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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（增强现实）、VR（虚拟现实）等为代表的XR（扩展现实）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（混合现实）。
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（山东）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（2022—2026年）》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（2023—2026年）》，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。
