趙沁平院士：虛實(shí)結(jié)合 協(xié)同創(chuàng)新 扎實(shí)推進(jìn)虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展

文章刊登于《中國(guó)科技產(chǎn)業(yè)》雜志

202203期“院士專論”

虛擬現(xiàn)實(shí)(Virtual Reality，VR) /增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（Augmented Reality，AR）是一種創(chuàng)建、體驗(yàn)和融合虛擬世界與物理世界的計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)，為人類認(rèn)知世界、改造世界提供了全新的方式和手段。 通過(guò)與互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)以及人工智能等新興信息技術(shù)的集約發(fā)展，VR/AR技術(shù)正在形成支撐眾多行業(yè)領(lǐng)域和大眾消費(fèi)領(lǐng)域數(shù)字經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)生態(tài)全鏈條的“新基建”。 許多科技機(jī)構(gòu)和專家認(rèn)為，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是連接人、社會(huì)與信息空間、物理空間的下一代信息系統(tǒng)的計(jì)算平臺(tái)和下一代沉浸式人機(jī)交互平臺(tái)； 虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境是未來(lái)互聯(lián)網(wǎng)的入口及交互環(huán)境； 虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備及內(nèi)容將連接到物聯(lián)網(wǎng)，貫通虛擬空間與物理空間，形成新一代互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。

打開(kāi)網(wǎng)易新聞 查看精彩圖片

中國(guó)工程院院士 趙沁平

虛擬現(xiàn)實(shí)已經(jīng)成為我國(guó)科技和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新興戰(zhàn)略方向。國(guó)家“十四五規(guī)劃”將虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)列為數(shù)字經(jīng)濟(jì)重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)；工信部印發(fā)了《關(guān)于加快推進(jìn)虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》，教育部正在“加快實(shí)施教育數(shù)字化戰(zhàn)略行動(dòng)”，已批準(zhǔn)高校建設(shè)了300個(gè)國(guó)家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，認(rèn)定了700余門國(guó)家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)一流課程，確認(rèn)了200余個(gè)職業(yè)教育示范性虛擬仿真實(shí)訓(xùn)基地培育項(xiàng)目；江西南昌、山東青島、北京石景山等地正在全力推進(jìn)虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

一、新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革新機(jī)遇

《中華人民共和國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和2035 年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》提出，加快建設(shè)數(shù)字經(jīng)濟(jì)、數(shù)字社會(huì)、數(shù)字政府，以數(shù)字化轉(zhuǎn)型整體驅(qū)動(dòng)生產(chǎn)方式、生活方式和治理方式變革。未來(lái)數(shù)字社會(huì)將以下一代智能網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈等為基礎(chǔ)設(shè)施，以自然人機(jī)交互、人工智能等為交互平臺(tái)，以虛擬現(xiàn)實(shí)為技術(shù)融合，增強(qiáng)客觀物理世界、融合數(shù)字虛擬世界，社會(huì)經(jīng)濟(jì)范式由信息與通訊技術(shù)+信息物理系統(tǒng)為特征的工業(yè)自動(dòng)化時(shí)代，向智能互聯(lián)技術(shù)+社會(huì)物理信息系統(tǒng)為特征的知識(shí)自動(dòng)化時(shí)代發(fā)展，社會(huì)體系與產(chǎn)業(yè)體系必將加速?gòu)墓I(yè)時(shí)代到智能時(shí)代的進(jìn)程，創(chuàng)造形成虛實(shí)共生的新型社會(huì)形態(tài)。

二、虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)

經(jīng)過(guò)幾年的波浪式、螺旋型發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)日趨成熟理性。當(dāng)前，虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)又處于一個(gè)新的發(fā)展窗口期。5G網(wǎng)絡(luò)、人工智能、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈、數(shù)字孿生等新技術(shù)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)加速融合，開(kāi)拓了新的市場(chǎng)和應(yīng)用領(lǐng)域。2021年是虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要年份：全球VR/AR眼鏡設(shè)備銷售累計(jì)超1000萬(wàn)臺(tái)，標(biāo)志著VR迎來(lái)消費(fèi)端放量拐點(diǎn)；全球虛擬現(xiàn)實(shí)行業(yè)融資并購(gòu)金額556.0億元，同比增長(zhǎng)128%；中國(guó)融資并購(gòu)金額達(dá)181.9億元，同比增長(zhǎng)788%。（數(shù)據(jù)來(lái)源：陀螺研究院?VR陀螺2021年全球XR行業(yè)年度發(fā)展報(bào)告）

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)仍面臨許多問(wèn)題和挑戰(zhàn)。一是全行業(yè)對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)系統(tǒng)性的科研仍然不足。技術(shù)研發(fā)單點(diǎn)創(chuàng)新多、系統(tǒng)性的突破少；應(yīng)用研發(fā)多，基礎(chǔ)性的突破創(chuàng)新少；娛樂(lè)性運(yùn)用多，戰(zhàn)略性行業(yè)的運(yùn)用少；視覺(jué)展示體驗(yàn)多，交互式的體驗(yàn)少。二是優(yōu)質(zhì)的虛擬現(xiàn)實(shí)內(nèi)容相對(duì)缺乏。內(nèi)容產(chǎn)出量少，頻度不夠，市場(chǎng)規(guī)模受到影響。虛擬現(xiàn)實(shí)內(nèi)容質(zhì)量與硬件性能不匹配，迫切需要更優(yōu)質(zhì)、更豐富的虛擬現(xiàn)實(shí)內(nèi)容來(lái)提升用戶體驗(yàn)，特別是在大眾消費(fèi)領(lǐng)域。三是產(chǎn)業(yè)生態(tài)還需進(jìn)一步完善。盡管很多企業(yè)對(duì)產(chǎn)業(yè)鏈中的薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行了強(qiáng)鏈行動(dòng)，但全球虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同創(chuàng)新能力仍需進(jìn)一步加強(qiáng)。

5G的普及，將解除制約虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的數(shù)據(jù)傳輸瓶頸，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及相關(guān)平臺(tái)和應(yīng)用將取得快速進(jìn)展。一是虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)深度逼真，虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境及內(nèi)容呈現(xiàn)的物理、生理、智能特征不斷豐富，實(shí)現(xiàn)從新型物理模型、進(jìn)化演化模型與虛擬孿生，到智能行為模型進(jìn)階。二是交互高度自然，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)用戶完全透明，人機(jī)交互成為人與虛擬環(huán)境的沉浸式自然交互。三是虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)功能智能化需求不斷提高，人工智能技術(shù)開(kāi)始融入虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，并逐步成為虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的重要特征。四是數(shù)字孿生的發(fā)展，即采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)建物理實(shí)體的虛擬對(duì)象，并在兩者之間建立雙向數(shù)據(jù)通道，虛擬對(duì)象依據(jù)物理對(duì)象的歷史數(shù)據(jù)和現(xiàn)實(shí)狀態(tài)變化數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)或及時(shí)地進(jìn)行相應(yīng)的更新演化，同時(shí)利用自身的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，對(duì)物理對(duì)象全生命周期進(jìn)行實(shí)時(shí)或及時(shí)的監(jiān)控、預(yù)測(cè)。

第一代互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的連接對(duì)象是電腦，其應(yīng)用主要是社交和市場(chǎng)營(yíng)銷；第二代互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)是物聯(lián)網(wǎng)，其應(yīng)用擴(kuò)展至各行業(yè)生產(chǎn)和生活服務(wù)。數(shù)字孿生應(yīng)用使得物聯(lián)網(wǎng)連接對(duì)象擴(kuò)展為實(shí)物及其虛擬孿生，將實(shí)物對(duì)象空間與虛擬對(duì)象空間融合，成為一種虛實(shí)混合空間，將物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展成為新一代的數(shù)字孿生網(wǎng)，從而大幅度提升各行業(yè)的生產(chǎn)和服務(wù)運(yùn)行效能。

三、推動(dòng)虛擬現(xiàn)實(shí)集約化發(fā)展，構(gòu)建數(shù)字經(jīng)濟(jì)新引擎

第一，立足技術(shù)原創(chuàng)，推進(jìn)前沿技術(shù)研究與創(chuàng)新。加大創(chuàng)新研發(fā)支持力度，加快落實(shí)產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)再造工程，推進(jìn)產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)高級(jí)化。依托企業(yè)和重點(diǎn)科研院所組織成立技術(shù)攻關(guān)隊(duì)伍，鼓勵(lì)整機(jī)企業(yè)與核心器件企業(yè)聯(lián)合開(kāi)展前置研究，建立重大技術(shù)聯(lián)合攻關(guān)機(jī)制。推進(jìn)虛擬現(xiàn)實(shí)前沿技術(shù)研究，圍繞重點(diǎn)環(huán)節(jié)，持續(xù)提高各類創(chuàng)新資源的研發(fā)效能。

第二，抓好技術(shù)集成，推進(jìn)顛覆性技術(shù)創(chuàng)新。將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與5G、人工智能、區(qū)塊鏈、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)有機(jī)集成，發(fā)揮新一代信息技術(shù)的整合優(yōu)勢(shì)，構(gòu)建具有通用支撐能力的技術(shù)體系，以及面向不同行業(yè)應(yīng)用的技術(shù)系統(tǒng)，持續(xù)推進(jìn)虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域顛覆性技術(shù)創(chuàng)新，如結(jié)合虛擬人體的醫(yī)學(xué)研究與教育平臺(tái)，結(jié)合數(shù)字孿生和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的智能制造，結(jié)合虛擬戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境和穿戴設(shè)備的未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)實(shí)驗(yàn)室等。

第三，加快技術(shù)推廣，推進(jìn)重點(diǎn)行業(yè)應(yīng)用示范。以融合創(chuàng)新、規(guī)模商用為目的，打造虛擬現(xiàn)實(shí)創(chuàng)新應(yīng)用示范，加快虛擬現(xiàn)實(shí)面向行業(yè)應(yīng)用和大眾應(yīng)用的滲透。加速推進(jìn)行業(yè)融合應(yīng)用落地，圍繞國(guó)防安全、工業(yè)制造、醫(yī)療健康、文教娛樂(lè)等重點(diǎn)行業(yè)和特色領(lǐng)域應(yīng)用需求，創(chuàng)新應(yīng)用種類和服務(wù)內(nèi)容，加速虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)領(lǐng)域的融合賦能，聚力打造融合應(yīng)用推進(jìn)工程。

第四，建好產(chǎn)業(yè)生態(tài)，催生新產(chǎn)業(yè)新業(yè)態(tài)新模式。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、設(shè)備與應(yīng)用的發(fā)展推動(dòng)形成新型的專業(yè)化虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)：芯片與器件產(chǎn)業(yè)，顯示與交互設(shè)備產(chǎn)業(yè)，平臺(tái)軟件與開(kāi)發(fā)工具軟件產(chǎn)業(yè)，行業(yè)應(yīng)用模擬器、虛擬環(huán)境產(chǎn)業(yè)，數(shù)據(jù)、模型與內(nèi)容產(chǎn)業(yè)，網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng)終端產(chǎn)業(yè)，VR服務(wù)產(chǎn)業(yè)。持續(xù)豐富虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品及服務(wù)供給，促進(jìn)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與實(shí)體經(jīng)濟(jì)深度融合，賦能傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。

第五，加大產(chǎn)學(xué)研合作力度，推進(jìn)區(qū)域產(chǎn)業(yè)協(xié)同。統(tǒng)籌整合與優(yōu)化配置各類優(yōu)質(zhì)資源，加大產(chǎn)學(xué)研合作力度，建設(shè)一批虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域新型研發(fā)機(jī)構(gòu)、創(chuàng)新聯(lián)合體、產(chǎn)業(yè)公共技術(shù)和服務(wù)平臺(tái)，建設(shè)具有全球影響力的科技成果轉(zhuǎn)化承載區(qū)，通過(guò)區(qū)域產(chǎn)業(yè)協(xié)同形成虛擬現(xiàn)實(shí)前沿技術(shù)研發(fā)、應(yīng)用技術(shù)熟化、商業(yè)應(yīng)用、產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的雙循環(huán)發(fā)展。

四、我國(guó)虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)前景及發(fā)展機(jī)會(huì)

在產(chǎn)業(yè)軟硬件成本門檻降低、產(chǎn)業(yè)資本集聚以及后疫情時(shí)代對(duì)生活生產(chǎn)方式數(shù)字化的剛性需求背景下，各地政府相繼出臺(tái)扶持政策以推動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，以應(yīng)用服務(wù)、終端器件、分發(fā)平臺(tái)和內(nèi)容生產(chǎn)為重點(diǎn)領(lǐng)域的虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)生態(tài)初具規(guī)模。我國(guó)擁有海量數(shù)據(jù)、廣闊市場(chǎng)空間和豐富應(yīng)用場(chǎng)景優(yōu)勢(shì)，虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)發(fā)展?jié)摿薮?。一方面，鼓?lì)人才和資本更多向科技創(chuàng)新一線傾斜，努力在前沿引領(lǐng)技術(shù)、關(guān)鍵共性技術(shù)、現(xiàn)代工程技術(shù)、顛覆性技術(shù)創(chuàng)新上取得更大突破，搶占科技創(chuàng)新制高點(diǎn)；另一方面，通過(guò)下游典型應(yīng)用場(chǎng)景適配反向促進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈上游的終端器件及內(nèi)容生產(chǎn)工具的升級(jí)迭代，推動(dòng)產(chǎn)品、應(yīng)用范式、商業(yè)模式和體制機(jī)制協(xié)同創(chuàng)新，培育一批具有國(guó)際影響力、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的品牌企業(yè)。

“十四五”期間是我國(guó)虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)走向集約優(yōu)化的關(guān)鍵時(shí)期，期待虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)迎來(lái)長(zhǎng)足發(fā)展，賦能數(shù)字經(jīng)濟(jì)穩(wěn)健前行。

打開(kāi)網(wǎng)易新聞 查看精彩圖片