空间计算行业图谱

研究报告 （2024年第6期总第38期）2024年4月12日 空间计算行业图谱1 科创金融研究中心朱雅姝，安砾 【摘要】空间计算是在利用空间的特有属性来指导计算过程，在 三维的基础之上，以人为本，连通及融合虚拟世界与现实世界的一个全新的计算范式。本文首先从技术定义出发，阐明空间计算的概念和发展历程，介绍空间计算全球的政策情况和应用场景，重点从技术流程和产业链两个角度对空间计算行业进行分析，并进一步对全球市场现状和研发进度做了深入的调研定位。 空间计算和数字孪生都是构建元宇宙的基础技术，以创造出更加逼真、开放和互动的虚拟世界。下面简要介绍其区别与联系，关于数字孪生的行业分析详见《数字孪生行业图谱》2。空间计算是一种计算范式，它利用空间感知和环境感知技术，将数字信息与物理空间相 1感谢科创金融研究中心的实习生张与豪同学对本报告的助研工作。张与豪同学是清华大学医学院2023级博士。 2《数字孪生行业图谱》是清华大学五道口金融学院科创金融研究中心出品的行业研究报告。2024年系列。 结合，创造出一种与现实世界更加融合的交互体验。而数字孪生则是一种虚拟模型，它通过收集、整合现实世界物体或系统的数据，实时反映其状态、行为和性能，并且能够模拟其未来发展和行为。空间计算提供了将数字信息与物理空间相结合的能力，而数字孪生则提供了模拟和管理物理系统的能力。 空间计算的应用场景可涵盖零售业、远程教育、广告、游戏、医疗、军事、演示、培训、旅游等，为用户提供更加沉浸式、交互性强，并且与现实世界紧密结合的计算体验。空间计算也在仓库自动化、自动驾驶汽车和供应链自动化中发挥作用。 从技术角度，空间计算技术链上游为空间数据采集。空间数据可以分为场景数据、网格数据和深度数据，这些数据的采集基于结构光传感器、飞行时间传感器等。中游包括空间数据处理、空间数据显示，空间数据处理涉及到空间计算芯片和机器学习、数据处理算法，以实现空间定位、运动跟踪、手势交互等功能。空间数据显示在硬件上主要分为光学器件和显示屏，在算法上包括场景渲染、环境映射、虚实整合等。下游为空间数据交互，硬件上为终端，软件上包括操作系统、开发工具和内容应用部分。 从产业角度，产业链核心技术集中在上中游，硬件方面包括传感器、芯片和光学器件的制造，算法方面包括动态环境建模、实时3D图形生成、空间定位等技术。中国的优势在于光学器件和显示屏制造、软件开发与内容创作。 从行业角度，空间计算国际头部企业较多，国际企业技术平台主要有Microsoft、Meta、MagicLeap、Google、Apple、Nreal等，国 内头部企业较少，如PICO、维享时空、宸境科技、虚拟动点等。但国内在空间计算产业链一些环节中发挥重要作用，如传感器方面：韦尔股份、水木智芯；光学器件方面：蓝特光学、水晶光电、韦尔股份等；显示屏方面：利亚德、奥拓电子、中微公司、精测电子等；芯片方面：万有引力、之行无界、瑞芯微等；整机代工方面：歌尔股份、闻泰科技、兆威机电、长盈精密等；开发工具方面：华为、爱奇艺等；内容方面：腾讯、网易、风语筑等。随着元宇宙的兴起，以及Meta在消费级空间计算上的商业成功，中国的空间计算市场迎来了第二次风口，华为、小米和OPPO等纷纷推出空间计算产品。 从科研角度，空间计算领域中国研究者发力点多集中在产业链中的某一环节，而非全流程都涉及，主要集中在光学硬件、视觉算法和内容端。 ResearchReport April12,2024 AtlasoftheSpatialComputingIndustry3 ResearchCenterforSci-TechandFinanceYashuZhu,LiAn Abstract: Spatialcomputingisanewcomputingparadigmthatutilizestheuniquepropertiesofspacetoguidethecalculationprocess,basedonthree-dimensionalprinciples,withapeople-orientedapproach,connectingandintegratingthevirtualworldandtherealworld.Inthereport,wefirstgiveabriefintroductionaboutspatialcomputing,includingthetechnologydefinition,thedevelopmentprocess,theglobalpolicysituationandapplication.Thenweanalyzethespatialcomputingindustryfromtheperspectivesoftechnicalprocessesandindustrialchains,andfurtherconductsin-depthresearchandpositioningontheglobalmarketstatusandresearchprogress. Spacecomputinganddigitaltwinsarefundamentaltechnologiesfor buildingthemetaversetocreateamorerealistic,open,andinteractivevirtualworld.Hereistheirdifferencesandconnections.Forindustryanalysisofdigitaltwins,pleaserefertothe"AtlasoftheDigitalTwinIndustry"4.Spacialcomputingisacomputingparadigmthatutilizesspatialandenvironmentalperceptiontechnologiestocombinedigitalinformationwithphysicalspace,creatinganinteractiveexperiencethatismoreintegratedwiththerealworld.However,digitaltwinisavirtualmodelthatcollectsandintegratesdatafromreal-worldobjectsorsystemstoreflecttheirstate,behaviorandperformanceinreal-time,whichcansimulatetheirfuturedevelopmentandbehavior.Spacialcomputingprovidestheabilitytocombinedigitalinformationwithphysicalspace,whiledigitaltwinsprovidetheabilitytosimulateandmanagephysicalsystems. Theapplicationscenariosofspatialcomputingincluderetail,remoteeducation,advertising,games,healthcare,military,demonstration,training,tourism,etc.,providinguserswithamoreimmersive,interactive,andcloselyintegratedcomputingexperiencewiththerealworld.Spatialcomputingalsoplaysaroleinwarehouseautomation,autonomousvehicleandsupplychainautomation. Fromtechnicalperspective,theupstreamofthespatialcomputingtechnologychainisthecollectionofspatialdata.Spacialdatacanbedividedintoscenedata,griddata,anddepthdata,whicharecollectedbasedonstructuredlightsensors,Timeofflightsensors,etc.Themidstreamincludes spatialdataprocessing,spatialdatadisplay.Spatialdataprocessinginvolvesspatialcomputingchips,machinelearning,anddataprocessingalgorithmstoachievefunctionssuchasspatialpositioning,motiontrackingandgestureinteraction.Spacialdatadisplayismainlydividedintoopticaldevicesanddisplayscreensinhardware,andalgorithmsincludescenerendering,environmentmapping,virtualandrealintegration,etc.Downstreamisinteractionusingspatialdata,hardwareistheterminal,andsoftwareincludesoperatingsystems,developmenttoolsandcontentapplicationparts.Fromindustrialperspective,thecoretechnologiesareconcentratedintheupperandmiddleofthespacialcomputingindustrialchain.Intermsofhardware,includingthemanufacturingofsensors,chips,andopticalcomponents.Intermsofalgorithms,includingtechnologiessuchasdynamicenvironmentmodeling,real-time3Dgraphicsgeneration,andspatialpositioning.China'sadvantageslieinthemanufacturingofopticalcomponentsanddisplayscreens,softwaredevelopment,andcontentcreation. Fromsectorperspective,therearemanyleadinginternationalcompaniesinspatialcomputing,withinternationalenterprisetechnologyplatformsincludingMicrosoft,Meta,MagicLeap,Google,Apple,Nreal,etc.Therearerelativelyfewleadingdomesticcompanies,suchasPICO,pgverse,deepmirror,VirtualPoint,etc.ButChinaplaysanimportantroleinsomeaspectsofthespacialcomputingindustrychain,suchassensors:WillSemiconductor,TuMEMS;Intermsofopticaldevices,suchasLanteOptics,CrystalOptech,andWillSemiconductor;Intermsofdisplayscreens:Leyard,Aoto,AMEC,