专注于分享
分享好资源

前沿技术引领 产业实打实发展(创新驱动 开辟新领域③)

前沿技术引领  产业实打实发展(创新驱动 开辟新领域③)

游客在黑龙江哈尔滨冰雪元宇宙体验中心体验“雪地飞车”项目。

习近平总书记指出,要加快新能源、人工智能、生物制造、绿色低碳、量子计算等前沿技术研发和应用推广,支持专精特新企业发展。

作为新一代信息技术的前沿方向、数字经济的前沿领域,近年来,以AR、VR等为代表的XR技术及相关产业方兴未艾。当前我国的XR技术的现状如何?在哪些新领域落地应用?发展前景如何?记者进行了采访。

以虚拟现实、增强现实等为代表的扩展现实产业发展迅速

在虚拟电站中,通过AR将丰富的虚拟信息叠加在真实的设备上,帮助巡检工人更高效地检查设备状态、识别设备故障;戴上VR眼镜,就能和远在另一个城市的好友远程打一场乒乓球,击拍、回拍,几乎感受不到时延。

一般说来,扩展现实是一个综合性的概念,指通过计算机技术和可穿戴设备产生的一个真实与虚拟组合、可人机交互的环境和其中的内容,包括VR、AR和MR。

VR、AR、MR虽然都为用户提供虚拟体验服务,但在技术上有一定差异:VR是利用计算机模拟创建一个三维空间的虚拟世界,提供视景和实体行为的系统仿真;AR可理解为“真实世界+数字化信息”,是一种将计算机构建的虚拟物体、场景或系统提示信息叠加到真实场景之上的技术;MR是指合并了现实和虚拟世界而产生的新的可视化环境,用户可在其中与物理对象、数字对象共存,并实时互动。

就成熟度而言,当前以虚拟现实、增强现实等为代表的扩展现实产业发展迅速,技术、市场应用发展较快。其中,我国虚拟现实产业初步构建起以技术创新为基础的生态体系,正迈入以产品升级和融合应用为主线的发展窗口期。数据显示,2019年至2021年,我国虚拟现实市场规模从282.8亿元增长至583.9亿元,预计今年将突破1000亿元。

记者在山东潍坊高新区元宇宙科创产业园看到,这里集聚了上百家从事硬件生产、软件开发、内容制作的创新企业,产业生态圈逐渐形成。

园内的新科视典数字科技有限公司已开发多个基于虚拟现实技术打造的教育、文旅项目,把课堂、展厅“搬进”了虚拟现实空间。“过去,我们在互联网上进行信息交互,更多是在个人电脑或移动端上,而虚拟现实等技术正给我们提供一个新的入口。”新科视典联合创始人李强说,“扩展现实是高度多元化的新产业,硬件能力要提升,软件和内容也需要提升,包括存储、运算、网络等,任何一个环节出现短板,都会影响用户的整体体验。”

“融合、交互、协同”是新一代信息技术发展的突出特点,也是带动扩展现实相关产业飞跃的关键词,既包括与互联网、大数据、云计算、人工智能、5G的融合创新,也包括硬件、软件、内容方面的协同创新。

“比如,VR在硬件、软件、内容上是一种耦合共生、互相促进的关系。硬件技术和性能上的提升,会带动软件研发和内容制作上的高帧率、高清渲染、高沉浸度,给用户更好的使用体验;软件、内容上的丰富和应用场景的拓展也有助于带动行业发展,扩大硬件设备的市场需求,促进硬件技术的突破和提升。”智能穿戴设备企业PICO的消费市场负责人易煊说。

易煊说:“在技术特性上,VR需要通过计算机图形学、人机交互、近眼显示等多个技术领域的结合来实现,这就需要研发者深入了解这些技术,并在其中找到连接点和创新点。”

技术创新对扩展现实产业发展至关重要

走进位于山东省潍坊市的歌尔股份有限公司,光波导、折叠光路、自由曲面……搭载着各种声、光、电新技术的VR、AR设备佩戴起来轻便舒适,显示清晰。AR眼镜可以使佩戴者同时看到物理世界与数字对象,需要新型的光学显示技术。

“以光波导技术为例,要在一个外观像普通眼镜的镜片上显示图像,需要在镜片上做复杂的微纳光学结构,通过光学技术把微型显示屏的图像信号传导到人眼中来,这背后要利用光的衍射效应、纳米压印加工等非常复杂的原理和工艺,属于高精尖的技术。”歌尔股份产品经理李双龙说。

一副与普通眼镜重量差不多的AR眼镜,需要用到非常多的减重和小型化技术。李双龙介绍:“AR眼镜是要长时间佩戴的,所以轻便、小巧是很重要的需求。以前用的大部分材料是塑胶、镁合金,我们研发、应用了碳纤维材料和新型轻金属材料,能够减重30%以上;在缩小体积方面,用到了高度集成的系统级封装技术,在集成复杂功能的同时,使体积更小。”

技术上的创新对于扩展现实产业发展至关重要。歌尔股份营销副总裁常刚认为,VR、AR设备是多技术、多感知交互融合的系统性平台产品,在光学、声学、材料、封装技术等方面都有很高的要求。近年来,以近眼显示技术、关键器件制造为代表的技术突破,明显改善了VR、AR设备佩戴的舒适性。压缩屏幕到人脸距离的同时,能够保持画面、声音的清晰度,提升了用户体验。

追踪定位、感知交互等技术也是扩展现实产业突破的方向。“PICO在这些方面加大研发投入力度,取得了积极进展。在新产品中我们配置了毫米级精度和毫秒级延时的空间定位技术。后续还会在眼动追踪、面部追踪、自动瞳距调节等功能上有更进一步的升级。”易煊说。

“虚拟世界中,三维数据是最基础的数据,就像搭积木一样,没有数据支撑,VR、AR等就会成为空中楼阁。”据景致三维元宇宙产业研究院负责人王文新介绍,扩展现实产业的发展,离不开基础数据支撑,因此也需要全自动3D图像采集便携设备、快速低成本建模应用软件等数据工具的创新研发。

融合应用的创新生态正在形成

截至2022年底,已有20多个省份发布虚拟现实产业相关建设规划。近年来,各地各部门持续加强政策支持和规划引领,工信部等先后出台《关于加快推进虚拟现实产业发展的指导意见》《虚拟现实与行业应用融合发展行动计划》等,助力相关产业快速发展。据赛迪研究院预测,2025年国内虚拟现实产业规模有望超2500亿元。

一方面,VR、AR、MR等领域创新活跃;另一方面,更需要持续创新。联想集团较早开始布局AR研发,并将虚实映射、虚实叠加、虚实联动等技术应用于生产、维修等各个环节,提升产业智能化水平;浪潮集团2022年发布了服务于大规模、高复杂、高逼真数字场景协同创建的服务器……随着企业创新主体的不断发力,扩展现实产业发展的技术基础日益夯实,融合应用的创新生态正在形成。

同心视界智能科技有限公司成立于2017年,布局研发量子点显示材料,向产业链核心环节进军。“量子点显示材料主要应用于QLED显示技术,将解决VR、AR显示屏幕画质不清晰、眩晕等问题。”公司总经理张培顺说,“在高科技行业,竞争非常激烈,我们必须积极抢占技术制高点。”

技术是“虚拟”的,产业发展却是实打实的。2023年2月,潍坊出台《潍坊市打造元宇宙技术创新与产业之都行动计划》,从产业技术攻关、产业链条延伸等五方面发力,推动产业链上下游协调发展,打造结构合理、生态完善的产业体系。

产学研用高效协同、大中小企业融通的创新体系在加快构建。在潍坊,已形成了以歌尔股份为“链主”企业,共达电声、华光光电等为骨干的消费电子产业链、光电产品产业链。当地60所职业院校有近半开设了“元宇宙”相关专业,依托院校打造的山东省虚拟现实实训基地每年培养相关人才1200余人。