趙沁平院士：虛實結合 協(xié)同創(chuàng)新 扎實推進虛擬現(xiàn)實產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展
文章刊登于《中國科技產(chǎn)業(yè)》雜志
202203期“院士專論”
虛擬現(xiàn)實(Virtual Reality，VR) /增強現(xiàn)實（Augmented Reality，AR）是一種創(chuàng)建、體驗和融合虛擬世界與物理世界的計算機應用技術，為人類認知世界、改造世界提供了全新的方式和手段。 通過與互聯(lián)網(wǎng)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)以及人工智能等新興信息技術的集約發(fā)展，VR/AR技術正在形成支撐眾多行業(yè)領域和大眾消費領域數(shù)字經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)生態(tài)全鏈條的“新基建”。 許多科技機構和專家認為，虛擬現(xiàn)實技術是連接人、社會與信息空間、物理空間的下一代信息系統(tǒng)的計算平臺和下一代沉浸式人機交互平臺； 虛擬現(xiàn)實環(huán)境是未來互聯(lián)網(wǎng)的入口及交互環(huán)境； 虛擬現(xiàn)實設備及內容將連接到物聯(lián)網(wǎng)，貫通虛擬空間與物理空間，形成新一代互聯(lián)網(wǎng)應用。
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中國工程院院士 趙沁平
虛擬現(xiàn)實已經(jīng)成為我國科技和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新興戰(zhàn)略方向。國家“十四五規(guī)劃”將虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實列為數(shù)字經(jīng)濟重點產(chǎn)業(yè)；工信部印發(fā)了《關于加快推進虛擬現(xiàn)實產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導意見》，教育部正在“加快實施教育數(shù)字化戰(zhàn)略行動”，已批準高校建設了300個國家級虛擬仿真實驗教學中心，認定了700余門國家級虛擬仿真實驗教學一流課程，確認了200余個職業(yè)教育示范性虛擬仿真實訓基地培育項目；江西南昌、山東青島、北京石景山等地正在全力推進虛擬現(xiàn)實產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
一、新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革新機遇
《中華人民共和國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035 年遠景目標綱要》提出，加快建設數(shù)字經(jīng)濟、數(shù)字社會、數(shù)字政府，以數(shù)字化轉型整體驅動生產(chǎn)方式、生活方式和治理方式變革。未來數(shù)字社會將以下一代智能網(wǎng)絡、物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈等為基礎設施，以自然人機交互、人工智能等為交互平臺，以虛擬現(xiàn)實為技術融合，增強客觀物理世界、融合數(shù)字虛擬世界，社會經(jīng)濟范式由信息與通訊技術+信息物理系統(tǒng)為特征的工業(yè)自動化時代，向智能互聯(lián)技術+社會物理信息系統(tǒng)為特征的知識自動化時代發(fā)展，社會體系與產(chǎn)業(yè)體系必將加速從工業(yè)時代到智能時代的進程，創(chuàng)造形成虛實共生的新型社會形態(tài)。
二、虛擬現(xiàn)實產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢
經(jīng)過幾年的波浪式、螺旋型發(fā)展，虛擬現(xiàn)實產(chǎn)業(yè)日趨成熟理性。當前，虛擬現(xiàn)實產(chǎn)業(yè)又處于一個新的發(fā)展窗口期。5G網(wǎng)絡、人工智能、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈、數(shù)字孿生等新技術與虛擬現(xiàn)實技術加速融合，開拓了新的市場和應用領域。2021年是虛擬現(xiàn)實產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要年份：全球VR/AR眼鏡設備銷售累計超1000萬臺，標志著VR迎來消費端放量拐點；全球虛擬現(xiàn)實行業(yè)融資并購金額556.0億元，同比增長128%；中國融資并購金額達181.9億元，同比增長788%。（數(shù)據(jù)來源：陀螺研究院?VR陀螺2021年全球XR行業(yè)年度發(fā)展報告）
虛擬現(xiàn)實技術仍面臨許多問題和挑戰(zhàn)。一是全行業(yè)對虛擬現(xiàn)實技術系統(tǒng)性的科研仍然不足。技術研發(fā)單點創(chuàng)新多、系統(tǒng)性的突破少；應用研發(fā)多，基礎性的突破創(chuàng)新少；娛樂性運用多，戰(zhàn)略性行業(yè)的運用少；視覺展示體驗多，交互式的體驗少。二是優(yōu)質的虛擬現(xiàn)實內容相對缺乏。內容產(chǎn)出量少，頻度不夠，市場規(guī)模受到影響。虛擬現(xiàn)實內容質量與硬件性能不匹配，迫切需要更優(yōu)質、更豐富的虛擬現(xiàn)實內容來提升用戶體驗，特別是在大眾消費領域。三是產(chǎn)業(yè)生態(tài)還需進一步完善。盡管很多企業(yè)對產(chǎn)業(yè)鏈中的薄弱環(huán)節(jié)進行了強鏈行動，但全球虛擬現(xiàn)實產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同創(chuàng)新能力仍需進一步加強。
5G的普及，將解除制約虛擬現(xiàn)實產(chǎn)業(yè)發(fā)展的數(shù)據(jù)傳輸瓶頸，虛擬現(xiàn)實技術及相關平臺和應用將取得快速進展。一是虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)深度逼真，虛擬現(xiàn)實環(huán)境及內容呈現(xiàn)的物理、生理、智能特征不斷豐富，實現(xiàn)從新型物理模型、進化演化模型與虛擬孿生，到智能行為模型進階。二是交互高度自然，計算機系統(tǒng)對用戶完全透明，人機交互成為人與虛擬環(huán)境的沉浸式自然交互。三是虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)功能智能化需求不斷提高，人工智能技術開始融入虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，并逐步成為虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的重要特征。四是數(shù)字孿生的發(fā)展，即采用虛擬現(xiàn)實技術構建物理實體的虛擬對象，并在兩者之間建立雙向數(shù)據(jù)通道，虛擬對象依據(jù)物理對象的歷史數(shù)據(jù)和現(xiàn)實狀態(tài)變化數(shù)據(jù)，實時或及時地進行相應的更新演化，同時利用自身的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)，對物理對象全生命周期進行實時或及時的監(jiān)控、預測。
第一代互聯(lián)網(wǎng)絡的連接對象是電腦，其應用主要是社交和市場營銷；第二代互聯(lián)網(wǎng)絡是物聯(lián)網(wǎng)，其應用擴展至各行業(yè)生產(chǎn)和生活服務。數(shù)字孿生應用使得物聯(lián)網(wǎng)連接對象擴展為實物及其虛擬孿生，將實物對象空間與虛擬對象空間融合，成為一種虛實混合空間，將物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展成為新一代的數(shù)字孿生網(wǎng)，從而大幅度提升各行業(yè)的生產(chǎn)和服務運行效能。
三、推動虛擬現(xiàn)實集約化發(fā)展，構建數(shù)字經(jīng)濟新引擎
第一，立足技術原創(chuàng)，推進前沿技術研究與創(chuàng)新。加大創(chuàng)新研發(fā)支持力度，加快落實產(chǎn)業(yè)基礎再造工程，推進產(chǎn)業(yè)基礎高級化。依托企業(yè)和重點科研院所組織成立技術攻關隊伍，鼓勵整機企業(yè)與核心器件企業(yè)聯(lián)合開展前置研究，建立重大技術聯(lián)合攻關機制。推進虛擬現(xiàn)實前沿技術研究，圍繞重點環(huán)節(jié)，持續(xù)提高各類創(chuàng)新資源的研發(fā)效能。
第二，抓好技術集成，推進顛覆性技術創(chuàng)新。將虛擬現(xiàn)實技術與5G、人工智能、區(qū)塊鏈、大數(shù)據(jù)、云計算、產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等技術有機集成，發(fā)揮新一代信息技術的整合優(yōu)勢，構建具有通用支撐能力的技術體系，以及面向不同行業(yè)應用的技術系統(tǒng)，持續(xù)推進虛擬現(xiàn)實領域顛覆性技術創(chuàng)新，如結合虛擬人體的醫(yī)學研究與教育平臺，結合數(shù)字孿生和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的智能制造，結合虛擬戰(zhàn)場環(huán)境和穿戴設備的未來戰(zhàn)爭實驗室等。
第三，加快技術推廣，推進重點行業(yè)應用示范。以融合創(chuàng)新、規(guī)模商用為目的，打造虛擬現(xiàn)實創(chuàng)新應用示范，加快虛擬現(xiàn)實面向行業(yè)應用和大眾應用的滲透。加速推進行業(yè)融合應用落地，圍繞國防安全、工業(yè)制造、醫(yī)療健康、文教娛樂等重點行業(yè)和特色領域應用需求，創(chuàng)新應用種類和服務內容，加速虛擬現(xiàn)實技術對傳統(tǒng)領域的融合賦能，聚力打造融合應用推進工程。
第四，建好產(chǎn)業(yè)生態(tài)，催生新產(chǎn)業(yè)新業(yè)態(tài)新模式。虛擬現(xiàn)實技術、設備與應用的發(fā)展推動形成新型的專業(yè)化虛擬現(xiàn)實產(chǎn)業(yè)：芯片與器件產(chǎn)業(yè)，顯示與交互設備產(chǎn)業(yè)，平臺軟件與開發(fā)工具軟件產(chǎn)業(yè)，行業(yè)應用模擬器、虛擬環(huán)境產(chǎn)業(yè)，數(shù)據(jù)、模型與內容產(chǎn)業(yè)，網(wǎng)絡、移動終端產(chǎn)業(yè)，VR服務產(chǎn)業(yè)。持續(xù)豐富虛擬現(xiàn)實產(chǎn)品及服務供給，促進虛擬現(xiàn)實技術與實體經(jīng)濟深度融合，賦能傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉型升級。
第五，加大產(chǎn)學研合作力度，推進區(qū)域產(chǎn)業(yè)協(xié)同。統(tǒng)籌整合與優(yōu)化配置各類優(yōu)質資源，加大產(chǎn)學研合作力度，建設一批虛擬現(xiàn)實領域新型研發(fā)機構、創(chuàng)新聯(lián)合體、產(chǎn)業(yè)公共技術和服務平臺，建設具有全球影響力的科技成果轉化承載區(qū)，通過區(qū)域產(chǎn)業(yè)協(xié)同形成虛擬現(xiàn)實前沿技術研發(fā)、應用技術熟化、商業(yè)應用、產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的雙循環(huán)發(fā)展。
四、我國虛擬現(xiàn)實產(chǎn)業(yè)前景及發(fā)展機會
在產(chǎn)業(yè)軟硬件成本門檻降低、產(chǎn)業(yè)資本集聚以及后疫情時代對生活生產(chǎn)方式數(shù)字化的剛性需求背景下，各地政府相繼出臺扶持政策以推動產(chǎn)業(yè)發(fā)展，以應用服務、終端器件、分發(fā)平臺和內容生產(chǎn)為重點領域的虛擬現(xiàn)實產(chǎn)業(yè)生態(tài)初具規(guī)模。我國擁有海量數(shù)據(jù)、廣闊市場空間和豐富應用場景優(yōu)勢，虛擬現(xiàn)實產(chǎn)業(yè)發(fā)展?jié)摿薮?。一方面，鼓勵人才和資本更多向科技創(chuàng)新一線傾斜，努力在前沿引領技術、關鍵共性技術、現(xiàn)代工程技術、顛覆性技術創(chuàng)新上取得更大突破，搶占科技創(chuàng)新制高點；另一方面，通過下游典型應用場景適配反向促進產(chǎn)業(yè)鏈上游的終端器件及內容生產(chǎn)工具的升級迭代，推動產(chǎn)品、應用范式、商業(yè)模式和體制機制協(xié)同創(chuàng)新，培育一批具有國際影響力、市場競爭力的品牌企業(yè)。
“十四五”期間是我國虛擬現(xiàn)實產(chǎn)業(yè)走向集約優(yōu)化的關鍵時期，期待虛擬現(xiàn)實技術迎來長足發(fā)展，賦能數(shù)字經(jīng)濟穩(wěn)健前行。
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