庫克說的空間計算是什么？微軟、英偉達(dá)早已發(fā)力——這將是人類未來工藝的巔峰！

文 / VRAR星球 薇仙之爪

隨著蘋果Vision Pro的發(fā)布，XR行業(yè)再次掀起了熱潮。蒂姆·庫克在WWDC23發(fā)布上會提出，我們將從移動計算時代，進(jìn)入“空間計算時代”。

那么，什么是空間計算？

空間計算(spatial computing)技術(shù)可以參照現(xiàn)實的物理世界構(gòu)建一個數(shù)字孿生世界，將現(xiàn)實的物理世界與數(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)驗來增強(qiáng)現(xiàn)實世界。

屆時，元宇宙中的每個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，每個人都能為元宇宙的發(fā)展貢獻(xiàn)自己的力量?？傊臻g計算技術(shù)可以實現(xiàn)數(shù)字世界和現(xiàn)實世界的無縫對接，讓兩個世界可以相互感知和理解。

空間計算層包括3D引擎、VR/AR/MR、語音與手勢識別、空間映射、數(shù)字李生等技術(shù)。與元宇宙的概念相比，空間計算已經(jīng)是一個實實在在的發(fā)展階段。該項技術(shù)目前最重要的應(yīng)用，是在工業(yè)領(lǐng)域。

工廠車間已逐漸形成“工業(yè)元宇宙”

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

不過即使是在2023德國漢諾威工業(yè)博覽會上，有很多參會者也根本不知道所謂的“工業(yè)元宇宙”到底是什么意思，但事實是他們早已或多或少的參與其中?！霸钪妗币辉~，終于在工業(yè)制造領(lǐng)域找到了用武之地。

自動化技術(shù)早已助力工業(yè)，圖源：網(wǎng)絡(luò)

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)椤皵?shù)字孿生”的術(shù)語。

美國國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)字空間建立真實飛機(jī)的模型，并通過傳感器實現(xiàn)與飛機(jī)真實狀態(tài)完全同步，這樣每次飛行后，根據(jù)結(jié)構(gòu)現(xiàn)有情況和過往載荷，及時分析評估是否需要維修，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)制的對象可以是一輛汽車，一個小部件，甚至是整個工廠。

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

將風(fēng)險和成本降到最低

數(shù)字孿生可以幫助企業(yè)在虛擬環(huán)境中測試設(shè)備的工作原理并找出潛在問題，而無需在現(xiàn)實中生產(chǎn)出有缺陷的原型，也不會損壞設(shè)備，而且可以預(yù)演各種情況。比如，提前測試長時間加快生產(chǎn)流程后會發(fā)生什么，而不需要真的那么做?；蛘撸谕顿Y購買新一批機(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 是國際拖鏈系統(tǒng)和工程塑料滑動軸承制造商，主要利用3D打印和自動化技術(shù)。一名技術(shù)人員在接受采訪時講道：“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，整個生產(chǎn)過程都得到了優(yōu)化，并極大的降低了成本?！?/p>

相機(jī)和虛擬現(xiàn)實技術(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)程操作提升到一個新水平。比如幫助偏遠(yuǎn)地區(qū)，如石油鉆井平臺和天然氣管道鋪設(shè)區(qū)域等，通過遠(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。

德國弗勞恩霍夫?qū)嶒炣浖こ萄芯克度胧较到y(tǒng)部門經(jīng)理Thomas Kühn說:“可能施工現(xiàn)場沒有任何專家，因為他們分布在世界各地。我們通過這項技術(shù)，可以將專家們帶到現(xiàn)場，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)字孿生最重要的價值是預(yù)測，在產(chǎn)品制造過程中出現(xiàn)問題時，可以基于數(shù)字孿生對生產(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)實工業(yè)生產(chǎn)

Igus公司代表用VR演示了為石油平臺安裝替換部件的過程，只花了五分鐘的時間。他說：“這個模擬程序旨在展示安裝過程，這樣就可以提前看到可能出現(xiàn)的問題。比如這個零件是否合適，工人是否可以順利到達(dá)預(yù)想位置完成安裝等等?！?/p>

目前，類似的模擬程序已經(jīng)推出，但缺點是VR視覺效果仍然不太理想，未來仍有待改進(jìn)。但我們講的重點是元宇宙技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用，畢竟你不是在玩VR游戲，沒必要追求什么畫質(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)實完全匹配，這對于勞動者來說已經(jīng)足夠了。

英國工業(yè)軟件公司AVEVA與法國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)動的數(shù)字孿生應(yīng)用平臺，并獲得SOC2和ISO27001等安全認(rèn)證。通過該平臺支持在3D虛擬現(xiàn)實環(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)建個性化解決方案，優(yōu)化并精簡運(yùn)營。

AVEVA首席產(chǎn)品官Rob McGreevy說：“這是我們的第一步，因為工業(yè)元宇宙平臺建立在云端，所以非常安全，同時支持多人寫作工作，可實時訪問工程數(shù)據(jù)、操作數(shù)據(jù)，讓數(shù)字孿生可以交互。

這種機(jī)器狗是用來創(chuàng)建工廠車間數(shù)字孿生映射用的，它背后有360度全景攝像頭，用來拍攝并記錄周圍的一切實景。通過機(jī)器狗的拍攝，在電腦上就可以看到來自真實工廠的虛擬副本——比如桌子、設(shè)備、高高的天花板等等。點擊不同的組件會觸發(fā)不同文本框，里面有各種信息和選項，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)場景中，工人、工程師、還是專家都可以通過虛擬世界應(yīng)用這些技術(shù)，隨時隨地遠(yuǎn)程參與到工廠的生產(chǎn)建設(shè)當(dāng)中。

Nvidia omniverse

無獨(dú)有偶，NVIDIA（英偉達(dá)，著名顯卡制造商，現(xiàn)在被稱為“人工智能計算公司”）和Microsoft Azure最近在人工智能驅(qū)動的工業(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)建了一個用于構(gòu)建和操作3D工業(yè)元宇宙應(yīng)用程序的平臺，將加速企業(yè)團(tuán)隊數(shù)字化運(yùn)營、參與工業(yè)元宇宙以及為人工智能和其他應(yīng)用培訓(xùn)高級模型的能力，使開發(fā)者和企業(yè)有可能大規(guī)模設(shè)計、構(gòu)建、運(yùn)營和優(yōu)化工業(yè)元宇宙應(yīng)用程序，如數(shù)字孿生。

在演示中，參與者對工業(yè)機(jī)器人的裝配線運(yùn)作有著各自的看法。通過平臺提供的虛擬會議環(huán)境，他們可以將機(jī)器人移動到新位置，或者再添加另一個機(jī)器人到生產(chǎn)線中。而每一位參會者都能看到這些改動對實際效果產(chǎn)生的影響，并可根據(jù)這些預(yù)測的結(jié)果發(fā)表意見或建議。

這樣的工業(yè)元宇宙允許在物理和數(shù)字世界中做出實時、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)營生產(chǎn)力。

微軟董事長兼首席執(zhí)行官薩蒂亞·納德拉在4月的英偉達(dá) GTC活動上談到：“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)，以自動化模擬和預(yù)測每一個業(yè)務(wù)流程，縮短決策、行動和反饋之間的時間，為全球客戶帶來最強(qiáng)大的人工智能超級計算機(jī)?！?/p>

遠(yuǎn)程操作、避免錯誤、提前預(yù)演等諸如此類，每一項技術(shù)對工業(yè)生產(chǎn)來說都至關(guān)重要。在保證勞動者安全、提升工作效率避免無用功的同時，解決了設(shè)計、運(yùn)營和優(yōu)化資產(chǎn)生命周期方面問題的同時，為工業(yè)品牌開辟出了新的價值和機(jī)會，節(jié)省了大量的時間和金錢成本。同時，因為一切都在虛擬環(huán)境中進(jìn)行，還有助于環(huán)保。

更多實際的應(yīng)用

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

西門子公司主要使用數(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)字孿生對產(chǎn)品設(shè)計、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)字孿生車間的概念，將數(shù)字孿生應(yīng)用于車間的建設(shè)和管控。

圖源：CSDN

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

還有像保時捷、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)行車輛設(shè)計和制造等。

“工業(yè)元宇宙”不是元宇宙，只不過沒想好名字

我們大多數(shù)人對元宇宙的第一印象應(yīng)該都停留在馬克·扎克伯格說的那種在虛擬世界生活的場景，類似超大型多人在線的VR游戲，或者電影《黑客帝國》的模擬世界。目前的事實證明，這很扯淡。

就如前文提到的許多案例，它們恰恰證明了元宇宙不該只是某種游戲，也不該變成日常生活，而是現(xiàn)實與虛擬的結(jié)合。科技技術(shù)脫離現(xiàn)實，就成了虛無的噱頭。只有落地到實處，才真正有意義。

對于工業(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：“扎克伯格只是在利用和炒作元宇宙概念，不但毫無益處，甚至還會造成負(fù)面影響，讓人產(chǎn)生莫名的厭惡?！?/p>

用Bitkom集團(tuán)客戶經(jīng)理Kl?? 的話來講：“工業(yè)元宇宙只是一種臨時的叫法，因為時代的發(fā)展使這些先進(jìn)技術(shù)被整合在一起了。也許十年后，我們會給它起一個完全不同的名字。就像互聯(lián)網(wǎng)一開始被稱為‘信息高速公路’一樣，現(xiàn)在誰還這么叫？”

資料譯自外網(wǎng)文章：

AVEVA展示工業(yè)元宇宙計劃

工業(yè)元宇宙站穩(wěn)腳跟

漢諾威博覽會：工業(yè)企業(yè)與元宇宙

元宇宙將如何改變工業(yè)產(chǎn)品生命周期和價值鏈

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