巨头竞相涌入，下一片蓝海是它？

作者 | 赖镇桃 南风窗长三角研究院研究员

编辑 | 陈莹

2021年强势出圈的元宇宙，热潮延续至今。

META为代表的互联网企业高调进军元宇宙，描绘出独立于现实世界的虚拟时空，一时令大众尤其投资者兴奋异常。若元宇宙进入工业，又会引发何种变革乃至颠覆？

1月8日，位于无锡经济开发区雪浪小镇的无锡雪浪数制科技有限公司（以下简称“雪浪云”）在杭州举行“工业元宇宙”主题论坛，多位院士在现场共论元宇宙，为工业制造打开的新想象。

活动现场

虚拟之魅力

面对元宇宙热潮，曾有人感慨“元宇宙是个框，什么都往里装”，可见其还像空中漂浮的云，悬浮于现实且难以清晰界定。但被诸多厂商视为工业4.0应用重点的“数字孪生”，具备桥接虚实的特性，或将成为打造元宇宙雏形的关键技术。

如何更简单地理解数字孪生？

实际上它已融入了大众的日常。早前在特斯拉车主的维权事件中，特斯拉分别向市场监管部门、维权的车主发送了近7000组后台服务器数据，详细记录了车主在事故前30分钟的车辆状况和驾驶动作。

“几年前，特斯拉就声称给售出的每一辆车都建立一个数字孪生体，可根据传感器接收到的数据，实时反映车辆的运行状态，并模拟汽车性能和驾驶者反应，以评估设计改变的效果。”中国工程院院士、华中科技大学教授李培根解释。

同样是模拟现实的技术，相较传统仿真，数字孪生的独特之处在哪？李培根看来，首要的区别在于数字孪生能反映机器设备运行的实际动态过程，传统的仿真只能模拟物理设备的动态，而与设备的实际运行动态没有联系。数字孪生便能实现孪生体与物理实体的共生，“就像人的灵魂与肉体”，李培根打了个比方。

中国工程院 李培根院士

数字孪生将数字世界与物理世界推向更深度的融合。数字孪生模型可以比人类更了解物理实体的存在，从力、热、光、电等多领域物理的融合反映设备的运行状态。具备孪生模型的物理实体对自身有更深刻的认知，即具备更强的自我感知能力和一定的“自我意识”（预测，决策，自学习）。通过传感技术实时感知设备的运行状态，便能判断设备运行是否正常，必要时快速采取措施进行运行优化或维护。

那么，当元宇宙为虚实融合的工业制造打开更大想象空间，数字孪生和工业元宇宙两者间如何实现嫁接？

“数字孪生是给工业元宇宙提供内容生产的一套技术体系，其中涉及的建模、仿真、联合计算等整套技术都是为工业元宇宙提供内容的。”雪浪云创始人兼CEO王峰讲道，“如果说数字孪生构建了若干系统，那么这些系统和系统的外部环境就共同构成了工业元宇宙。”

雪浪云CEO 王峰

随着工业元宇宙的到来，人类将能更好工具应对、处理工业场景中的不确定性及复杂工程建设。加拿大工程院院士顾佩华指出，这一新技术将有助于复杂工程系统的研发、制造、运维和全寿命周期管理的建模、仿真、优化以及实施等。顾佩华曾经是加拿大原子能有限公司和自然科学与工程研究委员会的讲席教授，他用工业元宇宙协助改造大型核电站的例子，来说明工业元宇宙在大型工业设施中的应用。一个核电站的设计和使用寿命达60年甚至更长，但是今天建设的核电站反映今天的先进技术，可以想象10年或20年后，更先进的技术将会产生。用更先进技术提升电站的功能性能以及关键零部件的寿命，有助于电站的性能和效率的提高以及寿命的延长。然而改造核电站具有一定风险，稍有不慎将对核电站周围产生难以估量的影响。

加拿大工程院 顾佩华院士

但在工业元宇宙的环境下，人类可以对电站的数字孪生体在虚拟世界进行多种方案的评估及模拟执行操作，从而得到应用于现实世界的最优解。而且数字孪生体数字模型越接近真实世界的真实系统，数字建模、仿真和测算也将更为可靠，大大降低不确定性。

只是将虚拟世界和现实世界融为一体，将是一个漫长过程，而工业元宇宙的实现，需要从概念到不断成熟的技术与平台建设、内容发展的不断迭代优化和持续创新，未来的发展也不一定像今天的设想一样，顾佩华给出判断。一些探索已然在路上，英伟达创建了全宇宙平台（Omniverse），用于构建未来工厂、自动驾驶车辆仿真和机器人应用，游戏引擎平台Unity已经从游戏扩展到制造应用，塑造未来的工作。国内的互联网和高科技企业也已经开始这方面的探索。这些尝试背后涉及的数字孪生、VR/AR以及区块链等技术，都有助于工业元宇宙的实际应用。

走通“最后一公里”

技术成熟度的提升实非易事。

科技实现从0到1的变革、突破后，还要经历从1到10的跨越，越往后，技术成熟度、可应用性越强。前几个阶段，一般可在高校实验室里进行，但当技术成熟度要提升至4级以上，则对研发投入、测试环境有了更高要求，单凭高校难以完成。

不少技术成熟度的提升正是卡在这一步。中国工程院院士、浙江大学机械工程学院院长杨华勇表示，若要比拼尖端技术，我国的不少领域的技术实力完全不逊于欧美日发达国家，但在高端技术上，国内则还有不少差距。两者的区别正在于技术成熟度，我国近年来在基础研究上投入巨大，高校不断取得尖端技术的突破，然则当中大多数并没有转化为高端技术、成熟产品，以至于有高峰但少高原。

中国工程院 杨华勇院士

“科学是把钱变成纸，也就是论文，成果转化就是把纸变回钱，如何做好是我们需要思考的问题。”杨华勇院士看来，成果转化必然要以产学研合作为基础，并且是一个持续的合作过程。但现实中，这一点还远未实现。学者为企业提供技术方案后，企业结合行业需求对技术进行优化落地，出于技术秘诀保护的考虑而不与大学的专家共享，企业实现量产后也并未给予高校相应利益反馈。产学研合作的可持续性既来源于机制的优化，如利益共享、合作机制的建立，也来源于校企两端的互信与双方共同的人力物力持续投入。

目前，雪浪云已在进行相关的实践，和华东理工大学之间构建稳定的合作关系。首先在于技术项目的联合攻关，基于雪浪算盘，雪浪云和华东理工大学钱锋院士团队强强联合研发了国内首款自主可控、具有一定开发能力、标准化、可灵活部署的通用实时优化（RTO）平台，实现了流程行业实时优化系统的国产化。其次在于实用人才的联合培养，2021年雪浪云与华东理工大学信息科学与工程学院合作开发了“工业互联网关键技术”课程，向40余名专业型硕士研究生授课，顾佩华院士亦表示“校企合作是融合创新工程教育的重要方向”。

谈及产学研转化，中小企业往往是被忽视的群体。中国制造的技术水平已接近日本，但同德国、美国相比则还有不少距离，世界级的行业隐形冠军不足是一大因素，杨华勇院士说道。

一大批中小企业要成长为专精特新企业，找准定位很重要，切入前沿性技术的研究比参与竞争中技术的竞争更能占领市场，但同时中小企业又常常受困于科技创新，企业很多时候掏不出钱对接外部科技力量。这种情况下，地方政府的投入与支持尤为关键。

那么，是否有更为高效的政产学研合作模式能够让企业、高校、政府三者形成合力？校地合作研究院或许是突破。相比大企业，高校与中小企业点对点的对接投入大、效益低，但在中小企业集聚的高新区、开发区，以校地合作的方式落地研究院，研究团队就能同时服务区内的大量中小企业，边际成本降低，物理距离拉近也能实现更频繁的技术分享、项目交流，“产学研合作将从‘游击战’转向‘阵地战’”，杨华勇院士形象比喻。

雪浪小镇

杨华勇院士的研究团队正以这样的方式为地方提供科研支撑。2020年团队落户余杭开发区，设立浙江大学高端装备研究院，目标是为开发区内300家规上企业提供技术服务，并在经开区的支持下引入超算中心，为中小企业提供算力支撑的同时也能解其数据安全的后顾之忧。

而且这样的合作模式日益成为大势所趋。雪浪云所在的无锡经济开发区，为打造活跃的产业发展生态，已同湖南大学、上海大学、东南大学、复旦大学等高校院所达成合作，成立产业研究院，为中小企业的科技创新赋能。无锡经开区党工委委员、管委会副主任冯爱东说道：“现在区内有一批估值超5亿元甚至超20亿元的科创型中小企业正在涌现，背后是思想创新对技术创新的触动，对产业创新的拉动作用。”

工业元宇宙能否掀起新一轮工业制造变革尚未可知，但技术的跃迁中，政产学研的持续接力，缺一不可。

 赖镇桃

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作者 | 赖镇桃

编辑 | 陈   莹

排版 | Danielle

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