在可以预见的未来,工业元宇宙将引领着先进生产力
量子力学中有个“恐怖”的双缝干涉实验:
将电子射向平行的窄缝,投射到另一块屏幕上。如果不在窄缝出监测观察,电子会以波的形态穿过双缝。一旦开始监测观察电子如何通过,电子就会像小球一样有序穿过窄缝,并不干涉,在屏幕上“乖乖地”投射出双缝。
图:双缝干涉实验示意图 来源:http://oist.jp
“恐怖”之处在于:电子有时是粒子,有时是波,区别就在于我们是否去监测观察。
有一种假说认为:如果我们观察与否,决定了粒子状态,那或许我们所谓的现实世界也是“虚拟”的。如同3D游戏一样,虽然游戏中有广阔的“世界”,但系统为了节省算力,只有被玩家看到(观察)的一小部分,是需要实时渲染画面的。如果这个世界能够“知道”到我们去看他,来决定呈现的形式,那这个实验就得到解释了。
那么,我们所谓的真实世界,是否也可能是某种智慧形态创造的虚拟世界。换句话说,我们可能生活在“元宇宙”之中。
什么是“元宇宙”?
Facebook创始人扎克伯格认为他的社交帝国未来要迁移到虚拟世界中,2021年10月,他把公司改名为“Meta”(取自元宇宙“Metaverse”)。“自带流量”的属性,让世界上更多人了解到“元宇宙”这个原本在小圈子里传播的名词。
Metaverse由两个字根组成:meta来自希腊语μετά,“之后”或者“超越”的意思;verse则来自Universe(宇宙),可以追溯到拉丁文的universum,意为一切事、一切人、整个世界的总和。连接在一起,Metaverse字面意思是“超越宇宙之外”。
Metaverse在构词上效仿了古希腊哲学的“形而上学”,即Metaphysics——字母意思是超越物理学之外,即对终极本质的研究。汉语翻译为元宇宙,“元”取了“大哉乾元”,即天地万物的本源之意,也是移用了形而上学Metaphysics中meta的意蕴。
扎克伯格也非常强调meta的“超越”之意。在《创始人的信,2021》中,他说,元宇宙就是要超越,“超越今天的可能性,超越屏幕的局限,超越距离、物理的限制……”
他认为,元宇宙是“置身其中的互联网,不仅能去看,更可在其中体验”,在元宇宙中“几乎可以做任何能想象到的事情”,“与朋友和家人聚在一起,工作、学习、娱乐、购物、创造”,以及“现在用PC或者手机都不能获得的新体验”。
显然,相较于元宇宙更为宏大的内涵,扎克伯格给出的是更偏重消费层面,或者是基于其“社交基因”的范畴。
但元宇宙不仅是虚拟的社交聚合,更不是脱离现实的线上社会乌托邦。游戏、社交只是元宇宙的“原始形态”,元宇宙的对于人类的最重要意义,在于生产力的提升。
为什么元宇宙的对于人类的意义远不止社交?这触及到了元宇宙的本质:现实(物理)世界和虚拟世界的融合。
或者说,我们生活在现实世界之中,同时元宇宙又让人类可以复制、模拟、创造、控制一个虚拟的世界。依托元宇宙,虚、实两个世界联合在一起,可以相互交互,又可以相互增强,实现1+1>2的效果,增强了人类认知、改造这个世界的能力。
图:元宇宙是现实世界和虚拟世界的融合 来源:http://deloitte.com
“工业元宇宙”的本质是生产力
人类文明的进步不是平滑的线性爬升,而是一次次厚积薄发的跳跃。
值得庆幸,依靠近几十年来人类在芯片、通信、显示、计算电池等技术领域的高速发展,在当下的软、硬件技术环境下,元宇宙走出了科幻领域,也让我们这代人经历了这个0到1的过程。
如同任何一项能够改变人类的系统性技术创新一样,元宇宙要真正改变人类的生产生活,还需要技术之外的一系列商业化尝试,以及最重要的——真正在商业上的成功。
更直白一些,只有能赚钱“造血”,才能让新技术真正发展壮大——芯片、PC、互联网、手机,走的都是这条路。
图:目前元宇宙需要依靠虚拟现实/增强现实/混合现实等头戴显示设备(VR/AR/MR headset,简称“XR头显”)呈现 来源:http://mnlmag.com
元宇宙何以造血?答案是“工业元宇宙”
一个小的切片:2022年10月25,台积电在其官网发布了一条并不起眼的消息:台积电使用元宇宙的MR(混合现实)技术,让客户能够远程实时观察晶圆生产线、实时发起提问,完成对生产线的稽核。
图:芯片制造企业用元宇宙为客户提供芯片晶圆生产线稽核服务 来源:http://tsmc.com
与飞跃太平洋到现场相比,利用头戴设备实时沉浸式地看到、听到,对于完成稽核工作而言,没有什么本质不同。或者进步一说,很多工作真的需要去用肉眼去“看”吗?甚至在某些工业场景下,元宇宙可以比肉眼“看”得更好。
来看看青岛特钢的例子。
这家企业帘线钢产量连续多年稳居世界第一。钢帘线对纯净度、组织、强度、拉拔性能有着极高的要求,在传统生产过程中,需要工人高度集中精神,观察高速运转的高温钢坯,人工处置异常情况。
对于这种情况,工业元宇宙的“数字孪生”场景可谓生逢其时。
青岛特钢使用了联想集团的工业元宇宙数字孪生方案:“联想晨星智慧眼”。
简言之,就是在实际生产线上,安装基于计算机视觉技术的识别和预警系统,同时将设备检测到的数据、图像实时导入到“数字孪生”工厂模型之中。
通过这样的“虚实结合”,工业元宇宙实现了对高温、高速产线上的各类情况的自动识别和智能预警——不仅不受疲劳情绪等人为因素影响,而且相较于肉眼更加及时、可靠。
图:青岛特钢高速线材生产线,使用了联想晨星智慧眼元宇宙数字孪生监测 来源:http://csteelnews.com
实际上,工业元宇宙的生命力就植根与此:
在工业生产中,哪些是一定需要实体的?哪些东西其实虚拟起来更加高效和便捷?甚至,那些东西可以通过工业元宇宙突破原有的限制,做得更好?
通过回答这些问题,可以理解工业元宇宙的本质:利用元宇宙在线互联、全真沉浸、低延迟交互、多人协同、边缘和云计算、物联网、机器学习与人工智能等技术带动工业升级,从而实现生产力的提升。
或者说,工业元宇宙就是元宇宙的与工业融合发展的形态,就是依托元宇宙实现生产力的进步。
“工业元宇宙”提升生产力的场景
工业元宇宙不是乌托邦,虚拟也不是洪水猛兽。
我们之前通过书籍学习知识,但其实书籍通过文字、图片所构建的知识和技能,也是“虚拟”的,甚至远不如XR头显那样直观和真切。尤其对于一些高危的场景,工业元宇宙的优势就更明显了。
案例就在我们身边:南方电网关乎国计民生,承担着广东、广西、云南、贵州、海南五省区和港澳地区的电力保障。这些地区地形、气候多变,提高了维护、检修的技术难度,对技术人员的培训也是长期的难题。
工业元宇宙的增强现实(AR)技术在这个场景中得到了完美的应用。通过佩戴联想集团的晨星AR眼镜,南方电网接受技术培训的学员,可以实时看到现实场景与虚拟叠加的元器件信息、技术讲解、实操技巧和配件工具。这比对着书本、视频,或者幻灯片培训,是革命性的生产力进步。
图:南方电网AR培训技术展示
在工业元宇宙的赋能之下,沿着“研发—生产-销售-售后/增值”对工业产业闭环,现在和未来还有很多典型的生产力提升场景:
图:工业元宇宙的赋能生产力提升场景
德勤预测,到2035年,元宇宙讲给亚太地区带来0.8-1.5万亿美元的GDP增量;对中国而言,这个数字在0.45-0.86万亿美元之间,工业元宇宙将扮演重要的角色。
从底层技术层面的芯片算力、计算机视觉、图像识别、自然语言处理、人工智能与机器学习、稳定物联、区块链与NFT;到人机接口层全息投影、3D引擎、边缘计算、设计开模、新材料、透镜、显示屏、电池、组装制造;再到应用层面,也就是商用硬件到产业软件的综合解决方案,工业元宇宙有一个很长的供应链。
2022年5月,日本川崎工业与微软达成合作,在车间工人使用微软元宇宙方案辅助生产。10月,微软宣布成立“工业元宇宙核心”团队,主要为电力、工业制造、交通领域提供综合解决方案。
实际上,从商用硬件到工业软件的综合解决方案,就是产业链中最有价值的一环。
产业互联网综合方案的提供,需要设备、算力、软件兼顾的元宇宙体系,需要有把虚实映射、虚实叠加、虚实联动等技术应用于等各种场景之下,这需要相当的产业积累。
中国的企业没有缺席——依托自己的赛道和优势顺势而为,联想集团已经构建出系统化的工业元宇宙体系。
图:联想集团在工业元宇宙设备、算力、软件方面的体系化能力
任何伟大企业发展的机遇,都是之前发展积累和技术、市场基于的耦合。日本的一众企业抓住了汽车、电器的浪潮,韩国的企业则在芯片、面板领域乘上了时代的快车,为全球生产力的进步贡献了能量。
我们相信,中国ICT行业积累软硬件实力,联想集团长期以来的“端、边、云、网、智”架构,可以在工业元宇宙的这次生产力革命中,催生出人类科技与文明的新时代。