发布日期：2021年12月29日

近来，元宇宙概念持续升温，Roblox、Facebook、微软、腾讯、商汤等科技公司纷纷加速元宇宙基础设施建设。中国科研优先探索“人脑感知融合”“AI与人脑认知融合”、通信高质量发展（5G），美国则优先布局移动终端（AR眼镜）。

其实在“元宇宙”这个新概念诞生之前，人类在科学、科幻领域对此早有探索。

早在30年前，钱学森先生给汪成为院士的信中，便将虚拟现实技术（Virtual Reality）定义为“灵境”， “（灵境技术）能大大扩展人脑的知觉，使人进入前所未有的新天地，新的历史时代要开始了！”“灵境技术是继计算机技术革命之后的又一项技术革命。它将引发一系列震撼全世界的变革，一定是人类历史中的大事。”

2016年，刘慈欣的短篇科幻小说《不能共存的节日》提出了人类走向宇宙和龟缩虚拟空间的哲学命题。

笔者更愿意把元宇宙定义为实体空间的搜索引擎，它以数字技术为基石，带来人机之间的自然交互，带来沉浸式视听、触觉、气味的体验升级，为提升产业生产效率服务。笔者把它称之为“产业元宇宙”。

在科技兴国、实干兴邦的创新大潮中，如果把元宇宙看作是前沿数字科技的集成体，其关键价值应是赋能实体经济和社会发展，积极推动数字世界与物理世界的融合发展，实现数字经济高质量发展。

基石

无数字技术，便难谈产业元宇宙。

数字技术是推动数字经济与实体经济“双融合”的大引擎。以人工智能技术为例，其既能成为推动新医药、新材料、新能源发展的基础设施，又能成为各行各业数字化转型的新型生产力，是典型的“跨圈生产力”。

其他跨圈型技术，比如VR/AR（虚拟现实/增强现实）、实时三维技术（Real-Time 3D），正在突破影视、游戏、社交媒体的边界，在汽车制造、交通运输、建筑设计、城市治理、医疗健康等实体产业落地生根。

数字经济发展的创新驱动力，便来自“数字产业化”，规模化价值则来自“产业数字化”。2020年数据显示，在中国数字经济体中，“数字产业化”占比为19%，而“产业数字化”占比高达81%。

在新冠疫情流行、全球经济下行背景下，数字经济可以说是中国经济的“稳定器”。

中国信通院发布的《2021年中国数字经济发展白皮书》《2021年全球数字经济白皮书》数据显示，我国数字经济占GDP比例为39%，是世界范围内数字经济增速最快的国家之一。

在国家战略中，数字经济发展速度之快、辐射范围之广、影响程度之深前所未有，正在成为重组全球要素资源、重塑全球经济结构、改变全球竞争格局的关键力量。数字经济事关国家发展大局，是把握新一轮科技革命和产业变革新机遇的战略选择。

伴随数字经济渗透率在服务业(40.7%)、工业(21%)、农业(8.9%)的快速提升，实体产业将完成“数字孪生”（数字化）、“数字交互”（网络化）、“数字智能”（智能化）的三步走。与此同时，我国经济也将受益于数字技术、数字经济的普惠作用，从“不平衡发展”转向“平衡发展”，从“资源粗放型发展”转向“资源集约型发展”，从“高速发展”转向“高质量发展”。

可以看到，中国GDP中仍有61%的产业空间没有被数字经济渗透进来，这是非常巨大的蓝海市场。在此背景下，发展以人工智能等为代表的“牛鼻子”科技十分重要，这是产业元宇宙的基础设施。

赋能

元宇宙能够赋能产业数字化、网络化、智能化转型，包括设计、生产、运输、交付等产业链各环节，其应用遍布制造、建筑、汽车、物流、城市、能源等实体产业。

第一步是产业链数字化：对生产线或产品进行传感捕捉，形成孪生商品或工厂模型。

第二步是产业链网络化：通过5G或物联网，将生产线环境与产品数据实时上传到AI超算中心上，生产大数据在线融合，形成“指标孪生”。

第三步则是产业链智能化：基于生产数据训练出自动化或半自动化决策模型，沉淀知识图谱和产业大脑，通过机器人或机器手反向指挥生产参数调整，形成“决策孪生”的价值闭环。

数字空间的虚拟工厂与物理空间的实体工厂实时同步，线上检测异常、优化方案、仿真测试，线下小批量验证、大规模推广。产业元宇宙从数据入口、网络融合、智能自动化逐步升级成熟，共同推进“实体产业数字化”和“数字产业化”。

如果说消费元宇宙追求大众客户的极致体验，产业元宇宙则追求极致效率与成本。前者通过VR、AR等仿真技术来实现更“真实”的消费者服务环境与沉浸式体验，后者则通过数字孪生、工业智能技术实现产业流程再造与产业能效持续提升。

在数字经济与实体经济双融合的体系内，产业元宇宙与消费元宇宙是“一体两面”。

从设计到消费，一个产品基于元宇宙基础设施，能够同步推进数据融合、指标融合、知识融合、决策融合，充分发挥线上数字科研、数字实验的实景设计、敏捷迭代、低成本试错、知识图谱、自主演进六大优势，通过线下标杆试点形成价值闭环。

这成为每一家企业登陆产业元宇宙新大陆的战略必修课。当然，这一次产业革命也必然带来组织流程、管理制度的全面升级。

在产业元宇宙中，在新工厂的全生命周期中，包括方案设计、模拟测试、建设运营、优化改进，都能采用数字化、虚拟化、智能化的手段，实现预测与改进。

例如，大众汽车分布在全球的64万名员工，都能通过Innoactive Hub混合现实部署平台，在新规划的虚拟工厂中进行生产计划测试，实景检查设计环境中的障碍物、车辆通路、仓储安全性等精确细节。全球采用一致工厂设计、检测方案，高效沉淀出一套知识体系、培训课程，以便培训员工在虚拟实验室中熟练掌握305种车型的安装维修技能。

奥迪生产实验室，也构建了类似“产业元宇宙”的应用。员工在虚拟现实技术下，训练以最小空间完成跨国运输中敏感易损汽配件的包装；在AR增强现实技术指导下，正确组装1000多种零配件、产出120种发动机产品。此外，员工还能利用虚拟汽车展厅，为有购买意愿的消费者提供VR沉浸式汽车配置选择。

应用

元宇宙部分技术诞生于娱乐产业，但成长于实体产业。放眼全球，各国积极发挥创新科技的力量实现可持续发展，“多元宇宙”纷至沓来。

首先是“地球元宇宙”。欧盟于2020年提出“目的地地球” 计划，该计划目标是在2030年，利用人工智能、高性能计算、数据分析预测等领先技术，建立起覆盖海洋、陆地、大气、生物等广泛对象的高精度地球数字模型，通过对地球自然系统进行高精度动态模拟，提高对风暴、洪水等极端天气事件与自然灾害的预测与应对能力，实时持续监测地球健康状况，支持欧盟能源环境政策制定与实施，为各行各业提供地球级公共服务。

2020年，清华大学与商汤科技合作完成了全国首个3米分辨率地表覆盖制图产品。该技术利用AI遥感智能解译深度学习算法，能够区分出更小的居民点、水塘、农田等地表对象。

其次是“工业元宇宙”。英伟达发布的一款企业设计协作和模拟平台，为全球400多家客户提供专业服务，可让员工在任何地方自由协作。宝马集团模拟仿真了全球31家工厂，使全球员工都能在同一个虚拟环境中设计规划新车。英国建筑设计公司遍布全球14个国家的分公司员工，能够在同一个虚拟环境中无缝协同设计建筑方案。

奥迪生产实验室在Unity引擎上构建了虚拟发动机组装生产线、易损汽车零配件包装培训实验、虚拟汽车展厅，供全球员工、合作伙伴、客户使用。

商汤智慧生活的SenseME、SenseMARS软件平台，实现了真实世界与虚拟世界的连接，支持超过4.5亿部手机、AR/VR设备、智慧大屏、无人机等智能终端，能够实现工厂、产线的空间数字化、数据结构化、工作流程自动化。

南方电网的换流站运维工作，从依靠人力和纸质记录，向工业级AR巡检升级。基于AI+AR技术的换流站智能运检系统，实现了“自动识别现场环境”“检修说明推送到巡检人员佩戴的智能设备上”“远程专家指导快速解决现场难题”“实时获知巡检人员作业位置” “开展复杂设备拆装模拟培训”“火情紧急情况演练”等典型生产场景。

最后是“城市元宇宙”。目前，全球多个城市制定了有关元宇宙的发展战略。韩国首尔市长吴世勋提出了《元宇宙首尔五年计划》：在2022年实现5G信号全覆盖；从2022至2026年，在首尔分步开发出虚拟环境的“市长室”“120中心”“智能工作平台”“首尔观光游”“首尔创业营”“首尔开放城市大学”等公共服务场景，打造“一个共存的城市、全球领导者、安全的城市和未来的情感城市”。

截至2021年11月，中国已有8个城市与地区政府提出构建元宇宙，包括上海、深圳、杭州、成都、苏州、南京、青岛、张家界，覆盖文旅、街道治理、城市服务等领域。

例如，城市中基于AI+MR技术的虚拟运动场馆，能够精准稳定识别运动员肢体、关节动作，或通过AI数字人教练指导家庭用户科学健身；跟随机场AR智慧导航，可一路直达登机口、行李转盘、VIP休息室、停车场、餐馆商店；购物节中随处可见AR红包雨、AR广告牌等百姓互动功能……

畅想

如果说产业元宇宙的发展分为三个阶段，不同类型的企业登陆元宇宙时间不同。

在数字孪生阶段，首先是实体巨头开展探索。2013年通用电气推出工业云平台Predix，2016年西门子推出数字双胞胎平台MindSphere，其特点是窄带物联网、精准小数据、人工梳理知识图谱，人工经验为主、数据为辅。

到了模拟仿真阶段，建筑、汽车、工程、制造、交通等公共服务、创新型企业，已经能用数字技术解决实际产业问题。2018至今，以Unity、Unreal为代表的游戏引擎，跨界进入汽车与建筑设计、工程施工评审、智能制造仿真、城市与交通治理等实体产业，数字经济进入了以AR/VR、5G混合现实技术为基础的模拟仿真阶段，其特点是视觉感知、沉浸式可视化、动态同步（实时孪生），人工经验与大数据分析并重。

而未来十年将是智能决策阶段，大型企业将构筑产业元宇宙平台，供大量中小企业使用，数字技术成为新一代实体经济基础设施，日益丰富的知识图谱孕育产业大脑。AI大装置（AIDC）提供充足的科研创新、产业创新算力基建，源源不断的产业数据如河流般灌入“AI模型工厂”，产出工业、农业、服务业的基础模型与规模化长尾场景模型，孵化出大量产业智能应用与在线智能生产服务。其特点是强算力、大数据、富知识、快决策，人工为辅、智能为主。

未来，无论是企业还是公共服务结构，无论是处于产业链哪个环节，都能通过产业元宇宙实现虚拟原型设计和调试、沉浸式设计评审、可视化流体力学计算、自主系统模拟、高精度人机交互界面、技术人员培训、AR生产指导协助、数字化工厂模拟、虚拟装配过程验证、虚拟营销广告活动、AR远程维护服务、AR安全指南培训等等。

伴随产业元宇宙中人机交互、机机协作的指数级增长，AI将推动人类快速发现生产瓶颈、产业新知、改进方案，AI+AR+5G是产业元宇宙的三大驱动力。

（作者系商汤智能产业研究院院长）

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