孟楠 端木森嘉 刘梦 李飞远 陈才

(1.中国信息通信研究院产业与规划研究所,北京 100037;2.苏州工业园区大数据管理中心,苏州 215127;3.苏州工业园区管理委员会,苏州 215028)

0 引言
近年来,随着以构建可信可溯源交易为代表的区块链技术、以虚拟现实(Virtual Reality,VR)和增强现实(Augmented Reality,AR)为代表的交互技术、以高逼真建模渲染为代表的电子游戏技术、以建模仿真为代表的人工智能(Artificial Intelligence,AI)技术、以5G和云计算为代表的网络技术、物联网及数字孪生技术等快速发展,多种数字技术集成整合的元宇宙应运而生[1-2]。

2022 年,Meta、Roblox 等元宇宙龙头企业股价大幅下跌,微软、腾讯等科技公司逐步收缩元宇宙团队,非同质化代币(Non-Fungible Token,NFT)市场交易笔数大幅下降。但元宇宙发展暂时“遇冷”并非由于缺乏长期实用价值,而是早期炒作造成泡沫破灭。随着裸眼3D、智能建模、生成式人工智能(Artificial Intelligence Generated Content,AIGC)等支撑元宇宙建立运转的技术和硬件系统加速扩张完善[3-4],元宇宙作为信息技术与实体经济虚实融合的重要载体,在智能制造、文化旅游、教育培训等众多细分领域仍蓬勃发展。

产业园区是经济发展的主引擎、要素资源的集聚地和数字转型的先行区,有利于开展元宇宙创新应用场景建设,部分产业园区已先行试点开展元宇宙产业和创新场景建设。苏州工业园区(Suzhou Industrial Park,SIP)拥有大量元宇宙应用场景需求和核心技术企业,应抓住机遇,为元宇宙应用场景营造良好环境,强化元宇宙创新场景开拓,以场景融合应用拓展产业发展需求,以核心企业引育形成产业集群,以核心技术的突破带动优势领域创新,打造元宇宙应用场景创新示范区。

1 元宇宙实践经验与应用场景
1.1 元宇宙实践经验
因元宇宙有利于经济社会全方位转型升级,多地积极参与到元宇宙的建设发展浪潮中。北京城市副中心、浙江、上海张江镇、苏州、昆山等地相继发布元宇宙顶层规划和重大应用场景需求,打造一批元宇宙标杆应用场景,建立元宇宙展示体验中心(见表1)。北京城市副中心出台《北京城市副中心元宇宙创新发展行动计划(2022—2024 年)》,提出将城市副中心打造成以文旅内容为特色的元宇宙应用示范区,累计发布多项应用场景清单,深入挖掘大运河景区、文化旅游区、张家湾设计小镇等重点建设场景,以场景释放吸引企业集聚。浙江发布《浙江省元宇宙产业发展2023 年工作要点》,打造面向跨时空多尺度元宇宙的数字孪生引擎,支持元宇宙场景建设,并将评选发布年度元宇宙技术成果、标杆产品、示范场景。上海张江镇依托于数字孪生的空间计算引擎、AI 自学习技术,打造张江镇数字孪生底座,服务政务元宇宙、各类场景应用,使园区的管理能力和效率提高30%[5]。苏州发布2023 年度苏州市元宇宙重大应用场景需求,初步构建起“古城数字孪生+元宇宙建设”数字化保护体系。昆山提出结合本地文化,打造“元昆曲”“元现场”“数字周庄”等。

1.2 元宇宙应用场景概况
通过整理2022—2023 年多项元宇宙发展政策文件发现,元宇宙应用场景集中在工业生产、文化旅游、融合媒体、教育培训、体育健康医疗、商贸创意消费、演艺娱乐、安全应急、智慧城市、政务服务、能源、办公、金融、农业食品、虚拟数字人等领域。其中,文化旅游、工业生产、教育培训、商贸创意消费、体育健康医疗、智慧城市六类应用场景提到的次数较多,关注度较高,是元宇宙重点应用领域。

在文化旅游领域[6],元宇宙可应用于文化古迹、博物馆、旅游景区,采用数字人讲解、虑拟现实预览、增强现实导览、虚实融合演出等服务方式,让文化信息传播得更广、更生动。如“元豫宙”复刻了少林寺、龙门石窟、太昊陵等多个河南文旅景观,创新复活中原历史,创造复刻中原人文景点和山水景观,创意解读中华文化。

在工业生产领域,元宇宙可用于实体产业生产环节,通过三维建模和模拟分析,能够辅助企业开展优化设计、清理与维护、智能控制等,建立更加高效率低成本的业务优化流程与模式[7]。如爱柯迪5G 数字孪生工厂实现了从车间到设备等各层级数据的全面监控和实时管理,极大提升了工厂统筹管理效率,同时面向物理工厂构建数字化工厂,为后续开展设备故障预测性维护、业务运行仿真提供技术支撑。

在教育培训领域,通过具身参与、自由交互和数字连接,打造超现实的虚实融合教学环境,推进学习者思维的表象化[8]。如朗讯科技有限公司打造元宇宙集成电路封装数字工厂,再现真实的工作场景,实现实操训练的沉浸式体验。

在商贸创意消费领域,建设AR 购物、元宇宙商城等虚实融合购物空间,探索打造元宇宙智慧商圈,推进线上商城和线下消费融合发展[9]。如在张江科学城元宇宙城市空间,可由虚拟模型、箭头、虚线等元素为用户导航,指引方向;由虚拟人对来访客户进行商场介绍、产品介绍,通过元宇宙方式进行点菜、导览。

在体育健康医疗领域,元宇宙可应用于体育训练或赛事,打造线上线下相结合的数字化、智能化、沉浸化的新型体育运动解决方案;赋能医学研究,优化术前规划与术中导航等解决方案,为医护人员提供手术练习及术前模拟。如西门子旗下的PSE 公司开发出针对药物生产过程、药物配方及药物性能三个维度的端到端全流程数字孪生模型,极大提高了研发效率,优化了开发工艺。

在智慧城市领域,在元宇宙平台搭建物理城市的数字镜像,建立拥有高度一致性、实时性和同步性的数字城市,有助于提升城市通信系统、交通系统、能源系统、生态系统、城市基建等的运行效率[7,10]。如深圳市坪山区以数字孪生底座为基础,构建全区三维立体式城市空间,汇聚城市部件、应急、医疗、教育、卫生等政务专题数据,为坪山区政府决策、业务管理应用提供统一的空间数据和服务支撑,促进坪山区智慧城市规划、建设、管理和辅助领导决策全流程应用[5]。

2 苏州工业园区元宇宙应用场景建设现状
2.1 园区元宇宙应用场景现状
经调研,苏州工业园区(以下简称“园区”)业态丰富、场景多元,在文化旅游、工业生产、教育培训、商贸创意消费、智慧城市等多个领域涌现出一批元宇宙应用示范场景。

文化旅游类场景特色鲜明。“巴黎·我爱你”微型元宇宙展览亮相2022 年首届“苏州金鸡湖中法文化艺术周”,通过360 度全景渲染、数字分身、混合现实等数字技术实现苏州到巴黎的“时空穿梭”;草鞋山遗址构建跨越时空的遗址公园数字孪生体,结合5G、AR 等技术让观众沉浸式感受“江南文化”。

工业生产类场景应用广阔。亿滋食品(苏州)有限公司“灯塔工厂”打造数字孪生物流,构建数字孪生工厂、货物、车辆、门禁、垛口、库房,利用物联网和算法模拟、调度和优化物流资源自动化运作;博世汽车部件(苏州)有限公司将“AR 数智平台”应用于设计研发、生产、销售等环节,赋能智能制造,实现降本增效[11]。

教育培训类场景成效显著。北美联通讯科技(苏州)有限公司等园区企业引入AR 平台开展新员工培训,显著提升了员工培训效率和培训效果;园区车坊实验小学、星洋学校等中小学校探索开展VR 实验室、3D课件制作等虚拟教学新模式;园区工业技术学校、服务外包职业学院等职业院校建设虚拟仿真实训基地,为学生创设接近真实训练基地的学习环境;西交利物浦大学等高等院校计划建设元宇宙虚拟教学空间和虚拟数字人,实现灵活多样的教学场景空间和授课形式;园区组织部计划建设党员干部教育基地未来教室,以云展厅、云培训等方式还原创业场景,让党性教育更加入脑入心。

商贸创意消费类场景需求旺盛。环金鸡湖商圈正积极探索“消费元宇宙”,利用沉浸式、数字人等方式,发展虚拟试穿、虚拟导游、虚拟导购等新业态。通过对金鸡湖商圈消费圈层进行客群调研,发现目标客群集中在90～95 后,为“Z 世代”消费客群,对元宇宙接受度较高。此外,金鸡湖商圈在苏州属于较国际化、时尚化、现代化的消费地,拥有7.2 万家的市场主体,57 个大中型商贸载体[12],急需元宇宙提升“商机”。

智慧城市类场景深入推进。园区公安分局打造奥体数字孪生安保指挥系统,实现奥体场馆安保资源、实时态势一图可视;园区生态环境局推进水利部数字孪生流域建设先行先试项目,有望实现金鸡湖、独墅湖及周边水域水利调度自动匹配和水质水环境自动巡查;园区上线运行元宇宙云展厅,实现数字孪生创新坊成果、园区信息化建设成果的展示。

2.2 园区元宇宙技术现状
园区元宇宙创新主体、数据资源、智力资源都十分丰富,基本具备技术供给和场景建设互动演进的持续创新力。

园区元宇宙技术布局较为完整。对照“大蚂蚁(BigAnt)”六大领域以及《苏州市培育元宇宙产业创新发展指导意见》前沿技术布局,根据中国信息通信研究院知识产权中心数据,截至目前,园区各类创新主体共有元宇宙相关专利2 986 项,沉浸式人机交互领域技术优势明显,物联网、区块链、电子游戏等领域技术储备全面(如图2)。苏大维格、思必驰、梦想人软件、蜗牛数字科技等企业拥有元宇宙专利的数量较多,有望成为元宇宙细分领域“专精特新”企业。

园区元宇宙建设所需的数据资源丰富。公共数据资源方面,园区初步构建了跨部门、跨系统、跨层级的数据共享体系,智能中枢、经济大脑、空间资源服务枢纽等平台沉淀大量基础数据、经济数据和空间数据,为园区构建元宇宙城市治理与服务空间奠定扎实基础;社会数据资源方面,以“灯塔工厂”为代表的工业企业依托“智改数转”沉淀大量工业生产数据,千余家金融类机构积累大量高价值金融数据,苏州中心商场、圆融时代广场、苏州文化艺术中心等汇聚海量消费和文旅数据,为园区打造工业、金融、消费、文旅等元宇宙应用场景提供有力支撑。

园区元宇宙智力资源丰富。园区已汇聚新加坡国立大学、南京大学、中国人民大学等多所国内外知名高校和多家科研院所。众多创新资源、人才资源为园区元宇宙发展提供有力的科技和智力支持。

2.3 园区元宇宙存在问题
整体来看,园区元宇宙应用场景建设具有良好基础,但也存在一些不足。

一是元宇宙发展环境仍需完善,政策支持力度有待加强。园区缺少类似北京、上海、浙江、昆山等地的元宇宙专项政策,元宇宙场景建设方向不清晰,具体发展目标、重点项目尚未明确。

二是园区元宇宙技术创新引领能力不强,企业尚未成为场景创新主体。据中国信息通信研究院数字中国发展与决策支撑平台统计,北京、上海、杭州、苏州、成都等城市元宇宙核心技术相关企业共383 家,其中位于第一梯队的北京、上海分别拥有139、134 家。苏州拥有元宇宙核心技术领域相关企业35 家,其中新型显示企业17 家、沉浸式交互企业5 家、AR/VR 企业5家、图像渲染企业4 家、虚拟数字人4 家[13]。类脑智能、智能算法、预测模型、图像渲染等核心技术企业数量与第一梯队城市存在较大差距,且企业规模普遍不大。园区元宇宙场景创意提出、设计开发、资源开放、应用示范等过程仍以政府为主,企业尚未发挥场景创新的主体作用。

三是园区元宇宙建设场景小而散,建设成本高,缺少标杆示范场景。园区元宇宙发展整体还处于起步阶段,场景建设以点状应用为主,跨行业的高价值应用场景较少,缺乏代表性平台、地标性场景、标志性成果,元宇宙场景建设对苏州工业园区“2+3+1”特色产业体系(即“新一代信息技术、高端装备制造”+“生物制药、纳米技术应用、人工智能”+“现代服务业”)的赋能、带动作用还未充分显现。

3 园区应用场景实施建议
结合北京城市副中心、浙江、上海张江镇等地实践经验,凭借园区元宇宙应用场景先行先试、元宇宙技术产业基础较好等优势,面向文化旅游、工业生产、教育培训、商贸消费、健康医疗、公共服务等场景需求,针对应用场景建设环境有待完善、核心技术存在短板、缺少标杆场景等问题,提出以下几点建议。

3.1 强化元宇宙创新场景开拓,形成标杆示范应用
结合园区需求和发展实际,布局谋划统筹场景建设,分步骤、分区域开放文化旅游、工业生产、教育培训、商贸创意消费、体育健康医疗、智慧城市等典型场景,建议重点开展以下几种应用场景。

一是推进文旅元宇宙深度发展。依托草鞋山遗址元宇宙、“巴黎·我爱你”微型元宇宙、金鸡湖商圈元宇宙等场景建设,形成文旅元宇宙场景建设路径,围绕苏州中心、比斯特购物中心、当代美术馆、摩天轮等打造一批元宇宙网红打卡点,基于丰富的场景,构建园区元宇宙展厅。

二是深耕工业元宇宙融合赋能。推广宣传“灯塔工厂”经验,扶持、指导园区企业利用数字孪生技术在装备研发设计、生产优化、设备运维和产品测试等各环节融合应用,促进元宇宙在生物制药、纳米技术等领域技术赋能,推动产业提质提速创新发展。

三是推动教育元宇宙融合应用。鼓励园区幼儿园、中小学、高校等拓展智能化、交互式在线教育模式,探索开发VR 全景课堂、虚拟教师、虚拟仿真教学平台、定制化学习资源推送平台等集成应用;支持园区集成电路封装测试企业、高端装备制造企业探索元宇宙实操培训与仿真实践。

四是加快消费元宇宙应用。以苏州中心商场为试点建设元宇宙购物中心,3D 可视化展示商品,消费者可以虚拟分身,体验“云逛街购物”。

五是探索体育健康医疗元宇宙发展。鼓励苏州生物医药产业园企业开展数字孪生药物研发,支持独墅湖医院打造高仿真虚拟医疗环境、建设医疗三维辅助诊疗平台。以金鸡湖畔为载体,以苏州风貌为主题,以云端体育赛事为抓手,打造金鸡湖“云上漫跑”。

六是加快构建城市元宇宙。以奥体数字孪生安保指挥系统、金鸡湖流域管理、党员实训基地“数字孪生小白楼”等场景建设,吸引数字政府和元宇宙企业,加快元宇宙在城市治理、应急处置、规划建设等领域应用,打造“城市信息模型+城市生命线”、视境全域跟踪、政务服务元宇宙等示范场景。

3.2 发挥元宇宙技术协同优势,支撑应用场景建设
一是加强基础技术储备。以建设人工智能创新发展试验核心区为契机,以独墅湖科教创新区为载体,加快推进人工智能、数字孪生等元宇宙底层技术创新;发挥感知交互、数字人、数字孪生等技术优势,大力推进智能算法、预测模型、内容生产、异构计算芯片等元宇宙前沿技术及基础软硬件开发,通过“揭榜挂帅”、联合攻关等方式解决元宇宙领域“卡脖子”技术问题,补齐智能硬件、数据可信流通等短板。

二是加快发展“智能+”的元宇宙技术体系。发挥园区在人工智能、工业软件等领域的优势,支持企业积极对接文心一言、星火认知等AIGC 能力,研发大语言模型下的三维建模、渲染引擎、仿真推演等产品,提升类脑智能、AR/VR、图像渲染引擎等元宇宙核心技术的创新能力。

三是推进元宇宙标准体系建设。支持园区机构参与国内外元宇宙、虚拟现实等标准制定,根据行业急需度明确标准研制路线图,拓展在元宇宙领域的标准规范源头创新。

3.3 完善元宇宙产业服务体系,培育产业生态促进应用发展
一是自上向下的产业培育。编制元宇宙重点产业图谱,重点围绕图像渲染引擎、数字建模、沉浸式人机交互、虚拟数字人生成、数字内容制作、数字资产交易等细分领域,加强产业链招商,聚集一批产业关联度高、成长性强的企业落户。

二是自下向上的产业发展。充分利用园区产业示范区元宇宙标杆场景,发挥新建元控股集团、恒泰控股集团、城市重建有限公司等企业主体功能,鼓励本地企业通过技术合作、投资和合资等方式与国内外元宇宙、数字孪生行业领军企业合作,将项目建设优势转化为市场应用优势,带动企业发展和产业培育,打造一批区域级元宇宙产业基地。

三是创立元宇宙产业基金。发挥政府投资基金作用,引导社会资本支持元宇宙产业发展,依托东沙湖基金小镇等优势资源,支持本土投资机构与各类金融机构、天使投资以及风险投资/私募股权等风投创投机构在元宇宙产业方面的合作。

四是搭建园区元宇宙公共服务平台。支持第三方机构建设元宇宙公共研发平台、科技综合服务平台、行业元宇宙服务平台,为元宇宙生态中小微企业和创业者提供科技、法律、知识产权保护等全方位支撑服务。

3.4 营造元宇宙应用场景良好环境,有序推进场景建设
一是制定出台园区元宇宙顶层规划文件。明确提出园区元宇宙场景建设的具体内容、重点工作、实施步骤和保障措施;根据园区实际情况,加强长远谋划和顶层设计,瞄准远景目标体系化布局;把握元宇宙发展规律,梯次推进、渐进发展,分阶段、有侧重地加快重点成果落地应用。

二是研究制定元宇宙应用场景创新扶持办法。定期征集典型元宇宙应用场景,组织专业服务机构,面向不同的场景需求,开展供需对接、“揭榜挂帅”、场景基础诊断、集中攻关等服务;针对场景示范项目、场景示范区域、场景创新企业落户等提供建设支持。

三是打造园区“元宇宙SIP”品牌。用好中新合作服务贸易创新论坛等平台,加大元宇宙产品和服务推介力度;以城市治理、政务服务、文旅服务等政府主导的元宇宙场景为契机,建设一批园区元宇宙概念馆、展示体验中心或主题公园。

4 结束语
当下,业界对元宇宙发展热情逐步回归理性,显现出脱虚向实趋势,元宇宙在文化旅游、工业生产、教育培训、商贸创意消费、体育健康医疗、智慧城市等领域均有极大应用潜力。苏州工业园区应以元宇宙应用场景开放为突破口,以场景融合应用拓展产业发展需求,以核心企业引育形成产业集群,以核心技术带动优势领域创新,布局元宇宙的“场景—技术—产业”价值链生态。