工業(yè)元宇宙白皮書

工業(yè)元宇宙白皮書

牽頭編制單位：中國信息通信研究院

前言

2021年3月，隨著元宇宙概念第一股Roblox上市

，元宇宙引起全球廣泛關(guān)注，臉書、微軟、英偉達(dá)、牽頭編寫單位：

中國信息通信研究院

騰訊、字節(jié)跳動、百度等紛紛布局相關(guān)領(lǐng)域。元宇宙

是構(gòu)建在新型基礎(chǔ)設(shè)施之上，實(shí)現(xiàn)虛擬世界和現(xiàn)實(shí)世

界時空融合的新一代互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用和社會生態(tài)。元宇宙參與編寫單位：

通過區(qū)塊鏈、人工智能、擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)、數(shù)字孿生等技術(shù)中國信息通信研究院

，實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)實(shí)世界的鏡像映射、時空拓展和價值延伸北京理工大學(xué)

，幫助人們實(shí)現(xiàn)在虛擬世界的數(shù)字化身，進(jìn)而借助擴(kuò)北京工商大學(xué)

展現(xiàn)實(shí)等人機(jī)交互手段實(shí)現(xiàn)虛擬世界和現(xiàn)實(shí)世界的融北京航天云路有限公司

合。美國參數(shù)技術(shù)公司（PTC）

工業(yè)元宇宙是元宇宙重要的應(yīng)用領(lǐng)域，是基于元阿依瓦（北京）技術(shù)有限公司

宇宙核心基礎(chǔ)設(shè)施和應(yīng)用理念，構(gòu)建的服務(wù)于工業(yè)經(jīng)富士康工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)股份有限公司

濟(jì)的新型工業(yè)體系、工業(yè)生態(tài)和工業(yè)模式。工業(yè)元宇浪潮工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)云洲鏈

宙可以在虛擬世界中實(shí)現(xiàn)對工業(yè)全要素、全價值鏈、百度在線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（北京）有限公司

全產(chǎn)業(yè)鏈的全息展示和跨時空聚合，并疊加新的社交黑龍江數(shù)字化研究院

模式和新型經(jīng)濟(jì)模式，進(jìn)而借助人機(jī)交互、數(shù)字化身北京泰爾英福網(wǎng)絡(luò)科技有限責(zé)任公司

等手段協(xié)同開展工業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營活動，促進(jìn)工業(yè)轉(zhuǎn)型升工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新中心（上海）有限公司

級及創(chuàng)新發(fā)展。Bentley軟件（北京）有限公司

工業(yè)元宇宙概念較為前沿，涉及的技術(shù)復(fù)雜，產(chǎn)軟通智慧科技有限公司

業(yè)類型多，工業(yè)元宇宙的產(chǎn)業(yè)生態(tài)體系尚未建立完善中國聯(lián)通四川省分公司

，但圍繞工業(yè)元宇宙的應(yīng)用探索正在逐步展開，國內(nèi)國際商業(yè)機(jī)器（中國）投資有限公司

外都在加強(qiáng)相關(guān)布局。為了凝聚共識，引導(dǎo)業(yè)界協(xié)同（IBM）

開展工業(yè)元宇宙探索，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟特編制本普天信息工程設(shè)計服務(wù)有限公司

報告，對工業(yè)元宇宙的概念內(nèi)涵、可能引發(fā)的變革、北京華創(chuàng)易豐管理技術(shù)有限公司

概念框架、支撐體系進(jìn)行了闡述，并給出了推進(jìn)建議

，希望為工業(yè)元宇宙的落地應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供參考

和借鑒。

白皮書編寫組成員：

李海花、劉陽、池程、楊鵬、景浩盟、錄天鳳、樊森、高琦、劉澍、王亦

澎、姚頔、李琦琦、期治博、湯雁斐、童晉、孫銀、韓玲、高信波、陳柱

銘、黃子沛、景越、王宇鵬、田美園、柴森春、張百海、柴潤祺、王乃軍

、崔靈果、許繼平、姜露、王昭洋、鄭治、郎燕、楊衛(wèi)國、代淑玉、馬晨

陽、王銘、李程、李響、丁志剛、王潤、熊林愷、徐夢非、王春生、冀巖

琦、張遠(yuǎn)峰、馬晨光、姚亞靜、焦臻楨、張發(fā)振、李韓軍、吳陳煒、馮源

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟公眾號

、張貝瑩、楊春強(qiáng)、高亮、陳能技、安寧、蘭健、程海旭、莊磊、陳昕、

郭惠軍、李果、滕護(hù)兵

一、工業(yè)元宇宙概述

（一）元宇宙基本內(nèi)涵

元宇宙目前尚無完全統(tǒng)一定義，通常來說元宇宙是指

利用科技手段創(chuàng)造的與現(xiàn)實(shí)世界映射交互的虛擬世界，在

此基礎(chǔ)上形成具備新型社會經(jīng)濟(jì)體系的數(shù)字生活空間。綜

合元宇宙相關(guān)定義，可以將元宇宙看作是基于多種信息技

術(shù)有機(jī)結(jié)合，沉浸式、自主化、虛實(shí)融合的數(shù)字網(wǎng)絡(luò)空

間，是基于互聯(lián)網(wǎng)平臺價值重構(gòu)，身份資產(chǎn)化、內(nèi)容價值

化、開放互通的虛擬經(jīng)濟(jì)體系，是基于現(xiàn)實(shí)世界社會活動

與人際關(guān)系時空深度延伸的新型網(wǎng)絡(luò)社會。元宇宙利用擴(kuò)

展現(xiàn)實(shí)、區(qū)塊鏈、人工智能、數(shù)字孿生等技術(shù)實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)實(shí)

世界的數(shù)字拓展，完成對現(xiàn)實(shí)世界的空間延伸、時間延伸

和價值延伸。元宇宙概念示意如圖1所示。

圖1元宇宙概念示意

1

1．元宇宙概況

通常認(rèn)為元宇宙概念來源于1992年科幻作品《雪崩》

中提到的“Metaverse”。2021年是元宇宙元年，3月份隨

著元宇宙概念第一股Roblox上市，元宇宙開始進(jìn)入公眾視

野，國外臉書、微軟、英偉達(dá)等科技公司紛紛布局相關(guān)領(lǐng)

域，國內(nèi)騰訊、字節(jié)跳動、百度等公司也緊隨其后，10月

份，臉書正式改名為Meta徹底擁抱元宇宙，使得全球范圍

內(nèi)掀起了關(guān)注元宇宙發(fā)展的熱潮。自此以后，世界各國開

始在擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)、人工智能等元宇宙重要的領(lǐng)域開展了布

局，政策和產(chǎn)業(yè)發(fā)展策略等方面也有所傾斜。

（1）主要政策

國外，主要國家在元宇宙技術(shù)研發(fā)、產(chǎn)業(yè)發(fā)展、政策

監(jiān)管等方面進(jìn)行了積極布局。在技術(shù)研發(fā)上，韓國重點(diǎn)關(guān)

注元宇宙城市、虛擬數(shù)字人、擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)等方向，且給予資

金支持，2021年5月，韓國科學(xué)技術(shù)信息通信部發(fā)起成立

包括現(xiàn)代、SK集團(tuán)等200多家韓國本土企業(yè)和機(jī)構(gòu)的“元

宇宙聯(lián)盟”，專注元宇宙探索。法國在數(shù)字資產(chǎn)、擴(kuò)展現(xiàn)

實(shí)等方向積極展開探索，于西部盧瓦爾河大區(qū)成立了配備

虛擬實(shí)現(xiàn)工業(yè)中心的智能工廠創(chuàng)新科研中心，擬通過虛擬

現(xiàn)實(shí)技術(shù)，開展新型工廠設(shè)計、新機(jī)器監(jiān)測、人體工學(xué)研

究以及員工虛擬培訓(xùn)等研究。在產(chǎn)業(yè)發(fā)展上，2021年7

月，韓國公布《數(shù)字新政2.0》，推出數(shù)字內(nèi)容產(chǎn)業(yè)培育支

2

援計劃，共投資2024億韓元，其中投資擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)內(nèi)容開

發(fā)、數(shù)字內(nèi)容開發(fā)和擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)共計760億韓元。

2021年11月3日，首爾市長提出首爾愿景2030計劃，計

劃投資30億韓元建設(shè)元宇宙首爾，涵蓋包括經(jīng)濟(jì)、教育、

旅游、通信、城市、行政、和基礎(chǔ)設(shè)施7個領(lǐng)域。韓國產(chǎn)業(yè)

界對元宇宙關(guān)注度極高，主要側(cè)重于元宇宙平臺、虛擬

人、VR等方面，并初步形成了游戲、虛擬偶像、虛擬世界

等領(lǐng)域應(yīng)用。2021年7月，日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省發(fā)布了《關(guān)于

虛擬空間行業(yè)未來可能性與課題的調(diào)查報告》，報告認(rèn)

為，政府應(yīng)著重防范和解決“虛擬空間”的法律問題，并

對跨國、跨平臺業(yè)務(wù)法律適用條款加以完善，政府應(yīng)與業(yè)

內(nèi)人士制定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和指導(dǎo)方針，并向全球輸出此類規(guī)

范。2021年12月，日本成立元宇宙的業(yè)界團(tuán)體“一般社團(tuán)

法人日本元宇宙協(xié)會”，啟動市場構(gòu)建，力爭使日本成為

元宇宙發(fā)達(dá)國家。2022年4月，日本成立面向應(yīng)用推進(jìn)研

究和規(guī)則完善的“元宇宙推進(jìn)協(xié)議會”。在政策監(jiān)管上，

2021年10月，美國出臺《政府對人工智能數(shù)據(jù)的所有權(quán)和

監(jiān)督法案》，要求對人工智能系統(tǒng)所涉及的數(shù)據(jù)，特別是

面部識別數(shù)據(jù)，進(jìn)行監(jiān)管。2022年3月9日，美國總統(tǒng)簽

署“關(guān)于確保數(shù)字資產(chǎn)負(fù)責(zé)任發(fā)展”的行政命令，要求各

部門通力合作，就數(shù)字資產(chǎn)展開相關(guān)研究。2022年4月和

7月，歐盟分別通過了《數(shù)字服務(wù)法》和《數(shù)字市場法》，

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重點(diǎn)關(guān)注網(wǎng)絡(luò)平臺內(nèi)容安全、保護(hù)、個人隱私安全以及惡

性競爭等關(guān)鍵問題。

國內(nèi)，元宇宙產(chǎn)業(yè)也獲得了廣泛的重點(diǎn)關(guān)注。2021年

12月，中央紀(jì)委國家監(jiān)委網(wǎng)站發(fā)布《元宇宙如何改寫人類

社會生活》，提出要“理性看待元宇宙帶來的新一輪技術(shù)

革命和對社會的影響，不低估5-10年的機(jī)會，也不高估1-2

年的演進(jìn)變化”。2022年1月，工信部召開中小企業(yè)發(fā)展

情況發(fā)布會，提出要注重培育一批深耕專業(yè)領(lǐng)域工業(yè)互聯(lián)

網(wǎng)、工業(yè)軟件、網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)安全、智能傳感器等方面的

“小巨人”企業(yè)，培育一批進(jìn)軍元宇宙、區(qū)塊鏈、人工智

能等新興領(lǐng)域的創(chuàng)新型中小企業(yè)。此外，工信部工業(yè)文化

發(fā)展中心于2022年10月發(fā)布的《工業(yè)元宇宙三年行動計劃

（2022-2025年）》，以及工信部、教育部等五部委2022

年11月聯(lián)合發(fā)布的《虛擬現(xiàn)實(shí)與行業(yè)應(yīng)用融合發(fā)展行動計

劃（2022—2026年）》，著重突出了對元宇宙產(chǎn)業(yè)發(fā)展的

重視。目前，我國已有24省市相繼發(fā)布元宇宙方面的產(chǎn)業(yè)

發(fā)展規(guī)劃或方案，涉及產(chǎn)業(yè)發(fā)展、人才引進(jìn)、稅收支持等

方面。

（2）發(fā)展情況

當(dāng)前，元宇宙整體還處在探索期，相關(guān)技術(shù)、產(chǎn)品、

平臺和應(yīng)用還需要進(jìn)一步整合和發(fā)展，但關(guān)鍵領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)布

局趨勢已經(jīng)逐漸明朗。

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在硬件方面，擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)設(shè)備、算力芯片和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)

施等已成為元宇宙產(chǎn)業(yè)關(guān)注重點(diǎn)。其中，擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)設(shè)備已

經(jīng)成為元宇宙最直接入場券，以美國為主的國外廠商占據(jù)

先發(fā)優(yōu)勢，市場占比較高。2021年第一季度臉書旗下的

Oculus出貨量已占全球VR/AR頭顯出貨量75%，同比增長

117%，行業(yè)呈現(xiàn)向頭部集中的趨勢。以GPU為代表的算力

正逐步向元宇宙計算核心發(fā)展，英偉達(dá)在該領(lǐng)域具有絕對

的話語權(quán)和主導(dǎo)權(quán)，在前四大云供應(yīng)商亞馬遜、谷歌、阿

里巴巴、Azure中97.4%的AI加速器實(shí)例部署了英偉達(dá)

GPU，同時英偉達(dá)主導(dǎo)著人工智能算法訓(xùn)練市場，全球

Top500超級計算機(jī)中近70%使用了英偉達(dá)GPU。以網(wǎng)絡(luò)為

代表的基礎(chǔ)設(shè)施成為保障沉浸式體驗(yàn)的關(guān)鍵，在傳統(tǒng)無線

方式不能解決元宇宙終端設(shè)備需求的背景下，5G和新的

WIFI標(biāo)準(zhǔn)不斷出現(xiàn)，華為5G通信天罡基站和巴龍5000等

都在向該方向發(fā)展。

在核心技術(shù)上，人工智能、區(qū)塊鏈等成為了重要元宇

宙的重要支撐。其中，人工智能已經(jīng)成為驅(qū)動元宇宙的內(nèi)

在動力，美國圍繞人工算法基礎(chǔ)框架開展了大量的研究與

應(yīng)用。谷歌、臉書、亞馬遜、微軟等科技巨頭紛紛布局基

礎(chǔ)算法框架，開發(fā)了TensorFlow、MXNet、CNTK、Caffe

等重要產(chǎn)品，其中谷歌所研發(fā)的TensorFlow已被大量人工

智能項(xiàng)目采納。國內(nèi)，作為最早“AllinAI”的公司，百度

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在AI領(lǐng)域的積累深厚，基于百度大腦的VR2.0產(chǎn)業(yè)化平臺

為產(chǎn)業(yè)提供全棧式行業(yè)場景應(yīng)用開發(fā)，并提供全鏈路元宇

宙內(nèi)容生態(tài)和AI支撐下的元宇宙新業(yè)態(tài)。區(qū)塊鏈技術(shù)作為

元宇宙數(shù)字身份和數(shù)字資產(chǎn)的支撐也獲得了飛速發(fā)展。據(jù)

IDC數(shù)據(jù)顯示，我國區(qū)塊鏈?zhǔn)袌鲆?guī)模已達(dá)4.68億美元，是

全球的第二大區(qū)塊鏈支出單體。隨著產(chǎn)業(yè)動能的釋放，我

國區(qū)塊鏈產(chǎn)業(yè)鏈條進(jìn)一步完善，產(chǎn)業(yè)鏈上、中、下游持續(xù)

補(bǔ)充，形成了具備成熟度與完備性的全產(chǎn)業(yè)鏈鏈條，在數(shù)

字經(jīng)濟(jì)帶動下，應(yīng)用領(lǐng)域企業(yè)飆升，約占據(jù)我國區(qū)塊鏈產(chǎn)

業(yè)鏈條61.37%，同比增加24.48%。

在應(yīng)用方面，當(dāng)前游戲和社交領(lǐng)域仍是元宇宙應(yīng)用的

主要方向。國外作為元宇宙的發(fā)起方，在應(yīng)用方面積累了

大量的優(yōu)質(zhì)企業(yè)，產(chǎn)業(yè)發(fā)展優(yōu)勢明顯。我國科技企業(yè)在元

宇宙應(yīng)用領(lǐng)域迅速跟進(jìn)，以騰訊、字節(jié)跳動、華為、阿里

巴巴等為代表的巨頭整合業(yè)務(wù)優(yōu)勢迅速布局，以米哈游、

莉莉絲等為代表的游戲企業(yè)升維游戲場景靠近虛擬世界，

游戲公司中青寶、寶通科技、湯姆貓等宣布開發(fā)元宇宙概

念游戲。整體來看，得益于強(qiáng)大的基建能力及人口規(guī)模優(yōu)

勢，我國元宇宙科技企業(yè)在后端基建、人工智能、內(nèi)容與

場景創(chuàng)新等方面的潛力巨大。

在國家整體層面，美國重視基礎(chǔ)研發(fā)，尤其在底層架

構(gòu)方面，整體領(lǐng)先水平較高。中國掌握用戶基數(shù)與社交基

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因優(yōu)勢，在后端基建和人工智能領(lǐng)域持續(xù)布局和發(fā)力。日

本有豐富的ACG（動畫Animation、漫畫Comic、游戲

Game）產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，其應(yīng)用已逐步由游戲向其他場景延展。

韓國元宇宙由政府引領(lǐng)，應(yīng)用場景主要由“偶像經(jīng)濟(jì)”驅(qū)

動，并在“虛擬數(shù)字人”上有一定技術(shù)領(lǐng)先。

2．元宇宙主要特性

元宇宙主要特點(diǎn)是幫助人們實(shí)現(xiàn)在虛擬世界的數(shù)字化

身，進(jìn)而借助擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)等人機(jī)交互手段實(shí)現(xiàn)虛擬世界和現(xiàn)

實(shí)世界的融合。從元宇宙數(shù)字化身的角度上看，元宇宙主

要具備時空融合性、多元共生性、價值融通性、自主多樣

性四個主要特性。時空融合性是指元宇宙不僅完成對現(xiàn)實(shí)

世界的數(shù)字拓展，更是在時間和空間上提供了多種發(fā)展的

可能，時間和空間高度統(tǒng)一，借助元宇宙，用戶可發(fā)展多

個時間線，體驗(yàn)不同空間、不同場景下的生活，未來可能

性大大增加。多元共生性是指元宇宙可將多重身份進(jìn)行統(tǒng)

一，實(shí)現(xiàn)虛擬身份和現(xiàn)實(shí)身份的綁定，化身將成為元宇宙

身份的主要特點(diǎn)。價值融通性是指元宇宙實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)實(shí)世界

和數(shù)字世界的價值流轉(zhuǎn)和融合，新型經(jīng)濟(jì)體系將會出現(xiàn)，

現(xiàn)實(shí)世界的重要數(shù)據(jù)會轉(zhuǎn)變?yōu)橹匾臄?shù)字資產(chǎn)，在虛擬世

界中的數(shù)字化創(chuàng)造也可能轉(zhuǎn)為現(xiàn)實(shí)財富。自主多樣性是指

元宇宙給予了用戶充分的自主和自由，用戶可自由掌握自

身身份信息的應(yīng)用范圍，選擇自己想要置身的場景。

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3．元宇宙發(fā)展趨勢

元宇宙發(fā)展趨勢可以從虛實(shí)融合、生態(tài)連通、人機(jī)交

互和信息交互四方面描述。一是虛實(shí)融合性將不斷加強(qiáng)。

元宇宙是現(xiàn)實(shí)世界和數(shù)字世界的總和，從世界融合的角度

上看，元宇宙可能會經(jīng)歷獨(dú)立發(fā)展、虛實(shí)結(jié)合和虛實(shí)相生

三個階段。在獨(dú)立發(fā)展階段，數(shù)字世界是現(xiàn)實(shí)世界的附

屬，兩者之間不存在太多的交互。在虛實(shí)結(jié)合階段，現(xiàn)實(shí)

世界與數(shù)字世界交互頻繁，兩者相互影響。在虛實(shí)相生階

段，數(shù)字世界與現(xiàn)實(shí)世界高度融合，數(shù)字世界在時間、空

間、經(jīng)濟(jì)等體量上逼近甚至超越現(xiàn)實(shí)世界，出現(xiàn)新的社會

形態(tài)。二是應(yīng)用覆蓋范圍不斷擴(kuò)大。從應(yīng)用發(fā)展趨勢看，

元宇宙要經(jīng)歷自發(fā)階段、領(lǐng)域互聯(lián)階段和全連接階段。在

初始階段，一些相互獨(dú)立的應(yīng)用零散出現(xiàn)，然后應(yīng)用開始

按照領(lǐng)域、應(yīng)用目標(biāo)等不斷聚合，形成領(lǐng)域生態(tài)，最后實(shí)

現(xiàn)全面互聯(lián)，形成元宇宙應(yīng)用生態(tài)。三是人機(jī)交互體驗(yàn)不

斷提升。從交互技術(shù)發(fā)展上看，元宇宙將推動現(xiàn)有文字、

視頻等傳統(tǒng)交互向以擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)為主的音視頻沉浸式交互轉(zhuǎn)

變，最終可能涵蓋甚至超越人體五感的全方位沉浸式交

互，實(shí)現(xiàn)真正意義的元宇宙交互模式。四是信息交互方式

向去中心化轉(zhuǎn)變。從信息交互理念上看，元宇宙將推動互

聯(lián)網(wǎng)從信息只讀的網(wǎng)-人交互、人-人交互向以智能化的人-

網(wǎng)交互為主的web3.0邁進(jìn)。

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目前，元宇宙還在初期階段：一是核心關(guān)鍵技術(shù)有待

進(jìn)一步發(fā)展，如擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)的體驗(yàn)上尚未完全解決人機(jī)交互

的根本問題，沉浸式體驗(yàn)有待加強(qiáng)，人工智能技術(shù)仍舊停

留在模式識別階段，元宇宙迫切需要的意識層面交互還尚

未實(shí)現(xiàn)，區(qū)塊鏈技術(shù)也面臨著性能、安全、去中心化“不

可能三角”問題。二是基礎(chǔ)設(shè)施能力與理想需求還存在很

大差距，元宇宙的發(fā)展對基礎(chǔ)設(shè)施提供更高能力要求，以

算力為例，元宇宙的算力需求預(yù)測過千甚至超萬EFLOPS，

根據(jù)IDC統(tǒng)計，2020年全球的算力只有429EFLOPS，兩者

存在巨大的缺口。三是應(yīng)用內(nèi)容還需進(jìn)一步豐富。元宇宙

雖在游戲、社交等領(lǐng)域取得一定進(jìn)展，但能夠代表行業(yè)突

破的現(xiàn)象級應(yīng)用尚未出現(xiàn)，應(yīng)用的廣度和深度有待加強(qiáng)，

標(biāo)桿應(yīng)用有待進(jìn)一步培育。

（二）工業(yè)元宇宙基本內(nèi)涵

李伯虎院士指出“工業(yè)元宇宙是指在新發(fā)展理念指引

下，在新一代人工智能技術(shù)引領(lǐng)下，借助新時代各類新技

術(shù)群跨界融合，實(shí)現(xiàn)工業(yè)領(lǐng)域中‘人、虛擬空間與現(xiàn)實(shí)空間’

虛實(shí)映射/交互/融合、以虛促實(shí)、以虛強(qiáng)實(shí)的工業(yè)全要素

鏈、全產(chǎn)業(yè)鏈、全價值鏈（三鏈）智慧、協(xié)同、開放、服

務(wù)、互聯(lián)的復(fù)雜數(shù)字工業(yè)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)”。

工業(yè)元宇宙是元宇宙重要應(yīng)用領(lǐng)域，是以擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)、

數(shù)字孿生、內(nèi)容生成等為代表的新一代信息通信技術(shù)與實(shí)

9

體工業(yè)經(jīng)濟(jì)深度融合的新型工業(yè)生態(tài)。工業(yè)元宇宙與元宇

宙的關(guān)系如圖2所示。

圖2工業(yè)元宇宙與元宇宙

與消費(fèi)場景下超現(xiàn)實(shí)的內(nèi)容創(chuàng)造和用戶體驗(yàn)感相比，

工業(yè)元宇宙構(gòu)建的場景和對象是一個確切物理系統(tǒng)，所要

解決的問題、組織關(guān)系和任務(wù)都是明確的。得益于工業(yè)領(lǐng)

域的堅實(shí)技術(shù)基礎(chǔ)和明確的工業(yè)場景，未來工業(yè)元宇宙將

可能是元宇宙優(yōu)先落地應(yīng)用的方向。

二、工業(yè)元宇宙可能引發(fā)的變革

工業(yè)元宇宙是元宇宙在工業(yè)領(lǐng)域的落地與拓展，是新

型工業(yè)數(shù)字空間、新型工業(yè)智慧互聯(lián)系統(tǒng)、數(shù)字經(jīng)濟(jì)與實(shí)

10

體經(jīng)濟(jì)融合發(fā)展的新型載體。工業(yè)元宇宙為制造業(yè)數(shù)字化

轉(zhuǎn)型、實(shí)體經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展、企業(yè)智慧化管理等方面提供

更大創(chuàng)新空間，并引發(fā)更加廣泛的工業(yè)變革。

（一）時空交融的平臺化設(shè)計

工業(yè)元宇宙可以通過模擬產(chǎn)品的設(shè)計、生產(chǎn)和使用環(huán)

境，對產(chǎn)品、產(chǎn)品零部件之間的作用方式進(jìn)行更加直觀、

精準(zhǔn)的模擬和展示。設(shè)計研發(fā)階段，產(chǎn)品設(shè)計者們可以通

過工業(yè)元宇宙構(gòu)建的虛實(shí)融合環(huán)境，打破協(xié)作時空邊界，

實(shí)現(xiàn)協(xié)作體驗(yàn)和效率大幅度提升。設(shè)計者還可以通過VR或

AR眼鏡，沉浸式的感受設(shè)計效果，通過“真實(shí)”的管理實(shí)

驗(yàn)，完成各種人機(jī)工程的設(shè)計及優(yōu)化。

以寶馬新型數(shù)字工廠為例，借助英偉達(dá)Omniverse平

臺，設(shè)計人員可以在全球范圍內(nèi)獲得31座工廠的各類數(shù)

據(jù)，借助平臺的協(xié)作工具，設(shè)計人員可以無視距離和時間

的限制，達(dá)成全球范圍內(nèi)的高效協(xié)作，有效解決了設(shè)計規(guī)

劃耗時、產(chǎn)品無法兼容和數(shù)據(jù)更新滯后的問題。設(shè)計者可

以在設(shè)計階段體驗(yàn)建成后的真實(shí)工廠，進(jìn)而可以對工廠進(jìn)

行優(yōu)化設(shè)計，并進(jìn)行模擬生產(chǎn)。

（二）虛實(shí)結(jié)合的智能化制造

工業(yè)元宇宙將可以通過在虛擬世界中復(fù)刻、聚合現(xiàn)實(shí)

世界生產(chǎn)資源，提升全球化生產(chǎn)協(xié)同能力和水平，構(gòu)建全

11

球“大生產(chǎn)線”模式。工業(yè)元宇宙中，時空界限變得模

糊，可以通過構(gòu)建親臨現(xiàn)場感的遠(yuǎn)程作業(yè)模式，提升生產(chǎn)

經(jīng)營者對作業(yè)環(huán)境的實(shí)時感知，避免生產(chǎn)現(xiàn)場帶來的人身

安全問題，還可以實(shí)現(xiàn)多用戶沉浸式遠(yuǎn)程生產(chǎn)監(jiān)控、作業(yè)

操作指導(dǎo)等。

以微軟Azure平臺為例，借助內(nèi)部強(qiáng)大的技術(shù)優(yōu)勢，微

軟將軟硬件產(chǎn)品整合為“元宇宙技術(shù)?！?，并通過增強(qiáng)現(xiàn)

實(shí)技術(shù)創(chuàng)建出一個能復(fù)刻現(xiàn)實(shí)世界的數(shù)字化工作空間，從

而加快維修和啟動新的生產(chǎn)線等流程。目前，日本川崎重

工已成為微軟工業(yè)元宇宙業(yè)務(wù)的新客戶，工廠員工將佩戴

HoloLens全息眼鏡開展機(jī)器人制造、設(shè)備維修等該工作，

實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈的透明化管理。

（三）沉浸體驗(yàn)的個性化定制

工業(yè)元宇宙可以在虛擬世界中構(gòu)建虛實(shí)融合、開放透

明、可直觀體驗(yàn)的產(chǎn)品全生命周期情景視圖，吸引更多人

以各種形式參與到產(chǎn)品生產(chǎn)中來。用戶可以在工業(yè)元宇宙

構(gòu)建的虛擬世界中，參與產(chǎn)品設(shè)計，觀摩甚至參與產(chǎn)品生

產(chǎn)過程，進(jìn)行產(chǎn)品虛擬體驗(yàn)，并隨時可以反饋產(chǎn)品改進(jìn)或

優(yōu)化建議，也可在上述過程后直接進(jìn)行產(chǎn)品消費(fèi)并追蹤產(chǎn)

品物流進(jìn)程、進(jìn)行產(chǎn)品使用反饋。

以服裝生產(chǎn)企業(yè)的個性化定制為例，通過在生產(chǎn)中應(yīng)

用3D量體系統(tǒng)、手持式3D掃描等新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)快速人體

12

建模和數(shù)字化量體，根據(jù)用戶需求建立精準(zhǔn)的“人-號-型”

對應(yīng)關(guān)系，同時用戶可全程監(jiān)控過程生產(chǎn)，實(shí)施跟蹤產(chǎn)品

的生產(chǎn)進(jìn)度，并根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況進(jìn)行反饋來進(jìn)一步明確

定制需求，從而實(shí)現(xiàn)了服裝的個性化定制。

（四）全局可視的網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同

工業(yè)元宇宙可進(jìn)一步深化產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈組織模式變

革，產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈上的企業(yè)和合作伙伴可以在虛擬世界中

進(jìn)行協(xié)同設(shè)計、協(xié)同生產(chǎn)、協(xié)同服務(wù)，協(xié)同體驗(yàn)更加直

觀、高效，并且通過虛實(shí)融合、3D展示、沉浸體驗(yàn)，精準(zhǔn)

展示完整的協(xié)作進(jìn)程和協(xié)作視圖，進(jìn)而促進(jìn)資源共享、能

力交易以及業(yè)務(wù)優(yōu)化配置。

以百度天工物聯(lián)網(wǎng)平臺為例，平臺通過傳感器連接所

有物理資產(chǎn)，并將物理世界的數(shù)據(jù)和狀態(tài)傳送到元宇宙應(yīng)

用數(shù)字程序的數(shù)字虛擬空間，結(jié)合百度地圖的海量數(shù)據(jù)處

理能力和物聯(lián)網(wǎng)的時間聚合分析能力，構(gòu)建一整套時空大

數(shù)據(jù)系統(tǒng)，并采用時空時序數(shù)據(jù)庫來用于存儲和管理時間

序列數(shù)據(jù)及地理空間數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)治理及共享，使

得需要結(jié)合空間與時間的應(yīng)用落地就會變得簡單，提升了

工業(yè)協(xié)同效率。

（五）虛實(shí)共生的服務(wù)化延伸

工業(yè)元宇宙可以通過對現(xiàn)實(shí)世界的映射、化身等技

13

術(shù)，支撐企業(yè)打造多種虛擬化形象、虛擬場景，打破時空

界線與用戶進(jìn)行更高效的交流，更精準(zhǔn)的獲取用戶產(chǎn)品使

用信息。企業(yè)產(chǎn)品客戶通過VR、AR設(shè)備，可以實(shí)時看到

產(chǎn)品操作流程和使用要求，從而有效降低培訓(xùn)難度，減少

操作失誤率。企業(yè)設(shè)備供應(yīng)商通過AR、VR進(jìn)入虛擬工

廠，可以獲取更精確的情景信息，加快故障定位、原因排

查和故障修復(fù)。

以百事可樂的AR生產(chǎn)支持為例，在AR技術(shù)未引入

前，百事可樂位于南非德班的Prospecton工廠需要員工掌握

四種以上的語言才能保證工作的順利進(jìn)行，這對一線員工

帶來了極大的挑戰(zhàn)。借助AR技術(shù)，一些不具備外語能力的

當(dāng)?shù)毓と?，就可以在車間接受培訓(xùn)和開展工作，同時結(jié)合

AR眼鏡內(nèi)置的Zoom應(yīng)用，就可實(shí)現(xiàn)居家辦公人員與現(xiàn)場

人員遠(yuǎn)程溝通，讓工人可以便捷開展工作交流，最終提升

生產(chǎn)效率。

（六）全息洞察的數(shù)字化管理

工業(yè)元宇宙可以在虛擬世界中實(shí)時展示智能工廠的建

設(shè)、運(yùn)營管理、生產(chǎn)設(shè)備和產(chǎn)線運(yùn)行狀態(tài)，更加直觀、便

捷地優(yōu)化、創(chuàng)新乃至重塑企業(yè)相關(guān)活動。在智能工廠建設(shè)

前期，建設(shè)與現(xiàn)實(shí)智能工廠的建筑結(jié)構(gòu)、產(chǎn)線布置、生產(chǎn)

流程、設(shè)備結(jié)構(gòu)一致的虛擬智能工廠，對產(chǎn)能配置、設(shè)備

結(jié)構(gòu)、人員動線等的合理性進(jìn)行提前驗(yàn)證。在智能工廠運(yùn)

14

行階段，可以在虛擬智能工廠中進(jìn)行全場景、全環(huán)節(jié)、全

要素、全過程的3D化直觀展示、模擬和預(yù)測分析，極大提

升經(jīng)營管理效率。

以ALVASystems打造的基于AR數(shù)字孿生的研發(fā)量產(chǎn)

研究中心為例，中心將數(shù)據(jù)分析以及虛擬仿真等過程

“搬”到現(xiàn)場，管理人員能夠?qū)?shù)字模型投放在任意平

面，進(jìn)行區(qū)域、產(chǎn)線、設(shè)備等不同層級的內(nèi)容信息查看、

觸摸、抓取、移動、縮放等AR交互操作，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的生產(chǎn)

狀態(tài)監(jiān)測與運(yùn)維管理。

三、工業(yè)元宇宙概念框架和發(fā)展階段

（一）概念框架

工業(yè)元宇宙作為元宇宙的重要應(yīng)用場景，主要目標(biāo)是

實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)實(shí)世界到虛擬世界的映射，并實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)在

虛擬世界中的新發(fā)展。工業(yè)元宇宙的概念框架如圖3所示。

15

圖3工業(yè)元宇宙概念框架

現(xiàn)實(shí)世界。除工業(yè)生產(chǎn)外，現(xiàn)實(shí)世界還包含對工業(yè)全

要素、全產(chǎn)業(yè)鏈、全價值鏈的全面感知。其中，全要素包

括人、機(jī)、料、法、環(huán)、質(zhì)，全產(chǎn)業(yè)鏈包括采購、生產(chǎn)、

物流、銷售等多個環(huán)節(jié)構(gòu)成的完整的產(chǎn)業(yè)鏈，全價值鏈包

括所有參與者和生產(chǎn)銷售等活動的組織及其價值、利潤分

配?，F(xiàn)實(shí)世界通過對全要素、全產(chǎn)業(yè)鏈、全價值鏈的數(shù)字

化，構(gòu)建了工業(yè)元宇宙堅實(shí)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

基礎(chǔ)設(shè)施。工業(yè)元宇宙在網(wǎng)絡(luò)、算力、存儲等關(guān)鍵信

息基礎(chǔ)設(shè)施的支撐下，進(jìn)一步打造體驗(yàn)、身份、資產(chǎn)和平

16

臺等具有工業(yè)元宇宙特色的基礎(chǔ)設(shè)施，形成社會、時空、

經(jīng)濟(jì)和治理四大體系。其中，體驗(yàn)基礎(chǔ)設(shè)施主要聚焦虛實(shí)

交互和內(nèi)容與渲染引擎的打造，是工業(yè)元宇宙中虛實(shí)交互

的關(guān)口，也是用戶進(jìn)入虛擬世界的關(guān)鍵。身份基礎(chǔ)設(shè)施主

要實(shí)現(xiàn)虛實(shí)身份的表征并實(shí)現(xiàn)身份的關(guān)聯(lián)與映射，是支撐

工業(yè)元宇宙中“化身”實(shí)現(xiàn)的重要基礎(chǔ)，是實(shí)現(xiàn)工業(yè)元宇

宙內(nèi)部社會關(guān)系的重要支撐。資產(chǎn)基礎(chǔ)設(shè)施主要是將工業(yè)

全要素進(jìn)行資產(chǎn)化，實(shí)現(xiàn)工業(yè)全要素的表征，并支撐表征

下的工業(yè)數(shù)字資產(chǎn)的交易。平臺基礎(chǔ)設(shè)施支撐工業(yè)元宇宙

中的虛實(shí)資源協(xié)同，面向整個體系提供數(shù)據(jù)驅(qū)動的工業(yè)智

能與服務(wù)，支撐體驗(yàn)、身份、資產(chǎn)之間的關(guān)聯(lián)交互，支撐

面向工業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營管理的新型社會、經(jīng)濟(jì)、時空和治理體

系的構(gòu)建，支撐虛擬世界構(gòu)建和各種工業(yè)元宇宙創(chuàng)新應(yīng)用

支撐。工業(yè)元宇宙構(gòu)建在整個元宇宙社會、經(jīng)濟(jì)、時空和

治理基礎(chǔ)之上，適配新型工業(yè)化需求并持續(xù)進(jìn)行迭代演

進(jìn)，其中時空體系和社會體系通過虛擬世界實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)實(shí)世

界的數(shù)字拓展，通過分布式標(biāo)識、數(shù)字化身等技術(shù)賦予用

戶更強(qiáng)的身份自主能力，通過現(xiàn)實(shí)世界的數(shù)字孿生和虛擬

原生構(gòu)建更加豐富多彩的虛擬世界，并跨越時空限制；經(jīng)

濟(jì)體系既涵蓋又可以超越現(xiàn)實(shí)世界的經(jīng)濟(jì)體系，甚至在虛

擬世界中構(gòu)建全新的經(jīng)濟(jì)體系并影響現(xiàn)有經(jīng)濟(jì)體系，如創(chuàng)

作者經(jīng)濟(jì)等；治理體系為元宇宙安全可靠及平穩(wěn)運(yùn)行的制

17

度和規(guī)則基礎(chǔ)。

虛擬世界。以現(xiàn)實(shí)世界映射而來的鏡像為基礎(chǔ)，以工

業(yè)元宇宙基礎(chǔ)設(shè)施為支撐，在社會、時空、經(jīng)濟(jì)和治理體

系下，構(gòu)建包含虛擬物、虛擬人、虛擬組織和虛擬環(huán)境等

數(shù)字化要素的虛擬世界。其中，虛擬物主要是對現(xiàn)實(shí)世界

生產(chǎn)資料的映射，包括數(shù)字化的物料、設(shè)備和產(chǎn)品；虛擬

人主要是對工業(yè)生產(chǎn)參與者的映射，包括數(shù)字化的生產(chǎn)

者、設(shè)計者、經(jīng)營管理者和消費(fèi)者；虛擬組織主要是對生

產(chǎn)主體的映射，包括數(shù)字化的工廠、車間、企業(yè)和園區(qū)；

虛擬環(huán)境主要是對生產(chǎn)環(huán)境的映射，包括數(shù)字化的時空、

天地和建筑。未來，虛擬世界將成為工業(yè)元宇宙時代進(jìn)行

工業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營管理的重要載體。

新興模式和應(yīng)用。工業(yè)元宇宙借助虛實(shí)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了

對工業(yè)現(xiàn)實(shí)世界的極大擴(kuò)展，消除時空限制并實(shí)現(xiàn)物理資

源、數(shù)字資源在更大范圍內(nèi)的整合調(diào)度，同時借助工業(yè)元

宇宙帶來的交互手段、展現(xiàn)方式、協(xié)作模式以及社會體

系、經(jīng)濟(jì)體系、治理體系的變革，促進(jìn)平臺化設(shè)計、智能

化制造、個性化定制、網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同、服務(wù)化延伸、數(shù)字化

管理六大典型應(yīng)用模式進(jìn)一步創(chuàng)新發(fā)展，實(shí)現(xiàn)設(shè)計、生

產(chǎn)、制造、服務(wù)、管理的全面提升。

在此基礎(chǔ)上，用戶、內(nèi)容創(chuàng)作者、運(yùn)營方、平臺建設(shè)

方、基礎(chǔ)設(shè)施提供方和平臺監(jiān)管者等參與主體，圍繞工業(yè)

18

元宇宙基礎(chǔ)共性以及制造、能源、醫(yī)療、交通等行業(yè)領(lǐng)

域，開展創(chuàng)新探索，推進(jìn)新型工業(yè)化體系建設(shè)與發(fā)展。

（二）發(fā)展階段

作為元宇宙的重要應(yīng)用場景，工業(yè)元宇宙發(fā)展遵循元

宇宙發(fā)展的一般規(guī)律，在虛實(shí)融合、生態(tài)連通、人機(jī)交互

和信息交互等方面有類似的發(fā)展脈絡(luò)，但由于工業(yè)應(yīng)用的

復(fù)雜性及與生產(chǎn)綁定的耦合性，工業(yè)元宇宙的發(fā)展還具有

其自身的特點(diǎn)。

在初期發(fā)展階段，現(xiàn)有現(xiàn)實(shí)世界的生產(chǎn)過程和需求結(jié)

構(gòu)尚未改變，虛擬物、虛擬人、虛擬組織和虛擬環(huán)境等的

構(gòu)建需要結(jié)合實(shí)際需要和場景逐步展開，現(xiàn)實(shí)世界與虛擬

世界虛實(shí)結(jié)合及虛實(shí)融合的程度、深度和廣度有待培育，

并受限于工業(yè)元宇宙相關(guān)支撐體系的發(fā)展、社會經(jīng)濟(jì)治理

體系的發(fā)展以及工業(yè)場景的復(fù)雜度，工業(yè)元宇宙聚焦“單

點(diǎn)”探索。在快速發(fā)展階段，虛擬世界變得更加真實(shí)感，

并深入?yún)⑴c到改造現(xiàn)實(shí)世界的生產(chǎn)過程。工業(yè)元宇宙相關(guān)

的技術(shù)、交互設(shè)備、基礎(chǔ)設(shè)施等支撐體系較完善，設(shè)計、

生產(chǎn)、制造、服務(wù)、管理等生產(chǎn)經(jīng)營活動加速向虛擬世界

進(jìn)行映射或遷移，出現(xiàn)大量可復(fù)制可推廣的創(chuàng)新應(yīng)用模

式，創(chuàng)新社交模式和經(jīng)濟(jì)活動推動治理體系變革。在成熟

發(fā)展階段，工業(yè)元宇宙將工業(yè)生產(chǎn)的虛實(shí)統(tǒng)一。虛擬世界

和現(xiàn)實(shí)世界之間實(shí)現(xiàn)完整映射和無縫交互，人們借助虛實(shí)

19

融合參與到生產(chǎn)經(jīng)營的各個環(huán)節(jié)。

四、工業(yè)元宇宙支撐體系

（一）總體視圖

工業(yè)元宇宙的發(fā)展需要構(gòu)建強(qiáng)有力的支撐體系，涉及

支持工業(yè)元宇宙發(fā)展的新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、技術(shù)產(chǎn)品創(chuàng)

新、產(chǎn)業(yè)生態(tài)培育以及配套政策法規(guī)建立等。結(jié)合當(dāng)前業(yè)

界對工業(yè)元宇宙的研究與探索，我們給出了工業(yè)元宇宙的

支撐體系的總體視圖如圖4所示。

20

圖4工業(yè)元宇宙支撐體系

21

（二）基礎(chǔ)設(shè)施

1．感知與控制

感知是工業(yè)元宇宙重要的數(shù)據(jù)來源和運(yùn)行的數(shù)據(jù)基

礎(chǔ)，通過音視頻采集、測量、傳感、射頻識別、位置信息

采集等數(shù)據(jù)采集手段，實(shí)現(xiàn)對工業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營活動的全方位

感知?？刂茖⒐I(yè)信息與控制系統(tǒng)、虛擬世界的控制信息

和指令作用到現(xiàn)實(shí)世界，改變現(xiàn)實(shí)世界資產(chǎn)運(yùn)行狀態(tài)，使

得虛擬交互界面下用戶可以實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)經(jīng)營活動的操控。

2．網(wǎng)絡(luò)、計算與存儲

工業(yè)元宇宙帶來的數(shù)據(jù)量爆炸式的增長，全息通信、

虛實(shí)互動、數(shù)字資產(chǎn)交易、去中心化交互等需求，以及塑

造支撐工業(yè)元宇宙發(fā)展的社會體系、經(jīng)濟(jì)體系、時空體系

和治理體系等，都對現(xiàn)有信息基礎(chǔ)設(shè)施提出跨越式的發(fā)展

要求，網(wǎng)絡(luò)帶寬、傳輸時延、算力等方面需求的持續(xù)提高

也對通信技術(shù)和基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)帶來了巨大的挑戰(zhàn)。通信

技術(shù)中，工業(yè)以太網(wǎng)、5G/6G、Wi-Fi6等為代表的網(wǎng)絡(luò)技

術(shù)提供更可靠、快捷、靈活的數(shù)據(jù)傳輸能力，并且需要適

應(yīng)工業(yè)元宇宙應(yīng)用需求發(fā)展，如虛實(shí)融合場景下的高實(shí)時

應(yīng)用要求網(wǎng)絡(luò)毫秒級時延。邊緣計算、云計算、算力中心

等計算技術(shù)為不同工業(yè)場景提供分布式、低成本數(shù)據(jù)計算

能力，特別是區(qū)塊鏈等分布式技術(shù)應(yīng)用以及數(shù)字化身、數(shù)

22

字資產(chǎn)交易等，對網(wǎng)絡(luò)計算能力和存儲能力都將帶來巨大

挑戰(zhàn)。

3．平臺

平臺為工業(yè)元宇宙的構(gòu)建、運(yùn)行提供通用能力支撐，

通過聚合虛實(shí)數(shù)據(jù)、虛實(shí)資產(chǎn)、虛實(shí)資源、模型工具、數(shù)

字身份、時空狀態(tài)等信息，提供海量數(shù)據(jù)分析、時空建

模、內(nèi)容創(chuàng)作、資源協(xié)同、資產(chǎn)交易、工業(yè)控制、應(yīng)用開

發(fā)等功能，是工業(yè)元宇宙的核心。

（1）工業(yè)人工智能

工業(yè)人工智能（AI）是建設(shè)和驅(qū)動工業(yè)虛擬世界、實(shí)

現(xiàn)虛實(shí)聯(lián)動的關(guān)鍵。虛擬世界的創(chuàng)造需要AI，在工業(yè)元宇

宙中，用戶突破了時間和空間限制進(jìn)行交流，但虛擬場景

的搭建需要進(jìn)行大量工作，需要借助AI技術(shù)打造智能“大

腦”來創(chuàng)新內(nèi)容，降低用戶內(nèi)容創(chuàng)作門檻。虛擬世界的

“數(shù)字人”需要AI，化身是工業(yè)元宇宙提供用戶的主要功

能，數(shù)字化身除具備與現(xiàn)實(shí)對應(yīng)的數(shù)字身份外，還存在一

些專為虛擬場景服務(wù)的“數(shù)字人”，這些角色需要AI技術(shù)

賦予一定的智能來完成相應(yīng)的職責(zé)。工業(yè)元宇宙的自動化

管理需要AI，自治是工業(yè)元宇宙運(yùn)行的關(guān)鍵能力，在應(yīng)對

各種突發(fā)狀況時，工業(yè)元宇宙能夠進(jìn)行自動調(diào)整，優(yōu)化自

身行為，保障自身的運(yùn)轉(zhuǎn)。工業(yè)AI未來會在生成算法、多

模態(tài)、內(nèi)容生成以及預(yù)訓(xùn)練模型等方面持續(xù)發(fā)展。

23

（2）工業(yè)數(shù)據(jù)管理與工具

工業(yè)數(shù)據(jù)管理與工具為工業(yè)元宇宙實(shí)現(xiàn)海量數(shù)據(jù)分

析、管理、治理以及在此基礎(chǔ)上形成的智能決策提供重要

支撐。通過對現(xiàn)實(shí)世界和虛擬世界中工業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)營、管

理等各類數(shù)據(jù)的匯聚，借助數(shù)據(jù)建模、數(shù)據(jù)標(biāo)識、數(shù)據(jù)治

理等工業(yè)模型與數(shù)據(jù)科學(xué)，并與工業(yè)人工智能技術(shù)結(jié)合，

構(gòu)建工業(yè)元宇宙數(shù)據(jù)體系，推動工業(yè)數(shù)據(jù)的知識化和資產(chǎn)

化，形成更深度更精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)洞察、分析預(yù)測、決策反饋

和可視化展示，并作用于現(xiàn)實(shí)世界和虛擬世界中的工業(yè)活

動，為工業(yè)元宇宙的自動化、智能化運(yùn)轉(zhuǎn)提供基礎(chǔ)。

（3）工業(yè)軟件

工業(yè)軟件為工業(yè)元宇宙提供工具組件，如CAD、

MES、ERP等，使用流程優(yōu)化、仿真驗(yàn)證等核心技術(shù)將工

業(yè)知識進(jìn)一步顯性化，支撐工廠、產(chǎn)線虛擬建模與仿真、

多品種變批量任務(wù)動態(tài)排產(chǎn)等先進(jìn)應(yīng)用。未來需要與3D呈

現(xiàn)、數(shù)字孿生、虛實(shí)交互等技術(shù)結(jié)合，支撐工業(yè)元宇宙中

各種虛實(shí)結(jié)合/虛實(shí)融合的生產(chǎn)經(jīng)營管理活動。

（4）內(nèi)容生成平臺

內(nèi)容生成平臺為工業(yè)元宇宙建立現(xiàn)實(shí)世界的數(shù)字映

像、打造虛擬世界、構(gòu)建數(shù)字化身或數(shù)字人以及虛實(shí)交互

提供文字、圖片、音視頻等內(nèi)容生成服務(wù)，包括時空引

擎、內(nèi)容引擎、實(shí)時渲染等工具，當(dāng)前人工智能生成內(nèi)容

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（AI-GeneratedContent，AIGC）正在成為元宇宙內(nèi)容生成

的重要解決方案。工業(yè)元宇宙中，內(nèi)容生成平臺需要和工

業(yè)活動需求銜接起來以加速實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)落地。

（5）區(qū)塊鏈BaaS平臺

區(qū)塊鏈技術(shù)能夠賦予數(shù)據(jù)難以篡改的特性，進(jìn)而支持

數(shù)據(jù)/資源/資產(chǎn)的跨平臺管理和流通，用戶真正擁有數(shù)字

資產(chǎn)，是工業(yè)元宇宙打造可信價值網(wǎng)絡(luò)和新型經(jīng)濟(jì)體系的

基礎(chǔ)底座。區(qū)塊鏈BaaS平臺可以提供智能合約、共識算

法、隱私計算、跨鏈機(jī)制等服務(wù)，促進(jìn)區(qū)塊鏈在工業(yè)元宇

宙中的應(yīng)用，促進(jìn)各種虛實(shí)數(shù)據(jù)/資源/資產(chǎn)在不同制造主

體之間的流轉(zhuǎn)與協(xié)作共享，加速重構(gòu)現(xiàn)有的業(yè)務(wù)邏輯和商

業(yè)模式。

（6）通用PaaS平臺

通用PaaS平臺通過云計算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)為工業(yè)元宇

宙平臺提供系統(tǒng)資源調(diào)度與運(yùn)維管理等基礎(chǔ)共性支撐。。

4．身份與資產(chǎn)

工業(yè)元宇宙將是一個持久運(yùn)行、虛實(shí)融合的世界，價

值性是其存在的重要基礎(chǔ)。資產(chǎn)的確權(quán)、定價和交易是激

發(fā)數(shù)據(jù)要素、數(shù)字原生創(chuàng)新、虛實(shí)資源/資產(chǎn)進(jìn)行流通進(jìn)而

達(dá)到經(jīng)濟(jì)作用的基礎(chǔ)保障，特別是面向工業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營活動

尤為重要。資產(chǎn)的確權(quán)、定價和交易除了需要政策保障、

行業(yè)自律等，還需要依賴區(qū)塊鏈等信息化手段和機(jī)制，既

25

需要考慮虛擬世界對現(xiàn)實(shí)世界的價值延伸，還需要考慮與

現(xiàn)實(shí)世界的經(jīng)濟(jì)體系銜接。

數(shù)字身份是現(xiàn)實(shí)世界的人/機(jī)/物及虛擬世界中的人/機(jī)/

物在工業(yè)元宇宙的唯一表征，涉及數(shù)字身份的唯一標(biāo)識、

關(guān)聯(lián)信息以及身份驗(yàn)證、關(guān)聯(lián)信息查找與定位等，工業(yè)互

聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析體系以及以分布式標(biāo)識代表的新型標(biāo)識體系

將提供重要基礎(chǔ)支撐，同時還可以借助數(shù)字錢包技術(shù)實(shí)現(xiàn)

數(shù)字身份與數(shù)字資產(chǎn)的綁定以及在此基礎(chǔ)之上數(shù)字資產(chǎn)交

易。借助數(shù)字化身等技術(shù)，既可以支撐企業(yè)打造多種虛擬

化形象、虛擬場景，還可以吸引人們打破時空界線，借助

數(shù)字化身參與到工業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營活動。

（三）交互與應(yīng)用

工業(yè)元宇宙將帶來全新的人機(jī)交互模式和體驗(yàn)，借助

自然語言、擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)、腦機(jī)接口、數(shù)字智能體等交互技術(shù)

和設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)虛實(shí)結(jié)合或虛實(shí)融合，并且可以根據(jù)工

業(yè)場景定制開發(fā)所需要的交互環(huán)境，使交互體驗(yàn)更加真

實(shí)、流暢。工業(yè)元宇宙發(fā)展，對交互設(shè)備在光學(xué)、芯片、

傳感、感知交互等技術(shù)能力水平不斷提出更高要求，包括

穩(wěn)定性、精確性、實(shí)時性、用戶友好度、更低成本等。交

互形式如腦機(jī)接口正在不斷創(chuàng)新發(fā)展，交互范圍也由傳統(tǒng)

的人人交互向人與數(shù)字智能體的混合交互發(fā)展。

應(yīng)用方面，工業(yè)元宇宙將賦能千行百業(yè)，通過虛實(shí)結(jié)

26

合/虛實(shí)融合促進(jìn)設(shè)計、生產(chǎn)、制造、服務(wù)、管理各環(huán)節(jié)的

創(chuàng)新發(fā)展。

（四）其他支撐

當(dāng)前工業(yè)元宇宙還處于發(fā)展初期階段，但對現(xiàn)有社會

經(jīng)濟(jì)體系帶來新的沖擊和挑戰(zhàn)，需要結(jié)合工業(yè)元宇宙發(fā)展

不斷完善法律、政策和國際治理，以確保工業(yè)元宇宙規(guī)范

健康發(fā)展。此外，還需要頻譜、IP地址、標(biāo)識編碼等關(guān)鍵

資源保障。安全與隱私保護(hù)為工業(yè)元宇宙發(fā)展的重要前

提，以區(qū)塊鏈為代表的分布式技術(shù)應(yīng)用、數(shù)字化身模式、

內(nèi)容生產(chǎn)以及數(shù)據(jù)/資源/資產(chǎn)的跨主體、跨平臺流通，對工

業(yè)元宇宙的安全與隱私保護(hù)都提出了更高要求，涉及安全

防護(hù)、身份安全、交易安全、知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)與隱私保護(hù)

等，并且需要考慮隱私計算等技術(shù)應(yīng)用以保障數(shù)據(jù)的全生

命周期安全可信、用戶有能力自主控制數(shù)據(jù)、支持各方進(jìn)

行分布式協(xié)同治理。工業(yè)元宇宙的發(fā)展離不開產(chǎn)業(yè)生態(tài)培

育以及配套創(chuàng)新環(huán)境和公共服務(wù)能力建設(shè)，包括創(chuàng)新載

體、投融資、開源與標(biāo)準(zhǔn)化、技術(shù)與應(yīng)用服務(wù)商等。

五、工業(yè)元宇宙推進(jìn)建議

（一）引導(dǎo)應(yīng)用創(chuàng)新探索

結(jié)合工業(yè)元宇宙相關(guān)技術(shù)產(chǎn)品成熟度情況，引導(dǎo)各行

業(yè)結(jié)合自身發(fā)展基礎(chǔ)和發(fā)展需求，圍繞設(shè)計、生產(chǎn)、制

27

造、服務(wù)、管理等環(huán)節(jié)，選擇典型場景，開展工業(yè)元宇宙

應(yīng)用探索，以應(yīng)用促發(fā)展。

（二）加快關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新

加強(qiáng)擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)、人工智能、區(qū)塊鏈、內(nèi)容生成等新一

代信息技術(shù)研發(fā)投入，基于工業(yè)需求、虛實(shí)結(jié)合/虛實(shí)融合

需求開展融合性技術(shù)創(chuàng)新。加強(qiáng)工業(yè)知識的挖掘與轉(zhuǎn)化。

注重創(chuàng)新載體建設(shè)，為工業(yè)元宇宙技術(shù)創(chuàng)新和成果轉(zhuǎn)化提

供平臺和環(huán)境。

（三）培育關(guān)鍵產(chǎn)品和產(chǎn)業(yè)鏈

工業(yè)元宇宙對相關(guān)軟硬件產(chǎn)品的可靠性、精準(zhǔn)性要求

更高，可以結(jié)合落地難度相對小場景，如維修、培訓(xùn)等，

開發(fā)工業(yè)元宇宙產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)工業(yè)元宇宙的快速落地，促進(jìn)

產(chǎn)品迭代升級。同時建立產(chǎn)品目錄，圍繞重點(diǎn)產(chǎn)品鍛造產(chǎn)

業(yè)鏈。

（四）加強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)

目前全球都在加速構(gòu)建面向信任和價值傳遞的新型基

礎(chǔ)設(shè)施。面向工業(yè)元宇宙未來發(fā)展，持續(xù)推動工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)

網(wǎng)絡(luò)、標(biāo)識、平臺、安全基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，同步推進(jìn)6G、新

型標(biāo)識、工業(yè)元宇宙平臺、隱私計算等能力建設(shè)與應(yīng)用，

快速構(gòu)建支撐工業(yè)元宇宙發(fā)展的基礎(chǔ)設(shè)施。

28

（五）探索監(jiān)管機(jī)制

工業(yè)元宇宙將帶動區(qū)塊鏈等分布式技術(shù)、數(shù)字智能體

與數(shù)字化身、原生虛擬資產(chǎn)、人工智能生成內(nèi)容等快速發(fā)

展，同時也帶來分布式系統(tǒng)監(jiān)管、企業(yè)數(shù)據(jù)與活動保護(hù)、

虛擬資產(chǎn)炒作、生成內(nèi)容知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)等系列監(jiān)管挑戰(zhàn)，

需要結(jié)合工業(yè)元宇宙發(fā)展提前研究可能的機(jī)制和手段。

六、發(fā)展展望

工業(yè)元宇宙通過打造與現(xiàn)實(shí)工業(yè)經(jīng)濟(jì)映射和交互的虛

擬世界，構(gòu)建圍繞產(chǎn)品、企業(yè)自身、企業(yè)上下游、消費(fèi)者

乃至整個工業(yè)生態(tài)體系虛實(shí)共生環(huán)境下智能高效協(xié)作閉

環(huán)，推動工業(yè)向全息智能生產(chǎn)經(jīng)營管理的更高階段發(fā)展。

當(dāng)前，工業(yè)元宇宙仍處發(fā)展初期，網(wǎng)絡(luò)傳輸能力、內(nèi)容引

擎開發(fā)、應(yīng)用場景創(chuàng)新、虛實(shí)映射與交互等方面還面臨很

多限制，工業(yè)元宇宙應(yīng)用的實(shí)時性、交互感、沉浸感和真

實(shí)感仍有待提高，特別是面向制造過程孿生化的核心業(yè)務(wù)

和應(yīng)用系統(tǒng)相對較少，工業(yè)元宇宙離落地應(yīng)用仍有較大差

距，但工廠數(shù)字孿生、產(chǎn)品沉浸式體驗(yàn)、AR/VR培訓(xùn)等等

應(yīng)用已經(jīng)展示出了成效。未來，隨著應(yīng)用探索和技術(shù)創(chuàng)新

不斷展開，工業(yè)元宇宙將逐漸走向成熟。

29

目錄

一、工業(yè)元宇宙概述.................................................................1

（一）元宇宙基本內(nèi)涵....................................................1

（二）工業(yè)元宇宙基本內(nèi)涵............................................9

二、工業(yè)元宇宙可能引發(fā)的變革..........................................10

（一）時空交融的平臺化設(shè)計......................................11

（二）虛實(shí)結(jié)合的智能化制造......................................11

（三）沉浸體驗(yàn)的個性化定制......................................12

（四）全局可視的網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同......................................13

（五）虛實(shí)共生的服務(wù)化延伸......................................13

（六）全息洞察的數(shù)字化管理......................................14

三、工業(yè)元宇宙概念框架和發(fā)展階段..................................15

（一）概念框架...............................................................15

（二）發(fā)展階段...............................................................19

四、工業(yè)元宇宙支撐體系......................................................20

（一）總體視圖...............................................................20

（二）基礎(chǔ)設(shè)施...............................................................22

（三）交互與應(yīng)用..........................................................26

（四）其他支撐...............................................................27

五、工業(yè)元宇宙推進(jìn)建議......................................................27

（一）引導(dǎo)應(yīng)用創(chuàng)新探索..............................................27

（二）加快關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新..............................................28

（三）培育關(guān)鍵產(chǎn)品和產(chǎn)業(yè)鏈......................................28

（四）加強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)..............................................28

（五）探索監(jiān)管機(jī)制......................................................29

六、發(fā)展展望...........................................................................29

一、工業(yè)元宇宙概述

（一）元宇宙基本內(nèi)涵

元宇宙目前尚無完全統(tǒng)一定義，通常來說元宇宙是指

利用科技手段創(chuàng)造的與現(xiàn)實(shí)世界映射交互的虛擬世界，在

此基礎(chǔ)上形成具備新型社會經(jīng)濟(jì)體系的數(shù)字生活空間。綜

合元宇宙相關(guān)定義，可以將元宇宙看作是基于多種信息技

術(shù)有機(jī)結(jié)合，沉浸式、自主化、虛實(shí)融合的數(shù)字網(wǎng)絡(luò)空

間，是基于互聯(lián)網(wǎng)平臺價值重構(gòu)，身份資產(chǎn)化、內(nèi)容價值

化、開放互通的虛擬經(jīng)濟(jì)體系，是基于現(xiàn)實(shí)世界社會活動

與人際關(guān)系時空深度延伸的新型網(wǎng)絡(luò)社會。元宇宙利用擴(kuò)

展現(xiàn)實(shí)、區(qū)塊鏈、人工智能、數(shù)字孿生等技術(shù)實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)實(shí)

世界的數(shù)字拓展，完成對現(xiàn)實(shí)世界的空間延伸、時間延伸

和價值延伸。元宇宙概念示意如圖1所示。

圖1元宇宙概念示意

1

1．元宇宙概況

通常認(rèn)為元宇宙概念來源于1992年科幻作品《雪崩》

中提到的“Metaverse”。2021年是元宇宙元年，3月份隨

著元宇宙概念第一股Roblox上市，元宇宙開始進(jìn)入公眾視

野，國外臉書、微軟、英偉達(dá)等科技公司紛紛布局相關(guān)領(lǐng)

域，國內(nèi)騰訊、字節(jié)跳動、百度等公司也緊隨其后，10月

份，臉書正式改名為Meta徹底擁抱元宇宙，使得全球范圍

內(nèi)掀起了關(guān)注元宇宙發(fā)展的熱潮。自此以后，世界各國開

始在擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)、人工智能等元宇宙重要的領(lǐng)域開展了布

局，政策和產(chǎn)業(yè)發(fā)展策略等方面也有所傾斜。

（1）主要政策

國外，主要國家在元宇宙技術(shù)研發(fā)、產(chǎn)業(yè)發(fā)展、政策

監(jiān)管等方面進(jìn)行了積極布局。在技術(shù)研發(fā)上，韓國重點(diǎn)關(guān)

注元宇宙城市、虛擬數(shù)字人、擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)等方向，且給予資

金支持，2021年5月，韓國科學(xué)技術(shù)信息通信部發(fā)起成立

包括現(xiàn)代、SK集團(tuán)等200多家韓國本土企業(yè)和機(jī)構(gòu)的“元

宇宙聯(lián)盟”，專注元宇宙探索。法國在數(shù)字資產(chǎn)、擴(kuò)展現(xiàn)

實(shí)等方向積極展開探索，于西部盧瓦爾河大區(qū)成立了配備

虛擬實(shí)現(xiàn)工業(yè)中心的智能工廠創(chuàng)新科研中心，擬通過虛擬

現(xiàn)實(shí)技術(shù)，開展新型工廠設(shè)計、新機(jī)器監(jiān)測、人體工學(xué)研

究以及員工虛擬培訓(xùn)等研究。在產(chǎn)業(yè)發(fā)展上，2021年7

月，韓國公布《數(shù)字新政2.0》，推出數(shù)字內(nèi)容產(chǎn)業(yè)培育支

2

援計劃，共投資2024億韓元，其中投資擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)內(nèi)容開

發(fā)、數(shù)字內(nèi)容開發(fā)和擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)共計760億韓元。

2021年11月3日，首爾市長提出首爾愿景2030計劃，計

劃投資30億韓元建設(shè)元宇宙首爾，涵蓋包括經(jīng)濟(jì)、教育、

旅游、通信、城市、行政、和基礎(chǔ)設(shè)施7個領(lǐng)域。韓國產(chǎn)業(yè)

界對元宇宙關(guān)注度極高，主要側(cè)重于元宇宙平臺、虛擬

人、VR等方面，并初步形成了游戲、虛擬偶像、虛擬世界

等領(lǐng)域應(yīng)用。2021年7月，日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省發(fā)布了《關(guān)于

虛擬空間行業(yè)未來可能性與課題的調(diào)查報告》，報告認(rèn)

為，政府應(yīng)著重防范和解決“虛擬空間”的法律問題，并

對跨國、跨平臺業(yè)務(wù)法律適用條款加以完善，政府應(yīng)與業(yè)

內(nèi)人士制定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和指導(dǎo)方針，并向全球輸出此類規(guī)

范。2021年12月，日本成立元宇宙的業(yè)界團(tuán)體“一般社團(tuán)

法人日本元宇宙協(xié)會”，啟動市場構(gòu)建，力爭使日本成為

元宇宙發(fā)達(dá)國家。2022年4月，日本成立面向應(yīng)用推進(jìn)研

究和規(guī)則完善的“元宇宙推進(jìn)協(xié)議會”。在政策監(jiān)管上，

2021年10月，美國出臺《政府對人工智能數(shù)據(jù)的所有權(quán)和

監(jiān)督法案》，要求對人工智能系統(tǒng)所涉及的數(shù)據(jù)，特別是

面部識別數(shù)據(jù)，進(jìn)行監(jiān)管。2022年3月9日，美國總統(tǒng)簽

署“關(guān)于確保數(shù)字資產(chǎn)負(fù)責(zé)任發(fā)展”的行政命令，要求各

部門通力合作，就數(shù)字資產(chǎn)展開相關(guān)研究。2022年4月和

7月，歐盟分別通過了《數(shù)字服務(wù)法》和《數(shù)字市場法》，

3

重點(diǎn)關(guān)注網(wǎng)絡(luò)平臺內(nèi)容安全、保護(hù)、個人隱私安全以及惡

性競爭等關(guān)鍵問題。

國內(nèi)，元宇宙產(chǎn)業(yè)也獲得了廣泛的重點(diǎn)關(guān)注。2021年

12月，中央紀(jì)委國家監(jiān)委網(wǎng)站發(fā)布《元宇宙如何改寫人類

社會生活》，提出要“理性看待元宇宙帶來的新一輪技術(shù)

革命和對社會的影響，不低估5-10年的機(jī)會，也不高估1-2

年的演進(jìn)變化”。2022年1月，工信部召開中小企業(yè)發(fā)展

情況發(fā)布會，提出要注重培育一批深耕專業(yè)領(lǐng)域工業(yè)互聯(lián)

網(wǎng)、工業(yè)軟件、網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)安全、智能傳感器等方面的

“小巨人”企業(yè)，培育一批進(jìn)軍元宇宙、區(qū)塊鏈、人工智

能等新興領(lǐng)域的創(chuàng)新型中小企業(yè)。此外，工信部工業(yè)文化

發(fā)展中心于2022年10月發(fā)布的《工業(yè)元宇宙三年行動計劃

（2022-2025年）》，以及工信部、教育部等五部委2022

年11月聯(lián)合發(fā)布的《虛擬現(xiàn)實(shí)與行業(yè)應(yīng)用融合發(fā)展行動計

劃（2022—2026年）》，著重突出了對元宇宙產(chǎn)業(yè)發(fā)展的

重視。目前，我國已有24省市相繼發(fā)布元宇宙方面的產(chǎn)業(yè)

發(fā)展規(guī)劃或方案，涉及產(chǎn)業(yè)發(fā)展、人才引進(jìn)、稅收支持等

方面。

（2）發(fā)展情況

當(dāng)前，元宇宙整體還處在探索期，相關(guān)技術(shù)、產(chǎn)品、

平臺和應(yīng)用還需要進(jìn)一步整合和發(fā)展，但關(guān)鍵領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)布

局趨勢已經(jīng)逐漸明朗。

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在硬件方面，擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)設(shè)備、算力芯片和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)

施等已成為元宇宙產(chǎn)業(yè)關(guān)注重點(diǎn)。其中，擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)設(shè)備已

經(jīng)成為元宇宙最直接入場券，以美國為主的國外廠商占據(jù)

先發(fā)優(yōu)勢，市場占比較高。2021年第一季度臉書旗下的

Oculus出貨量已占全球VR/AR頭顯出貨量75%，同比增長

117%，行業(yè)呈現(xiàn)向頭部集中的趨勢。以GPU為代表的算力

正逐步向元宇宙計算核心發(fā)展，英偉達(dá)在該領(lǐng)域具有絕對

的話語權(quán)和主導(dǎo)權(quán)，在前四大云供應(yīng)商亞馬遜、谷歌、阿

里巴巴、Azure中97.4%的AI加速器實(shí)例部署了英偉達(dá)

GPU，同時英偉達(dá)主導(dǎo)著人工智能算法訓(xùn)練市場，全球

Top500超級計算機(jī)中近70%使用了英偉達(dá)GPU。以網(wǎng)絡(luò)為

代表的基礎(chǔ)設(shè)施成為保障沉浸式體驗(yàn)的關(guān)鍵，在傳統(tǒng)無線

方式不能解決元宇宙終端設(shè)備需求的背景下，5G和新的

WIFI標(biāo)準(zhǔn)不斷出現(xiàn)，華為5G通信天罡基站和巴龍5000等

都在向該方向發(fā)展。

在核心技術(shù)上，人工智能、區(qū)塊鏈等成為了重要元宇

宙的重要支撐。其中，人工智能已經(jīng)成為驅(qū)動元宇宙的內(nèi)

在動力，美國圍繞人工算法基礎(chǔ)框架開展了大量的研究與

應(yīng)用。谷歌、臉書、亞馬遜、微軟等科技巨頭紛紛布局基

礎(chǔ)算法框架，開發(fā)了TensorFlow、MXNet、CNTK、Caffe

等重要產(chǎn)品，其中谷歌所研發(fā)的TensorFlow已被大量人工

智能項(xiàng)目采納。國內(nèi)，作為最早“AllinAI”的公司，百度

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在AI領(lǐng)域的積累深厚，基于百度大腦的VR2.0產(chǎn)業(yè)化平臺

為產(chǎn)業(yè)提供全棧式行業(yè)場景應(yīng)用開發(fā)，并提供全鏈路元宇

宙內(nèi)容生態(tài)和AI支撐下的元宇宙新業(yè)態(tài)。區(qū)塊鏈技術(shù)作為

元宇宙數(shù)字身份和數(shù)字資產(chǎn)的支撐也獲得了飛速發(fā)展。據(jù)

IDC數(shù)據(jù)顯示，我國區(qū)塊鏈?zhǔn)袌鲆?guī)模已達(dá)4.68億美元，是

全球的第二大區(qū)塊鏈支出單體。隨著產(chǎn)業(yè)動能的釋放，我

國區(qū)塊鏈產(chǎn)業(yè)鏈條進(jìn)一步完善，產(chǎn)業(yè)鏈上、中、下游持續(xù)

補(bǔ)充，形成了具備成熟度與完備性的全產(chǎn)業(yè)鏈鏈條，在數(shù)

字經(jīng)濟(jì)帶動下，應(yīng)用領(lǐng)域企業(yè)飆升，約占據(jù)我國區(qū)塊鏈產(chǎn)

業(yè)鏈條61.37%，同比增加24.48%。

在應(yīng)用方面，當(dāng)前游戲和社交領(lǐng)域仍是元宇宙應(yīng)用的

主要方向。國外作為元宇宙的發(fā)起方，在應(yīng)用方面積累了

大量的優(yōu)質(zhì)企業(yè)，產(chǎn)業(yè)發(fā)展優(yōu)勢明顯。我國科技企業(yè)在元

宇宙應(yīng)用領(lǐng)域迅速跟進(jìn)，以騰訊、字節(jié)跳動、華為、阿里

巴巴等為代表的巨頭整合業(yè)務(wù)優(yōu)勢迅速布局，以米哈游、

莉莉絲等為代表的游戲企業(yè)升維游戲場景靠近虛擬世界，

游戲公司中青寶、寶通科技、湯姆貓等宣布開發(fā)元宇宙概

念游戲。整體來看，得益于強(qiáng)大的基建能力及人口規(guī)模優(yōu)

勢，我國元宇宙科技企業(yè)在后端基建、人工智能、內(nèi)容與

場景創(chuàng)新等方面的潛力巨大。

在國家整體層面，美國重視基礎(chǔ)研發(fā)，尤其在底層架

構(gòu)方面，整體領(lǐng)先水平較高。中國掌握用戶基數(shù)與社交基

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因優(yōu)勢，在后端基建和人工智能領(lǐng)域持續(xù)布局和發(fā)力。日

本有豐富的ACG（動畫Animation、漫畫Comic、游戲

Game）產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，其應(yīng)用已逐步由游戲向其他場景延展。

韓國元宇宙由政府引領(lǐng)，應(yīng)用場景主要由“偶像經(jīng)濟(jì)”驅(qū)

動，并在“虛擬數(shù)字人”上有一定技術(shù)領(lǐng)先。

2．元宇宙主要特性

元宇宙主要特點(diǎn)是幫助人們實(shí)現(xiàn)在虛擬世界的數(shù)字化

身，進(jìn)而借助擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)等人機(jī)交互手段實(shí)現(xiàn)虛擬世界和現(xiàn)

實(shí)世界的融合。從元宇宙數(shù)字化身的角度上看，元宇宙主

要具備時空融合性、多元共生性、價值融通性、自主多樣

性四個主要特性。時空融合性是指元宇宙不僅完成對現(xiàn)實(shí)

世界的數(shù)字拓展，更是在時間和空間上提供了多種發(fā)展的

可能，時間和空間高度統(tǒng)一，借助元宇宙，用戶可發(fā)展多

個時間線，體驗(yàn)不同空間、不同場景下的生活，未來可能

性大大增加。多元共生性是指元宇宙可將多重身份進(jìn)行統(tǒng)

一，實(shí)現(xiàn)虛擬身份和現(xiàn)實(shí)身份的綁定，化身將成為元宇宙

身份的主要特點(diǎn)。價值融通性是指元宇宙實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)實(shí)世界

和數(shù)字世界的價值流轉(zhuǎn)和融合，新型經(jīng)濟(jì)體系將會出現(xiàn)，

現(xiàn)實(shí)世界的重要數(shù)據(jù)會轉(zhuǎn)變?yōu)橹匾臄?shù)字資產(chǎn)，在虛擬世

界中的數(shù)字化創(chuàng)造也可能轉(zhuǎn)為現(xiàn)實(shí)財富。自主多樣性是指

元宇宙給予了用戶充分的自主和自由，用戶可自由掌握自

身身份信息的應(yīng)用范圍，選擇自己想要置身的場景。

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3．元宇宙發(fā)展趨勢

元宇宙發(fā)展趨勢可以從虛實(shí)融合、生態(tài)連通、人機(jī)交

互和信息交互四方面描述。一是虛實(shí)融合性將不斷加強(qiáng)。

元宇宙是現(xiàn)實(shí)世界和數(shù)字世界的總和，從世界融合的角度

上看，元宇宙可能會經(jīng)歷獨(dú)立發(fā)展、虛實(shí)結(jié)合和虛實(shí)相生

三個階段。在獨(dú)立發(fā)展階段，數(shù)字世界是現(xiàn)實(shí)世界的附

屬，兩者之間不存在太多的交互。在虛實(shí)結(jié)合階段，現(xiàn)實(shí)

世界與數(shù)字世界交互頻繁，兩者相互影響。在虛實(shí)相生階

段，數(shù)字世界與現(xiàn)實(shí)世界高度融合，數(shù)字世界在時間、空

間、經(jīng)濟(jì)等體量上逼近甚至超越現(xiàn)實(shí)世界，出現(xiàn)新的社會

形態(tài)。二是應(yīng)用覆蓋范圍不斷擴(kuò)大。從應(yīng)用發(fā)展趨勢看，

元宇宙要經(jīng)歷自發(fā)階段、領(lǐng)域互聯(lián)階段和全連接階段。在

初始階段，一些相互獨(dú)立的應(yīng)用零散出現(xiàn)，然后應(yīng)用開始

按照領(lǐng)域、應(yīng)用目標(biāo)等不斷聚合，形成領(lǐng)域生態(tài)，最后實(shí)

現(xiàn)全面互聯(lián)，形成元宇宙應(yīng)用生態(tài)。三是人機(jī)交互體驗(yàn)不

斷提升。從交互技術(shù)發(fā)展上看，元宇宙將推動現(xiàn)有文字、

視頻等傳統(tǒng)交互向以擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)為主的音視頻沉浸式交互轉(zhuǎn)

變，最終可能涵蓋甚至超越人體五感的全方位沉浸式交

互，實(shí)現(xiàn)真正意義的元宇宙交互模式。四是信息交互方式

向去中心化轉(zhuǎn)變。從信息交互理念上看，元宇宙將推動互

聯(lián)網(wǎng)從信息只讀的網(wǎng)-人交互、人-人交互向以智能化的人-

網(wǎng)交互為主的web3.0邁進(jìn)。

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目前，元宇宙還在初期階段：一是核心關(guān)鍵技術(shù)有待

進(jìn)一步發(fā)展，如擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)的體驗(yàn)上尚未完全解決人機(jī)交互

的根本問題，沉浸式體驗(yàn)有待加強(qiáng)，人工智能技術(shù)仍舊停

留在模式識別階段，元宇宙迫切需要的意識層面交互還尚

未實(shí)現(xiàn)，區(qū)塊鏈技術(shù)也面臨著性能、安全、去中心化“不

可能三角”問題。二是基礎(chǔ)設(shè)施能力與理想需求還存在很

大差距，元宇宙的發(fā)展對基礎(chǔ)設(shè)施提供更高能力要求，以

算力為例，元宇宙的算力需求預(yù)測過千甚至超萬EFLOPS，

根據(jù)IDC統(tǒng)計，2020年全球的算力只有429EFLOPS，兩者

存在巨大的缺口。三是應(yīng)用內(nèi)容還需進(jìn)一步豐富。元宇宙

雖在游戲、社交等領(lǐng)域取得一定進(jìn)展，但能夠代表行業(yè)突

破的現(xiàn)象級應(yīng)用尚未出現(xiàn)，應(yīng)用的廣度和深度有待加強(qiáng)，

標(biāo)桿應(yīng)用有待進(jìn)一步培育。

（二）工業(yè)元宇宙基本內(nèi)涵

李伯虎院士指出“工業(yè)元宇宙是指在新發(fā)展理念指引

下，在新一代人工智能技術(shù)引領(lǐng)下，借助新時代各類新技

術(shù)群跨界融合，實(shí)現(xiàn)工業(yè)領(lǐng)域中‘人、虛擬空間與現(xiàn)實(shí)空間’

虛實(shí)映射/交互/融合、以虛促實(shí)、以虛強(qiáng)實(shí)的工業(yè)全要素

鏈、全產(chǎn)業(yè)鏈、全價值鏈（三鏈）智慧、協(xié)同