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发展数字孪生互联网络 支撑虚拟现实深度应用

虚拟现实(含增强现实、混合现实等,以下简称VR)是学科高度交叉的科学技术领域,也是辐射性强大的应用技术。
发布时间:2020-12-01 13:18        来源:中国电子报        作者:中国电子报

中国工程院院士 赵沁平  

虚拟现实(含增强现实、混合现实等,以下简称VR)是学科高度交叉的科学技术领域,也是辐射性强大的应用技术。随着VR技术的不断发展,VR在许多行业得到应用,VR+成为发展趋势,为人类生产带来新模态,产生颠覆性影响。近年来更快速进入大众生活,为人类生活带来新体验,同时,逐步形成一个具有巨大发展前景的VR新兴产业。2019年全球VR市场规模超千亿元,国内市场规模超500亿元。据赛迪智库预测,2020年国内市场规模将达900亿元,到2023年将达到4300亿元。

VR产业大体由三类细分产业构成:一是VR基础产业,包括VR芯片与器件、VR设备、VR平台软件与开发工具、VR数据/模型与内容、互联网/移动端VR,以及VR服务业等;二是行业类VR产业,或称B端VR产业,包括各行业VR应用系统、模拟器、VR环境,以及相应的软硬件等。B端VR产业带动相关行业实现升级换代,形成新的业态;三是大众消费类VR产业,或称C端VR产业,包括VR游戏娱乐、旅游、电商等。C端VR产业正在推动形成全新的体验式(沉浸式)大众消费新领域。

经过多年的发展,我国拥有了以歌尔、HTC、网龙等为代表的数千家从事VR创新产品的研发企业,以及北航、北理工、北大、浙大等VR科技创新和人才培养基地。头显设备出货量、市场总体规模、专利技术拥有量、应用场景丰富度均居世界前列。拥有丰富巨大的数据源、广阔强劲的行业应用与大众消费需求是我国发展VR产业的独特优势。但是作为一个新兴技术产业,我国在源头技术原始创新、VR软硬件基础平台、VR专用设备,特别是高端头显、VR新产品研发、标准化推进、VR产业生态培育、IT巨型企业的投入程度和市场占有率,以及资本市场对VR的认知和远见等方面尚有不小差距。

新兴技术产业的形成、发展一般都呈现波浪式、螺旋形,VR产业也不例外,其发展有赖于技术、人才、企业、资本、政策等多方面的持续坚持。“十四五”期间,全球VR产业可能再次走强,这也是我国VR产业由自发粗放走向集约优化的关键时期,为此提出个人的一些粗浅见解。

推动VR新基建

支撑VR深度应用

积极发展数字孪生网络,为各实体行业的虚拟现实深度应用提供互联互通支持。第一代互联网络的连接对象是电脑,其应用主要是社交和市场营销;第二代互联网络是物联网,通过各种传感器将万物互联,其应用扩展至各行业生产和生活服务;随着VR、物联网、人工智能、云/边缘计算、5G等技术的发展,VR行业应用深化发展,产生数字孪生技术,其应用先行行业有航空航天、制造、医疗和智慧城市等。

数字孪生由三部分组成:现实世界物理对象、与物理对象等同的虚拟对象,以及两者之间的数据通道。数据通道用于前两者运行状态数据的及时互通,实现物理对象运行状态的监测、预测、控制和虚拟对象的演化与进化。数字孪生应用使得物联网连接对象扩展为实物及其虚拟孪生,将实物对象空间与虚拟对象空间联通,成为一种虚实混合空间,物联网也发展成为新一代的数字孪生网,从而大幅度提升各行业的生产运行效率,产生巨大的经济和社会效益。

发展数字孪生网,结合云VR平台、VR数据/模型中心、VR引擎与内容生产平台等软硬件VR基础设施,可全面支撑VR产业链与产业生态的构建形成,从而推动VR产业的快速健康发展。

加强VR源头技术创新与创新产品研发完善VR产业链

VR源头技术,包括智能建模、真实感绘制、自然交互、基础芯片与核心器件技术等是VR产业持续发展的源泉;数据采集和头显等专用设备性能的提升,例如VR/AR头戴显示的轻量化、高清化、舒适感和性价比,以及VR内容的智能化自动化生产等是C端VR消费规模扩展的关键;与各行业应用相关的设备创新与应用系统研发是B端VR应用普及的条件,应加强对这几方面的支持力度。国家自然科学基金应在VR领域选择科学问题集中、影响深远的重大目标设立研究计划或重大项目,进行原始创新,为VR产业发展积蓄能量,持续提供动力;政府相关部门面向重点战略性行业应用,通过重点研发计划的支持,着力推动发展VR+,抢占VR制高点,完善VR产业链,推动我国VR产业走向成熟。

重视各类VR人才培养

解决VR产业发展的瓶颈问题

各类VR人才短缺是我国VR发展急需解决的瓶颈问题。多方面分析,要满足VR行业应用和产业发展的需求,我国约需数千名VR理论和关键技术研究人员和约30万各类VR产品、内容开发人员。建议有关部门采取措施,像当年解决软件和新媒体动漫人才那样解决VR人才短缺问题,建立多层次、多类型的VR专业人才培养、培训体系。鼓励高校设立VR相关专业,培养专业人才。鼓励开展跨学科人才培养,大力培养多学科复合型人才。鼓励高等院校、职业院校和企业合作,加强技能型人才培养和培训。

坚持政策支持

优化VR产业生态和市场发育机制

完善组织措施,建立VR发展和应用统筹协调机制,以及标准化组织和产业联盟等,推动形成职责明晰、协同推进的工作格局。引导有条件的地方政府结合自身条件对VR产业发展合理定位、科学谋划,制定出台促进VR产业发展的政策措施;着重政策引导,健全行业标准,在软件、硬件、内容、应用等产业链的各个环节培育一批具有核心竞争力的龙头企业,实现科学有序发展。

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