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元宇宙在实体产业中的应用

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来源:《元宇宙十大技术》
作者:叶毓睿 李安民等

发展元宇宙,并不是脱实向虚,而是实现数字经济与实体经济融合,利用元宇宙多技术融合赋能实体产业,实现资源的更高效配置, 带领人们走向绿色环保和可持续发展的未来。


一、科研探索:运用众包模式玩转科学实验

 

在科学实验领域,实验耗费了大量的耗材和实验人员的时间,有些实验室环境中含有各种有毒气体,严重影响工作者的身体健康。但是随着科技的发展,数字孪生技术逐渐被运用到实验室领域,使得实验更加安全、高效,也降低了人们参与实验的门槛。


除此之外,还出现了众包模式来完成科学实验。华盛顿大学开发了一款叫 Foldit 的蛋白质折叠电子游戏,使普通人都有可能成为解决蛋白质结构预测和设计的科学家。蛋白质的空间结构非常复杂,其折叠结构会直接影响蛋白质的功能,而其组合方式又非常多样,要高效地找出有用的蛋白质结构,依靠当前的计算机算力暴力穷举,是不现实也不科学的。人脑擅长处理三维空间,于是研究人员开始尝试将蛋白质结构转化为一个个谜题,鼓励游戏玩家参与进来比赛,通过折叠、拖拽等基本操作追逐最高分,即寻求谜题最优解——最优化的蛋白质结构的破译。

目前,该游戏已经吸引了 80 多万游戏玩家,游戏玩家出色的表现令专业的研究人员惊讶不已。比如,科学家们研究了 15 年之久仍悬而未决的某种艾滋病蛋白酶,在游戏中十天内就被玩家们攻克了。在对抗新冠病毒方面,玩家们也在以玩游戏的方法协助科学家。如果玩家能设计一种能与冠状病毒刺突蛋白结合的新蛋白,就会阻止新冠病毒与人类受体相互作用,这对于新冠病毒特效药的研发就具有里程碑式的意义。

近几年,AI 技术发展迅猛,但在模式识别和空间思维方面,对比人类大脑仍存在很大差距。相信随着技术的发展,更多的科研难题将通过数字孪生镜像到元宇宙,在全球范围内链接更多优秀的人才,通过大规模协作,一起攻克人类未解之谜。

二、职业技能培训:借力 VR/AR,更有代入感

 

我国职业技能人才严重缺乏,从高校招聘的学生实操能力较低, 即使是职业学校毕业的学生进入企业后仍然需要培训一段时间才具备实操能力。一方面,学校师资力量有限,学生所学知识跟不上企业的升级转型;另一方面,学校硬件设施落后、设备老旧或资源匮乏,导致学生在学校所接触到的设备和所学技能与社会实际工作岗位严重脱节。


由于新冠肺炎疫情的肆虐,医护人员短缺的情况更加严重,据世界卫生组织统计,全球护理人员短缺数量达 590 万,培养医护人员的实验耗材和实习成本要远高于其他职业培训。由于医生的极度短缺,英国一些大学或医院通过 VR 头显为学生呈现 20 种不同的健康问题, 包括呼吸问题、糖尿病、败血症、严重过敏和慢性阻塞性肺病。学员可以与虚拟病人互动,诊断任何疾病,并提供最佳治疗。练习完成后,一个分析引擎将提供反馈和评分,方便学生与现实世界的导师进行讨论。

VR/AR 被越来越多地应用到医护领域,可以提供患者病灶的360°视图,有利于医护人员更直观地去学习和训练。医学模拟训练系统 Simbionix 使医生可以在 VR 平台上完成手术模拟等操作,系统可以实时反馈纠错,并自动形成全流程的训练评价报告。沉浸式 VR 培训平台使学员不仅能够获得技能的训练,也能够在安全的学习环境中接触到接近真实世界的医患场景,快速增加临床经验。

除此之外,VR/AR 在病人护理方面也将做出贡献,医生戴上 VR 眼镜,就仿佛“站”在病房里,真实地感受着病房里发生的一切,比如病人输液多少、病人是否有需要、病人安全与否。VR 就像一部立体电影一样,使医生可以观察患者的动态。国内已经有医院借此提高了工作效率。

三、工业场景:打造一个平行的宝马虚拟工厂

 

在众多炒作元宇宙概念的公司中,Meta 公司和图形显卡芯片巨头英伟达,是少数实践较深的公司。如果 Meta 是针对 C 端用户的平台, 那么英伟达的 Omniverse 面向的就是 B 端企业客户的元宇宙平台。


Omniverse 是实时 3D 设计协作和虚拟世界模拟的全开放式平台, 超过 400 多家明星企业如宝马、洛克希德•马丁等都在使用它提供的服务。元宇宙为生产制造业带来了新的作业思路,企业可以像软件研发中测试驱动开发一样,在真正生产以前,通过电脑完成全方位的测试,节省大量成本和时间。

如图 1 所示,宝马借助 Omniverse 搭建了一个数字仿生工厂,深度模拟整个宝马工厂,对每条流水线设备甚至工人的每个动作都进行了模拟。现实工厂中的任何重要变动都在数字仿生工厂中同步更新,现实工厂里的每一件物料也都在数字仿生工厂中进行编码,并实时追踪其状态。通过对整个生产过程全面掌控,工厂能够及时定位和解决问题。

图 1 宝马数字仿生工厂
(资料来源:YouTube)

宝马在全球的设计师及工程技术人员,在仿生工厂中共同协作, 完成从产品的规划、设计、测试和生产全流程,并通过 VR 设备针对同一细节实现多人协作。仿生工厂模拟整个生产流程,其模拟程度甚至精细到虚拟人拿工具箱时箱子所处的高度。只要带上 VR 设备,就能从虚拟人的视角,感受和控制数字工厂,持续发现和改进问题,然后再复刻到实体工厂中,同步生产和制造。

英伟达不仅仅是 GPU 领域的霸主,其高度逼真的物理模拟引擎和高性能渲染能力也将在元宇宙领域大放异彩,未来会有更多的企业受益于 Omniverse 的发展演进。

四、虚拟协作:天涯若比邻

 

疫情导致人们不能面对面交流,人们担心分布式办公可能会降低工作效率,因为有很多需要白板配合的可视化书写难以同步。在疫情初期,我和团队不得不在家办公,原以为分布式办公的效率会降低, 结果非但没有影响进度,反而在非工作时间处理紧急情况的效率加快了,因为每天节省了2个小时的上下班通勤时间,进而有更多的时间和精力放在工作上。


微软最近宣布,要将其元宇宙 Mesh 平台整合到 Teams,如图 2 所示,未来上线的 Mesh for Teams 系统,将彻底解决团队远程画图的沟通障碍。Teams 是微软的团队协作和生产力工具,通过 Mesh 的 MR 技术的加持,Teams 的用户可以在不同地点,通过 MR 设备实现协作、处理共享文档、在虚拟共享白板上画图等全息体验。

图 2 Mesh for Teams 虚拟会议
(资料来源:YouTube)

Mesh 的最大亮点是全息传输技术,可实现将远程的人和物以全息影像的方式几乎实时地呈现在用户面前。这意味着,世界各地的小伙伴都可以看到全息的你,你也可以看到全息的伙伴。即使大家身处不同的国度和地理位置,但感觉就像处在同一个地方一样。可以在虚拟会议中使用真实的人物形象,如果不方便开摄像头,你还可以使用虚拟人捏脸功能,创建一个 3D 形象,做全息传输。更神奇的是,Mesh 可以根据每个人的音调,来调整全息所展示的面目表情,比如喜悦、赞美和惊讶等不同表情。

以办公软件和操作系统起家的微软,在生产力工具方面也表现优异,Mesh for Team 系统使人们可以随时随地地进行全息会议,与全球伙伴展开无障碍的沟通。虚拟协作将彻底改变我们的工作方式,未来将不再需要那么多写字楼了,或许可以给植物腾出更多空间。

五、数字艺术馆

 

还有一个案例是和田玉数字艺术馆,如图3 所示。这一想法源于丹曾文化公司,该公司以人文学科为知识基础,是以“人文•智识•进化”为愿景的社会型企业。自成立以来就围绕着元宇宙概念已形成由人文教育、经济学、和田玉数字艺术馆、中国诗人名人馆(数字馆)、数字墓地及元宇宙珠峰指南等组成的独具特色的版块体系。


图 3 丹曾和田玉数字艺术馆

(资料来源:丹曾和田玉数字艺术馆)


和田玉数字艺术馆是丹曾文化为普及中国玉文化知识和创造以和田玉为代表的珠宝玉石信任交易平台的一次元宇宙尝试。在现实生活中,和田玉之类的珠宝玉石展示及交易存在着信任度缺乏、假冒伪劣的社会现象。为此,和田玉数字艺术馆与国家玉石珠宝检测中心合作解决对原料子料和雕刻作品的真实性的认定问题,又与中国珠宝协会合作以期解决艺术收藏资源和雕刻大师资源的问题。同时和田玉数字艺术馆首先采用区块链技术,为每一块和田玉和珠宝玉石建立数字身份,将其相关信息上传丹曾玉石链,并打上不可更改的纳维码①,确保其交易记录永远存在、永远可信可靠、不可更改,从而促进和田玉交易的阳光化。如图 4 所示。

图 4 玉石展示页面
(资料来源:丹曾和田玉数字艺术馆)

据悉,目前和田玉数字艺术馆已完成了数字人周穆王和王母娘娘的建模与制作,如图 5 所示,并正在通过全新数字化手段打造和田玉数字艺术馆元宇宙,通过全新方式进行展示和运营,并且能实现元宇宙里的交易。

图 5 数字人周穆王和王母娘娘形象
(资料来源:丹曾和田玉数字艺术馆)

和田玉数字艺术馆已与国内一百多位玉雕大师达成合作意向,邀请他们入驻丹曾和田玉元宇宙。在元宇宙里,每位玉雕大师都将拥有具有自身特色的玉雕工作室,让自己的数字分身在和田玉元宇宙里讲课、创作;学员也可以进入大师工作室,在高度沉浸感和真实感的环境中学习大师的独特雕刻手法,雕出来的数字作品还可以铸造为 NFT。

和田玉数字艺术馆通过采用本书所述的十大技术中的区块链技术、数字孪生与数字原生的技术、交互与展示技术、内容创作技术等搭建丹曾和田玉元宇宙平台,在虚拟世界中原生出更丰富的教学内容、展示和交易场景,为和田玉的文化传承,以及和田玉的有序发展提供了引领性的创新探索。

六、元宇宙产业平台

 

Myverse 元宇宙产业平台是基于区块链技术与虚拟现实技术打造的元宇宙产业平台,主要聚焦元宇宙产业落地,赋能实体经济新业态。该平台的目标是帮助更多的企业实现数字化,让更多的企业构建虚拟现实深度融合、互相赋能的数字化产业新生态。比如,该平台可以帮助用户升级体验,有效提高用户留存率及转化率;帮助企业建立联系, 全新的虚拟体验将用户与企业之间更深度地联系起来,让用户更全面地了解自己喜爱的企业。


图 6 元宇宙产业平台特质

Myverse 是开放式平台。在这里,用户可以建设自己的虚拟世界, 参与数字活动,创作并管理数字资产,开展全新的数字社交体验,集社交、娱乐、创作、旅游于一体,将虚拟世界的边界逐步延伸到各种现实场景,实现线上线下一体化,让用户感受到全新的数字化消费娱乐体验。

平台的虚拟土地拥有者可以在自己的土地上创建属于自己的虚拟世界。用户可以在平台里自定义自己的虚拟人形象,和线上用户自由地交流互动,创建群聊和兴趣社区;凭借自己的元宇宙数字身份,用户可以通过虚拟体验购买产品,也可以在线参加各种活动,比如观看演唱会、参观艺术画廊、展览等娱乐活动,甚至可以打造属于自己的数字产品。

图 7 Myverse 空间场景
(资料来源:Myverse 平台)

台还提供多种场景会议空间,用户可以突破时间和空间的限制, 参加多场景的商业会议和线上课堂,享受更加身临其境的远程协作和学习的体验。

平台可以1比1的方式进行景区数字化映射,用户可以选择任意观看角度来沉浸式地欣赏景色。平台在增强用户旅游体验的同时,也赋予旅游产业数字化新功能。

①纳维码技术是融合了纳米材料技术、光子技术与信息技术的新一代数字标识技术。通过将数据承载在纳米微晶材料 , 在物体表面形成融合性标记 , 再通过特殊光学手段进行数据的快速识别。



        


来源:数字孪生体实验室
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首次发布时间:2023-10-07
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