21世纪经济报道记者骆轶琪 汕头报道
在工业行业数字化转型过程中,工业元宇宙理念在近些年被各地积极提及和推进,作为一种远期技术发展愿景,工业元宇宙到底意味着什么?在元宇宙遇冷的背景下为何工业元宇宙会更受推崇?当前距离走向工业元宇宙还有多远?
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2023中国数字经济创新发展大会期间,虚拟现实/增强现实技术及应用国家工程实验室(北京航空航天大学)副主任周忠对21世纪经济报道记者表示,元宇宙去年火爆,今年在市场遇冷,本质上是因为其落地还存在一些需要克服的难题,但实际上技术受此趋势推动,也得到了显著进步。
“这波元宇宙在全球的火热,值得反思的是,其一,元宇宙本身带来了新的发展理念和潜在巨大价值,而且符合数字经济的趋势,所以能吸引到大众关注,但当前是否技术、资源足够完备?目前看还不够,不能期望迅速地大规模推广应用。其二,元宇宙是一个宏大且综合的商业概念和理念,并不是单一技术能力能支撑的,其建设需要很多技术的完善、服务化和集成。”他如此指出。
当然在走向更智能化的工业发展时期,首先需要提升工业元宇宙理念下的各个单项能力,但当前各类型技术工具、工业互联网平台众多,要真正引导市场拥抱技术升级,还需要多方参与将能力协同、形成生态,也应打造智能化转型样板。
走向工业元宇宙在周忠看来,元宇宙涉及的很多技术领域在近两年来都得到了极大提升,元宇宙的商业理念下,未来互联网将发展成为一个虚实融合的网络空间,它是基于泛联网基础设施,加上一些专用的引擎和工具链,在应用层构建的网络化空间。
“工业元宇宙的愿景是,虽然目前实体工厂中产线、车间、验证等构建非常复杂,但在虚拟世界中,把各种机器、元器件以及人的数字孪生建立起来后,将实现所有人、物都在同一个虚实映射的场景中协作,人工智能完成大部分可通过机器学习训练的工作,人通过XR终端或脑机接口、大屏等显示媒介沉浸式参与,机器人和物联网设备可以反向影响物理世界,实现和谐的复杂系统平滑运行。”他续称。
当然,从当前推进的工业互联网阶段到工业元宇宙演进,仍需一段发展历程。
工业云制造(四川)创新中心工业云制造研究所所长张星智对21世纪经济报道记者分析,工业互联网向工业元宇宙的发展将包括四个阶段,当前多数都处在第一阶段。
第一阶段是虚实映射,将物理世界中的设备进行空间建模、贴图渲染等,做到物理和虚拟世界的一一对应;第二阶段是虚实共生,将物理世界中所有收集到的数据即时反馈到虚拟世界,借助AR/VR等介质进行辅助决策;第三阶段是以实控虚,在物理世界中的操纵,能在虚拟世界以同样的物理运动仿真模型呈现;第四阶段就是工业元宇宙的终极形态,将所有制造资源虚拟化后,在全真的虚拟世界中通过操作,反向控制物理世界。
张星智表示,“目前的工业互联网阶段,是将一定产业或区域的所有制造业信息聚集并改造升级,具备了实现工业云制造的雏形,后续将通过底层制造资源进行云化、封装、调度,得以实现产能层面的调度。”他指出,最终希望构建一个全社会资源协同、全要素汇集的模式,得以全真模拟和仿真所有生产制造模式。
打通核心技术引擎走向智能化融合未来,技术瓶颈是其中一个需要关注的方向。
要实现工业元宇宙的愿景,周忠表示其中有四个重要的技术引擎:VR/AR/XR和脑机接口、数字孪生、人工智能、区块链。
“现在很多时候数字孪生被认为就是三维可视化,但并非如此。”周忠进一步分析道,物联网的想法之前很早就有,数字孪生并不关注数据的采集与接口,却第一次能够把大量复杂的时空数据真正有效组织起来,通过孪生模型进行设计、运行、推演,让人能够借此掌控整个运行逻辑。数字孪生起源于机械设计与制造领域,但现在人们发现它的用处可以覆盖各行各业,具有普适性。
张星智也认为,目前仍有一些需要攻克的问题:虚拟化方面,包括即时建模、渲染技术、国产自主渲染引擎;传输方面,包括5G、工控网络等技术要支持即时信息传输;解析方面,如何通过点云生成SLAM(即时定位与地图构建)、计算空间距离、即时反向传输控制等都需关注。
“这些技术难度都很高,当然随着精度提高,终极目标是在未来实现千里之外的远程手术级操作,而不仅仅是用于诊疗。”他续称,这些技术实现后,在面对高危、未知场景时,通过远程操纵方式都能帮助解决很多难题。
今年生成式AI技术和应用的火热,也将为推进工业元宇宙带来帮助。
“当然我个人认为,AI大模型在工业层面应用也面临一个挑战。”张星智分析,训练模型需要大量语料,但AI大模型下一步的卡点,除了算力之外,还将面临已有语料可能已经不够用来训练,那么就诞生了另一项技术研究,即生成人类未编写过、但可能会存在的语料,将这些语料反向用于训练。
“但我始终在思考,倘若某一个问题本身存在一定正确性偏离,这种方式就会导致偏离度会越来越高、严谨性很低,在工业领域,往往一丁点偏差都可能造成灾难性损害。”他指出,“目前用ChatGPT等工具在主观层面很好用,但应用到产业中,还可能需要大量时间来证伪。因此完全AIGC技术赋能工业元宇宙还在探索中,但是在此前已经落地AI推进工业知识图谱方面,可以考虑探索出新工艺和技术能力。”
能力协同的迫切性单项技术能力提升是一方面,但工业元宇宙作为一种融合多种技术的愿景,更需要加强融合了各种技术能力的平台生态建设,也要打造一些智能化转型案例,由此才能真正推进综合能力升级。
苏州寻息电子科技有限公司创始人、董事长袁协接受21世纪经济报道记者采访时表示,公司基于位置信息提供应用解决方案,其中最大应用场景是在工业安全,医院环境也有较多落地。
位置物联网的感知区别于仅温度、压力等单维度的感知,后者只需要单个传感器就可以实现功能。室内定位需要综合性的传感器,室外需要与国家建立的北斗系统联通,才能完成感知层建设,也需匹配场景相关算法,共同把位置感知能力落地。
因此在参与角色众多的物联网场景,建设生态就显得愈发重要。袁协对记者分析,目前在物联网生态建设方面,比较有影响力的是小米发布了一套标准,同时吸引了不同生态角色接入标准,因此家用物联网环境已经有较为全面的生态建设。
但在其他场景,目前还没有出现类似小米这样具备号召力和生态储备的企业,因此在医院场景中,确实存在很多碎片化的物联网应用。比如生命体征类、环境感知类等,会有大量基于不同生态的产品接入到医院场景。
“对于我们来说是反过来做,打造一个全频多模的物联网接入系统,它可以接入各种不同生态的终端产品,同时也能向外提供我们所擅长的位置物联网服务,为原本孤立、碎片化的物联网终端,提供一个可以整合的应用平台提供给医院等机构,为其运营带来便利。”袁协表示。