摘要：科技技术脱离现实，就成了虚无的噱头。只有落地到实处，才真正有意义。

随着苹果Vision Pro的发布，XR行业再次掀起了热潮。蒂姆·库克在WWDC23发布上会提出，我们将从移动计算时代，进入“空间计算时代”。

那么，什么是空间计算？

空间计算(spatial computing)技术可以参照现实的物理世界构建一个数字孪生世界，将现实的物理世界与数字的虚拟世界连接在一起。使我们能够进入并且操控 3D 空间，并用更多的信息和经验来增强现实世界。

届时，元宇宙中的每个原住民都可以参与数字世界的构建，他们既是建造者，也是使用者，每个人都能为元宇宙的发展贡献自己的力量。总之，空间计算技术可以实现数字世界和现实世界的无缝对接，让两个世界可以相互感知和理解。

空间计算层包括3D引擎、VR/AR/MR、语音与手势识别、空间映射、数字李生等技术。与元宇宙的概念相比，空间计算已经是一个实实在在的发展阶段。该项技术目前最重要的应用，是在工业领域。

工厂车间已逐渐形成“工业元宇宙”

“工业元宇宙”笼统的概念是指通过远程操作、数字孪生、AI自动化、VR/AR等新技术改进工厂的运作方式。

不过即使是在2023德国汉诺威工业博览会上，有很多参会者也根本不知道所谓的“工业元宇宙”到底是什么意思，但事实是他们早已或多或少的参与其中。“元宇宙”一词，终于在工业制造领域找到了用武之地。

自动化技术早已助力工业，图源：网络

德国IT电信行业Bitkom集团的客户技术部门经理Sebastian Klöß说：“元宇宙的最终目的是让物理世界与虚拟世界联系起来，这在工业领域十分重要。比如数字孪生技术，能把机器数据和来自工厂的实时数据与虚拟世界结合起来。”

数字孪生技术

最早，数字孪生思想由密歇根大学的 Michael Grieves 命名为“信息镜像模型”（Information Mirroring Model），而后演变为“数字孪生”的术语。

美国国防部最早提出使用数字孪生技术，用于航空航天飞行器的健康维护与保障。首先在数字空间建立真实飞机的模型，并通过传感器实现与飞机真实状态完全同步，这样每次飞行后，根据结构现有情况和过往载荷，及时分析评估是否需要维修，能否承受下次的任务载荷等。

这是一种超越现实的概念，利用物理模型和传感器，在虚拟空间中创建数字映射的激光扫描技术。其复制的对象可以是一辆汽车，一个小部件，甚至是整个工厂。

比如，在工厂或生产线没有建造之前，就首先完成其数字化模型。从而在虚拟的赛博空间中对工厂进行仿真和模拟，并将真实参数传给实际的工厂建设。

将风险和成本降到最低

数字孪生可以帮助企业在虚拟环境中测试设备的工作原理并找出潜在问题，而无需在现实中生产出有缺陷的原型，也不会损坏设备，而且可以预演各种情况。比如，提前测试长时间加快生产流程后会发生什么，而不需要真的那么做。或者，在投资购买新一批机器之前，将机器数量增加一倍，看看是否能够达到预期。

igus 是国际拖链系统和工程塑料滑动轴承制造商，主要利用3D打印和自动化技术。一名技术人员在接受采访时讲道：“有了数字孪生技术，就不再需要那么多的设备原型。用更少的航班、更少的差旅，让制造更加效率，整个生产过程都得到了优化，并极大的降低了成本。”

相机和虚拟现实技术是元宇宙的其他组成部分，工业从业者希望这些技术能将远程操作提升到一个新水平。比如帮助偏远地区，如石油钻井平台和天然气管道铺设区域等，通过远程连接快速得到专家的指导，而专家本人可能只要坐在办公室里就可以，不用麻烦亲自前往。

德国弗劳恩霍夫实验软件工程研究所嵌入式系统部门经理Thomas Kühn说:“可能施工现场没有任何专家，因为他们分布在世界各地。我们通过这项技术，可以将专家们带到现场，如同身临其境。这是非常容易想到，而且非常有用是应用案例。”

GE Digital工业互联网创新与生态发展负责人 Robert Plana 认为，数字孪生最重要的价值是预测，在产品制造过程中出现问题时，可以基于数字孪生对生产策略进行分析，然后基于优化后的生产策略进行组织生产。

游戏化的现实工业生产

Igus公司代表用VR演示了为石油平台安装替换部件的过程，只花了五分钟的时间。他说：“这个模拟程序旨在展示安装过程，这样就可以提前看到可能出现的问题。比如这个零件是否合适，工人是否可以顺利到达预想位置完成安装等等。”

目前，类似的模拟程序已经推出，但缺点是VR视觉效果仍然不太理想，未来仍有待改进。但我们讲的重点是元宇宙技术在工业生产中的应用，毕竟你不是在玩VR游戏，没必要追求什么画质或者图像展现的精度。这类模拟现在已经可以做到与物理现实完全匹配，这对于劳动者来说已经足够了。

英国工业软件公司AVEVA与法国施耐德电气合作推出了由工业数据和人工智能驱动的数字孪生应用平台，并获得SOC2和ISO27001等安全认证。通过该平台支持在3D虚拟现实环境中进行多人合作、创新，甚至共享数据，帮助企业的员工、客户更快、更准确的做出决策，构建个性化解决方案，优化并精简运营。

AVEVA首席产品官Rob McGreevy说：“这是我们的第一步，因为工业元宇宙平台建立在云端，所以非常安全，同时支持多人写作工作，可实时访问工程数据、操作数据，让数字孪生可以交互。

这种机器狗是用来创建工厂车间数字孪生映射用的，它背后有360度全景摄像头，用来拍摄并记录周围的一切实景。通过机器狗的拍摄，在电脑上就可以看到来自真实工厂的虚拟副本——比如桌子、设备、高高的天花板等等。点击不同的组件会触发不同文本框，里面有各种信息和选项，还可以与设备进行交互。

这种类似VR游戏的技术被应用在了工业场景中，工人、工程师、还是专家都可以通过虚拟世界应用这些技术，随时随地远程参与到工厂的生产建设当中。

Nvidia Omniverse

无独有偶，NVIDIA（英伟达，著名显卡制造商，现在被称为“人工智能计算公司”）和Microsoft Azure最近在人工智能驱动的工业元宇宙方面的合作也证明了这种环境可以发挥作用。

这两家巨头公司携手创建了一个用于构建和操作3D工业元宇宙应用程序的平台，将加速企业团队数字化运营、参与工业元宇宙以及为人工智能和其他应用培训高级模型的能力，使开发者和企业有可能大规模设计、构建、运营和优化工业元宇宙应用程序，如数字孪生。

在演示中，参与者对工业机器人的装配线运作有着各自的看法。通过平台提供的虚拟会议环境，他们可以将机器人移动到新位置，或者再添加另一个机器人到生产线中。而每一位参会者都能看到这些改动对实际效果产生的影响，并可根据这些预测的结果发表意见或建议。

这样的工业元宇宙允许在物理和数字世界中做出实时、可靠的决策。允许用户创建沉浸式模拟环境，以优化流程并提高运营生产力。

微软董事长兼首席执行官萨蒂亚·纳德拉在4月的英伟达 GTC活动上谈到：“我们与NVIDIA一起，致力于构建连接数字和物理世界的服务，以自动化模拟和预测每一个业务流程，缩短决策、行动和反馈之间的时间，为全球客户带来最强大的人工智能超级计算机。”

远程操作、避免错误、提前预演等诸如此类，每一项技术对工业生产来说都至关重要。在保证劳动者安全、提升工作效率避免无用功的同时，解决了设计、运营和优化资产生命周期方面问题的同时，为工业品牌开辟出了新的价值和机会，节省了大量的时间和金钱成本。同时，因为一切都在虚拟环境中进行，还有助于环保。

更多实际的应用

美国国家航空航天局使用数字孪生对空间飞行器进行仿真分析、检测和预测，辅助地面管控人员进行决策；

西门子公司主要使用数字孪生进行产品数据的全生命周期管理。利用数字孪生对产品设计、产品功能、产品性能、加工工艺、维修维护等进行仿真分析；

北京航空航天大学基于数字孪生提出了数字孪生车间的概念，将数字孪生应用于车间的建设和管控。

除数字孪生外，许多汽车厂商也都早已开始利用元宇宙技术。奥迪年初发布的概念车，就已附带了AR（增强现实）操作系统。

还有像保时捷、奔驰使用VR/AR技术改进售后和维修等服务；布加迪与福特的工程师利用在虚拟环境直接进行车辆设计和制造等。更多详细可以看这篇文章（《车身秒变色、3D全息检修、VR造车 XR技术已成为车企新宠》）

“工业元宇宙”不是元宇宙，只不过没想好名字

我们大多数人对元宇宙的第一印象应该都停留在马克·扎克伯格说的那种在虚拟世界生活的场景，类似超大型多人在线的VR游戏，或者电影《黑客帝国》的模拟世界。

关于扎克伯格的观点，已有学者驳斥，详见：《扎克伯格错了！学者指出：虚拟现实有害健康，不该被用于日常生活》这篇文章。

元宇宙应该是现实与虚拟的结合，而不是让人们进入到虚拟世界生活。如果科技技术脱离现实，就成了虚无的噱头。只有落地到实处，才真正有意义。

对于工业元宇宙概念与扎克伯格被认为已经失败的元宇宙是否存在必然联系，一位不愿意透露姓名的工业行业的从业者说：“扎克伯格只是在利用和炒作元宇宙概念，不但毫无益处，甚至还会造成负面影响，让人产生莫名的厌恶。”

用Bitkom集团客户经理Klöß 的话来讲：“工业元宇宙只是一种临时的叫法，因为时代的发展使这些先进技术被整合在一起了。也许十年后，我们会给它起一个完全不同的名字。就像互联网一开始被称为‘信息高速公路’一样，现在谁还这么叫？”

资料来源：

AVEVA展示工业元宇宙计划

工业元宇宙站稳脚跟

汉诺威博览会：工业企业与元宇宙

元宇宙将如何改变工业产品生命周期和价值链

文/薇仙之爪（本文图片均来源于网络）

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