9月3日，2022世界人工智能大會落幕。此次大會上，以AI為基礎(chǔ)的元宇宙概念大放異彩，而已率先落地應(yīng)用的工業(yè)元宇宙也首次進入公眾眼簾。

平行礦山

中國寶武集團以“數(shù)實融合，產(chǎn)業(yè)元生”為概念，發(fā)布的十大具有廣闊前景的工業(yè)元宇宙應(yīng)用場景：包括遠程設(shè)備操控、協(xié)同研發(fā)設(shè)計、設(shè)備協(xié)同作業(yè)、柔性輔助裝配、現(xiàn)場輔助裝配、機器視覺質(zhì)檢、設(shè)備故障診斷、廠區(qū)智能物流、無人智能巡檢、生產(chǎn)現(xiàn)場檢測等。

智慧礦山技術(shù)和服務(wù)提供商慧拓則在大會上向世界展示了中國依托自主研發(fā)技術(shù)所打造的“數(shù)字人礦工”，能讓原本作業(yè)環(huán)境惡劣、安全風險大、勞動力緊缺的采礦業(yè)變成安全、高效的智能產(chǎn)業(yè)。

元宇宙落地

自2021年美國游戲公司羅布樂思(Roblox)頂著“元宇宙第一股”的光環(huán)成功上市以來，各大企業(yè)紛紛展開元宇宙布局。今年5月24日，微軟舉辦build2022開發(fā)者大會期間宣布將旗下的虛擬體驗平臺Mesh引入辦公軟件系統(tǒng)Microsoft，打造“企業(yè)版元宇宙”。更值得注意的是，微軟首次介紹了自身在工業(yè)元宇宙中的探索成果，川崎重工已成為其“工業(yè)元宇宙”業(yè)務(wù)的新客戶。川崎重工計劃讓車間工人佩戴微軟HoloLens頭戴設(shè)備來輔助生產(chǎn)、維修和供應(yīng)鏈管理。目前微軟的工業(yè)元宇宙已有亨氏和波音兩家重要客戶。

除了微軟進軍“工業(yè)元宇宙”外，另一個科技巨頭英偉達也瞄向了“工業(yè)元宇宙”，基于Omniverse平臺、AI以及計算等技術(shù)，英偉達可以實現(xiàn)構(gòu)建工業(yè)元宇宙的成果。6 月 30 日，西門子宣布進一步與 NVIDIA 展開合作，雙方將基于 NVIDIA Omniverse 建設(shè)工業(yè)元宇宙平臺，從設(shè)計、運營整個生命周期的沉浸式工業(yè)模擬，對傳統(tǒng)制造業(yè)進行升級。

據(jù)咨詢機構(gòu)預(yù)測，到2025年，工業(yè)元宇宙將催動全球智能制造市場規(guī)模突破5400億美元，2021至2025年復(fù)合成長率高達15.35%。

在中國，阿里巴巴、字節(jié)跳動、騰訊、網(wǎng)易等國內(nèi)互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)也紛紛跟進和加碼元宇宙布局。元宇宙正在成為貫穿工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、智能制造、數(shù)字化等多個行業(yè)的爆點。

億歐智庫發(fā)布的《2022中國工業(yè)元宇宙產(chǎn)業(yè)研究報告》顯示，短期來看消費元宇宙爆發(fā)力更強，長期來看工業(yè)元宇宙更穩(wěn)健，更易被社會接受。預(yù)計到2020年，智能制造發(fā)展基礎(chǔ)和支撐能力明顯增強，傳統(tǒng)制造業(yè)重點領(lǐng)域基本實現(xiàn)數(shù)字化制造，有條件、有基礎(chǔ)的重點產(chǎn)業(yè)智能轉(zhuǎn)型取得明顯進展。預(yù)計到2025年，智能制造支撐體系基本建立，重點產(chǎn)業(yè)初步實現(xiàn)智能轉(zhuǎn)型。

不僅是各大科技巨頭在爭相布局元宇宙賽道，一些國家的政府相關(guān)部門也積極參與其中。去年5月，韓國科學技術(shù)和信息通信部發(fā)起成立了“元宇宙聯(lián)盟”，該聯(lián)盟包括現(xiàn)代、SK集團、LG集團等200多家韓國企業(yè)和組織，其目標是打造國家級增強現(xiàn)實平臺，并在未來向社會提供公共虛擬服務(wù)。

工信部發(fā)布的《虛擬現(xiàn)實產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書5.0》中明確提出“通過財政資金促進虛擬現(xiàn)實技術(shù)產(chǎn)業(yè)化，支持面向工業(yè)、文化、教育等重點行業(yè)的虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用”。2022年開始，國內(nèi)多地政府也開始推動元宇宙產(chǎn)業(yè)前瞻性布局，并陸續(xù)出臺相關(guān)配套政策，構(gòu)建產(chǎn)業(yè)園區(qū)，設(shè)立專項基金，引進相關(guān)企業(yè)與人才，引導(dǎo)元宇宙產(chǎn)業(yè)發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計，截至2022年7月，國內(nèi)至少7省17市地方政府已經(jīng)發(fā)布元宇宙產(chǎn)業(yè)相關(guān)建設(shè)規(guī)劃，鼓勵元宇宙在包括工業(yè)制造、社交娛樂等領(lǐng)域的應(yīng)用，推動元宇宙與實體經(jīng)濟相融合，包括北京、上海、南京、無錫等。其中北京比較明確提出“加快推進元宇宙應(yīng)用創(chuàng)新中心建設(shè)”的區(qū)域是通州區(qū)。

什么是元宇宙未來的發(fā)展方向?今年，地方和全國兩會期間，多份提案議案聚焦元宇宙技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展，包括盡快出臺“元宇宙中國”的頂層設(shè)計方案;推進“元宇宙”關(guān)鍵軟硬件技術(shù)和核心組件的研發(fā)，打通元宇宙產(chǎn)業(yè)價值鏈，對現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)鏈進行強鏈補鏈;加速地方元宇宙專精特新企業(yè)發(fā)展。

近日，工信部副部長王江平在京調(diào)研虛擬現(xiàn)實等新一代信息技術(shù)在工業(yè)制造領(lǐng)域應(yīng)用情況并召開座談會，強調(diào)要針對虛擬現(xiàn)實等新一代信息技術(shù)如何賦能工業(yè)領(lǐng)域開展深入研究，進一步加快虛擬現(xiàn)實等技術(shù)在各行各業(yè)應(yīng)用，瞄準行業(yè)痛點、難點，不斷提高應(yīng)用的深度和廣度。

8月18日召開的2022全球元宇宙大會上，全球元宇宙大會主席、中國移動通信聯(lián)合會執(zhí)行會長倪健中表示，當前元宇宙正以新理念、新業(yè)態(tài)、新模式和多產(chǎn)業(yè)的發(fā)展完美互通融合，逐漸成為重組全球要素資源，重塑全球產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，改變?nèi)�球產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要力量。

與消費元宇宙相比，工業(yè)元宇宙更重視“由虛向?qū)?rdquo;的過程，關(guān)注解決確切場景中的確切問題。有多位業(yè)內(nèi)人士分析稱，工業(yè)元宇宙將覆蓋工業(yè)生產(chǎn)全鏈條環(huán)節(jié)，元宇宙在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用價值或遠大于消費領(lǐng)域。

礦山里的元宇宙

在公眾視野之外，元宇宙的內(nèi)核理論及關(guān)鍵技術(shù)在工業(yè)礦山領(lǐng)域得到了落地應(yīng)用，并取得了令人矚目的效果。

在內(nèi)蒙古的寶日希勒露天煤礦，一輛輛沒有駕駛員的無人礦車正在礦區(qū)內(nèi)穿梭自如。在礦區(qū)不遠處一座臨時調(diào)度指揮中心內(nèi)，年輕的技術(shù)員正聚精會神地盯著眼前的大屏幕，實時操控及監(jiān)測這些礦車的運行。

他們所使用的是一套由慧拓開發(fā)的“愚公YUGONG”平行礦山操作系統(tǒng)。此前的礦山無人駕駛解決方案均無法很高解決礦區(qū)十字路口通行難題。

“路口總會有礦車停下，而這個路口不一定是平路，礦車裝載了幾十噸的貨物停在坡道上，時間久了，剎車片就會失靈，會造成溜坡，非常危險。”一名該領(lǐng)域的工程師說。

而在“愚公YUGONG”平行礦山操作系統(tǒng)中，會以高精度三維地質(zhì)模型構(gòu)建“采礦元宇宙”基礎(chǔ)環(huán)境，并與實際礦車、礦山場景相對應(yīng)，搭建一個虛實互動的平行礦山系統(tǒng)。引入平行點云、平行學習、平行規(guī)劃等核心技術(shù)，讓虛擬礦山數(shù)據(jù)與真實礦山車輛數(shù)據(jù)的學習積累，“吃多塹、長多智”， 實現(xiàn)對所有無人礦車運行狀態(tài)的智能化預(yù)測，最終引導(dǎo)實際礦山朝著在“采礦元宇宙”中探索出的安全、可靠、高效、綠色、智能、可持續(xù)的道路行進，最終實現(xiàn)無人礦山整個作業(yè)流程安全、高效、低耗。

“愚公YUGONG”部署前期借助“采礦元宇宙”進行驗證，為無人駕駛系統(tǒng)研制、測試運行期礦山相關(guān)人員、財產(chǎn)的安全提供全面保障。通過對會車、跟車、繞障、邊坡卸載等危險工況進行虛擬環(huán)境下全天候、全時段、全過程仿真測試，“采礦元宇宙”深入驗證了礦車的安全距離，全面分析極寒、夜間作業(yè)、重載等條件下，無人駕駛礦車“采運排”全流程的控制參數(shù)，及其與采掘、工程、輔助車輛設(shè)備協(xié)同作業(yè)的智能規(guī)劃方案。

“采礦元宇宙”的應(yīng)用大幅降低了實地測試的風險系數(shù)，國家能源集團寶日希勒項目地處高緯極寒地帶，冬季最低氣溫可達零下42°C，慧拓基于系統(tǒng)驗證的安全剎車距離等數(shù)據(jù)結(jié)果開展實地測試，規(guī)避了極端天氣對測試安全的影響，全面保障了生產(chǎn)現(xiàn)場人員與設(shè)備安全，并通過加速算法訓(xùn)練，縮短現(xiàn)場調(diào)試時間，提升項目部署速度，在以智能化助力礦企降本增效的同時，降低實地測試的成本，并大幅減弱測試工作對生產(chǎn)活動的影響。

在2022世界人工智能大會“數(shù)聯(lián)出行，智領(lǐng)未來”智能駕駛論壇上，中國科學院自動化研究所復(fù)雜系統(tǒng)管理與控制國家重點實驗室主任王飛躍發(fā)表“從智慧出行的智能車到車智能：元宇宙中元車的平行駕駛”主題演講。作為慧拓首席科學家，王飛躍教授在演講中指出：當前，我們正在從傳統(tǒng)的“虛實對立”向智能時代的“虛實交互”發(fā)展。數(shù)據(jù)是生成智能的主要原料，由小數(shù)據(jù)生產(chǎn)出大數(shù)據(jù)，再從大數(shù)據(jù)中提煉出針對具體場景、具體問題的精準知識或深度智能，即“小數(shù)據(jù)—大數(shù)據(jù)—深智能”的過程將成為智能產(chǎn)業(yè)的標準流程。“生物人”、“數(shù)字人”、“機器人”的結(jié)合將實現(xiàn)小數(shù)據(jù)變成大數(shù)據(jù)，大數(shù)據(jù)變成深智能。人工智能不僅將改變?nèi)藗兊某鲂蟹绞�、城市形態(tài)和企業(yè)生產(chǎn)方式，也將給社會形態(tài)、人們的生活方式和思維模式帶來變革。

元宇宙是通過對現(xiàn)實世界的復(fù)刻，構(gòu)建虛擬世界，從而實現(xiàn)對生產(chǎn)、生活等各個環(huán)節(jié)的仿真。之后，通過預(yù)測現(xiàn)實世界，借助算力在虛擬世界中推多種可能性，從而使解決方案更加全面化。隨著科技手段和工業(yè)發(fā)展的進步，我國智能化礦山建設(shè)經(jīng)歷了人工炮采、普通機械化開采、綜合機械化開采和智能化設(shè)備開采階段，現(xiàn)在正逐漸發(fā)展為一個“生物人礦工”、“數(shù)字人礦工”、“機器人礦工”相結(jié)合的前沿人工智能技術(shù)應(yīng)用場景，邊緣端、作業(yè)現(xiàn)場、云端緊密結(jié)合，把物理空間的無序涌現(xiàn)歸到虛擬空間有序收斂，反過來再從虛擬空間涌現(xiàn)發(fā)散，在物理空間收斂，形成一個循環(huán)，實現(xiàn)核心知識自動化。“采礦元宇宙”將進一步利用并釋放計算機模擬世界的力量，為改進現(xiàn)有礦山“采、運、排”流程，打造新時代的智能化礦山管理運營體系提供支撐。

“愚公YUGONG”平行礦山操作系統(tǒng)在煤炭、冶金、有色、水泥四大行業(yè)礦山的落地應(yīng)用案例，展示了慧拓作為“國家隊”科技企業(yè)的技術(shù)實力、工程實力及其自主創(chuàng)新技術(shù)賦能采礦業(yè)這一傳統(tǒng)行業(yè)智能化、高端化發(fā)展的無限可能。利用“數(shù)字人礦工”，慧拓將通過打造穩(wěn)定、安全、可靠的“采礦元宇宙”實現(xiàn)以虛控實，建設(shè)安全(Safety)、有保障(Security)、可持續(xù)(Sustainability)、能感知(Sensitivity)、服務(wù)于人(Service) 且智能(Smartness) 的6S礦山。

目前，“愚公YUGONG”平行礦山操作系統(tǒng)已先后在國家能源集團、中國華能、國家電投、中國大唐、中國寶武、中煤集團、金隅集團及華潤水泥等能源和礦山集團的無人化、智能化項目中得到運用及復(fù)購，助力這些企業(yè)實現(xiàn)數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型升級和達成“雙碳”目標。

“采礦元宇宙”也在改變著采礦業(yè)人員培訓(xùn)管理方式。利用虛擬車輛，礦山在進行實地部署的同時，可對駕駛員、安全員進行遠程駕駛、系統(tǒng)操作技術(shù)培訓(xùn)，在縮短磨合期、提升項目落地效率的同時，確保安全生產(chǎn)。目前已落地應(yīng)用這一技術(shù)的陜煤集團小保當煤礦，就可通過系統(tǒng)實時監(jiān)測井下車輛狀態(tài)，并讓見習人員在虛擬空間中進行駕駛技術(shù)訓(xùn)練，規(guī)避井下實地訓(xùn)練時因人員誤操作而產(chǎn)生的安全風險。

通過不斷獲取信息，對不確定性、多樣性進行分析，“采礦元宇宙”可持續(xù)強化其敏捷性、聚焦能力、向目標收斂及完成任務(wù)的能力。過去“吃一塹、長一智”是通過在現(xiàn)實空間頭破血流甚至搭上生命的“吃一塹”，換來在虛擬空間里“長一智”。這種模式對于以安全生產(chǎn)為紅線、底線的能源、礦山企業(yè)來說，對于每一個參與生產(chǎn)活動的個人來說，都是代價過于高昂，無法承受的。在“采礦元宇宙”中暴露和解決所有的矛盾實現(xiàn)“吃多塹”的人工智能系統(tǒng)，充分體現(xiàn)了采礦業(yè)低成本、高效率、高智能的發(fā)展趨勢。

可以預(yù)見，在不久的將來，一座礦山的生產(chǎn)能力可能不僅僅取決于其實際生產(chǎn)規(guī)模與效率，更取決于與其伴生的軟件定義的人工礦山的生產(chǎn)規(guī)模與效率。作為在元宇宙領(lǐng)域最早得到落地應(yīng)用的場景，礦山元宇宙將有效促進工礦企業(yè)掌握數(shù)字化時代的話語權(quán)，成為礦山元宇宙工程化落地的最佳解決方案。

（本文來自：地球能量局）

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