隨著蘋(píng)果Vision Pro的發(fā)布，XR行業(yè)再次掀起了熱潮。蒂姆·庫(kù)克在WWDC23發(fā)布上會(huì)提出，我們將從移動(dòng)計(jì)算時(shí)代，進(jìn)入“空間計(jì)算時(shí)代”。

那么，什么是空間計(jì)算？

空間計(jì)算(spatial computing)技術(shù)可以參照現(xiàn)實(shí)的物理世界構(gòu)建一個(gè)數(shù)字孿生世界，將現(xiàn)實(shí)的物理世界與數(shù)字的虛擬世界連接在一起。使我們能夠進(jìn)入并且操控 3D 空間，并用更多的信息和經(jīng)驗(yàn)來(lái)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)世界。

屆時(shí)，元宇宙中的每個(gè)原住民都可以參與數(shù)字世界的構(gòu)建，他們既是建造者，也是使用者，每個(gè)人都能為元宇宙的發(fā)展貢獻(xiàn)自己的力量。總之，空間計(jì)算技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字世界和現(xiàn)實(shí)世界的無(wú)縫對(duì)接，讓兩個(gè)世界可以相互感知和理解。

空間計(jì)算層包括3D引擎、VR/AR/MR、語(yǔ)音與手勢(shì)識(shí)別、空間映射、數(shù)字李生等技術(shù)。與元宇宙的概念相比，空間計(jì)算已經(jīng)是一個(gè)實(shí)實(shí)在在的發(fā)展階段。該項(xiàng)技術(shù)目前最重要的應(yīng)用，是在工業(yè)領(lǐng)域。

工廠車(chē)間已逐漸形成“工業(yè)元宇宙”

“工業(yè)元宇宙”籠統(tǒng)的概念是指通過(guò)遠(yuǎn)程操作、數(shù)字孿生、AI自動(dòng)化、VR/AR等新技術(shù)改進(jìn)工廠的運(yùn)作方式。

不過(guò)即使是在2023德國(guó)漢諾威工業(yè)博覽會(huì)上，有很多參會(huì)者也根本不知道所謂的“工業(yè)元宇宙”到底是什么意思，但事實(shí)是他們?cè)缫鸦蚨嗷蛏俚膮⑴c其中。“元宇宙”一詞，終于在工業(yè)制造領(lǐng)域找到了用武之地。

自動(dòng)化技術(shù)早已助力工業(yè)，圖源：網(wǎng)絡(luò)

德國(guó)IT電信行業(yè)Bitkom集團(tuán)的客戶技術(shù)部門(mén)經(jīng)理Sebastian Klöß說(shuō)：“元宇宙的最終目的是讓物理世界與虛擬世界聯(lián)系起來(lái)，這在工業(yè)領(lǐng)域十分重要。比如數(shù)字孿生技術(shù)，能把機(jī)器數(shù)據(jù)和來(lái)自工廠的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與虛擬世界結(jié)合起來(lái)。”

數(shù)字孿生技術(shù)

最早，數(shù)字孿生思想由密歇根大學(xué)的 Michael Grieves 命名為“信息鏡像模型”（Information Mirroring Model），而后演變?yōu)?ldquo;數(shù)字孿生”的術(shù)語(yǔ)。

美國(guó)國(guó)防部最早提出使用數(shù)字孿生技術(shù)，用于航空航天飛行器的健康維護(hù)與保障。首先在數(shù)字空間建立真實(shí)飛機(jī)的模型，并通過(guò)傳感器實(shí)現(xiàn)與飛機(jī)真實(shí)狀態(tài)完全同步，這樣每次飛行后，根據(jù)結(jié)構(gòu)現(xiàn)有情況和過(guò)往載荷，及時(shí)分析評(píng)估是否需要維修，能否承受下次的任務(wù)載荷等。

這是一種超越現(xiàn)實(shí)的概念，利用物理模型和傳感器，在虛擬空間中創(chuàng)建數(shù)字映射的激光掃描技術(shù)。其復(fù)制的對(duì)象可以是一輛汽車(chē)，一個(gè)小部件，甚至是整個(gè)工廠。

比如，在工廠或生產(chǎn)線沒(méi)有建造之前，就首先完成其數(shù)字化模型。從而在虛擬的賽博空間中對(duì)工廠進(jìn)行仿真和模擬，并將真實(shí)參數(shù)傳給實(shí)際的工廠建設(shè)。

將風(fēng)險(xiǎn)和成本降到最低

數(shù)字孿生可以幫助企業(yè)在虛擬環(huán)境中測(cè)試設(shè)備的工作原理并找出潛在問(wèn)題，而無(wú)需在現(xiàn)實(shí)中生產(chǎn)出有缺陷的原型，也不會(huì)損壞設(shè)備，而且可以預(yù)演各種情況。比如，提前測(cè)試長(zhǎng)時(shí)間加快生產(chǎn)流程后會(huì)發(fā)生什么，而不需要真的那么做。或者，在投資購(gòu)買(mǎi)新一批機(jī)器之前，將機(jī)器數(shù)量增加一倍，看看是否能夠達(dá)到預(yù)期。

igus 是國(guó)際拖鏈系統(tǒng)和工程塑料滑動(dòng)軸承制造商，主要利用3D打印和自動(dòng)化技術(shù)。一名技術(shù)人員在接受采訪時(shí)講道：“有了數(shù)字孿生技術(shù)，就不再需要那么多的設(shè)備原型。用更少的航班、更少的差旅，讓制造更加效率，整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程都得到了優(yōu)化，并極大的降低了成本。”

相機(jī)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是元宇宙的其他組成部分，工業(yè)從業(yè)者希望這些技術(shù)能將遠(yuǎn)程操作提升到一個(gè)新水平。比如幫助偏遠(yuǎn)地區(qū)，如石油鉆井平臺(tái)和天然氣管道鋪設(shè)區(qū)域等，通過(guò)遠(yuǎn)程連接快速得到專家的指導(dǎo)，而專家本人可能只要坐在辦公室里就可以，不用麻煩親自前往。

德國(guó)弗勞恩霍夫?qū)嶒?yàn)軟件工程研究所嵌入式系統(tǒng)部門(mén)經(jīng)理Thomas Kühn說(shuō):“可能施工現(xiàn)場(chǎng)沒(méi)有任何專家，因?yàn)樗麄兎植荚谑澜绺鞯�。我們通過(guò)這項(xiàng)技術(shù)，可以將專家們帶到現(xiàn)場(chǎng)，如同身臨其境。這是非常容易想到，而且非常有用是應(yīng)用案例。”

GE Digital工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新與生態(tài)發(fā)展負(fù)責(zé)人 Robert Plana 認(rèn)為，數(shù)字孿生最重要的價(jià)值是預(yù)測(cè)，在產(chǎn)品制造過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，可以基于數(shù)字孿生對(duì)生產(chǎn)策略進(jìn)行分析，然后基于優(yōu)化后的生產(chǎn)策略進(jìn)行組織生產(chǎn)。

游戲化的現(xiàn)實(shí)工業(yè)生產(chǎn)

Igus公司代表用VR演示了為石油平臺(tái)安裝替換部件的過(guò)程，只花了五分鐘的時(shí)間。他說(shuō)：“這個(gè)模擬程序旨在展示安裝過(guò)程，這樣就可以提前看到可能出現(xiàn)的問(wèn)題。比如這個(gè)零件是否合適，工人是否可以順利到達(dá)預(yù)想位置完成安裝等等。”

目前，類似的模擬程序已經(jīng)推出，但缺點(diǎn)是VR視覺(jué)效果仍然不太理想，未來(lái)仍有待改進(jìn)。但我們講的重點(diǎn)是元宇宙技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用，畢竟你不是在玩VR游戲，沒(méi)必要追求什么畫(huà)質(zhì)或者圖像展現(xiàn)的精度。這類模擬現(xiàn)在已經(jīng)可以做到與物理現(xiàn)實(shí)完全匹配，這對(duì)于勞動(dòng)者來(lái)說(shuō)已經(jīng)足夠了。

英國(guó)工業(yè)軟件公司AVEVA與法國(guó)施耐德電氣合作推出了由工業(yè)數(shù)據(jù)和人工智能驅(qū)動(dòng)的數(shù)字孿生應(yīng)用平臺(tái)，并獲得SOC2和ISO27001等安全認(rèn)證。通過(guò)該平臺(tái)支持在3D虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中進(jìn)行多人合作、創(chuàng)新，甚至共享數(shù)據(jù)，幫助企業(yè)的員工、客戶更快、更準(zhǔn)確的做出決策，構(gòu)建個(gè)性化解決方案，優(yōu)化并精簡(jiǎn)運(yùn)營(yíng)。

AVEVA首席產(chǎn)品官Rob McGreevy說(shuō)：“這是我們的第一步，因?yàn)楣�業(yè)元宇宙平臺(tái)建立在云端，所以非常安全，同時(shí)支持多人寫(xiě)作工作，可實(shí)時(shí)訪問(wèn)工程數(shù)據(jù)、操作數(shù)據(jù)，讓數(shù)字孿生可以交互。

這種機(jī)器狗是用來(lái)創(chuàng)建工廠車(chē)間數(shù)字孿生映射用的，它背后有360度全景攝像頭，用來(lái)拍攝并記錄周?chē)�的一切�?shí)景。通過(guò)機(jī)器狗的拍攝，在電腦上就可以看到來(lái)自真實(shí)工廠的虛擬副本——比如桌子、設(shè)備、高高的天花板等等。點(diǎn)擊不同的組件會(huì)觸發(fā)不同文本框，里面有各種信息和選項(xiàng)，還可以與設(shè)備進(jìn)行交互。

這種類似VR游戲的技術(shù)被應(yīng)用在了工業(yè)場(chǎng)景中，工人、工程師、還是專家都可以通過(guò)虛擬世界應(yīng)用這些技術(shù)，隨時(shí)隨地遠(yuǎn)程參與到工廠的生產(chǎn)建設(shè)當(dāng)中。

Nvidia Omniverse

無(wú)獨(dú)有偶，NVIDIA（英偉達(dá)，著名顯卡制造商，現(xiàn)在被稱為“人工智能計(jì)算公司”）和Microsoft Azure最近在人工智能驅(qū)動(dòng)的工業(yè)元宇宙方面的合作也證明了這種環(huán)境可以發(fā)揮作用。

這兩家巨頭公司攜手創(chuàng)建了一個(gè)用于構(gòu)建和操作3D工業(yè)元宇宙應(yīng)用程序的平臺(tái)，將加速企業(yè)團(tuán)隊(duì)數(shù)字化運(yùn)營(yíng)、參與工業(yè)元宇宙以及為人工智能和其他應(yīng)用培訓(xùn)高級(jí)模型的能力，使開(kāi)發(fā)者和企業(yè)有可能大規(guī)模設(shè)計(jì)、構(gòu)建、運(yùn)營(yíng)和優(yōu)化工業(yè)元宇宙應(yīng)用程序，如數(shù)字孿生。

在演示中，參與者對(duì)工業(yè)機(jī)器人的裝配線運(yùn)作有著各自的看法。通過(guò)平臺(tái)提供的虛擬會(huì)議環(huán)境，他們可以將機(jī)器人移動(dòng)到新位置，或者再添加另一個(gè)機(jī)器人到生產(chǎn)線中。而每一位參會(huì)者都能看到這些改動(dòng)對(duì)實(shí)際效果產(chǎn)生的影響，并可根據(jù)這些預(yù)測(cè)的結(jié)果發(fā)表意見(jiàn)或建議。

這樣的工業(yè)元宇宙允許在物理和數(shù)字世界中做出實(shí)時(shí)、可靠的決策。允許用戶創(chuàng)建沉浸式模擬環(huán)境，以優(yōu)化流程并提高運(yùn)營(yíng)生產(chǎn)力。

微軟董事長(zhǎng)兼首席執(zhí)行官薩蒂亞·納德拉在4月的英偉達(dá) GTC活動(dòng)上談到：“我們與NVIDIA一起，致力于構(gòu)建連接數(shù)字和物理世界的服務(wù)，以自動(dòng)化模擬和預(yù)測(cè)每一個(gè)業(yè)務(wù)流程，縮短決策、行動(dòng)和反饋之間的時(shí)間，為全球客戶帶來(lái)最強(qiáng)大的人工智能超級(jí)計(jì)算機(jī)。”

遠(yuǎn)程操作、避免錯(cuò)誤、提前預(yù)演等諸如此類，每一項(xiàng)技術(shù)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)來(lái)說(shuō)都至關(guān)重要。在保證勞動(dòng)者安全、提升工作效率避免無(wú)用功的同時(shí)，解決了設(shè)計(jì)、運(yùn)營(yíng)和優(yōu)化資產(chǎn)生命周期方面問(wèn)題的同時(shí)，為工業(yè)品牌開(kāi)辟出了新的價(jià)值和機(jī)會(huì)，節(jié)省了大量的時(shí)間和金錢(qián)成本。同時(shí)，因?yàn)橐磺卸荚谔摂M環(huán)境中進(jìn)行，還有助于環(huán)保。

更多實(shí)際的應(yīng)用

美國(guó)國(guó)家航空航天局使用數(shù)字孿生對(duì)空間飛行器進(jìn)行仿真分析、檢測(cè)和預(yù)測(cè)，輔助地面管控人員進(jìn)行決策；

西門(mén)子公司主要使用數(shù)字孿生進(jìn)行產(chǎn)品數(shù)據(jù)的全生命周期管理。利用數(shù)字孿生對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、產(chǎn)品功能、產(chǎn)品性能、加工工藝、維修維護(hù)等進(jìn)行仿真分析；

北京航空航天大學(xué)基于數(shù)字孿生提出了數(shù)字孿生車(chē)間的概念，將數(shù)字孿生應(yīng)用于車(chē)間的建設(shè)和管控。

圖源：CSDN

除數(shù)字孿生外，許多汽車(chē)廠商也都早已開(kāi)始利用元宇宙技術(shù)。奧迪年初發(fā)布的概念車(chē)，就已附帶了AR（增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)）操作系統(tǒng)。

還有像保時(shí)捷、奔馳使用VR/AR技術(shù)改進(jìn)售后和維修等服務(wù)；布加迪與福特的工程師利用在虛擬環(huán)境直接進(jìn)行車(chē)輛設(shè)計(jì)和制造等。更多詳細(xì)可以看這篇文章（《車(chē)身秒變色、3D全息檢修、VR造車(chē) XR技術(shù)已成為車(chē)企新寵》）

 “工業(yè)元宇宙”不是元宇宙，

只不過(guò)沒(méi)想好名字

我們大多數(shù)人對(duì)元宇宙的第一印象應(yīng)該都停留在馬克·扎克伯格說(shuō)的那種在虛擬世界生活的場(chǎng)景，類似超大型多人在線的VR游戲，或者電影《黑客帝國(guó)》的模擬世界。

關(guān)于扎克伯格的觀點(diǎn)，已有學(xué)者駁斥，詳見(jiàn)：《扎克伯格錯(cuò)了！學(xué)者指出：虛擬現(xiàn)實(shí)有害健康，不該被用于日常生活》這篇文章。

元宇宙應(yīng)該是現(xiàn)實(shí)與虛擬的結(jié)合，而不是讓人們進(jìn)入到虛擬世界生活。如果科技技術(shù)脫離現(xiàn)實(shí)，就成了虛無(wú)的噱頭。只有落地到實(shí)處，才真正有意義。

對(duì)于工業(yè)元宇宙概念與扎克伯格被認(rèn)為已經(jīng)失敗的元宇宙是否存在必然聯(lián)系，一位不愿意透露姓名的工業(yè)行業(yè)的從業(yè)者說(shuō)：“扎克伯格只是在利用和炒作元宇宙概念，不但毫無(wú)益處，甚至還會(huì)造成負(fù)面影響，讓人產(chǎn)生莫名的厭惡。”

用Bitkom集團(tuán)客戶經(jīng)理Klöß 的話來(lái)講：“工業(yè)元宇宙只是一種臨時(shí)的叫法，因?yàn)闀r(shí)代的發(fā)展使這些先進(jìn)技術(shù)被整合在一起了。也許十年后，我們會(huì)給它起一個(gè)完全不同的名字。就像互聯(lián)網(wǎng)一開(kāi)始被稱為‘信息高速公路’一樣，現(xiàn)在誰(shuí)還這么叫？”

資料來(lái)源：

AVEVA展示工業(yè)元宇宙計(jì)劃

工業(yè)元宇宙站穩(wěn)腳跟

漢諾威博覽會(huì)：工業(yè)企業(yè)與元宇宙

元宇宙將如何改變工業(yè)產(chǎn)品生命周期和價(jià)值鏈

文/薇仙之爪

（本文圖片均來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)）

       原文標(biāo)題 : 庫(kù)克說(shuō)的空間計(jì)算是什么？微軟、英偉達(dá)早已發(fā)力——這將是人類未來(lái)工藝的巔峰！