元宇宙迎来发展窗口期

服务数字人准确快速地解答观众问题、全息舱实时拍摄生成卡通形象虚拟现实（VR）明信片、元宇宙平台打造沉浸式交互体验……10月19—20日，2023世界VR产业大会在江西省南昌市召开。从关键技术不断突破、终端产品推陈出新，到创新内容日益丰富、应用场景持续拓宽，伴随着VR和人工智能（AI）技术的成熟应用，我国元宇宙战略窗口期正在加速打开。

元宇宙与AI激情碰撞

“请问元宇宙主题论坛要怎么走？”“您好，元宇宙主题论坛位于酒店1楼铂瑞厅A，您可以乘酒店直梯下楼……”在2023世界VR产业大会现场，数字人讲解员小麦正和观众们互动，对于各式各样的问题，小麦经过简单“思考”都给出了准确的答案；在大会开幕式现场，虚拟主持人江小微3.0凭借动作捕捉、文本合成语音驱动口型等技术，实现与真人主持人同步主持……在AI技术的赋能下，数字人拥有了更加精准的语言表达、逻辑思维和情绪感知能力。

在2023世界VR产业大会，记者看到，作为引领技术和产业发展的两个重量级元素，元宇宙和AI正在加速拥抱彼此，带来一场全新的变革。

“元宇宙的核心在于个性化和参与感。要想做出一个好的元宇宙产品，必须满足用户对个性化和友好交互方式的需求，从而打造出更加鲜活、丰富、具有情感共鸣的虚拟世界。大模型等AI技术的出现，为元宇宙的破局与新生带来了新的机会。”百度副总裁阮瑜表示，一方面，元宇宙借助大模型进一步拓展了数字内容，为用户提供更好的体验；另一方面，在大模型的加持下，一些真实世界中的细节特征可以被更好地复刻出来，元宇宙中的虚拟角色也将越来越真实。

中国工程院院士戴琼海认为，大模型已成为元宇宙的技术引擎和内容源泉。他解释称，大模型可以实现跨领域、跨语言、跨媒体的智能化，在大模型技术的驱动下，元宇宙可以为人类提供新的创造空间和内容体验，极大促进人类的协作和交流。

香港科技大学校董会主席、美国国家工程院外籍院士沈向洋表示，交互是困扰元宇宙行业的技术难点之一，直到大模型的问世才给行业带来新的惊喜。通过大模型，人的身体、动作可以完成交互，人脸跟表情的交互也可以越做越好。“相信未来，将会在真实世界中并存一个巨大的人工智能世界，人工智能体将连接人类世界与虚拟世界，参与到人类和自然界的交互过程。”沈向洋畅想道。

工业元宇宙大放异彩

戴上AR眼镜，透过眼镜观察实景，各种信息被投射到眼镜上，佩戴者可全程语音交互，并将实时信息传送给远方的工程师……近年来，不少工业制造企业开始利用元宇宙技术，改变传统的工业设计、装配、检修模式。而这一趋势，在本次大会上得以彰显。

“我国工业正面临产业升级的需求。利用AR、VR等元宇宙关键技术，可以提高工业智能化程度，达到降本增效的目的。”联想集团副总裁毛世杰表示，如今，工业元宇宙发展初见成效，打造了一批典型应用，形成了一批标杆产线、工厂、园区。

例如，在传统汽车行业，研发出一个零部件需要经过设计、装车、道路测试等多道流程。而利用数字孪生技术则可以在汽车的研发阶段预测其各项物理性能及整体性能，并在虚拟环境中对产品进行分析或优化，缩短了概念设计、方案设计等研发周期，提高了研发效率。此外，预测性维护也为汽车行业带来了颠覆性变革。车企可利用从汽车传感器收集并上传到云端的数据，对每辆汽车进行数字模拟，并通过分析数据预测车辆可能发生的故障，及时做出反应，避免设备故障宕机。

“在工业领域，我们之所以需要元宇宙，是因为在虚拟空间里可以实现真实世界难以实现，或者是实现成本很高的事情。但是在构建虚拟空间后，最终的目的仍是要回到现实世界中，满足人和机器的协同效率，为现实世界提供服务。”在毛世杰看来，实现工业元宇宙要分三步走：一是构建元宇宙产线。在元宇宙产线中，工业产线叠加虚拟世界的信息与感知能力，可以提升人与机器人的决策能力和协作效率；在人、机器、数据等关键要素融合的产线数字孪生体和工业元宇宙虚拟装配空间中，非接触式检测手段可以实现三维自动化、智能化质检；工艺仿真模型库可以引导规范产线操作，提供专家远程协同指导等。

二是构建元宇宙工厂。在元宇宙工厂中，通过低时延、高保真、智能决策的工厂级元宇宙平台可以实现多类型工业软件集成、沉浸交互设备实现智能巡检、远程协作等应用，工厂生产运营各环节信息可以全面感知和实时反馈。

三是打造元宇宙园区。在元宇宙园区中，虚实结合的新型园区建设模式和运营模式可以提升工业园区产业规划和布局能力，优化园区空间布局、设施配套、资源调配等协同服务能力和运营效率。同时，还可以建立基于工业元宇宙的科技创新和招商引资平台，创新园区服务模式。

近眼显示打开元宇宙新入口

通过提升近眼显示元件模块的性能稳定度与显示效果，能够打造更有沉浸感的虚拟现实体验。在本次大会上，中国科学院院士、南昌大学教授、南昌实验室主任江风益介绍了南昌在AR两大核心硬件——微显示屏和光波导镜片研究方面取得的重要进展：南昌实验室研究开发出晶圆级微型LED集成技术，已制备出高分辨率单色AR微显示屏，突破行业瓶颈技术高光效微红光；南昌虚拟现实研究院自主研发了全息光波导镜片、模组和AR眼镜。

据了解，作为元宇宙的重要入口，AR核心硬件包括微显示屏、光波导、透镜和处理器。近年来，光学技术、芯片技术和交互体验不断改进，AR产品不断创新。然而，AR硬件系统仍有两大问题亟待解决：一是缺乏高亮度的高清全彩微显示屏，二是缺乏高光效、轻薄的光波导镜片。

为解决这两大难题，南昌实验室（南昌大学国家硅基LED工程技术研究中心）基于硅基GaN（氮化镓）半导体LED材料和芯片技术，成功研发出晶圆级微型LED集成技术，并制备出高分辨率单色AR微显示屏。据江风益介绍，GaN材料中载流子扩散长度小，微型LED受侧壁复合影响小，有利于制备各种颜色的高光效微型LED。硅基GaN微型LED与CMOS驱动电路无热失配，可实现晶圆级对准键合，转移效率高、良率高。红绿蓝微型LED全部采用硅基GaN材料制备，整个体系可以实现无热失配，有利于实现RGB混合集成。“要在同一种材料体系实现红橙黄绿青蓝紫高效发光，特别是发红光，难度非常大。而我们使用的材料体系，微红光效率可达26%，属业内领先水平，为微型LED全彩屏打下良好的基础。”江风益表示。

南昌VR研究院（国家虚拟现实创新中心）在全息光波导方面的研究也有了新的进展。江风益介绍，光波导有阵列光波导、浮雕光栅光波导、全息光波导三条技术路线。全息光波导相较于阵列光波导和浮雕光栅光波导，其优点在于显示效果好，制造成本低，但高性能全息材料较为缺乏，制造工艺还不成熟。目前，南昌VR研究院研发的全息材料核心性能参数在公开文献中处于世界第二位；同时，还研发出了全息光波导镜片、模组和AR眼镜。其主要亮点为单层波导实现RGB三色显示、光效率高达2000nit/lumen、镜片成像清晰，显示效果较好。

“在不远的将来，我们有望突破全彩化、实用化AR制造技术。”江风益说。