隨著蘋果Vision Pro的發(fā)布，XR行業(yè)再次掀起了熱潮。蒂姆·庫克在WWDC23發(fā)布上會提出，我們將從移動計算時代，進入“空間計算時代”。

那么，什么是空間計算？

空間計算(spatial computing)技術可以參照現實的物理世界構建一個數字孿生世界，將現實的物理世界與數字的虛擬世界連接在一起。使我們能夠進入并且操控 3D 空間，并用更多的信息和經驗來增強現實世界。

屆時，元宇宙中的每個原住民都可以參與數字世界的構建，他們既是建造者，也是使用者，每個人都能為元宇宙的發(fā)展貢獻自己的力量�？傊�，空間計算技術可以實現數字世界和現實世界的無縫對接，讓兩個世界可以相互感知和理解。

空間計算層包括3D引擎、VR/AR/MR、語音與手勢識別、空間映射、數字李生等技術。與元宇宙的概念相比，空間計算已經是一個實實在在的發(fā)展階段。該項技術目前最重要的應用，是在工業(yè)領域。

工廠車間已逐漸形成“工業(yè)元宇宙”

“工業(yè)元宇宙”籠統(tǒng)的概念是指通過遠程操作、數字孿生、AI自動化、VR/AR等新技術改進工廠的運作方式。

不過即使是在2023德國漢諾威工業(yè)博覽會上，有很多參會者也根本不知道所謂的“工業(yè)元宇宙”到底是什么意思，但事實是他們早已或多或少的參與其中。“元宇宙”一詞，終于在工業(yè)制造領域找到了用武之地。

自動化技術早已助力工業(yè)，圖源：網絡

德國IT電信行業(yè)Bitkom集團的客戶技術部門經理Sebastian Klöß說：“元宇宙的最終目的是讓物理世界與虛擬世界聯系起來，這在工業(yè)領域十分重要。比如數字孿生技術，能把機器數據和來自工廠的實時數據與虛擬世界結合起來。”

數字孿生技術

最早，數字孿生思想由密歇根大學的 Michael Grieves 命名為“信息鏡像模型”（Information Mirroring Model），而后演變?yōu)?ldquo;數字孿生”的術語。

美國國防部最早提出使用數字孿生技術，用于航空航天飛行器的健康維護與保障。首先在數字空間建立真實飛機的模型，并通過傳感器實現與飛機真實狀態(tài)完全同步，這樣每次飛行后，根據結構現有情況和過往載荷，及時分析評估是否需要維修，能否承受下次的任務載荷等。

這是一種超越現實的概念，利用物理模型和傳感器，在虛擬空間中創(chuàng)建數字映射的激光掃描技術。其復制的對象可以是一輛汽車，一個小部件，甚至是整個工廠。

比如，在工廠或生產線沒有建造之前，就首先完成其數字化模型。從而在虛擬的賽博空間中對工廠進行仿真和模擬，并將真實參數傳給實際的工廠建設。

將風險和成本降到最低

數字孿生可以幫助企業(yè)在虛擬環(huán)境中測試設備的工作原理并找出潛在問題，而無需在現實中生產出有缺陷的原型，也不會損壞設備，而且可以預演各種情況。比如，提前測試長時間加快生產流程后會發(fā)生什么，而不需要真的那么做�；蛘�，在投資購買新一批機器之前，將機器數量增加一倍，看看是否能夠達到預期。

igus 是國際拖鏈系統(tǒng)和工程塑料滑動軸承制造商，主要利用3D打印和自動化技術。一名技術人員在接受采訪時講道：“有了數字孿生技術，就不再需要那么多的設備原型。用更少的航班、更少的差旅，讓制造更加效率，整個生產過程都得到了優(yōu)化，并極大的降低了成本。”

相機和虛擬現實技術是元宇宙的其他組成部分，工業(yè)從業(yè)者希望這些技術能將遠程操作提升到一個新水平。比如幫助偏遠地區(qū)，如石油鉆井平臺和天然氣管道鋪設區(qū)域等，通過遠程連接快速得到專家的指導，而專家本人可能只要坐在辦公室里就可以，不用麻煩親自前往。

德國弗勞恩霍夫實驗軟件工程研究所嵌入式系統(tǒng)部門經理Thomas Kühn說:“可能施工現場沒有任何專家，因為他們分布在世界各地。我們通過這項技術，可以將專家們帶到現場，如同身臨其境。這是非常容易想到，而且非常有用是應用案例。”

GE Digital工業(yè)互聯網創(chuàng)新與生態(tài)發(fā)展負責人 Robert Plana 認為，數字孿生最重要的價值是預測，在產品制造過程中出現問題時，可以基于數字孿生對生產策略進行分析，然后基于優(yōu)化后的生產策略進行組織生產。

游戲化的現實工業(yè)生產

Igus公司代表用VR演示了為石油平臺安裝替換部件的過程，只花了五分鐘的時間。他說：“這個模擬程序旨在展示安裝過程，這樣就可以提前看到可能出現的問題。比如這個零件是否合適，工人是否可以順利到達預想位置完成安裝等等。”

目前，類似的模擬程序已經推出，但缺點是VR視覺效果仍然不太理想，未來仍有待改進。但我們講的重點是元宇宙技術在工業(yè)生產中的應用，畢竟你不是在玩VR游戲，沒必要追求什么畫質或者圖像展現的精度。這類模擬現在已經可以做到與物理現實完全匹配，這對于勞動者來說已經足夠了。

英國工業(yè)軟件公司AVEVA與法國施耐德電氣合作推出了由工業(yè)數據和人工智能驅動的數字孿生應用平臺，并獲得SOC2和ISO27001等安全認證。通過該平臺支持在3D虛擬現實環(huán)境中進行多人合作、創(chuàng)新，甚至共享數據，幫助企業(yè)的員工、客戶更快、更準確的做出決策，構建個性化解決方案，優(yōu)化并精簡運營。

AVEVA首席產品官Rob McGreevy說：“這是我們的第一步，因為工業(yè)元宇宙平臺建立在云端，所以非常安全，同時支持多人寫作工作，可實時訪問工程數據、操作數據，讓數字孿生可以交互。

這種機器狗是用來創(chuàng)建工廠車間數字孿生映射用的，它背后有360度全景攝像頭，用來拍攝并記錄周圍的一切實景。通過機器狗的拍攝，在電腦上就可以看到來自真實工廠的虛擬副本——比如桌子、設備、高高的天花板等等。點擊不同的組件會觸發(fā)不同文本框，里面有各種信息和選項，還可以與設備進行交互。

這種類似VR游戲的技術被應用在了工業(yè)場景中，工人、工程師、還是專家都可以通過虛擬世界應用這些技術，隨時隨地遠程參與到工廠的生產建設當中。

Nvidia Omniverse

無獨有偶，NVIDIA（英偉達，著名顯卡制造商，現在被稱為“人工智能計算公司”）和Microsoft Azure最近在人工智能驅動的工業(yè)元宇宙方面的合作也證明了這種環(huán)境可以發(fā)揮作用。

這兩家巨頭公司攜手創(chuàng)建了一個用于構建和操作3D工業(yè)元宇宙應用程序的平臺，將加速企業(yè)團隊數字化運營、參與工業(yè)元宇宙以及為人工智能和其他應用培訓高級模型的能力，使開發(fā)者和企業(yè)有可能大規(guī)模設計、構建、運營和優(yōu)化工業(yè)元宇宙應用程序，如數字孿生。

在演示中，參與者對工業(yè)機器人的裝配線運作有著各自的看法。通過平臺提供的虛擬會議環(huán)境，他們可以將機器人移動到新位置，或者再添加另一個機器人到生產線中。而每一位參會者都能看到這些改動對實際效果產生的影響，并可根據這些預測的結果發(fā)表意見或建議。

這樣的工業(yè)元宇宙允許在物理和數字世界中做出實時、可靠的決策。允許用戶創(chuàng)建沉浸式模擬環(huán)境，以優(yōu)化流程并提高運營生產力。

微軟董事長兼首席執(zhí)行官薩蒂亞·納德拉在4月的英偉達 GTC活動上談到：“我們與NVIDIA一起，致力于構建連接數字和物理世界的服務，以自動化模擬和預測每一個業(yè)務流程，縮短決策、行動和反饋之間的時間，為全球客戶帶來最強大的人工智能超級計算機。”

遠程操作、避免錯誤、提前預演等諸如此類，每一項技術對工業(yè)生產來說都至關重要。在保證勞動者安全、提升工作效率避免無用功的同時，解決了設計、運營和優(yōu)化資產生命周期方面問題的同時，為工業(yè)品牌開辟出了新的價值和機會，節(jié)省了大量的時間和金錢成本。同時，因為一切都在虛擬環(huán)境中進行，還有助于環(huán)保。

更多實際的應用

美國國家航空航天局使用數字孿生對空間飛行器進行仿真分析、檢測和預測，輔助地面管控人員進行決策；

西門子公司主要使用數字孿生進行產品數據的全生命周期管理。利用數字孿生對產品設計、產品功能、產品性能、加工工藝、維修維護等進行仿真分析；

北京航空航天大學基于數字孿生提出了數字孿生車間的概念，將數字孿生應用于車間的建設和管控。

圖源：CSDN

除數字孿生外，許多汽車廠商也都早已開始利用元宇宙技術。奧迪年初發(fā)布的概念車，就已附帶了AR（增強現實）操作系統(tǒng)。

還有像保時捷、奔馳使用VR/AR技術改進售后和維修等服務；布加迪與福特的工程師利用在虛擬環(huán)境直接進行車輛設計和制造等。更多詳細可以看這篇文章（《車身秒變色、3D全息檢修、VR造車 XR技術已成為車企新寵》）

 “工業(yè)元宇宙”不是元宇宙，

只不過沒想好名字

我們大多數人對元宇宙的第一印象應該都停留在馬克·扎克伯格說的那種在虛擬世界生活的場景，類似超大型多人在線的VR游戲，或者電影《黑客帝國》的模擬世界。

關于扎克伯格的觀點，已有學者駁斥，詳見：《扎克伯格錯了！學者指出：虛擬現實有害健康，不該被用于日常生活》這篇文章。

元宇宙應該是現實與虛擬的結合，而不是讓人們進入到虛擬世界生活。如果科技技術脫離現實，就成了虛無的噱頭。只有落地到實處，才真正有意義。

對于工業(yè)元宇宙概念與扎克伯格被認為已經失敗的元宇宙是否存在必然聯系，一位不愿意透露姓名的工業(yè)行業(yè)的從業(yè)者說：“扎克伯格只是在利用和炒作元宇宙概念，不但毫無益處，甚至還會造成負面影響，讓人產生莫名的厭惡。”

用Bitkom集團客戶經理Klöß 的話來講：“工業(yè)元宇宙只是一種臨時的叫法，因為時代的發(fā)展使這些先進技術被整合在一起了。也許十年后，我們會給它起一個完全不同的名字。就像互聯網一開始被稱為‘信息高速公路’一樣，現在誰還這么叫？”

資料來源：

AVEVA展示工業(yè)元宇宙計劃

工業(yè)元宇宙站穩(wěn)腳跟

漢諾威博覽會：工業(yè)企業(yè)與元宇宙

元宇宙將如何改變工業(yè)產品生命周期和價值鏈

文/薇仙之爪

（本文圖片均來源于網絡）

       原文標題 : 庫克說的空間計算是什么？微軟、英偉達早已發(fā)力——這將是人類未來工藝的巔峰！