从工业互联网到工业元宇宙，还有多少技术瓶颈？

21世纪经济报道记者骆轶琪 汕头报道

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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？

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。