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5年自研，代码乾坤希望实现物理引擎的国产替代

晰数塔互联网快讯
2021-08-27 19:19

近十年来，指引整个芯片行业发展的“摩尔定律”似乎遇到问题了：原本大约每隔18个月到两年，芯片的工艺制程就会更新换代，性能也会随之增强。

但随着硅基芯片逐渐逼近物理极限，达到原子级别，摩尔定律迎来了技术瓶颈：现在全球以台积电和三星为代表的芯片代工厂已经迈向了5纳米时代，而等3纳米、2纳米芯片登场之后，随着芯片制程工艺提升难度的日渐拔高，想要实现集成电路组件数量每两年翻一番的目标，已经很难达到。

摩尔定律失效之后，在下一个十年甚至更远的将来，哪一个领域会取代芯片，出现促进生产方式和效率变革的新技术？

有人认为是物理引擎领域，原因是当下正在各个领域发生的数字孪生（Digital Twin），其底层技术正是物理引擎。

以物理引擎为核心技术的数字孪生，被广泛应用于现代高精尖科研领域，是众多产业领域科研攻关的底层支撑技术，将是未来十年比肩芯片产业、影响国家发展的重要底层技术。

数字孪生的前世今生

数字孪生，指的是同时存在于现实物理世界和虚拟计算机世界中的两个个体。这个概念最早来源于2003年由美国密歇根大学Michael Grieves提出的“信息镜像模型”（Information Mirroring Model）理论，基本思想是在虚拟空间构建的数字模型与物理实体交互映射，忠实地描述物理实体全生命周期的运行轨迹。

2010年，NASA在技术报告中正式提出数字孪生概念，并在2012年的论文中给出了描述：数字孪生是指充分利用物理模型、传感器、运行历史等数据，集成多学科、多尺度的仿真过程，它作为虚拟空间中对实体产品的镜像，反映了相对应物理实体产品的全生命周期过程。

目前，数字孪生已经应用于众多行业，德国西门子、美国通用电气，以及我国的海尔等公司都进行了积极探索。根据德勤的估计，数字孪生的全球市场规模将会以38%的复合年均增长率持续增长，在2023年之前达到160亿美元。

与数字孪生密切相关的还有今年获得广泛关注的“Metaverse”,国内外科技大厂纷纷押注。以物理引擎为支撑的数字世界边界被再度拓宽，成为目前公认的最接近“Metaverse”愿景的领域。在国内，已经出现了要素相对完备、技术较为成熟的《重启世界》。

有业内人士认为，无论现阶段PC、移动端，还是方兴未艾的VR/AR，物理引擎是获得更强沉浸感体验的必备要素。

在数字孪生、Metaverse的宏达愿景下，作为数字孪生底层技术的物理引擎，日后地位将越发凸显，甚至站在与芯片同等重要的位置。

什么是物理引擎

物理引擎用于计算2D或者3D场景中物体与场景之间、物体与角色之间、物体与物体之间的运动交互和动力学。

重启世界物理引擎模拟演示

物理引擎的基础是系统动力学。动力学是对现实世界中物体运动规律的数学描述，这种数学描述主要是基于常微分方程的，物理引擎核心的任务就在于求解常微分方程。

随着虚拟现实技术的发展，物理引擎开始广泛应用在游戏、动画、电影等诸多领域。

目前国际上主流物理引擎包含Havok、PhysX和Bullet等。Havok最早于2000年在GDC游戏开发者大会上公布，现在是微软拥有；PhysX由Ageia公司于2005年公布，2008年被英伟达收购；Bullet由Erwin Coumans开发，采用全开源授权，也是AMD开放物理计划的核心。

不难看出，前述物理引擎的核心技术全都掌握在欧美公司手中。虽然现在可以通过购买许可证的方式获得使用权，但参看华为公司近年的遭遇就可以发现，为阻挠中国崛起，西方会以各种名义来阻挠中国获得关键技术。

若物理引擎被“断供”，到时候受到冲击的不仅是游戏和影视行业，国内众多领域的数字孪生和模拟工程都将被“卡脖子”，因此实现物理引擎的国产替代已成为当务之急。

邢山虎和其创立的代码乾坤公司

好在国内已经有企业着手开发，并取得了令人喜悦的成果。由代码乾坤研发的重启世界物理引擎，正在不断拓宽应用场景。

重启世界物理引擎

代码乾坤的创始人是游戏界传奇人物邢山虎，他曾在金山负责WPS业务线全部产品，同时以“说不得大师”为笔名写作了一部热门奇幻网络小说《佣兵天下》，在网文平台这部小说被打上了“神作”标签。

在端游时代，邢山虎身上的标签是麒麟游戏和《成吉思汗》，手游时代，他创立乐动卓越，做了《我叫MT》这个爆款IP。

而代码乾坤是邢山虎的第五次创业，2016年底，重启世界物理引擎项目启动，2018年成立公司。在5年后的今天，代码乾坤已有超过190名员工，并在西雅图设立了分公司。

代码乾坤先后获得愉悦资本、北极光创投、真格基金和字节跳动等公司的5亿元人民币创投，特别是字节跳动，在考察了全球多个项目之后，选择投资代码乾坤，并给予项目三个评价：是目前对该领域理解最接近正确方向的；是目前开发程度最深的；是已知项目里效率最高的。

重启世界物理引擎

据悉，此前国内在物理引擎领域的人员和技术储备都几乎为零，在过去5年时间中，代码乾坤的核心团队从最底层入手，耗资2亿元，期间数次推倒重来，终于解决了将实体物理空间映射到物理引擎上所遇到的多重维度问题、攻克了物理引擎多人多端网络同步的世界性难题。

代码乾坤物理引擎的研发问世，填补了中国在相关领域的技术空白，打破了欧美对物理引擎的技术垄断，让数字孪生这一高精尖科研领域的核心技术掌握在国人自己手中。

重启世界物理引擎专利摘要附图（引自国家知识产权局网站）

通过不断迭代，重启世界物理引擎在实际测试中达到了国际三大引擎的水平，并在多项重要指标实现了超越，目前物理引擎的研发进度在国内处于领先位置。

根据实测，重启世界物理引擎在2万个刚体物理模拟极限压力测试中运行帧数实现领先；光影渲染、粒子火焰表现已经追齐国际三大物理引擎水准。

引擎技术方面，重启世界物理引擎采用分布式物理同步；渲染算法大幅提升了帧数，充分利用GPU并发优势，解放CPU性能压力；通过NGL渲染管线，实现了实时动态全局光照、分区块灯光分组渲染和多重后期效果堆叠等。

网络方面，重启世界物理引擎也攻克了不少应用技术难题，包括将云端服务器的效率提升到单台服务器可支持128个物理环境世界；网络传输能力达到一台标准10兆带宽云服务器，最高可同时承载1000个用户互动；针对移动端设备进行了深度优化，同一屏幕可处理60万个3D物理面数。

B端应用场景扩展

在过去，受限于计算机的运算力，物理引擎更多的时候使用在游戏和影视领域；近几年，计算机运算效率极大提升，物理引擎从单机使用进入基于互联网的互联互动时代。

综合了国内外形势，代码乾坤认为，物理引擎在下个阶段会获得爆炸式的增长，并能够对国防、科技、工民建、医疗、教育等众多领域产生巨大的影响。

当下，物理引擎从最初的游戏领域向广阔应用市场迈进，已经成为近几年的热门学术研究领域，海内外每年都在产生大量学术成果，涵盖物理引擎开发及多种应用场景，对数字孪生的演化起到关键的推动作用。

在传统工业领域，物理引擎具有广泛的应用前景。使用物理引擎进行数字模拟能够尽可能多地还原或预测真实情况的发生，这能够有效避免如工程建筑领域的结构设计缺陷。

代码乾坤目前已经开展了在这方面的合作探索，例如依托重启世界物理引擎，在相关部门和专家指导下，和煤矿企业合作针对真实煤矿进行建模和模拟，提升煤矿生产安全水平，打造国产自主知识产权物理引擎应用典型案例。

在煤矿开采的过程中，随着开采深度不断加深，煤矿面临冒顶、瓦斯爆炸、煤尘、水灾、火灾等灾害的风险逐步增大，一旦发生事故煤矿开采人员的生命财产安全将会受到极大的威胁，煤矿开采企业也将面临着巨大的经济和财产损失。

基于事故的突发和多变性，利用物理引擎可进行对煤矿冒顶、瓦斯、煤尘、水灾、火灾的三维仿真模拟。

在仿真运算时根据不同的灾害场景能够分析出相应的灾害结论，为煤矿企业提供数字化、可视化动态监测及状态预测，是减少煤矿事故的可行选择。

运用物理引擎模拟后，可以对煤矿在建设过程中可能发生的各类安全事故起到本质安全和事故前预防预警作用，强化了安全风险分级管控和事故隐患排查双重预防机制，也为政府和相关监管部门提供了有力技术保障，从而确保了人员和设备的安全。推进煤矿企业安全管理由事后处理的被动管理模式向事前预防控制的主动管理模式转变，构建本质安全型煤矿企业。

代码乾坤也提出了物理引擎开放计划，未来会将高校、科研机构、企事业单位纳入开放范围，通过科研与应用积累共享数据资源，合作进行物理引擎的打磨与迭代，打造一款开放的、能为社会经济各领域乃至国家安全所用的物理引擎，同时加快国际化步伐，为下一个十年技术竞争进行国产技术储备。