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1、虚实共生 数智赋能2023元宇宙创新应用发展报告2023元宇宙创新应用发展报告目录一元宇宙技术背景及发展动态01二. 元宇宙参考技术架构04三. 元宇宙产业政策动向07四. 元宇宙产业创新发展现状及优秀案例15五元宇宙发展面临的问题与挑战81六. 元宇宙发展相关建议83发展动态元技术宇背宙景及01元宇宙技术背景及发展动态近年来，随着新一轮科技和产业革命蓬勃兴起，全球经济格局正在大变革大调整，我国所处的发展环境和发展动力也在发生深刻变化，云计算、大数据、物联网、人工智能、区块链等新一代信息技术与实体经济加速深度融合创新，新产品、新业态、新模式、新产业不断涌现，正深刻地影响着生产方式、服务方式、生
2、活方式和发展模式，这已成为未来发展的大趋势。党中央、国务院审时度势、高瞻远瞩，党的二十大作出了加快制造强国、网络强国、数字中国建设和促进数字经济与实体经济深度融合的战略部署，为我国抢占产业和技术竞争制高点、夺取发展主动权指明了方向。元宇宙作为汇聚近年来新一代信息技术重要突破成果的代表，通过与经济社会发展各个领域融合创新，特别是与实体经济深度融合，将为制造业、商业、文创产业、旅游业等行业领域催生出革命性创新成果，培育出全新增长点。元宇宙（Meta Universe）一词最早于1992年出现在尼尔史蒂芬森（Neal Stephenson）所著的科幻小说雪崩中，但作为一种新一代信息技术的创新应用为世
3、人所知并引起广泛关注则要迟至2021年10月，彼时Facebook的CEO马克扎克伯格（Mark Zuckerburg）认为元宇宙是社交媒体的未来，并宣布将Facebook改名为Meta，全力进军元宇宙产业。12023元宇宙创新应用发展报告图 1雪崩书影图 2 Meta发布的元宇宙示例事实上，元宇宙作为新一代信息技术的创新应用出现至今仅有不到3 年时间，但作为元宇宙重要基础的虚拟现实技术已经经历了几十年的发展历程，并在工业、军事、航空航天、影视、旅游等产业领域得到深入应用。虚拟现实技术的软件和硬件也随着ICT技术的快速发展和不断涌现的广泛需求不断发展完善。特别是在20世纪90年代中期以后，数字
4、人建模技术不断发展成熟，通过“人在回路中”（Human-in-the-Loop）的方式，实现了将人融入到虚拟现实世界中并实现互动。随着虚拟现实、混合现实技术的不断成熟，以及全身动作捕捉、数字头盔、数字手套、多通道反馈、力反馈、3D显示等技术在数字人建模中的深入应用，不仅给予使用者在与虚拟世界交互过程中更加接近现实世界的沉浸感，实现更加接近元宇宙虚实共生的发展目标，也为元宇宙在诸多行业领域中深入应用提供了可能。图 3 新华社虚拟数字人记者小诤来源：新华社图 4 清华大学虚拟数字人华智冰来源：清华大学发展动态元技术宇背宙景及2022年以来，随着国内业界对于元宇宙关注度不断上升，更多的企业投入到元宇
5、宙相关技术和应用研究之中，探索基于物联网、人工智能、区块链等新一代信息技术的元宇宙应用创新，针对动作捕捉、裸眼3D显示、虚拟人、NFT交易、文创旅游等元宇宙热点领域开展研究和应用推广， 涌现出一大批元宇宙优秀厂商和研究成果。来源：AYAYI新浪微博图 5 阿里巴巴推出的数字人AYAYI302元宇宙参考技术架构2023元宇宙创新应用发展报告元宇宙作为新一代信息技术发展的集大成者，带动了工业、商业、服务、娱乐等面向消费领域的创新和应用热潮，使得元宇宙技术在不同行业典型场景中深入应用并持续创新和快速发展。元宇宙依托基础设施、模型构建、算法开发、行业应用、人机交互等领域的前沿技术成果，将现实的物理系统
6、与虚拟的数据世界相融合，在虚拟空间中对现实世界中各个业务环节和应用场景进行全面模拟，从而实现业务环节中物理设备、人与流程的优化，使元宇宙成为推动实体经济数字化升级的新型生产力工具。图 6 元宇宙参考技术架构 脑机接口人机交互设备 AR/VR全息影像 人际交互层 行业应用层 算法开发层 模型建构层 基础设施层 云计算边缘计算协同渲染AIoT5G 三维引擎仿真建模集成开发环境机理模型模型求解 人工智能开发框架人工智能伦理虚拟人AIGC 工业元宇宙商业元宇宙农业元宇宙 元参考宇技宙术架构其中，基础设施层为元宇宙提供虚实融合所需的数据采集和处理能力、虚实融合所需的计算能力、虚实融合的通讯能力等必备基础
7、部分，其中包括云计算、边缘计算和GPU协同渲染等处理海量数据的算力基础。模型构建层是元宇宙中将数据更好呈现的基础部分，其中集成了建模仿真、模型求解等构建和展现虚拟世界必需的模型开发与数据处理能力。算法开发层是元宇宙中把数据变成模型、知识的部分，其中集成了人工智能、数字人等技术，为元宇宙提高智能水平、更好地实现虚实融合提供必备资源。行业应用层是元宇宙中实现核心能力优化、生产保障能力提升和社会化资源协作的应用基础，集成了面向业务运营管理、优化改进、赋能提升等综合场景解决方案。人机交互层是元宇宙中支撑人员通过人机交互获得更贴近生产实际的交互体验、实现人机物三元融合的部分，是元宇宙与使用者直接接触、实
8、现互动的部分，通过集成虚拟现实、增强现实、全息显示等技术，为使用者提供更加接近物理世界、更加逼真的多通道展示和反馈渠道，完成物理世界和虚拟世界间的交互与融合。现阶段，元宇宙的部分应用案例趋近于数字孪生技术的应用。数字孪生是现实世界在虚拟空间中的真实映射，无论是数字孪生工厂、数字孪生城市甚至数字孪生地球，都是通过在虚拟世界模拟、仿真来还原并影响现实世界。数字孪生强调的是数字孪生体与现实世界的事物在虚拟世界中映射、模拟、迭代。与数字孪生不同的是，元宇宙深度集成了数字人建模、5数据整合2023元宇宙创新应用发展报告员工管理动态调整预测性维护故障分析与预测工艺规划预测图 7 工业元宇宙参考技术架构系统
9、运行优化可靠性评估多通道数据分析实时流媒体智能搜索能耗分析与预测AI分析与优化AR/VR指导实时控制力学模拟数据可视化业务管理诊断与预警数据分析真机耦合模拟非结构化数据分析交互式3D状态监控仿真模拟数据车辆信息人 员 信 息 设备数据 业务流程数据工业物联网 ERP/MES工业元宇宙业务场景数模据型工厂整场模拟 设备和产线运维车间现场仿真培训数据标准化 数据映射 数字孪生体 数据资产管理数据可视化实景三维建模精细建模设备/设施模型影像采集标CA准D 模BI型M和转换激数光据雷采达集数字化工厂业务数字孪生平台三维建模服务三维数据采集工厂关键数据虚拟现实、增强现实、混合现实、“人在回路中”等提升使
10、用者沉浸体验感的相关技术，更加有效地增强现实世界与虚拟世界的融合度，进一步提升元宇宙系统的赋能能力。特别是在工业元宇宙应用中，工业数字孪生是工业元宇宙虚实融合的基础，实现虚实世界与现实世界的11映射，而工业 互联网作为工业元宇宙的网络基础和数据来源，实现了人、机、料、法、环、测等领域的全面连接和数据全面集成与融合。同时，元宇宙与数字孪生两者之间存在紧密联系。首先，两者的支撑技术基本上是一致的，因此数字孪生是元宇宙中与现实世界对称存在的数字基础设施，能够极大程度地提升元宇宙的构建效率与真实体感。而元宇宙的兴起，也进一步促进和带动数字孪生发展壮大，两者之间存在着包含与被包含、共生与共存的关系。元产
11、业宇政宙策动向03元宇宙产业政策动向随着元宇宙的社会关注度不断升高，以及元宇宙技术与实体经济融合程度不断加深，其对人们生产生活方式甚至经济社会发展方式的变革和影响不容忽视。因此，出台元宇宙相关产业政策，引导元宇宙产业前瞻布局和健康发展成为政策制定者的关注焦点。 01从国际看，各国政府对促进元宇宙产业发展总体持积极态度欧盟虽然未出台促进元宇宙产业发展的政策，主要领导人也未表明支持，但近几年陆续发布数字服务法案数字市场法案，预示欧盟监管机构将继续推动对虚拟世界的监管，以维护欧盟市场的竞争与活力。目前美国也未专门出台支持元宇宙发展的产业政策，但有部分官方文件已提到促进相关产业发展，如确保负责任地发展
12、数字资产总统令要求各机构对加密货币、数字资产等技术创新和监管政策进行研究，强调要加强美国在全球金融体系以及数字资产方面的领导地位。日本经济产业省发布关于虚拟空间行业未来可能性与课题的调查报告，认为政府应着重防范和解决“虚拟空间”的法律问题，对跨国、跨平台业务法律适用条款加以完善，制定行业标准和指导方针，并向全球输出此类规范。韩国政府在沉浸式经济发展策略中提出，韩国沉浸式经济产业规模2025年要达到30万亿韩元，将韩国打造为全球五大XR先导国家之一。7 02从国内看，各地政府正加快元宇宙产业布局2023元宇宙创新应用发展报告自2021年12月国务院发布“十四五”数字经济发展规划以来，中央网络安全
13、和信息化委员会、工业和信息化部、文化和旅游部、国家新闻出版署、中国人民银行等部门紧密围绕发展数字经济、推进新型基础设施建设出台多项元宇宙相关政策规划，要求元宇宙产业在监管下有序发展，既要积极支持元宇宙场景应用和技术探索，又要审慎监管元宇宙概念炒作及相关风险。表 1 国家层面元宇宙相关产业规划及政策序号文件名称发布单位发布时间1“十四五”数字经济发展规划国务院2021年12月2（基2础02电1-子20元23器年件）产业发展行动计划工业和信息化部2021年1月3“（双20千21兆-2”0网23络年协）同发展行动计划工业和信息化部2021年3月4关展于的加指快导推意动见区块链技术应用和产业发工息业化
14、和委信员息会化办部公、室中央网络安全和信2021年5月5“十四五”国家信息化规划中央网络安全和信息化委员会2021年12月6金融科技发展规划（2022-2025年）中国人民银行2022年1月7文质化量和发旅展游的部意关见于推动数字文化产业高文化和旅游部2020年11月元产业宇政宙策动向表 2 地方省份元宇宙相关产业规划和政策序号省（区、市）文件名称发布时间1北京关于加快北京城市副中心元宇宙创新引领发展的若干措施2022年3月2北京城市副中心元宇宙创新发展行动计划（2022-2024年）2022年8月3关于推动北京互联网3.0产业创新发展的工作方案（2023-2025年）2023年3月4朝阳区互联网3.0创新发展三年行动计划2023年3月5天津天津市加快数字化发展三年行动方案（20212023年）2021年8月6河北怀来县支持元宇宙产业发展的若干措施2022年11月7山西山西省人
