编者按 世界经济论坛今年发布的报告《畅游工业虚拟世界——未来创新的蓝图》指出，预计到2030年，全球工业元宇宙将成为一个市值达1000亿美元的市场。报告分析了工业元宇宙的广泛应用前景及其发展面临的相关挑战，提出打造负责任、道德和经济可行的工业元宇宙的重要性。
如何把握元宇宙发展脉搏，打造更具全球竞争力的元宇宙产业生态体系？今摘编相关内容，以飨读者。
元宇宙被认为是未来互联网的一种演进形式，它将物理世界和数字世界相结合，有望彻底改变人们的生活、工作和互动方式，以及企业的运作方式。工业元宇宙通过将各种变革性技术（如数字孪生、空间计算、人工智能等）无缝融入整个工业价值链，引领着运营模式的变革。在工业元宇宙中，参与者可以体验到一种混合现实的环境，物理世界的实体通过数字化具备了更大的灵活性、适应性和实时互动性，为企业带来新的机遇。
工业元宇宙的五个关键作用
元宇宙可以分为三个不同应用领域：消费者元宇宙、企业元宇宙和工业元宇宙。消费者元宇宙主要关注个人的社交、娱乐和教育体验，利用交互式产品发布、沉浸式场景等功能，开辟提升品牌参与度、购买体验和客户忠诚度的新途径。企业元宇宙将工作参与、学习、沟通和协作等环节虚拟化，跨越物理距离，形成新的工作方式。工业元宇宙的重点是如何利用数字信息和人工智能来优化包括人员、实物商品、供应链等各种要素之间的交互。工业元宇宙能够在数字世界中反映和模拟真实的机器、工厂、城市、交通网络和其他高度复杂的系统，为各行业提供一个虚拟的实验平台，让人们能够在数字环境中模拟、测试和优化各种现实场景和解决方案。
报告指出，预计到2030年，元宇宙的价值将达到9000亿美元左右，其中虚拟体验占到近三分之二。工业元宇宙已经对从产品到整个城市的设计和运营产生影响。2030年，工业元宇宙的全球收入将达到1000亿美元，超过消费者元宇宙（500亿美元）和企业元宇宙（300亿美元）的总和。在当下竞争激烈的经济环境中，工业元宇宙已经在帮助各行业促进增长，同时也确保这种增长对环境产生积极的影响，具体体现在以下五个方面。
一、压缩转型周期。如今，企业面临着前所未有的复杂和动态的商业环境，迫切需要加速其转型周期。工业元宇宙能够帮助企业用虚拟的方式模拟和展现企业的各项业务活动，包括生产、运营、供应链管理等，优化其决策过程，提升效率和生产力。沉浸式扩展现实和数字孪生学习能够帮助分散在全球的员工进行合作，实时测试解决方案。同时，数字孪生控制塔也促进了经理、操作员、领导层和生态系统参与者之间的无缝协作。
二、吸引和留住劳动力。人口老龄化导致的技能短缺已经开始成为世界许多国家工业增长的负担，人才短缺问题变得比以往任何时候都更加严重。元宇宙为企业提供了一种新的方式来吸引、参与和留住员工，弥合混合工作环境中的物理和数字鸿沟。沉浸式空间中组织的人才招聘会可以吸引来自世界各地的多样化人才；头像互动也能消除因潜意识偏见而产生的常见问题，使招聘流程更具包容性；虚拟入职培训则可以帮助来自世界各地的新员工更有效地了解公司的理念和文化。此外，在元宇宙中建立的虚拟办公室能够促进全球合作，超越物理位置的限制，使员工能够无缝连接和协作，促进集体增长，不受地理边界或空间限制的束缚。
三、建立透明、可追溯和可持续的供应链。近年来，供应链面临着气候危机、地缘政治问题和经济不稳定等多重干扰，考验着供应链的透明度、灵活性和应变能力。元宇宙、Web3和区块链技术正在推动可持续供应链的发展。例如，区块链可以使每一笔交易或货物流动记录在不可更改的透明分类账上，确保供应链中的每个参与者都可以追溯产品的来源和流程，提供整个供应链过程的可见性。同样，通过空间计算，企业可以将他们的指挥中心和控制塔移到虚拟空间，增强协作，减少对物理干预的需求。
四、减少废物产生，保护生态环境。虚拟制造使企业能够在数字环境中尝试不同的产品选项，从而更有效地利用材料，减少实际废物。此外，工业元宇宙还支持按需和定制的生产模式，使企业能够在不影响速度和规模的情况下，更有效和可持续地管理需求和供应。例如，福特汽车公司利用数字账本记录和存储了区块链上的信息。通过代币化，他们可以提高供应链的可追溯性，跟踪电动汽车电池供应的炼油厂和矿山是否存在环境或道德问题。
五、改变客户互动体验。借助工业元宇宙，企业可以通过创新的解决方案显著改变客户互动体验，利用元宇宙帮助客户在下订单之前配置和可视化定制产品选项，确保最终产品符合特定要求。此外，企业可以在推出产品之前通过更精细的洞察力从沉浸式环境中获得更好、更明智的产品设计和市场决策。在B2B环境中，进行设施、设备或基础设施的虚拟检查，特别适用于审计和合规检查，与实地访问相比节省了时间和资源。
激发潜力的四个关键因素
元宇宙不是一个单一的策略或技术，而是一系列相互连接的体验不断演化的过程。报告提出了工业元数据增长和大规模应用的首要先决条件：一是熟练的劳动力，这对产业转型至关重要。二是硬件、基础设施和计算能力。它们是工业元时代的关键驱动因素，是构成沉浸式技术、连通性和数据处理的支柱。三是监管框架。建立一个定义明确的监管框架能够鼓励创新。四是网络安全。这对工业元宇宙来说是一个重大风险。五是高效供应链。工业元宇宙的高效供应链能够确保及时部署、成本效益、可扩展性和全球合作，为企业提供竞争优势。六是人工智能技术。这是工业元宇宙的一个关键组成部分，通过整合智能系统，实现工业运营的转型，优化生产力并对动态条件做出响应。七是数字孪生。这是工业元宇宙的基础要素，是各行业在优化流程和增强决策制定中不可或缺的工具。
展望未来，为实现负责任的、符合道德规范的和经济上可行的工业元宇宙，报告提出了以下几个关键因素。
一、培养为未来做好准备的劳动力。当前，全球劳动力市场正在经历持续的变革，工作场所数字化和转换新工作方式成为适应新环境的必要手段，这就需要员工具备新的技能和适应新环境的能力。为了应对这种变化，工业组织需要加强人力资源的培训和发展，确保员工具备应对未来挑战的能力。与此同时，尽管技术的发展对工作方式产生了影响，但企业也需要保持对工人的关怀和尊重，不仅要关注技能的提升，还要关注员工的福祉和工作环境的人性化，维护员工的积极性和工作效率。
二、构建更加可持续的未来。工业元宇宙作为连接现实和虚拟世界的桥梁，通过数字孪生技术、智能传感器、人工智能和扩增实境技术，可以提高效率、减少浪费，并降低能源消耗。但同时也要注意，区块链、虚拟现实和云计算等需要大量的处理能力，可能会带来能源消耗和碳排放问题。因此，企业在制定工业元宇宙长期战略时，需要考虑数据中心的效率和能耗问题。企业需要整合可持续的信息技术实践，优化服务器集群和虚拟环境，例如主动采取绿色软件工程和云优化等措施，探索可再生能源。
三、加强安全和安保。数字身份是元宇宙体验的基石，如果不能确保其安全性，将会使利益相关者面临欺诈风险。企业需要做好数字身份治理与监管工作。例如，使用基于区块链的凭证服务和多因素身份验证来监控冒充和欺诈行为，识别和解决在线危害，帮助打击有害内容，并使企业能够投资于支持平台完整性的人才。此外，企业也需要确保语言模型得到适当更新，并根据适当协议提供准确、最新的建议。例如，工程师要求人工智能助手在制造工厂的数字孪生中推荐危险材料的安全处理方法，如果人工智能从过时的数据源中提取不安全信息，可能会提出危险的做法。
四、建立统一标准。互操作标准和网络安全措施在工业元宇宙中扮演着关键角色。首先，互操作标准确保了不同系统和平台之间的顺畅集成，使得数据能够在不同环境下流通和共享，从而实现了无缝连接和协同工作。而网络安全措施则保护工业元宇宙中的敏感数据不受到未经授权的访问和攻击。此外，利用新技术和基础设施创新来满足工业4.0的需求至关重要，包括采用新的硬件和软件技术来支持数字化转型、实现智能化生产和提升工业效率。
世界不同国家和地区企业高管对未来三年元宇宙相关营收占比预期：相较于北美和欧洲，“成长型市场”对元宇宙的潜力更为乐观，其中最高的为澳大利亚和中国。（图表来源于报告）
相关链接：工业元宇宙的应用前景
报告分析了全球100多家大公司发布的634项元宇宙公告，关注哪些地区正在投资元宇宙、哪些行业和领域的元宇宙活动最多等。分析表明，亚洲、拉丁美洲、中东和非洲在工业和企业元宇宙应用方面表现最为活跃，占总量的37％，北美和欧洲分别占36％和27％。部分领先企业在创新元宇宙应用案例的同时，也积极申请专利以建立其长期竞争优势。美国在涉及元宇宙的全球专利方面保持着主导地位。亚洲尤其是中国企业申请的专利最多，特别是在企业模拟和数字孪生领域。
报告还重点分析了未来工业元宇宙在各行各业的应用前景：
◆工业制造：元宇宙有可能彻底改变制造业。在未来两年左右的时间里，技术将发展到可以通过物联网、人工智能和XR将设备、流程和工人无缝集成的阶段，从而在制造环境中将物理与数字联系起来。利用机器学习，数字孪生可以模拟制造过程，并通过定期的跨职能合作，为提高产出提供信息。模拟还能实现更复杂的设备监控和资产维护，且有助于预测故障。人工智能可以帮助提高成品质量控制的速度和准确性。区块链可以提高供应链的透明度和可追溯性，使制造商能够更好地分析和优化物流、库存管理和分销。
◆汽车行业：在整个设计过程中，“数字孪生”都将与车辆的性能密切相关。使用数字孪生系统进行模拟可以监控性能并智能诊断机械故障，带来预测性维护，从而减少客户的未知因素，改善机械师调度。头戴式显示器与人工智能相结合，将缩小机械技能方面的差距，使车主能够自行进行小型维修。虚拟现实培训项目可以模拟复杂的维修程序，让机械师在安全可控的环境中练习和提高技能，这将有助于弥补该行业的技能差距。通过Web3和区块链获得的数据驱动型洞察力将帮助销售代表即时了解客户偏好，帮助他们创造更加个性化的购买体验。
◆能源领域：未来两年，能源企业将在多个流程中加强物联网和人工智能等技术的应用。例如，可以使用物联网传感器远程监控现场设备（如风力涡轮机），然后将数据输入人工智能驱动的数字孪生系统。自动预测分析可在设备故障变得严重之前对其进行识别。在逼真的沉浸式环境中进行培训，可以帮助工人练习技术维修、设备操作。新兴的共享虚拟空间可以改善整个生态系统的协作，将供应商、合作伙伴、同事和其他利益相关者聚集在一起，分析可互操作的数据，从而做出更明智、更互利的决策。随着能源企业利用可互操作的网络建立透明、防篡改的供应链，以合乎道德的方式采购原材料，Web3和区块链正在加速实现可持续的零净未来。
◆医疗保健：在未来两三年内，医疗机构将普遍使用沉浸式技术和人工智能来模拟早期药物开发中的化学和物理反应。借助XR改进远程医疗将使患者无需长途跋涉，从而更好地参与跨地域的临床试验。空间计算可以改善制药企业与医疗从业人员之间的合作，缩小技术差距，提高医疗质量。未来五年，元宇宙将通过数字和现实世界操作环境的融合，促进更快、更好和更全面的治疗。区块链和量子计算将促进医疗保健生态系统的互联互通，加快合适临床试验的识别和招募。
◆城市规划：在短期内，建筑师将能够把CAD模型集成到3D VR环境中，从而获得更加身临其境的设计和销售体验。虚拟演示可以帮助建筑团队规划建筑过程的每一个步骤，也可用于员工培训。在提供量身定制的体验时，所生成的数据可以存储在混合区块链（防篡改数据平台）上。这将实现可互操作的网络，提供更高效的公共服务。部署在水道、建筑物和道路上的智能传感器将收集数据，这些数据将滚动到每个市政基础设施的数字孪生中，便于虚拟指挥中心进行实时监控和模拟。市政数字孪生将使城市规划者能够在实施新概念之前进行试验，从而减少浪费，更好地分配人力资本。
（编译：上海图书馆上海科学技术情报研究所）
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文：世界经济论坛编辑：陈瑜责任编辑：杨逸淇
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