元宇宙迎來發展窗口期

服務數字人準確快速地解答觀眾問題、全息艙實時拍攝生成卡通形象虛擬現實（VR）明信片、元宇宙平臺打造沉浸式交互體驗……10月19—20日，2023世界VR產業大會在江西省南昌市召開。從關鍵技術不斷突破、終端產品推陳出新，到創新內容日益豐富、應用場景持續拓寬，伴隨著VR和人工智能（AI）技術的成熟應用，我國元宇宙戰略窗口期正在加速打開。

元宇宙與AI激情碰撞

“請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2023世界VR產業大會現場，數字人講解員小麥正和觀眾們互動，對于各式各樣的問題，小麥經過簡單“思考”都給出了準確的答案；在大會開幕式現場，虛擬主持人江小微3.0憑借動作捕捉、文本合成語音驅動口型等技術，實現與真人主持人同步主持……在AI技術的賦能下，數字人擁有了更加精準的語言表達、邏輯思維和情緒感知能力。

在2023世界VR產業大會，記者看到，作為引領技術和產業發展的兩個重量級元素，元宇宙和AI正在加速擁抱彼此，帶來一場全新的變革。

“元宇宙的核心在于個性化和參與感。要想做出一個好的元宇宙產品，必須滿足用戶對個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技術的出現，為元宇宙的破局與新生帶來了新的機會。”百度副總裁阮瑜表示，一方面，元宇宙借助大模型進一步拓展了數字內容，為用戶提供更好的體驗；另一方面，在大模型的加持下，一些真實世界中的細節特征可以被更好地復刻出來，元宇宙中的虛擬角色也將越來越真實。

中國工程院院士戴瓊海認為，大模型已成為元宇宙的技術引擎和內容源泉。他解釋稱，大模型可以實現跨領域、跨語言、跨媒體的智能化，在大模型技術的驅動下，元宇宙可以為人類提供新的創造空間和內容體驗，極大促進人類的協作和交流。

香港科技大學校董會主席、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的技術難點之一，直到大模型的問世才給行業帶來新的驚喜。通過大模型，人的身體、動作可以完成交互，人臉跟表情的交互也可以越做越好。“相信未來，將會在真實世界中并存一個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。

工業元宇宙大放異彩

戴上AR眼鏡，透過眼鏡觀察實景，各種信息被投射到眼鏡上，佩戴者可全程語音交互，并將實時信息傳送給遠方的工程師……近年來，不少工業制造企業開始利用元宇宙技術，改變傳統的工業設計、裝配、檢修模式。而這一趨勢，在本次大會上得以彰顯。

“我國工業正面臨產業升級的需求。利用AR、VR等元宇宙關鍵技術，可以提高工業智能化程度，達到降本增效的目的。”聯想集團副總裁毛世杰表示，如今，工業元宇宙發展初見成效，打造了一批典型應用，形成了一批標桿產線、工廠、園區。

例如，在傳統汽車行業，研發出一個零部件需要經過設計、裝車、道路測試等多道流程。而利用數字孿生技術則可以在汽車的研發階段預測其各項物理性能及整體性能，并在虛擬環境中對產品進行分析或優化，縮短了概念設計、方案設計等研發周期，提高了研發效率。此外，預測性維護也為汽車行業帶來了顛覆性變革。車企可利用從汽車傳感器收集并上傳到云端的數據，對每輛汽車進行數字模擬，并通過分析數據預測車輛可能發生的故障，及時做出反應，避免設備故障宕機。

“在工業領域，我們之所以需要元宇宙，是因為在虛擬空間里可以實現真實世界難以實現，或者是實現成本很高的事情。但是在構建虛擬空間后，最終的目的仍是要回到現實世界中，滿足人和機器的協同效率，為現實世界提供服務。”在毛世杰看來，實現工業元宇宙要分三步走：一是構建元宇宙產線。在元宇宙產線中，工業產線疊加虛擬世界的信息與感知能力，可以提升人與機器人的決策能力和協作效率；在人、機器、數據等關鍵要素融合的產線數字孿生體和工業元宇宙虛擬裝配空間中，非接觸式檢測手段可以實現三維自動化、智能化質檢；工藝仿真模型庫可以引導規范產線操作，提供專家遠程協同指導等。

二是構建元宇宙工廠。在元宇宙工廠中，通過低時延、高保真、智能決策的工廠級元宇宙平臺可以實現多類型工業軟件集成、沉浸交互設備實現智能巡檢、遠程協作等應用，工廠生產運營各環節信息可以全面感知和實時反饋。

三是打造元宇宙園區。在元宇宙園區中，虛實結合的新型園區建設模式和運營模式可以提升工業園區產業規劃和布局能力，優化園區空間布局、設施配套、資源調配等協同服務能力和運營效率。同時，還可以建立基于工業元宇宙的科技創新和招商引資平臺，創新園區服務模式。

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定度與顯示效果，能夠打造更有沉浸感的虛擬現實體驗。在本次大會上，中國科學院院士、南昌大學教授、南昌實驗室主任江風益介紹了南昌在AR兩大核心硬件——微顯示屏和光波導鏡片研究方面取得的重要進展：南昌實驗室研究開發出晶圓級微型LED集成技術，已制備出高分辨率單色AR微顯示屏，突破行業瓶頸技術高光效微紅光；南昌虛擬現實研究院自主研發了全息光波導鏡片、模組和AR眼鏡。

據了解，作為元宇宙的重要入口，AR核心硬件包括微顯示屏、光波導、透鏡和處理器。近年來，光學技術、芯片技術和交互體驗不斷改進，AR產品不斷創新。然而，AR硬件系統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、輕薄的光波導鏡片。

為解決這兩大難題，南昌實驗室（南昌大學國家硅基LED工程技術研究中心）基于硅基GaN（氮化鎵）半導體LED材料和芯片技術，成功研發出晶圓級微型LED集成技術，并制備出高分辨率單色AR微顯示屏。據江風益介紹，GaN材料中載流子擴散長度小，微型LED受側壁復合影響小，有利于制備各種顏色的高光效微型LED。硅基GaN微型LED與CMOS驅動電路無熱失配，可實現晶圓級對準鍵合，轉移效率高、良率高。紅綠藍微型LED全部采用硅基GaN材料制備，整個體系可以實現無熱失配，有利于實現RGB混合集成。“要在同一種材料體系實現紅橙黃綠青藍紫高效發光，特別是發紅光，難度非常大。而我們使用的材料體系，微紅光效率可達26%，屬業內領先水平，為微型LED全彩屏打下良好的基礎。”江風益表示。

南昌VR研究院（國家虛擬現實創新中心）在全息光波導方面的研究也有了新的進展。江風益介紹，光波導有陣列光波導、浮雕光柵光波導、全息光波導三條技術路線。全息光波導相較于陣列光波導和浮雕光柵光波導，其優點在于顯示效果好，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研究院研發的全息材料核心性能參數在公開文獻中處于世界第二位；同時，還研發出了全息光波導鏡片、模組和AR眼鏡。其主要亮點為單層波導實現RGB三色顯示、光效率高達2000nit/lumen、鏡片成像清晰，顯示效果較好。

“在不遠的將來，我們有望突破全彩化、實用化AR制造技術。”江風益說。

(家電網? HEA.CN)