产业元宇宙存在的原因
作者 | 挚物产业研究院2023-01-13

我在元宇宙“出道”了!不是通过玩游戏的方式,而是通过铸造NFT的方式。我把自己在【物女心经】专栏成立以来,发布的第一篇文章《物联网“泡”区块链,先攻“黄赌毒”再从良当大房》,铸成了我的第一枚NFT。虽然这篇文章的标题看起来有点儿HUANG,但是内容无比正经,这枚NFT已经永久写入了虚拟世界的数字记忆中。

没错,接触元宇宙之后,我的想法产生了转变,现实世界和虚拟世界在我的脑海中越来越模糊,过去的边界消失了。如果可以每天路过湘北高中篮球队的训练场,或者与名侦探柯南做邻居,何必在乎元宇宙的生活是在现实还是虚拟之中呢?

在探索元宇宙的过程中,我有了很多新奇的发现,不仅仅是铸造NFT,而且我们每个人、每个公司都可以使用简单的装备打造属于自己的数字孪生。比如使用Leica推出基于激光雷达的无人机BLK2FLY,每秒钟可达36万个“激光扫描点位”,可以产生完整的3D数字孪生。通过设计最佳飞行路径,数字孪生的清晰度和细节超过普通人亲眼所见。

这些新发现让我意识到,虽然我们的想法有时会发生跳变,但是当我们思考未来时,我们却总是在脑海中想象着,如果她继续像我们现在看到的那样运动,未来会到哪里。我们没有意识到,世界并不是呈线性运动的。理解产业元宇宙,并不是理解她现在是什么,而是理解她应该是什么。这就要回到原点,分析产业元宇宙解决的原始痛点和挑战。

产业元宇宙到底解决什么问题?

首先,互联网的发展遇到了天花板。

这是一个很明显的痛点。数据显示,截至2021年6月,我国网民规模达10.11亿,互联网普及率达71.6%,然而中国移动互联网人数增长和人均上网时长增长,都在逐渐停滞。互联网企业迫切需要一个新的叙事逻辑,突破增长的极限。用户在线时长的增长动力,来自两个方面,一是VR等新设备创造更具沉浸感的线上体验,带来新的增量时长,二是更深度的挖掘时间分配,把人们传统意义上仍然花费在线下的时长,转化到线上。在互联网诞生之后,其实一直都存在一个和我们现实世界平行的数字世界,一个2D形态的元宇宙。屁股决定脑袋,只不过这个2D元宇宙,我们的“屁股”紧紧坐在现实世界,数字世界是物理世界的附属品。之前我们没有思考过,如果数字世界与物理世界平起平坐,甚至超越物理世界的情景将会怎样。

当我们逐渐把“屁股”从现实世界,挪到虚拟世界的过程中,大致可以分成两个阶段:虚拟拟物阶段和虚拟原生阶段。拟物阶段,虚拟世界的事物大多是对现实世界的照搬,比如电子邮件模仿书信,网上购物模仿集市交易,网络社交模仿聊天。原生阶段,虚拟世界的事物突破了现实世界的束缚,会诞生一些只有在虚拟世界才有的东西,比如头像、数字身份、开源、众筹,当这些想象力被开启,会诞生无穷无尽的以前根本不可能存在的事物。VR艺术家安娜的作品

参照中国万向控股副董事长兼执行董事肖风博士的观点,互联网给我们带来了一个平面的、二维的虚拟世界,而元宇宙将会给我们带来一个三维的、立体的虚拟世界,其中的时间和空间都可以被重组。新技术带来了虚拟人物、数字化身等数字化、虚拟化的人类。现在全球有70亿人口,而这些虚拟的偶像和数字化身,数量可能达到700亿。人类一直在寻找新的商业场景、新的消费需求,元宇宙会帮助我们把商业场景从物理空间拓展到虚拟空间。

其次,工业领域的发展同样需要突破瓶颈。

回看人类历史上每一次技术跨越,生产力变革永远不会缺席。机械时代,蒸汽机被发明,解放了人力,生产力实现飞跃。电气时代,工业品成为标准化的大众消费品,创新的成本大幅降低。信息时代,全球化的产业分工体系形成,产业链的协助成本极大节约。

智能时代,物质极大丰富。2021年9月,全国机动车保有量达3.90亿辆,全国机动车驾驶人4.76亿名。2021年中国人均汽车保有量,已经超过了我国在1980年的人均自行车拥有量。机器的生产效率不再制约生产力的提升,人的知识、经验、创新力和服务能力成为瓶颈。工业系统越是复杂,人的学习曲线就越缓慢,而当人的学习曲线落后于技术的进步时,人就会成为制约技术进步和应用的瓶颈眼见着技术即将打败人的经验,机器的知识终将超越人的知识,元宇宙可以作为一个宏大愿景,解决知识的产生、利用和规模化复制的瓶颈,实现工业企业价值创造的新突破。在虚拟的数字空间,各种技术不断积累动态数据,重构生产过程。数字孪生在物理世界与数字环境之间建构起关系,对生产过程进行回溯和预测。元宇宙的实现重点在于仿真和自主控制。通过参数的调整、计划的变更,难以在物理世界实验的选项,可以在元宇宙进行。

第三,我们不得不等待一场金融革命。

上面这句是约翰•希克斯的名言,他是英国著名的经济学家、诺贝尔经济学奖获得者。第一次金融浪潮,形成企业债券市场。瓦特虽然改良了蒸汽机,但是普及并没那么容易。英国依靠中央银行和商业银行体系,最早推出了企业债券,为蒸汽机的发展提供了大规模、可持续、低成本的资金。第二次金融浪潮,形成了证券交易所。爱迪生发明电灯,福特创造了T型车,洛克菲勒创办标准石油公司,背后都离不开纽约证券交易所,用股权融资代替债券融资,投资银行完成了对实业的布局。第三次金融浪潮,风险投资模式兴起。风险投资体系在支撑技术创新和产业升级方面,起到了突出的作用,助推了信息时代的崛起。

随着金融与实体产业的关系越来越难以分开,无数个普通人的经济金融活动,推动了新一轮金融浪潮的涌动。比如用户创作的UGC内容,为互联网提供了价值;用户愿意用自家的服务器为邻居提供存储空间,也对互联网提供了价值。用户做了贡献,创造了价值,收益应该属于用户。用户有什么办法来确认这个收益呢?这时就离不开区块链。通过过去12年的实践,区块链已经为元宇宙建立了一个非常完整的运行良好的去中心化的金融市场体系,元宇宙正是建立在这样一个金融市场体系上。

如今开源也已经渗透到金融服务领域,金融正在经历从大型主机式金融机构,到金融即服务,再到开源原生金融的转变。开源运动将催生更多的金融服务企业,同时也将推动现有企业更快地创新,特别是将影响开发者在金融服务中构建软件的方式。在开源的浪潮助推下,元宇宙所倡导的金融市场是数字金融市场,而不是传统的金融市场。她会产生新的货币市场、资本市场和商品市场,从而掀起更加波澜壮阔的技术变革。

在以上三种变革力量的综合作用之下,产业元宇宙呼之欲出。

无论是技术迭代、产业变革还是金融演进,元宇宙提供了一个终极愿景,其中包含一套整体性的科技、市场和金融解决方案。

随着元宇宙的演进,可能还会带来意想不到的效果。《寻梦环游记》的经典对话:“死亡不是生命的终点,遗忘才是。”再伟大的灵魂,只能随着肉体的消亡而灰飞烟灭。但是元宇宙为我们创造了一个始终在线的数字分身,或许可以载着我们从肉体凡胎的此岸,到达超脱轮回的彼岸。

产业应用为元宇宙带来新视角

虽然最近元宇宙Meta-verse被热炒,但一个同词根的术语也值得被关注,Meta-model。这个词汇在产业人中相对熟知。Meta-model已经存在数十年,并不是新东西,从字面上理解,它是指模型的模型,由元模型Meta-model可以构建一个整合管理的系统。

什么意思呢?在产业中,我们经常会强调数据的重要性,但现实情况往往是给了你数据,你依然不知道如何去操作和改进。比如一个人炒股,天天盯着股价看,仍旧不会投。专业的投资人不只是看股价波动,还要了解企业的基本情况,发生了什么新闻,有没有并购事件,推出了什么新产品。这些还不够,投资人还会看行业趋势,整体的发展方向,这个公司的上下游产业链等很多信息。还有些投资人会参与企业管理,为企业发展提供帮助,让企业变得更好。所以炒股不能只盯着数据看,还要了解股票背后的企业,并为企业的发展助力。这就是从数据(Data),到模型(Model),再到元模型(Meta-model)的思维逻辑。

说回与Meta-model同词根的Meta-verse元宇宙,如果元宇宙在各行各业落地应用,需要满足多种条件才能成为产业元宇宙。

第一是产业元宇宙的纵深更大,不仅要做到了解、控制,更要实现管理。

怎么区分控制和管理?比如一台风机,我们调整它的状态,实现最大风能捕获,这是控制。如果我们做到它的健康衰退评估,将这些知识与风机的结构设计、控制逻辑相关联,使它能够在不同健康模式下,都能保持最佳的状态,这是管理。

第二是消费元宇宙不一定有目的,但是产业元宇宙需要很强的目的性。

互联网、大数据、人工智能…应用这些技术不是目的,工业领域往往有很强的目的性。目的并不是解决可见的技术问题,目的是在不可见空间内发现问题、解决问题和获取价值。

明确目的,可以更好的做决策。工业领域的目的性很强,每个目的背后都有痛点问题。数据不能标准化是痛点、质量需要提升是痛点、数据量太大是痛点、资源浪费是痛点…从每个痛点向前溯源,人、机、料、法、环,直到分析出痛点的来源,再分析哪些是可以数字化的,哪些是不可以数字化的,形成数字化转型的目的。这是一个系统性的工程,从痛点(Pain)到目的(Purpose)。


 

第三是产业元宇宙的价值在于,不仅要解决显性的问题,更要解决隐性的问题。

为了解决“可见”的问题,很多企业开展了工业互联网项目,引进传感器、边缘计算设备,强调要探索数字孪生,这些都是惯常的做法,但是却往往忽略了一些根本性的问题。

因此工程师们提出CPS(Cyber-Physical System)和数字孪生,来解决这些问题。从字面翻译,CPS是信息-物理系统,也可被译为赛博-实体系统网络实体系统或虚实整合系统,也称赛博系统。那么,有哪些问题和挑战是以往解决不了的?是那些工业系统中还没有被充分认知的“不可见”问题,比如,制造过程中的设备异常信息,包括:抖动、干扰、失真、老化以及人为操作不规范导致的误差累积等情况。如果CPS、数字孪生仅仅被用来解决可见的问题,很容易被误解和误用,就无法体现出国家提出的“降本增效”这一理念。

怎么被误用的?就像照镜子。镜子可以反映出来这个人美不美,衣服有没有穿对。企业也用数字孪生来照镜子,反映设备的运行情况,仅仅能满足可见范围内的信息。但实际上数字孪生并不仅仅是镜子,它的能力在于建造了数字孪生体,能够像医生一样发现不可见的问题,与医生的“望闻问切”很相似,CPS需要依赖于大数据经过专家系统所训练出的一种“诊断”机制,这和人工智能领域中的机器学习、深度学习有着千丝万缕的联系。现阶段工业和制造企业最主要的痛点是如何去解决和避免不可见的问题。不可见的问题包括哪些?比如设备性能的衰退、精度的缺失、易耗件的磨损和资源的浪费等。合理利用CPS系统可以有助于工业领域的相关企业实现真正的数字化转型,诸如,工厂的任务排产、货物的堆放、AGV小车的路径规划、资产生命周期管理等方面进行优化决策。

CPS系统中最主要的两个部件,分别为”物理建模“+”数据汇聚“,这也符合如今元宇宙的基本要素。正如下图所示,工业领域通过工艺制造人员通过CAD(计算机辅助设计软件)、CAM(计算机辅助制造系统),生成3D模型,同时还有很多软件支持虚拟装配,可以在软件中实现零部件结构上的动画仿真,如Solidworks或Autodesk Inventor。下图中的机器人作为工业领域中的重要成员,可以直接获取由CAM生成的NC文件,进行动作执行,也可以将NC文件发送给数控机床进行生产制造。当有了这些模型和工艺执行程序之后我们可以导入到,一些虚拟投产(虚拟调试)的软件中,如西门子的NX系统中进行设备间的仿真。与设备间的通讯,如今也是非常的便利,随着德国工业互联网和工业4.0的大力推广,诸如OPCUA这类标准化工业接口,以在很多虚拟调试软件中集成,从高校普及的FactoryIO软件到刚才所述的西门子全系列软件都做到了完美兼容。实际操作人员只需要链接OPCUA的订阅地址,勾选所需的数据节点就可以轻松获取数据,并可以与数据进行读写交互,这样一来就实现了模型与设备数据的完美对接。这里,一个基本型的赛博系统雏形已经实现。

CPS中的实体系统代表的是对功能性的管理和建模,赛博系统是对实体、环境和活动之间关系性的管理和建模。CPS是赛博空间中的通信、计算和控制与实体系统在所有尺度内的深度融合,是可以持续传承的智能系统。以物联网为重要元素的CPS,能够将整个价值链上的环节相连,使位于产业链各个位置的角色能够以很低的成本,直接服务于用户,也使得产业链之间在服务方面的协作成本降低。因此,从某种意义上来说,产业元宇宙的基础是CPS。


 

第四是产业元宇宙需要基于CPSS(社会物理信息系统)构建操作系统。

其实操作系统并不是科技领域的独创,人类自古以来就建立了自己的操作系统,并且随着技术的进步,操作系统的含义也在不断演进。什么是人类的操作系统?法律、规则、宗教,这些操作系统中的指令通过人与人之间组成的社会关系,层层分发,层层下达。什么是PC和移动互联网时代的操作系统?Windows、Linux、安卓、iOS,这些操作系统调度的是PC或者手机中的计算和存储资源。

那么,产业元宇宙的操作系统如何构建?这个操作系统需要调度空间、物体、多种数字身份,并且融入经济规则、市场和交易。比如在工业场景中,产业元宇宙的操作系统需要调度的是“人、机、料、法、环”,连接虚拟世界和物理世界,并构成经济闭环,因此它很可能将融合人类操作系统与PC时代操作系统的两种形态。

构建产业元宇宙的操作系统,前提是理解CPS。看懂CPS,才能真正撬动产业元宇宙的万亿级市场。CPS通过构筑信息空间与物理空间数据交互的闭环通道,能够实现数字世界与物理实体之间的交互联动。数字孪生为实现CPS提供了清晰的思路、方法及实施途径。

数字孪生的重点在于机理模型,CPS的重点在于数学模型,两个模型综合应用产生新的产品、新的模式和新的业态。CPS将整个物理世界的规则进行建模、预测、优化和管理,CPS不仅是“桥梁”、“总线”,或者“系统”,它的精髓在于对数字世界的营造。CPS更为本质的意义在于,它是智联网互联与改造整个物理世界的底层思维基础。如同互联网改变了人与人、人与数字世界之间的互动一样,以CPS为核心思维的智联网将改变人与物、物与物,乃至物理世界与数字世界的互动方式。


 

理解了CPS,我们就容易过渡到CPSS社会物理信息系统(Cyber-Physical-Social System)。CPSS是在信息物理系统的基础上,进一步纳入社会信息、虚拟空间的人工系统信息,将研究范围扩展到社会网络系统,它包含了将来无处不在的嵌入式环境感知、人员组织行为动力学分析、网络通信和网络控制等系统工程,使物理系统具有计算、通信、精确控制、远程协作和自治功能,注重人脑资源、计算资源与物理资源的紧密结合与协调。它通过智能化的人机交互方式实现人员组织和物理实体系统的有机结合,使得人员组织通过网络化空间以可靠的、实时的、安全的、协作的方式操控物理实体。

疫情为数字化转型按下加速键

人的适应能力是非凡的,上面的两个统计结果很具有代表性。自从疫情爆发以来,人们快速适应了远程办公的模式,而且很多之前反对在家办公的企业也认可居家办公效率更高。根据普华永道在全球范围内的研究显示,83%的企业和70%的员工认为他们的远程工作是成功的,52%的企业反馈远程工作更能提高效率。结果表明,在疫情结束之后远程工作可能会成为一种新习惯,在企业中被保留。毕竟既能节省办公室租金,又能提高效率,何乐不为呢。另一份调研也显示了同样的趋势,根据爱立信的统计,目前中小型企业中40%的白领在远程办公,到2030年这个比例可能提升到58%。

不仅办公方式进行了变化,新冠肺炎疫情无疑对当前国内经济造成了更为深刻的影响。从零售餐饮、住宿旅游、交通运输、文化娱乐等行业营收大幅下滑,到制造业、房地产、施工建筑等因人流、物流受限而复工复产缓慢,再到在线教育、在线医疗、生鲜物流等科技公司的异军突起,疫情对中国各个行业都带来了不同的挑战与机遇,而这些变化可能会长期影响到行业未来发展趋势和竞争格局。

危中有机,每枚硬币都有两面。参照SARS的情况,2003年非典爆发,当年二季度经济增速比一季度放慢2个百分点。但同一年阿里淘宝网上线,京东也开始试水线上销售,为未来电商行业的爆发播下了种子。

2019年以来5G、云平台等新型基础设施的部署为产业元宇宙奠定了有力支撑。从2020年初席卷全球的疫情,造成了居家工作时间延长、远程控制的需求增长,无疑加速了各行各业数字化、智能化转型的进程,把人类迈向全面数字化的进程推动了一大步。在物联网、边缘计算、云计算、5G、人工智能等智能科技的推动下,从居家办公、远程学习、在线游戏再到智能制造和智慧零售、智慧城市、智慧交通,各种新技术、新业态蓬勃发展,不仅在疫情中彰显出化危为机,逆势增长的创新力量,而且带动了传统行业提质增效数字化和智能化的变革。


 

根据德勤的研究,因疫情造成的社交隔离激发虚拟会议、AR测温、云端展览等需求爆发

科技企业获得了明显的发展机遇,尤其在疫情防治中,科技的巨大作用愈发彰显。例如,由于疫情减少线下交流的机会,以通信服务、在线服务、云服务、人工智能、智慧服务平台为代表的科技行业在这一轮疫情中得到了快速的发展。据估计,Meta已经售出了大约800万台Oculus Quest 2,几十款虚拟现实游戏的销售额也超过了100万美元。与手机和游戏机的销量相比,这些数字微不足道,但与10年前几乎不存在的虚拟现实市场相比,这个数字是非常巨大的。

面对疫情的影响,传统产业也在加速转型升级,打造新的业态模式。预期将会有更多的制造企业着手数字化转型,打造智能制造工厂,以提高企业生产的质量和效率。这些企业试图聘用更多的高科技人才以及高技能、多技能复合型工人,减少对人工的依赖,更好地应对劳动力的波动。同时,零部件标准化、物流智能化、加强供应链抗风险能力也将受到越来越多的重视。

根据官方报道,2020年一季度中国汽车制造业因为延迟复工等因素造成产能利用率为56%,同比下降21.4%。但同时,我们也看到一些在疫情之前已经开始布局智慧供应链的企业,在此次疫情中,则表现的很从容。根据国际数据公司IDC的数据,截止2020年年底,三分之一的制造业供应链通过基于数据分析的认知能力,将成本效率提高10%,服务绩效提高5%。

在过去一年,企业中以虚拟方式访问客户和同事的程度达到了极致,这也导致人机接口的加速发展。一夜之间,新的工具和新的工作方式变得司空见惯。数字化渠道成为主要的互动来源,释放出新的市场潜力,并为重建同理心、归属感和人际关系带来全新挑战。持续进步的软件和技术解决方案也在不断检验和支持各种工作关系和协作方式。

疫情期间的经历还进一步强化了这个世界的万物互联程度,加深了人类对自身和地球的影响。可以预期,在今后的12到18个月里,各企业将越来越关注企业的革新、发展以及未来定位。企业高管们将通过支持试点项目,鼓励业务模式创新,而新兴技术将帮助企业提高效率和市场竞争优势。主动与新公司合作已成为一个引人注目的新趋势。同样根据IDC发布的数据,2022年在不断高涨的客户预期推动下,将有25%的制造企业参与跨行业合作,从而将收入提升10%。

同时,数字化技术的深层次应用,可以帮助提高员工的协作效率,抓住促进业务增长的关键要素,更高效地应对市场需求的波动,实现产品的创新;而基于工业互联网的远程智能服务,通过AR、AI等技术进行远程指导,对设备的运行状态监控进行故障预警。由此可见,商业智能BI、大数据分析和人工智能AI等技术的实际应用将更受重视,并对数据分析师提出迫切的需求。随着新技术、新产业的兴起,将大大提升企业乃至整个社会的运营效率,我国产业技术变革的脚步将更加快捷。


 

典型行业在信息化、智能化、网络化和自动化的成熟度差异,来自埃森哲分析和专家访谈

疫情缩减了人们的线下活动空间,线上活动迎来增长,对虚拟世界的时间精力投入增加,也在让人们对虚拟世界的价值认同不断增强,从文化层面为元宇宙的到来做好了铺垫。在产业端,很多企业重新评估对物理资产、基础架构和人才的需求,并打开通向极致数字化、扩展价值链和新合作关系方法的大门。企业开始意识到提升供应链的抗风险能力是当务之急,对运用各种数字化技术的热情高于以往,为产业元宇宙的未来发展埋下伏笔。

 


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