在科技興國、實干興邦的創新大潮中，如果把元宇宙看作是前沿數字科技的集成體，其關鍵價值應是賦能實體經濟和社會發展，積極推動數字世界與物理世界的融合發展，實現數字經濟高質量發展。

本文首發于新華社《瞭望東方周刊》。

文 | 田豐，編輯覃柳笛

田豐系商湯智能產業研究院院長

近來，元宇宙概念持續升溫，Roblox、Facebook、微軟、騰訊、商湯等科技公司紛紛加速元宇宙基礎設施建設。中國科研優先探索“人腦感知融合”“AI與人腦認知融合”、通信高質量發展（5G），美國則優先布局移動終端（AR眼鏡）。

其實在“元宇宙”這個新概念誕生之前，人類在科學、科幻領域對此早有探索。

早在30年前，錢學森先生給汪成為院士的信中，便將虛擬現實技術（Virtual Reality）定義為“靈境”， “（靈境技術）能大大擴展人腦的知覺，使人進入前所未有的新天地，新的歷史時代要開始了！”“靈境技術是繼計算機技術革命之后的又一項技術革命。它將引發一系列震撼全世界的變革，一定是人類歷史中的大事。”

2016年，劉慈欣的短篇科幻小說《不能共存的節日》提出了人類走向宇宙和龜縮虛擬空間的哲學命題。

筆者更愿意把元宇宙定義為實體空間的搜索引擎，它以數字技術為基石，帶來人機之間的自然交互，帶來沉浸式視聽、觸覺、氣味的體驗升級，為提升產業生產效率服務。筆者把它稱之為“產業元宇宙”。

在科技興國、實干興邦的創新大潮中，如果把元宇宙看作是前沿數字科技的集成體，其關鍵價值應是賦能實體經濟和社會發展，積極推動數字世界與物理世界的融合發展，實現數字經濟高質量發展。

基石

無數字技術，便難談產業元宇宙。

數字技術是推動數字經濟與實體經濟“雙融合”的大引擎。以人工智能技術為例，其既能成為推動新醫藥、新材料、新能源發展的基礎設施，又能成為各行各業數字化轉型的新型生產力，是典型的“跨圈生產力”。

其他跨圈型技術，比如VR/AR（虛擬現實/增強現實）、實時三維技術（Real-Time 3D），正在突破影視、游戲、社交媒體的邊界，在汽車制造、交通運輸、建筑設計、城市治理、醫療健康等實體產業落地生根。

數字經濟發展的創新驅動力，便來自“數字產業化”，規模化價值則來自“產業數字化”。2020年數據顯示，在中國數字經濟體中，“數字產業化”占比為19%，而“產業數字化”占比高達81%。

在新冠疫情流行、全球經濟下行背景下，數字經濟可以說是中國經濟的“穩定器”。

中國信通院發布的《2021年中國數字經濟發展白皮書》《2021年全球數字經濟白皮書》數據顯示，我國數字經濟占GDP比例為39%，是世界范圍內數字經濟增速最快的國家之一。

在國家戰略中，數字經濟發展速度之快、輻射范圍之廣、影響程度之深前所未有，正在成為重組全球要素資源、重塑全球經濟結構、改變全球競爭格局的關鍵力量。數字經濟事關國家發展大局，是把握新一輪科技革命和產業變革新機遇的戰略選擇。

伴隨數字經濟滲透率在服務業(40.7%)、工業(21%)、農業(8.9%)的快速提升，實體產業將完成“數字孿生”（數字化）、“數字交互”（網絡化）、“數字智能”（智能化）的三步走。與此同時，我國經濟也將受益于數字技術、數字經濟的普惠作用，從“不平衡發展”轉向“平衡發展”，從“資源粗放型發展”轉向“資源集約型發展”，從“高速發展”轉向“高質量發展”。

可以看到，中國GDP中仍有61%的產業空間沒有被數字經濟滲透進來，這是非常巨大的藍海市場。在此背景下，發展以人工智能等為代表的“牛鼻子”科技十分重要，這是產業元宇宙的基礎設施。

賦能

元宇宙能夠賦能產業數字化、網絡化、智能化轉型。包括：設計、生產、運輸、交付等產業鏈各環節，其應用遍布制造、建筑、汽車、物流、城市、能源等實體產業。 

第一步是產業鏈數字化：對生產線或產品進行傳感捕捉，形成孿生商品或工廠模型。

第二步是產業鏈網絡化：通過5G或物聯網，將生產線環境與產品數據實時上傳到AI超算中心上，生產大數據在線融合，形成“指標孿生”。

第三步則是產業鏈智能化：基于生產數據訓練出自動化或半自動化決策模型，沉淀知識圖譜和產業大腦，通過機器人或機器手反向指揮生產參數調整，形成“決策孿生”的價值閉環。

數字空間的虛擬工廠與物理空間的實體工廠實時同步，線上檢測異常、優化方案、仿真測試，線下小批量驗證、大規模推廣。產業元宇宙從數據入口、網絡融合、智能自動化逐步升級成熟，共同推進“實體產業數字化”和“數字產業化”。 

如果說消費元宇宙追求大眾客戶的極致體驗，產業元宇宙則追求極致效率與成本。前者通過VR、AR等仿真技術來實現更“真實”的消費者服務環境與沉浸式體驗，后者則通過數字孿生、工業智能技術實現產業流程再造與產業能效持續提升。

在數字經濟與實體經濟雙融合的體系內，產業元宇宙與消費元宇宙是“一體兩面”。

從設計到消費，一個產品基于元宇宙基礎設施，能夠同步推進數據融合、指標融合、知識融合、決策融合，充分發揮線上數字科研、數字實驗的實景設計、敏捷迭代、低成本試錯、知識圖譜、自主演進六大優勢，通過線下標桿試點形成價值閉環。

這成為每一家企業登陸產業元宇宙新大陸的戰略必修課。當然，這一次產業革命也必然帶來組織流程、管理制度的全面升級。

在產業元宇宙中，在新工廠的全生命周期中，包括方案設計、模擬測試、建設運營、優化改進，都能采用數字化、虛擬化、智能化的手段，實現預測與改進。

例如，大眾汽車分布在全球的64萬名員工，都能通過Innoactive Hub混合現實部署平臺，在新規劃的虛擬工廠中進行生產計劃測試，實景檢查設計環境中的障礙物、車輛通路、倉儲安全性等精確細節。全球采用一致工廠設計、檢測方案，高效沉淀出一套知識體系、培訓課程，以便培訓員工在虛擬實驗室中熟練掌握305種車型的安裝維修技能。

圖：大眾虛擬生產線員工培訓

奧迪生產實驗室，也構建了類似“產業元宇宙”的應用。員工在虛擬現實技術下，訓練以最小空間完成跨國運輸中敏感易損汽配件的包裝；在AR增強現實技術指導下，正確組裝1000多種零配件、產出120種發動機產品。此外，員工還能利用虛擬汽車展廳，為有購買意愿的消費者提供VR沉浸式汽車配置選擇。

圖：大眾虛擬工廠模擬測試

應用

元宇宙部分技術誕生于娛樂產業，但成長于實體產業。放眼全球，各國積極發揮創新科技的力量實現可持續發展，“多元宇宙”紛至沓來。

首先是“地球元宇宙”。歐盟于2020年提出“目的地地球” 計劃，該計劃目標是在2030年，利用人工智能、高性能計算、數據分析預測等領先技術，建立起覆蓋海洋、陸地、大氣、生物等廣泛對象的高精度地球數字模型，通過對地球自然系統進行高精度動態模擬，提高對風暴、洪水等極端天氣事件與自然災害的預測與應對能力，實時持續監測地球健康狀況，支持歐盟能源環境政策制定與實施，為各行各業提供地球級公共服務。

2020年，清華大學與商湯科技合作完成了全國首個3米分辨率地表覆蓋制圖產品。該技術利用AI遙感智能解譯深度學習算法，能夠區分出更小的居民點、水塘、農田等地表對象。

圖：上海局部區域3米制圖和10米制圖差異對比

其次是“工業元宇宙”。英偉達發布的一款企業設計協作和模擬平臺，為全球400多家客戶提供專業服務，可讓員工在任何地方自由協作。寶馬集團模擬仿真了全球31家工廠，使全球員工都能在同一個虛擬環境中設計規劃新車。英國建筑設計公司遍布全球14個國家的分公司員工，能夠在同一個虛擬環境中無縫協同設計建筑方案。

奧迪生產實驗室在Unity引擎上構建了虛擬發動機組裝生產線、易損汽車零配件包裝培訓實驗、虛擬汽車展廳，供全球員工、合作伙伴、客戶使用。

商湯智慧生活的SenseME、SenseMARS軟件平臺，實現了真實世界與虛擬世界的連接，支持超過4.5億部手機、AR/VR設備、智慧大屏、無人機等智能終端，能夠實現工廠、產線的空間數字化、數據結構化、工作流程自動化。

南方電網的換流站運維工作，從依靠人力和紙質記錄，向工業級AR巡檢升級。基于AI+AR技術的換流站智能運檢系統，實現了“自動識別現場環境”“檢修說明推送到巡檢人員佩戴的智能設備上”“遠程專家指導快速解決現場難題”“實時獲知巡檢人員作業位置” “開展復雜設備拆裝模擬培訓”“火情緊急情況演練”等典型生產場景。

圖：虛擬場館中的AR冰壺動作分析

最后是“城市元宇宙”。目前，全球多個城市制定了有關元宇宙的發展戰略。韓國首爾市長吳世勛提出了《元宇宙首爾五年計劃》：在2022年實現5G信號全覆蓋；從2022至2026年，在首爾分步開發出虛擬環境的“市長室”“120中心”“智能工作平臺”“首爾觀光游”“首爾創業營”“首爾開放城市大學”等公共服務場景，打造“一個共存的城市、全球領導者、安全的城市和未來的情感城市”。

截至2021年11月，中國已有8個城市與地區政府提出構建元宇宙，包括上海、深圳、杭州、成都、蘇州、南京、青島、張家界，覆蓋文旅、街道治理、城市服務等領域。

例如，城市中基于AI+MR技術的虛擬運動場館，能夠精準穩定識別運動員肢體、關節動作，或通過AI數字人教練指導家庭用戶科學健身；跟隨機場AR智慧導航，可一路直達登機口、行李轉盤、VIP休息室、停車場、餐館商店；購物節中隨處可見AR紅包雨、AR廣告牌等百姓互動功能……

暢想

如果說產業元宇宙的發展分為三個階段，不同類型的企業登陸元宇宙時間不同。

在數字孿生階段，首先是實體巨頭開展探索。2013年通用電氣推出工業云平臺Predix，2016年西門子推出數字雙胞胎平臺MindSphere，其特點是窄帶物聯網、精準小數據、人工梳理知識圖譜，人工經驗為主、數據為輔。

到了模擬仿真階段，建筑、汽車、工程、制造、交通等公共服務、創新型企業，已經能用數字技術解決實際產業問題。2018至今，以Unity、Unreal為代表的游戲引擎，跨界進入汽車與建筑設計、工程施工評審、智能制造仿真、城市與交通治理等實體產業，數字經濟進入了以AR/VR、5G混合現實技術為基礎的模擬仿真階段，其特點是視覺感知、沉浸式可視化、動態同步（實時孿生），人工經驗與大數據分析并重。

而未來十年將是智能決策階段，大型企業將構筑產業元宇宙平臺，供大量中小企業使用，數字技術成為新一代實體經濟基礎設施，日益豐富的知識圖譜孕育產業大腦。AI大裝置（AIDC）提供充足的科研創新、產業創新算力基建，源源不斷的產業數據如河流般灌入“AI模型工廠”，產出工業、農業、服務業的基礎模型與規模化長尾場景模型，孵化出大量產業智能應用與在線智能生產服務。其特點是強算力、大數據、富知識、快決策，人工為輔、智能為主。

未來，無論是企業還是公共服務結構，無論是處于產業鏈哪個環節，都能通過產業元宇宙實現虛擬原型設計和調試、沉浸式設計評審、可視化流體力學計算、自主系統模擬、高精度人機交互界面、技術人員培訓、AR生產指導協助、數字化工廠模擬、虛擬裝配過程驗證、虛擬營銷廣告活動、AR遠程維護服務、AR安全指南培訓等等。

伴隨產業元宇宙中人機交互、機機協作的指數級增長，AI將推動人類快速發現生產瓶頸、產業新知、改進方案，AI+AR+5G是產業元宇宙的三大驅動力。