2023年11月13日

从工业互联网到工业元宇宙有多少技术瓶颈

作者 admin

21世纪经济报道记者罗一琪汕头报道

在工业行业数字化转型过程中,工业虚拟宇宙的概念近年来被各地积极提及和推广。 作为一个长期的技术发展愿景,工业元宇宙意味着什么? 为什么在元宇宙低迷的背景下工业元宇宙更受尊重? 我们距离工业虚拟宇宙还有多远?

2023中国数字经济创新发展大会期间,虚拟现实/增强现实技术与应用国家工程实验室(北京航空航天大学)副主任周忠向21世纪经济报道记者表示,去年元诗很受欢迎,但今年市场却冷淡了。 本质上,这是因为其实施过程中还存在一些需要克服的问题,但事实上,该技术在这一趋势的推动下,也取得了显着的进步。

“元宇宙在全球的这波热潮值得反思。 首先,元宇宙本身带来了新的发展理念和潜在的巨大价值,而且符合数字经济的趋势,因此能够引起公众的关注,但目前的技术和资源是否足够齐全? 目前还不够,不能指望快速大规模推广应用。 其次,元宇宙是一个宏大而全面的商业概念和理念,不是单一技术能力支撑的。 它的建设需要大量的技术改进、服务化和集成化。”他指出。

当然,在工业更加智能化发展的时代,首先需要在工业元宇宙理念下提升个体能力。 但目前技术工具和工业互联网平台种类繁多。 要真正引导市场拥抱技术升级,需要多方参与整合能力。 协同形成生态,还应该打造智能化转型的模式。

迈向工业虚拟世界

在周忠看来,元宇宙涉及的很多技术领域这两年都得到了很大的提升。 在元宇宙的经营理念下,未来的互联网将发展成为虚拟与现实融为一体的网络空间。 它基于泛网络基础设施。 ,再加上一些专用的引擎和工具链,一个建立在应用层的网络空间。

“工业元宇宙的愿景是,虽然目前实体工厂的生产线、车间、验证等建设非常复杂,但在虚拟世界中,各种机器、部件、人的数字孪生建立起来后,每个人,事物在同一个虚实映射场景中进行协作。 人工智能完成了大部分可以通过机器学习训练的工作。 人们通过XR终端或脑机接口、大屏幕等显示媒体沉浸式参与。 机器人和物联网设备可以响应影响物理世界,实现和谐复杂系统的平稳运行。”他继续说道。

当然,从现在的工业互联网阶段到工业元宇宙的演进还有一个发展过程。

工业云制造(四川)创新中心工业云制造研究院院长张兴智向21世纪经济报道记者分析,工业互联网向工业元宇宙的发展将包括四个阶段,最其中目前正处于第一阶段。

第一阶段是虚实映射,涉及物理世界中设备的空间建模、纹理渲染等,实现物理世界和虚拟世界的一一对应; 第二阶段是虚实共生,所有物理世界采集到的数据都即时反馈到虚拟世界,借助AR/VR等媒介辅助决策; 第三阶段是以实控虚,物理世界中的操控可以用相同的物理运动仿真模型呈现在虚拟世界中; 第四阶段是工业元宇宙的终极形态,将所有制造资源虚拟化后,通过完整的虚拟世界中的运作来反向控制物理世界。

张行知表示,“工业互联网现阶段是对某一行业或区域内所有制造信息进行汇聚和改造升级,具备实现工业云制造的雏形。 未来将通过底层制造资源进行云化、打包和调度,实现产能层面的调度。”他指出,最终希望建立一个协调全社会资源、汇聚各要素的模型,这样所有生产制造模型都可以完全模拟和仿真。

打通核心技术引擎

面向智能化、融合化的未来,技术瓶颈是需要关注的方向之一。

实现工业元宇宙愿景,周忠表示,有四个重要的技术引擎:VR/AR/XR和脑机接口、数字孪生、人工智能、区块链。

“如今,数字孪生通常被认为是三维可视化,但事实并非如此。” 周忠进一步分析,物联网的想法由来已久。 数字孪生不注重数据的采集和接口,但它第一次能够通过孪生模型对大量复杂的时空数据进行有效的组织设计、运行和推导,让人们能够掌控整个过程。操作逻辑。 数字孪生起源于机械设计和制造领域,但现在人们发现它的用途可以覆盖各行各业,具有普遍性。

张行知也认为,目前还存在一些问题需要克服:虚拟化方面,包括实时建模、渲染技术、国产自主渲染引擎; 传输方面,包括5G、工业控制网络等技术支持实时信息传输; 分析而言,如何通过点云生成SLAM(实时定位和地图构建)、计算空间距离、实时反向传输控制等都需要关注。

“这些技术难度很大,当然,随着精度的提高,最终的目标是未来能够实现千里之外的远程手术级别的操作,而不仅仅是诊断和治疗。” 他继续表示,这些技术落地后,面对高风险、未知场景,远程控制可以帮助解决很多问题。

今年生成式人工智能技术和应用的普及也将有助于推动工业元宇宙的发展。

“当然,我个人认为大型AI模型在工业层面的应用也面临着挑战。” 张行智分析,训练模型需要大量的语料库,但大型AI模型的下一步不仅是计算能力,还需要现有的语料库。 可能已经不足以训练了,于是又一个技术研究诞生了,就是生成不是人类编写的但可能存在的语料库,并反向使用这些语料库进行训练。

“但我一直在想,如果某个问题本身偏离了正确性,这种方法就会导致偏差越来越高、严谨性低。在工业领域,轻微的偏差往往会造成灾难性的损害。” 他指出,“目前使用ChatGPT等工具,主观层面上非常好用,但应用到工业上,可能需要花费大量时间来证伪。因此,赋能工业元宇宙的完整AIGC技术还在探索中。” ,但在AI之前已经落地推动工业知识图谱,我们可以考虑探索新的流程和技术能力。”

能力协调的紧迫性

提升个体技术能力是一回事,但工业元宇宙作为融合多种技术的愿景,需要加强融合各种技术能力的平台生态系统的建设,同时也打造一些智能化改造的案例,这样才能真正推进综合能力提升。

苏州讯曦电子科技有限公司创始人、董事长谢元在接受21世纪经济报道记者采访时表示,该公司提供基于位置信息的应用解决方案。 最大的应用场景是工业安全,也在医院环境中得到实施。

位置物联网的感知不同于温度、压力等单维感知。 后者只需要单个传感器即可实现该功能。 室内定位需要综合传感器,室外定位需要接入国家建立的北斗系统,完成感知层的建设。 还需要匹配场景相关算法,共同实现位置感知能力。

因此,在参与角色众多的物联网场景中,生态的建设变得越来越重要。 谢元向记者分析,目前,在物联网生态建设方面,小米发布了一套比较有影响力的标准,同时也吸引了不同的生态角色接入标准。 因此,家庭物联网环境已经有了较为完善的生态建设。

但在其他场景下,目前还没有一家公司像小米一样具有号召力和生态储备。 因此,在医院场景中,确实存在很多碎片化的物联网应用。 比如生命体征、环境感知等,会有大量基于不同生态的产品接入医院场景。

“对我们来说,恰恰相反,构建一个全频、多模的物联网接入系统,可以连接不同生态系统的各种终端产品,同时也提供我们擅长的基于位置的物联网服务。 为医院等机构提供原本孤立、碎片化的物联网终端集成应用平台,为他们的运营带来便利。”谢元说。