工业元宇宙发展洞察报告

版权声明 本研究报告版权属于礼嘉链网智慧研究院，并受法律 保护。转载、摘编或利用其它方式使用本报告文字或者观点的，应注明“来源：礼嘉链网智慧研究院”。违反上述声明者，本单位将追究其相关法律责任。 编写单位和编写组成员（排名不分先后） 中国信息通信研究院：李海花、池程、李琦琦、宋涛、王亦澎、景浩盟、录天凤、孙银、杨潇、曾峥、杨笃明、程名君、韩玲、刘柳、高信波、陈晓旭、李康男、曹禾、唐甜、李逸超、谭欣、严鸿伟、杨静、杜佳芮、何鸿康、李薇羽、张帝漆、刘畅 中国联通研究院：李红五、张建荣、宋雨伦、范济安 联通重庆5G融合创新中心：金涛、周华、邹昌俊、袁青松、唐尚禹、安岗 前言 随着元宇宙概第一股Roblox上市，元宇宙迅速引发世界关注，国外脸书（Facebook）、微软（Microsoft）、英伟达（NVIDIA）等，国内腾讯、字节跳动、百度等科技公司纷纷布局该领域。元宇宙利用区块链、人工智能、扩展现实（XR）、数字孪生等技术实现对现实世界的有效数字拓展，完成对现实世界的空间延伸、时间延伸和价值延伸，实现虚拟世界和现实世界时空融合。 工业元宇宙基于元宇宙的关键特征、要素、相关技术与应用，将扩展现实、数字孪生为代表的新型信息通信技术与工业经济深度融合，从而构建工业元宇宙新型基础设施、应用模式和工业生态，服务于工业经济、赋能工业生产、促进工业领域数字化高质量发展，带动工业企业数字化转型新升级。 工业元宇宙通过打造与现实工业经济映射和交互的虚拟世界，构建起工业产品全生命周期的虚实共生、企业和消费者智能高效闭环下的全息智能制造、工业智能经济体系，解决工业多应用场景中的痛点问题。但由于工业元宇宙概念较为前沿，涉及的技术种类复杂，产业类型多，目前工业元宇宙的产业体系尚未建立完善。因此，为统一工业元宇宙的认识，明确工业元宇宙概念，促进工业元宇宙的产业集聚发展，结合《2022中国工业元宇宙产业研究报 告》、《元宇宙通证》、《中国元宇宙白皮书》、《元宇宙发展研究报告1.0》、《元宇宙特征与属性START图谱》等材料和权威专家观点，深入调研产业发展状况，针对工业元宇宙的概念、价值、政策、应用、关键要素、技术体系、产业体系以及重点问题进行了详细阐述，尝试定义了工业元宇宙概念、技术体系和产业体系，并对元宇宙未来发展进行了深入思考，希望为工业元宇宙的落地应用和产业发展提供参考和借鉴。 指导单位： 中关村区块链产业联盟 目录 一、元宇宙概述1 （一）元宇宙发展脉络1 （二）元宇宙基本内涵和特征2 （三）元宇宙的应用探索及成效5 二、工业元宇宙概念与价值6 （一）工业元宇宙概念6 （二）工业元宇宙的价值8 三、工业元宇宙国内外相关政策9 （一）工业元宇宙国外相关政策9 （二）工业元宇宙国内相关政策12 四、工业元宇宙应用探索14 （一）工业元宇宙变革生产者的操作模式15 （二）工业元宇宙优化设计者的创作过程17 （三）工业元宇宙提升经营者的管理效率19 （四）工业元宇宙丰富服务者的实施手段22 五、工业元宇宙关键要素及发展阶段24 （一）工业元宇宙关键要素24 （二）工业元宇宙发展阶段25 六、工业元宇宙关键技术27 （一）扩展现实技术28 （二）模型技术29 （三）数字孪生技术29 （四）区块链技术30 （五）数字资产与数字身份30 （六）人工智能技术31 七、工业元宇宙产业体系31 （一）工业元宇宙产业布局31 （二）工业元宇宙参与主体37 （三）工业元宇宙主要产业31 八、工业元宇宙需关注的重点问题38 （一）工业元宇宙监管形势将更为严峻38 （二）信息安全与隐私保护将更加困难39 （三）传统经济体系将迎来巨大冲击40 （四）工业元宇宙标准体系需求更加急迫40 （五）基础设施建设需要跨越式发展41 附件1：元宇宙大事记42 附件2：国内元宇宙政策汇编45 参考文献55 一、元宇宙概述 （一）元宇宙发展脉络 元宇宙理念很早有萌芽，1990年，钱学森先生提出将“VirtualReality”翻译为“灵境”。钱先生认为“灵境技术及多媒体能大大扩展人脑的知觉，因而使人进入前所未有的新天地，新的历史时代要开始了”。1992年，尼尔·斯蒂芬森（NealStephenson）科幻小说《雪崩》出版，在该书中作者首次使用了“Metaverse”一词。小说描述了一个通过“目镜”可进入，通过“化身”可跨时空交互，实现平行世界的自由穿梭的元宇宙世界。 图1元宇宙发展时间线 产业界围绕元宇宙开展了很多探索，特别是3D游戏、虚拟世界游戏。2021年3月，随着元宇宙概第一股Roblox上市，元宇宙开始迅速传播，国外脸书、微软、英伟达等科技公司纷纷布局相关领域，国内腾讯、字节跳动、百度等公司也纷纷进入。2021年10月份，脸书正式改名为Meta彻底拥抱元宇宙，使得元宇宙进入了公众视野并成为产业热点。2021年以来，“元宇宙”这一概念的关注度呈现指数级暴涨，国内外相关要素厂商纷纷提出“元宇宙”发展战略规划，展现出超出想象的发展潜力。2022年，元宇宙领域继续蓬勃发展，微软巨资收购动视暴雪继续为元宇宙打造添砖加瓦，谷歌与NBA合作推出元宇宙项目GooglePixelArena，Meta发布四款VR原型机，众多科技巨头公司宣布成立元宇宙标准论坛。国内元宇宙市场整体规模持续扩大，据《中国元宇宙发展报告(2022)》显示国内元宇宙上下游产值已超过400亿。2022年9月，世界人工智能大会元宇宙博览会在上海成功举办。 （二）元宇宙基本内涵和特征 元宇宙最初多以游戏的方式呈现，并逐渐整合互联网、数字化娱乐、社交网络等功能。长远看，元宇宙作为虚拟世界和现实世界融合的载体，将向整合社会经济与商业生产活动迈进。但总体上，元宇宙还处于萌芽时期，全球尚未对元宇宙的定义和理解形成统一标准。 Roblox首席执行官DaveBaszucki表示，“我们对未来有个共同的愿景，这种愿景有时会被称为“元宇宙”。它能够给全人类带来非凡的体验，有朝一日，人们得以聚集在一起，社交、学习、娱乐、工作，惊叹于元宇宙的奥秘”。 Facebook创始人扎克伯格认为，“你可以把元宇宙看作是一个具身性的互联网。在这里，你不再浏览内容——而是在内容中”。 中国信息通信研究院金键指出“元宇宙是全人类对科技发展、产业变革、社会治理、环境变化、宇宙认知等提出的新愿景新蓝图，也是高阶数字经济的空间形态”。 阿里巴巴达摩院XR实验室负责人谭平认为“元宇宙就是VR/AR眼镜上的整个互联网。VR/AR眼镜是即将要普及的下一代移动计算平台，而元宇宙则是互联网行业在这个新平台上的呈现”。 综合业界对元宇宙的认识和阐述，我们认为，元宇宙是构建在新型基础设施之上，实现虚拟世界和现实世界时空融合的新一代互联网应用和社会生态。元宇宙利用区块链、人工智能、XR、数字孪生等技术实现对现实世界的有效数字拓展，可以完成对现实世界的空间延伸、时间延伸和价值延伸。 3 图2元宇宙概念图 元宇宙正在变革甚至重塑现有互联网生态体系。Roblox公司首席执行官戴维·巴舒基提出了元宇宙所需具备的八要素：身份、社交、沉浸感、低延迟、多元化、随地、经济系统、文明。分析师MatthewBall提出元宇宙应具有以下六个特征：永续性、实时性、无准入限制、经济功能、可连接性、可创造性。Beamable公司创始人JonRadoff提出元宇宙构造七个层面：体验、发现、创作者经济、空间计算、去中心化、人机交互、基础设施。清华大学《元宇宙发展研究报告2.0》提到，元宇宙具有时空拓展性、人机融生性和经济增值性三大特征，以及生存空间拓展、视角纬度拓展、感观体验拓展和思想实践拓展四大拓展。 概括起来，元宇宙主要具备时空融合性、多元共生性、价值融通性和自主多样性等四大特性。时空融合性是 指元宇宙不仅完成对现实世界的数字拓展，更是在时间和空间上提供了多种发展的可能，时间和空间高度统一。多元共生性是指元宇宙可将多重身份进行统一，化身将成为元宇宙身份的主要特点。价值融通性是指元宇宙实现了现实世界和数字世界的价值流转和融合，新型经济体系将会出现。自主多样性是指元宇宙给予了用户充分的自主和自由，世界更加多样。 （三）元宇宙的应用探索及成效 当前游戏和社交领域仍是元宇宙应用的主要方向。游戏领域目前具备了物理、音视频以及一些特殊的内容创作平台，并在平台上产生了大量优秀作品，给予用户优秀的虚拟体验。 图3游戏引擎 在社交领域，传统的文字、视频等社交手段不断被新的方式所取代，虚拟世界、虚拟演唱会、虚拟毕业典礼等新的社交方式不断涌现。 图4社交应用 随着元宇宙概念的爆发，元宇宙在文旅、体育、房地产、办公等多个领域的探索如火如荼，元宇宙在工业领域的应用同步开启。 二、工业元宇宙概念与价值 （一）工业元宇宙概念 美国4Sight首席技术运营官WilhelmSwart表示“工业元宇宙是最具有竞争力的战场”。德勤《元宇宙系列白皮书—未来已来全球XR产业洞察》报告提到，“元宇宙的发展路径包括两个方向：一是由实向虚，基于虚拟世界对于现实世界的模仿，通过构建沉浸式数字体验，增强现实生活的数字体验，强调实现真实体验的数字化。二是由虚向实，超脱对于现实世界的模仿，基于虚拟世界的自我创造，不但能够形成独立于现实世界的价值体系，还能够对现实世界产生影响，强调实现数字体验的真实化”。其中，由实向虚方向，主要源于产业和工业的数字化转型需 求，基于虚拟世界对于现实世界的模仿，通过构建沉浸式数字体验，增强现实生活的数字体验，强调实现真实体验的数字化，工业元宇宙正是这一发展方向的重要内容。2022年3月，中国电子报刊登的《工业元宇宙：展现智能制造的未来形态》一文中提到，“工业元宇宙即元宇宙相关技术在工业领域的应用，将现实工业环境中的研发设计、生产制造、营销销售、售后服务等环节和场景在虚拟空间实现全面部署”。 工业元宇宙是元宇宙在工业领域的应用，是基于元宇宙核心基础设施和应用理念，构建的服务于工业经济的新型工业运行体系和工业模式。工业元宇宙通过区块链、人工智能、XR、数字孪生等技术，打通人、机、物、系统等领域的无缝连接，实现数字技术与现实工业结合，促进实体工业高效发展和变革发展。工业元宇宙将促进工业从全面的“务实”走向“虚实结合、共同发展”。一方面，工业元宇宙强化了现实世界与虚拟世界的联动，改变了生产、设计、经营、管理、维护等模式，推动工业的数字化转型。另一方面，工业元宇宙通过数字分身、社交体系、经济体系等，变革工业的组织模式、生产模式和价值链条。 工业元宇宙的意义和目的是产生具体产业应用实际价值。与消费场景下诞生超现实的内容创造和用户体验感相 比，工业元宇宙构建的场景和对象是一个确切物理系统，所要解决的问题、组织关系和任务都是明确的。 （二）工业元宇宙的价值 工业元宇宙促进工业数字化转型。工业元宇宙通过真实映射与模拟仿真，构建现实世界的拓展和延伸，通过虚实融合实现概念验证、产品测试、仿真运营、虚拟装配等，大幅度提升工业企业生产效率，减少试错和运营成本，解除生产上的空间限制，促进工业全球化生产模式的形成。 工业元宇宙激发技术产业创新。元宇宙中数字虚拟人、虚拟营销、虚拟会议等新模式正在向工业领域拓展，进一步带动区块链、人工智能、扩展现实（XR）、数字孪生等技术在工业中的应用，并通过虚拟世界建设汇聚在线资源，将激发巨大技术创新、产业创新和应用创新。同时，工业元宇宙将进一步带动大数据中心、算力基础设施、区块链、工业互联网等基础设施建设，加速构筑数字底座。 工业元宇宙加速数字经济发展。全球经济中数字经济的占比持续提升，元宇宙及工业元宇宙发展，将带动数字资产化及数字资产的全球化流动交易，多个国际知名咨询机构公开表示看好元宇宙的未来市场规模。如普华永道预计，2030年元宇宙市场规模将达到1.5万亿美元，彭博行 业则估计届时元宇宙市场规模可以达到2.5万亿美元；摩 根士丹利预计，未来元宇宙潜在市场空间将超8万亿美元。根据《元宇宙》作者何超的预测：未来80%的数字财富将在元宇宙中