多技术融合推动，元宇宙应用破局向前 | 爱分析报告

随着传统互联网向Web3.0的跃进、数字化水平的提高以及XR、人机交互等硬科技设备的不断涌现，元宇宙的构建变得更加趋于可行。国家在十四五规划中也提及元宇宙，指出需要加强元宇宙底层核心技术基础能力的前瞻研发，推进深化感知交互的新型终端研制和系统化的虚拟内容建设，探索行业应用。泛娱乐、工业元宇宙、数字文旅、混合办公等元宇宙的应用开始逐步推动落地。

与此同时，由于元宇宙的技术支撑体系非常庞杂，需要5G/6G、人工智能、云计算、区块链、物联网、三维建模与渲染等诸多技术的深度融合，甚至还需要全息显示、脑机接口等技术做支撑，而各条技术线发展的成熟度存在明显差异，元宇宙作为技术“集大成”的应用形态，其发展势必需要一个相对长期的过程。

随着AIGC技术取得重大突破，作为元宇宙引擎层的一项重要组成部分，可极大促进元宇宙高质量内容的生成，以AIGC、三维图形图像引擎为代表的关键技术的突破，将为元宇宙的落地提供新动能。

在此背景下，为了帮助各行业了解元宇宙落地过程中遇到的难点与挑战，以及当前的优质厂商，2023年3月17日，爱分析正式发布《2023爱分析·元宇宙实践报告》。

报告关键发现

1.  工业元宇宙

工业元宇宙，作为元宇宙+产业应用的典型代表，工信部也于2022年牵头发布了发布《工业元宇宙创新发展三年行动计划（2022-2025年）》，显示了政策层面对工业元宇宙的重视与支持。工业元宇宙可以让工业现场、价值链处于数字化及可视化的状态，有助于打破工业生产现场的物理空间与时间限制，扩大信息获取的范围、效率，并且可进行模拟试错，对工业企业提升作业效率、降本增效意义重大。但受限于技术体系复杂、标准尚不统一等问题，工业元宇宙目前的应用广度和深度仍旧相对有限。

产业界目前主要从工业现场的数据采集清洗与分析、展现以及XR设备实现虚实互动、数字孪生进行虚实融合等维度展开应用实践。借助数字孪生尤其是国产化的图形图像显示与交互技术，不仅有助于强化工业元宇宙的关键技术储备，还有助于增强技术自主可控性，降低数据安全风险，从而为更多价值链环节、更多行业场景提供应用价值。

2.  数字人

数字人，是融合人的外形、思维、行为三要素的数字化载体，是技术与场景深度融合的综合产物。伴随着元宇宙、Web3时代的迎面而来，数字人不仅有望成为下一代互联网人机交互的重要入口，承担信息传递、实时交互的重要职责，还将随着应用的持续深入，成为人类在虚拟世界中的重要的数字资产甚至是情感连接纽带。目前主要在AI新闻播报、智能陪护、智能助理、直播带货等场景，已服务于诸多行业应用领域，有助于低人力成本，提升了服务的人性化程度、智能化。但目前仍旧面临智能化程度不足、制作及运营成本高昂、商业化落地情况不佳问题，本质上是技术与产品，尚未在场景端形成深入、可持续的应用价值和交互体验。

鉴于此，业界目前也在积极从单点突破、一体化解决方案两方面进行尝试。一方面，寻求在建模、动作捕捉、驱动、渲染等环节的单环节优化方案；另一方面，以百度、华为、商汤科技等为代表的业界大厂也在不断尝试将数字人的整个创建、智能交互甚至运营环节打通，形成一站式数字人解决方案平台。随着人工智能技术的快速发展，尤其是AIGC技术的突破，将有望从制作成本、交互智能化与体验方面给数字人的制作与应用带来实质性改观，帮助数字人深入场景，扎根成长，促进数字人行业的健康、快速、可持续发展

01 报告综述

元宇宙作为下一代互联网的典型代表，很可能将是人类数字化生存的终极形态，将带来更高维的信息密度和数据价值。从技术构成来看，元宇宙包括基础设施层、引擎层、交互入口层和应用层。工业元宇宙、数字人则是元宇宙在落地应用中最为热门的两大领域。具体如下：

首先，工业元宇宙，作为元宇宙上层应用场景的典型代表，一直以来都是元宇宙落地的热门方向，工信部也于2022年牵头发布了发布《工业元宇宙创新发展三年行动计划（2022-2025年）》，显示了政策层面对工业元宇宙的重视与支持。工业元宇宙可以让工业现场、价值链处于数字化及可视化状态，有助于打破工业生产现场的物理空间与时间限制，扩大信息获取的范围、提升信息获取的时效性，还可进行模拟试错，对工业企业降本增效、提升作业效率意义重大。但受限于技术体系复杂、标准尚不统一等问题，工业元宇宙目前的应用广度和深度仍旧相对有限。借助数字孪生尤其是国产化的图形图像显示与交互技术，不仅有助于强化工业元宇宙的关键技术储备，还有助于增强技术自主可控性，降低数据安全风险，从而为更多价值链环节、更多行业场景提供应用价值。

其次，数字人，是融合人的外形、思维、行为三要素的数字化载体，有望成为下一代互联网人机交互的重要入口，承担着信息传递、实时交互的重要职责，甚至随着应用的持续深入，数字人还将成为人类在虚拟世界中的重要的数字资产甚至是情感连接纽带。但数字人目前面临智能化程度不足、制作及运营成本高昂、商业化落地情况不佳等问题，本质上是技术与产品，尚未在场景端形成深入、可持续的应用价值和良好交互体验。随着人工智能技术的快速发展，尤其是AIGC技术的突破，将有望从制作成本、交互智能化与体验方面给数字人行业带来实质性改观，帮助数字人深入场景，扎根成长，促进数字人行业的健康、快速、可持续发展。

综上，本报告选取工业元宇宙、数字人两个市场作为重点研究对象，围绕相关组织的元宇宙应用实践展开研究。

02 工业元宇宙

2.1工业元宇宙发展历程

工业元宇宙是指面向工业企业降本增效、提升作业效率等需求，在新一代信息技术引领下，借助物联网、数字孪生、人工智能、自然交互、区块链等各类新技术群的融合，通过对设备、产线等要素的数字孪生镜像构建，实现工业企业全价值链的虚实融合，赋能工业企业的研发设计、工艺流程管控、设备运维、仿真测试、售后培训等全链条场景，助力工业制造、建筑工程、能源、交通、航空航天等领域企业的智能应用深化和效能提升。其本质是元宇宙在工业领域的垂直化应用，是数实融合发展的新型载体。
从发展过程来看，参考《工业元宇宙创新发展三年行动计划（2022-2025）》并结合爱分析调研，横向角度，工业元宇宙已在工业的研发、生产、管理、销售、实训等阶段有不同程度应用；纵向角度，工业元宇宙已实现设备、产线、工厂甚至产业链级的应用，对企业提质降本增效、服务产业链治理与供应链优化起到了重要作用。

图1：工业元宇宙的主要技术构成示意
从技术构成来看，首先，工业元宇宙，需要高效基础的网络和算力等基础设施来有效支撑大范围的工业级数据的采集与运算，将工业现场各部分业务系统的数据快速融合起来，再配合上述基础设施进行实时、更深层次的分析处理，进而形成工业元宇宙的底层物理环境。其次，需要SCADA（数据采集与监视控制系统）、DCS（分散控制系统）等工业控制系统及CADCAE传统工业软件，主要实现各项设备及生产数据的采集以及生产过程的自动化控制与执行，是工业元宇宙信息采集、虚实交互的重要支撑；再次，需要人工智能技术，利用算法模型将所采集的数据进行数字化的模拟、推演去提升传统工业软件的模拟速度与精度，甚至可以做一些预测性的维护预警。最后，图形图像显示与交互技术，主要是通过与物理实体环境的连接，获取现场实时数据并予以可视化，同时与CAD、CAE等传统工业软件进行交叉融合，在数字空间内完成工业生产现场的镜像生成及交互操作，可极大提升信息密度、创新工业现场管理模式。

从应用实践来看，国外类似达索等一些老牌工业企业、Autodesk等设计软件公司，之前也曾介入到工业元宇宙中来，但这些企业，尤其是老牌工业企业，其更多是基于多年来积淀而来的行业经验，通过与一些新兴的技术的融合，面向集团内部所进行的一些方案创新，到后来才对外输出一些整体化解决方案。由于涉及到的技术领域复杂繁多，在国内，能够提供全套的、比较完整方案的机构，目前还相对比较少。

2.2工业元宇宙目前面临的主要问题和挑战

工业元宇宙的发展，其背后，本质上反应的是工业发展的完整历程，即从机械化、电气化、信息化到目前的数字化与智能化时代。工业元宇宙即是数字化与智能化大背景下，依托多技术群对提升工业生产及管控效能目标的一个复杂、系统化落地的过程，整体在国内还处于相对初级的阶段。

当前来看，国内工业元宇宙还面临如下主要问题：

1)  技术储备仍旧不足。工业元宇宙需要硬件设施、基础软件、虚拟平台、内容生产、人工智能图形图像显示与交互等多种技术的深刻融合，国内目前在基础软件、人工智能、图形图像显示与交互等关键技术方面，仍旧存在短板，且技术间的深度融合仍需突破。

2)  缺乏统一的标准体系。国内的工业元宇宙起步相对晚，应用也并不广泛，目前还缺乏诸如标准化路线图、技术架构标准、数据接口协议及标准等均还缺乏完备的标准体系，从架构搭建、数据获取两大维度对国内元宇宙的发展形成了制约。

3)  数据安全问题突出。国内的很多基础工业软件，都依赖国外供应商，但工业生产领域，会涉及大量工业企业的关键核心数据，在当前的国际竞争环境下，数据安全问题显得尤为突出。

4)  应用场景的广度及深度相对有限。无论是横向的价值链维度还是面向不同行业，国内的工业元宇宙应用还相对初级，虽然在产品的数字化设计、重大设备及产线管理、城市管理等方面已有不同程度的应用，但还是需要在政策、产业界的持续推动下，往工业制造、冶金、港口、航空航天、能源、交通等领域纵深发展，同时往研发制造、生产、销售、培训等环节不断拓展，加深仿真测试、设备及产线运维、自动驾驶等更丰富场景的应用。

2.3工业元宇宙当前的主要解决方案

从业界实践来看，目前工业元宇宙领域主要有以下几类应用方向：

1)  工业现场的数据采集清洗与分析、展现：由于工业生产现场设备类型和种类繁多，不同设备的型号及通信协议存在差异，通过打通协议、安装传感器等方式，将各类物理设备数据的基础数据进行采集，然后通过大数据技术进行数据清洗，最后以二维图表的形式进行实时展现，便于企业管理者对工业生产的各方面、各部门数据进行分析挖掘、有效决策。

2)  XR设备及配套系统进行虚实互动：利用XR设备作为交互平台，借助通信网络，让后台工程师团队、后台知识库能够与前端XR设备进行信息的实时交互，以远程协助方式，提升现场作业人员的作业效率。

3)  数字孪生实现虚实融合：通过数字孪生、图形图像显示与交互技术，对建筑、厂房、产线、设备进行高精度的复刻，形成数字镜像，实现物理世界与虚拟世界之间的映射、重构；同时通过IoT平台等方式，实时接入物理世界的真实数据，通过虚实交互融合，进行分析、模拟、推演，从而实现更好的感知、试错、预测以及反控，实现“数”与“实”深度融合。随着部分厂商在图形图像显示与交互技术领域的技术国产化突破，将有助于我国在工业元宇宙领域的技术储备的提升，加速行业应用，逐步应对数据安全问题。

03 数字人

3.1数字人当前的应用现状及面临的主要挑战——技术、成本、场景成主要制约因素

数字人，是融合人的外形、思维、行为三要素的数字化载体，是技术与场景深度融合的综合产物。伴随着元宇宙、Web3时代的迎面而来，数字人不仅有望成为下一代互联网人机交互的重要入口，承担信息传递、实时交互的重要职责，还将随着应用的持续深入，成为人类在虚拟世界中的重要的数字资产甚至是情感连接纽带，其价值势必会伴随技术的持续成熟、应用的持续深化而加速演化升级。AI新闻主播、智能陪护、智能助理、直播带货等，数字人如今已服务于诸多行业应用领域，在大幅降低人力成本的同时，也一定程度上提升了服务的人性化程度、智能化程度以及时间跨度。然而当前数字人的应用发展也面临着一些问题和挑战，主要有以下几方面：

图6：数字人当前发展面临的主要问题与挑战

1)  产业发展还相对处于早期，技术发展仍不成熟。

从数字人的技术构成来看，除了底层的计算、通信、显示技术外，关键还需要建模、渲染等数字人开发技术，以及由AI赋能的智能生成、驱动、交互技术，分别为数字人提供外形、“灵魂与大脑”。尤其是在智能化方面，需要NLP、知识图谱、语音视觉识别等众多AI技术共同聚合创新，并做到口型适配。从结果来看，数字人的形象与早期相比并未出现明显进步，智能化驱动与交互效果也差强人意，存在动作僵硬、肢体和语音不协调等问题，无法像真人一样实时获取交互内容并进行智能化实时反馈，整体的使用和交互体验还有待改善。

2)  数字人的制作周期长、成本高。

数字人按照角色的类型风格可以分为写实/超写实、二次元、卡通角色三大类。目前应用趋势在往写实/超写实风格的数字人加速演进，但这类数字人从形象构思与设计、建模、骨骼绑定、贴图、动作捕捉、驱动、渲染等完整流程，通常需要以月为单位进行各细分环节的创作实施，并且构建成本至少都在百万量级，制作成本高昂且周期较长，制约了其在终端的快速迭代发力。据英伟达官方消息，其黄仁勋虚拟人在发布会上出镜仅14秒视频，却共有34位3D美术师和15位软件工程师协同参与，总计近千工时，成本可见一斑。

3)  数字人的后期运营成本高昂，同质化严重，商业化情况普遍不佳。

数字人主要分为to C的偶像型、to BG的服务型数字人两大类。To C数字人，主要集中在游戏主播泛娱乐、电商及游戏直播等场景，但在场景内缺乏有效交互，更强调单向、标准化内容输出，没有差异化特点，效果无法保证，而且to C端的数字人，完成数字人制作只是“万里长征的第一步”，后期IP的持续打造和粉丝运营才是关键，与制作阶段成本相比，数字人运营阶段的成本则更高；而to BG的服务型数字人，应用场景相对简单，但需要对行业知识库进行持续更新。整体而言，目前数字人的前端应用效果并不理想，商业化空间并未打开。

3.2数字人行业的破局实践思路——AI技术或成破局关键

面对数字人领域当前由于技术、成本所限，致使应用端无法大规模有效落地进而使得行业陷入发展瓶颈的情况：

图7：业界对于数字人应用的路径探索思路一方面，业界也在寻求在建模、动作捕捉、驱动、渲染等环节的单环节优化方案。

比如在建模环节，相较于传统的CG建模，静态扫描、动态光场重建技术也被引入，不仅效率大幅提升，也克服了传统CG依赖人工导致的成本高、产能低、品质精度不够的弊端，借助相机阵列和三维扫描仪，制作时间与成本已大幅降低，且效果更好。同时，业界也在尝试利用人工智能进行建模，相较于相机阵列、三维扫描仪的数字人制作成本，AI建模可进一步大幅降低制作成本，但仍旧限于关键技术的制约，尤其对超写实级的数字人，AI建模仍旧有较大提升空间。在驱动环节，AI驱动也在逐步成为主流，随着ChatGPT的火爆，很多数字人厂商也纷纷宣布正在研发将虚拟人接入ChatGPT的相关技术，使AIGC技术以更加形象的数字人的形式进行输出，让数字人互动更具灵性。

另一方面，以百度、华为、商汤科技等为代表的业界大厂也在不断尝试将数字人的整个创建、智能交互甚至运营环节打通，形成一站式数字人解决方案平台。

一体化的解决方案，可以有效避免在建模、动捕、驱动、渲染等数字人的制作工序当中由于对接沟通产生的沟通协调及摩擦成本。在建模方面，凭借强大的AI能力，数字人解决方案平台通常可以让用户经过图片上传，在分钟甚至秒级时间内，即可生成2D、3D数字人形象；在驱动及交互方面，通过AI语音、AI视频驱动，提升语音识别、口型合成等方面的准确率，交互识别和输出的等待时长、交互人性化方面更加趋向于“真人化”。总之，通过AI技术，可降低数字人创作门槛，让更多机构拥有低成本、高效率、高品质的数字人生成能力，同时提升用户交互体验，让数字人更快更扎实地与场景紧密相连，进而推动行业健康发展。

04 结语

爱分析认为，作为技术集大成者的元宇宙，其发展过程不可能一蹴而就，需要技术革新、产品形态突破，最终在应用端产生深刻客户价值，进而实现产业供需的良性循环。

具体来看：

1.  AIGC不会“吞噬”元宇宙，反而会成为元宇宙发展的“加速器”。

由ChatGPT引爆的AIGC，虽然从资本、社会关注度角度给元宇宙带来了一定的短期冲击，但AIGC作为元宇宙引擎层的一项重要工具，可极大促进元宇宙高质量内容的生成。尤其是作为交互入口的数字人若接入ChatGPT、百度文心一言等，将还有助于大幅提升数字人的智能化程度，推动数字人行业跨越发展平台期；同时，AI绘画、AI生成策略等，AIGC将发挥所长，大幅提升数字内容的生成和创作效率，改变数字内容生成范式，为元宇宙的加速发展提供可能。

2.  轻量元宇宙可能成为元宇宙发展的突破口。

传统发展思路下，元宇宙的形态表现得更为“重度”，并且交互终端多集中于XR设备之上，与普通用户距离相对较远。为解决流量问题，在终极元宇宙到来之前，如何利用好现有设备，让更多人参与其中，逐步向更高级、更深度的元宇宙过渡，是当前元宇宙发展的重要议题。借助手机等现有终端进行随时随地接入的轻量元宇宙，将有望能够通过撬动需求端，聚集充分的流量，基本解决用户来源问题，反向拉动生产端，进而促进整体生态的逐步正向循环。

3.  工业元宇宙、数字文旅、混合办公、数字展厅等产业应用将引领元宇宙应用由点及面。

元宇宙当前正在经历自消费级向产业级过渡的发展阶段，从应用的直观效果、应用粘性等角度，以工业元宇宙为代表的领域，将产生更为直观、可持续的应用价值，因此有望持续发展。随着技术的进一步突破，元宇宙势必将慢慢渗透到消费端、产业端的各个方面。

创作团队
主创团队黄勇
爱分析合伙人&首席分析师
文鸿伟爱分析高级分析师
外部专家（按姓氏拼音排序）唐虓艾迪普  融合创新中心总经理

下载完整版《2023爱分析･元宇宙实践报告》。