiàn)在可以通過購買許可證的方式獲得使用權，但參看華為公司近年的遭遇就可以發(fā)現(xiàn)，為阻撓中國崛起，西方會以各種名義來阻撓中國獲得關鍵技術。 若物理引擎被“斷供”，到時候受到?jīng)_擊的不僅是游戲和影視行業(yè)，國內(nèi)眾多領域的數(shù)字孿生和模擬工程都將被“卡脖子”，因此實現(xiàn)物理引擎的國產(chǎn)替代已成為當務之急。 邢山虎和其創(chuàng)立的代碼乾坤公司 好在國內(nèi)已經(jīng)有企業(yè)著手開發(fā)，并取得了令人喜悅的成果。由代碼乾坤研發(fā)的重啟世界物理引擎，正在不斷拓寬應用場景。 重啟世界物理引擎 代碼乾坤的創(chuàng)始人是游戲界傳奇人物邢山虎，他曾在金山負責WPS業(yè)務線全部產(chǎn)品，同時以“說不得大師”為筆名寫作了一部熱門奇幻網(wǎng)絡小說《傭兵天下》，在網(wǎng)文平臺這部小說被打上了“神作”標簽。 在端游時代，邢山虎身上的標簽是麒麟游戲和《成吉思汗》，手游時代，他創(chuàng)立樂動卓越，做了《我叫MT》這個爆款IP。 而代碼乾坤是邢山虎的第五次創(chuàng)業(yè)，2016年底，重啟世界物理引擎項目啟動，2018年成立公司。在5年后的今天，代碼乾坤已有超過190名員工，并在西雅圖設立了分公司。 代碼乾坤先后獲得愉悅資本、北極光創(chuàng)投、真格基金和字節(jié)跳動等公司的5億元人民幣創(chuàng)投，特別是字節(jié)跳動，在考察了全球多個項目之后，選擇投資代碼乾坤，并給予項目三個評價：是目前對該領域理解最接近正確方向的；是目前開發(fā)程度最深的；是已知項目里效率最高的。 重啟世界物理引擎 據(jù)悉，此前國內(nèi)在物理引擎領域的人員和技術儲備都幾乎為零，在過去5年時間中，代碼乾坤的核心團隊從最底層入手，耗資2億元，期間數(shù)次推倒重來，終于解決了將實體物理空間映射到物理引擎上所遇到的多重維度問題、攻克了物理引擎多人多端網(wǎng)絡同步的世界性難題。 代碼乾坤物理引擎的研發(fā)問世，填補了中國在相關領域的技術空白，打破了歐美對物理引擎的技術壟斷，讓數(shù)字孿生這一高精尖科研領域的核心技術掌握在國人自己手中。 重啟世界物理引擎專利摘要附圖（引自國家知識產(chǎn)權局網(wǎng)站） 通過不斷迭代，重啟世界物理引擎在實際測試中達到了國際三大引擎的水平，并在多項重要指標實現(xiàn)了超越，目前物理引擎的研發(fā)進度在國內(nèi)處于領先位置。 根據(jù)實測，重啟世界物理引擎在2萬個剛體物理模擬極限壓力測試中運行幀數(shù)實現(xiàn)領先；光影渲染、粒子火焰表現(xiàn)已經(jīng)追齊國際三大物理引擎水準。 引擎技術方面，重啟世界物理引擎采用分布式物理同步；渲染算法大幅提升了幀數(shù)，充分利用GPU并發(fā)優(yōu)勢，解放CPU性能壓力；通過NGL渲染管線，實現(xiàn)了實時動態(tài)全局光照、分區(qū)塊燈光分組渲染和多重后期效果堆疊等。 網(wǎng)絡方面，重啟世界物理引擎也攻克了不少應用技術難題，包括將云端服務器的效率提升到單臺服務器可支持128個物理環(huán)境世界；網(wǎng)絡傳輸能力達到一臺標準10兆帶寬云服務器，最高可同時承載1000個用戶互動；針對移動端設備進行了深度優(yōu)化，同一屏幕可處理60萬個3D物理面數(shù)。 B端應用場景擴展 在過去，受限于計算機的運算力，物理引擎更多的時候使用在游戲和影視領域；近幾年，計算機運算效率極大提升，物理引擎從單機使用進入基于互聯(lián)網(wǎng)的互聯(lián)互動時代。 綜合了國內(nèi)外形勢，代碼乾坤認為，物理引擎在下個階段會獲得爆炸式的增長，并能夠?qū)?、科技、工民建、醫(yī)療、教育等眾多領域產(chǎn)生巨大的影響。 當下，物理引擎從最初的游戲領域向廣闊應用市場邁進，已經(jīng)成為近幾年的熱門學術研究領域，海內(nèi)外每年都在產(chǎn)生大量學術成果，涵蓋物理引擎開發(fā)及多種應用場景，對數(shù)字孿生的演化起到關鍵的推動作用。 在傳統(tǒng)工業(yè)領域，物理引擎具有廣泛的應用前景。使用物理引擎進行數(shù)字模擬能夠盡可能多地還原或預測真實情況的發(fā)生，這能夠有效避免如工程建筑領域的結(jié)構(gòu)設計缺陷。 代碼乾坤目前已經(jīng)開展了在這方面的合作探索，例如依托重啟世界物理引擎，在相關部門和專家指導下，和煤礦企業(yè)合作針對真實煤礦進行建模和模擬，提升煤礦生產(chǎn)安全水平，打造國產(chǎn)自主知識產(chǎn)權物理引擎應用典型案例。 在煤礦開采的過程中，隨著開采深度不斷加深，煤礦面臨冒頂、瓦斯爆炸、煤塵、水災、火災等災害的風險逐步增大，一旦發(fā)生事故煤礦開采人員的生命財產(chǎn)安全將會受到極大的威脅，煤礦開采企業(yè)也將面臨著巨大的經(jīng)濟和財產(chǎn)損失。 基于事故的突發(fā)和多變性，利用物理引擎可進行對煤礦冒頂、瓦斯、煤塵、水災、火災的三維仿真模擬。 在仿真運算時根據(jù)不同的災害場景能夠分析出相應的災害結(jié)論，為煤礦企業(yè)提供數(shù)字化、可視化動態(tài)監(jiān)測及狀態(tài)預測，是減少煤礦事故的可行選擇。 運用物理引擎模擬后，可以對煤礦在建設過程中可能發(fā)生的各類安全事故起到本質(zhì)安全和事故前預防預警作用，強化了安全風險分級管控和事故隱患排查雙重預防機制，也為政府和相關監(jiān)管部門提供了有力技術保障，從而確保了人員和設備的安全。推進煤礦企業(yè)安全管理由事后處理的被動管理模式向事前預防控制的主動管理模式轉(zhuǎn)變，構(gòu)建本質(zhì)安全型煤礦企業(yè)。 代碼乾坤也提出了物理引擎開放計劃，未來會將高校、科研機構(gòu)、企事業(yè)單位納入開放范圍，通過科研與應用積累共享數(shù)據(jù)資源，合作進行物理引擎的打磨與迭代，打造一款開放的、能為社會經(jīng)濟各領域乃至國家安全所用的物理引擎，同時加快國際化步伐，為下一個十年技術競爭進行國產(chǎn)技術儲備。 現(xiàn)階段應用： 據(jù)了解，重啟世界物理引擎的第一個C端應用是代碼乾坤旗下內(nèi)容消費平臺《重啟世界》，目前，《重啟世界》已經(jīng)在App store、安卓部分渠道應用商店開展啟航測試，為用戶打造科學與人文兼具的內(nèi)容消費平臺，促進文化產(chǎn)業(yè)內(nèi)容生產(chǎn)方式和載體升級。 《重啟世界》啟航測試 《重啟世界》面向開發(fā)者提供低門檻的開發(fā)套件、完善的分發(fā)平臺、豐富的平臺內(nèi)容，重構(gòu)Z世代的內(nèi)容消費與創(chuàng)作。在《重啟世界》，用戶可以基于物理規(guī)則進行創(chuàng)作，低門檻、低代碼創(chuàng)造出視頻、動畫、課件與游戲，這一切的實現(xiàn)不需要太多專業(yè)的編程知識，在學習門檻與交互體驗上更為友好。 《重啟世界》內(nèi)已有上千款由玩家創(chuàng)造的體驗內(nèi)容，為了避免同質(zhì)化，代碼乾坤一直秉持長期價值優(yōu)先的理念深耕內(nèi)容調(diào)性，以打造生態(tài)循環(huán)為目的，通過社區(qū)化運營，構(gòu)建寓教于樂的新一代內(nèi)容消費平臺。 當下元宇宙概念正熱，代碼乾坤卻只專注的底層支撐物理引擎，立志為用戶和創(chuàng)作者提供優(yōu)質(zhì)體驗，長此以往，相信能成為其中一支重要的力量。
2010年，NASA在技術報告中正式提出數(shù)字孿生概念，并在2012年的論文中給出了描述：數(shù)字孿生是指充分利用物理模型、傳感器、運行歷史等數(shù)據(jù)，集成多學科、多尺度的仿真過程，它作為虛擬空間中對實體產(chǎn)品的鏡像，反映了相對應物理實體產(chǎn)品的全生命周期過程。 
促進內(nèi)容生產(chǎn)方式和載體升級 
