本文來自微信公眾號(hào)“中國電子報(bào)”，作者/張維佳。
服務(wù)數(shù)字人準(zhǔn)確快速地解答觀眾問題、全息艙實(shí)時(shí)拍攝生成卡通形象虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）明信片、元宇宙平臺(tái)打造沉浸式交互體驗(yàn)……從關(guān)鍵技術(shù)不斷突破、終端產(chǎn)品推陳出新，到創(chuàng)新內(nèi)容日益豐富、應(yīng)用場(chǎng)景持續(xù)拓寬，伴隨著VR和人工智能（AI）技術(shù)的成熟應(yīng)用，我國元宇宙戰(zhàn)略窗口期正在加速打開。
元宇宙與AI激情碰撞
“請(qǐng)問元宇宙主題論壇要怎么走？”“您好，元宇宙主題論壇位于酒店1樓鉑瑞廳A，您可以乘酒店直梯下樓……”在10月19—20日舉行的2023世界VR產(chǎn)業(yè)大會(huì)現(xiàn)場(chǎng)，數(shù)字人講解員小麥正和觀眾們互動(dòng)，對(duì)于各式各樣的問題，小麥經(jīng)過簡(jiǎn)單“思考”都給出了準(zhǔn)確的答案；在大會(huì)開幕式現(xiàn)場(chǎng)，虛擬主持人江小微3.0憑借動(dòng)作捕捉、文本合成語音驅(qū)動(dòng)口型等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)與真人主持人同步主持……在AI技術(shù)的賦能下，數(shù)字人擁有了更加精準(zhǔn)的語言表達(dá)、邏輯思維和情緒感知能力。
在2023世界VR產(chǎn)業(yè)大會(huì)，記者看到，作為引領(lǐng)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的兩個(gè)重量級(jí)元素，元宇宙和AI正在加速擁抱彼此，帶來一場(chǎng)全新的變革。
百度希壤元宇宙平臺(tái)
“元宇宙的核心在于個(gè)性化和參與感。要想做出一個(gè)好的元宇宙產(chǎn)品，必須滿足用戶對(duì)個(gè)性化和友好交互方式的需求，從而打造出更加鮮活、豐富、具有情感共鳴的虛擬世界。大模型等AI技術(shù)的出現(xiàn)，為元宇宙的破局與新生帶來了新的機(jī)會(huì)。”百度副總裁阮瑜表示，一方面，元宇宙借助大模型進(jìn)一步拓展了數(shù)字內(nèi)容，為用戶提供更好的體驗(yàn)；另一方面，在大模型的加持下，一些真實(shí)世界中的細(xì)節(jié)特征可以被更好地復(fù)刻出來，元宇宙中的虛擬角色也將越來越真實(shí)。
中國工程院院士戴瓊海認(rèn)為，大模型已成為元宇宙的技術(shù)引擎和內(nèi)容源泉。他解釋稱，大模型可以實(shí)現(xiàn)跨領(lǐng)域、跨語言、跨媒體的智能化，在大模型技術(shù)的驅(qū)動(dòng)下，元宇宙可以為人類提供新的創(chuàng)造空間和內(nèi)容體驗(yàn)，極大促進(jìn)人類的協(xié)作和交流。
香港科技大學(xué)校董會(huì)主席、美國國家工程院外籍院士沈向洋表示，交互是困擾元宇宙行業(yè)的技術(shù)難點(diǎn)之一，直到大模型的問世才給行業(yè)帶來新的驚喜。通過大模型，人的身體、動(dòng)作可以完成交互，人臉跟表情的交互也可以越做越好。“相信未來，將會(huì)在真實(shí)世界中并存一個(gè)巨大的人工智能世界，人工智能體將連接人類世界與虛擬世界，參與到人類和自然界的交互過程。”沈向洋暢想道。
工業(yè)元宇宙大放異彩
戴上AR眼鏡，透過眼鏡觀察實(shí)景，各種信息被投射到眼鏡上，佩戴者可全程語音交互，并將實(shí)時(shí)信息傳送給遠(yuǎn)方的工程師……近年來，不少工業(yè)制造企業(yè)開始利用元宇宙技術(shù)，改變傳統(tǒng)的工業(yè)設(shè)計(jì)、裝配、檢修模式。而這一趨勢(shì)，在本次大會(huì)上得以彰顯。
“我國工業(yè)正面臨產(chǎn)業(yè)升級(jí)的需求。利用AR、VR等元宇宙關(guān)鍵技術(shù)，可以提高工業(yè)智能化程度，達(dá)到降本增效的目的。”聯(lián)想集團(tuán)副總裁毛世杰表示，如今，工業(yè)元宇宙發(fā)展初見成效，打造了一批典型應(yīng)用，形成了一批標(biāo)桿產(chǎn)線、工廠、園區(qū)。
亮風(fēng)臺(tái)工業(yè)元宇宙產(chǎn)品
例如，在傳統(tǒng)汽車行業(yè)，研發(fā)出一個(gè)零部件需要經(jīng)過設(shè)計(jì)、裝車、道路測(cè)試等多道流程。而利用數(shù)字孿生技術(shù)則可以在汽車的研發(fā)階段預(yù)測(cè)其各項(xiàng)物理性能及整體性能，并在虛擬環(huán)境中對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行分析或優(yōu)化，縮短了概念設(shè)計(jì)、方案設(shè)計(jì)等研發(fā)周期，提高了研發(fā)效率。此外，預(yù)測(cè)性維護(hù)也為汽車行業(yè)帶來了顛覆性變革。車企可利用從汽車傳感器收集并上傳到云端的數(shù)據(jù)，對(duì)每輛汽車進(jìn)行數(shù)字模擬，并通過分析數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)車輛可能發(fā)生的故障，及時(shí)做出反應(yīng)，避免設(shè)備故障宕機(jī)。
“在工業(yè)領(lǐng)域，我們之所以需要元宇宙，是因?yàn)樵谔摂M空間里可以實(shí)現(xiàn)真實(shí)世界難以實(shí)現(xiàn)，或者是實(shí)現(xiàn)成本很高的事情。但是在構(gòu)建虛擬空間后，最終的目的仍是要回到現(xiàn)實(shí)世界中，滿足人和機(jī)器的協(xié)同效率，為現(xiàn)實(shí)世界提供服務(wù)。”在毛世杰看來，實(shí)現(xiàn)工業(yè)元宇宙要分三步走：一是構(gòu)建元宇宙產(chǎn)線。在元宇宙產(chǎn)線中，工業(yè)產(chǎn)線疊加虛擬世界的信息與感知能力，可以提升人與機(jī)器人的決策能力和協(xié)作效率；在人、機(jī)器、數(shù)據(jù)等關(guān)鍵要素融合的產(chǎn)線數(shù)字孿生體和工業(yè)元宇宙虛擬裝配空間中，非接觸式檢測(cè)手段可以實(shí)現(xiàn)三維自動(dòng)化、智能化質(zhì)檢；工藝仿真模型庫可以引導(dǎo)規(guī)范產(chǎn)線操作，提供專家遠(yuǎn)程協(xié)同指導(dǎo)等。
二是構(gòu)建元宇宙工廠。在元宇宙工廠中，通過低時(shí)延、高保真、智能決策的工廠級(jí)元宇宙平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)多類型工業(yè)軟件集成、沉浸交互設(shè)備實(shí)現(xiàn)智能巡檢、遠(yuǎn)程協(xié)作等應(yīng)用，工廠生產(chǎn)運(yùn)營各環(huán)節(jié)信息可以全面感知和實(shí)時(shí)反饋。
三是打造元宇宙園區(qū)。在元宇宙園區(qū)中，虛實(shí)結(jié)合的新型園區(qū)建設(shè)模式和運(yùn)營模式可以提升工業(yè)園區(qū)產(chǎn)業(yè)規(guī)劃和布局能力，優(yōu)化園區(qū)空間布局、設(shè)施配套、資源調(diào)配等協(xié)同服務(wù)能力和運(yùn)營效率。同時(shí)，還可以建立基于工業(yè)元宇宙的科技創(chuàng)新和招商引資平臺(tái)，創(chuàng)新園區(qū)服務(wù)模式。
近眼顯示打開元宇宙新入口
通過提升近眼顯示元件模塊的性能穩(wěn)定度與顯示效果，能夠打造更有沉浸感的虛擬現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)。在本次大會(huì)上，中國科學(xué)院院士、南昌大學(xué)教授、南昌實(shí)驗(yàn)室主任江風(fēng)益介紹了南昌在AR兩大核心硬件——微顯示屏和光波導(dǎo)鏡片研究方面取得的重要進(jìn)展：南昌實(shí)驗(yàn)室研究開發(fā)出晶圓級(jí)微型LED集成技術(shù)，已制備出高分辨率單色AR微顯示屏，突破行業(yè)瓶頸技術(shù)高光效微紅光；南昌虛擬現(xiàn)實(shí)研究院自主研發(fā)了全息光波導(dǎo)鏡片、模組和AR眼鏡。
近眼顯示技術(shù)越來越成熟
據(jù)了解，作為元宇宙的重要入口，AR核心硬件包括微顯示屏、光波導(dǎo)、透鏡和處理器。近年來，光學(xué)技術(shù)、芯片技術(shù)和交互體驗(yàn)不斷改進(jìn)，AR產(chǎn)品不斷創(chuàng)新。然而，AR硬件系統(tǒng)仍有兩大問題亟待解決：一是缺乏高亮度的高清全彩微顯示屏，二是缺乏高光效、輕薄的光波導(dǎo)鏡片。
為解決這兩大難題，南昌實(shí)驗(yàn)室（南昌大學(xué)國家硅基LED工程技術(shù)研究中心）基于硅基GaN（氮化鎵）半導(dǎo)體LED材料和芯片技術(shù)，成功研發(fā)出晶圓級(jí)微型LED集成技術(shù)，并制備出高分辨率單色AR微顯示屏。據(jù)江風(fēng)益介紹，GaN材料中載流子擴(kuò)散長度小，微型LED受側(cè)壁復(fù)合影響小，有利于制備各種顏色的高光效微型LED。硅基GaN微型LED與CMOS驅(qū)動(dòng)電路無熱失配，可實(shí)現(xiàn)晶圓級(jí)對(duì)準(zhǔn)鍵合，轉(zhuǎn)移效率高、良率高。紅綠藍(lán)微型LED全部采用硅基GaN材料制備，整個(gè)體系可以實(shí)現(xiàn)無熱失配，有利于實(shí)現(xiàn)RGB混合集成。“要在同一種材料體系實(shí)現(xiàn)紅橙黃綠青藍(lán)紫高效發(fā)光，特別是發(fā)紅光，難度非常大。而我們使用的材料體系，微紅光效率可達(dá)26%，屬業(yè)內(nèi)領(lǐng)先水平，為微型LED全彩屏打下良好的基礎(chǔ)。”江風(fēng)益表示。
南昌VR研究院（國家虛擬現(xiàn)實(shí)創(chuàng)新中心）在全息光波導(dǎo)方面的研究也有了新的進(jìn)展。江風(fēng)益介紹，光波導(dǎo)有陣列光波導(dǎo)、浮雕光柵光波導(dǎo)、全息光波導(dǎo)三條技術(shù)路線。全息光波導(dǎo)相較于陣列光波導(dǎo)和浮雕光柵光波導(dǎo)，其優(yōu)點(diǎn)在于顯示效果好，制造成本低，但高性能全息材料較為缺乏，制造工藝還不成熟。目前，南昌VR研究院研發(fā)的全息材料核心性能參數(shù)在公開文獻(xiàn)中處于世界第二位；同時(shí)，還研發(fā)出了全息光波導(dǎo)鏡片、模組和AR眼鏡。其主要亮點(diǎn)為單層波導(dǎo)實(shí)現(xiàn)RGB三色顯示、光效率高達(dá)2000nit/lumen、鏡片成像清晰，顯示效果較好。
“在不遠(yuǎn)的將來，我們有望突破全彩化、實(shí)用化AR制造技術(shù)。”江風(fēng)益說。
