從裸眼3D到工業(yè)元宇宙，如何打造產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新試驗場

    裸眼3D大屏技術(shù)在近兩年風(fēng)光無兩：在《銀翼殺手》《攻殼機動隊》等科幻電影中，摩天大樓外墻上高懸的巨大屏幕成為描繪城市的標(biāo)志性視覺元素。這些上世紀對未來城市的幻想，今天已經(jīng)成為現(xiàn)實�？上У氖�，很長一段時間里，這項技術(shù)都是國外引領(lǐng)的，比如東京新宿洞口廣場的大屏出現(xiàn)了一只萌萌的三花貓：

    再比如韓國COEX K-POP廣場SM TOWN頂樓“大水缸”里的海浪（Wave）：

以及大型玩具（GIANT TOY）：

    不難看出，裸眼3D大屏正改變著大眾與公共空間的交互模式，并衍生出一種城市屏幕文化。不同于一般的戶外廣告，它不僅擁有精彩紛呈的表現(xiàn)力，更以逼真的效果達到震撼人心的目的，具有特有的媒體印象力。同樣的視頻畫面，在裸眼3D大屏播出，更具有吸引力、震撼力、視覺沖擊力和感染力。遺憾的是因為技術(shù)門檻的原因，很長一段時間以來國人只有眼羨的份兒。

    然而，當(dāng)時鐘指向2021年5月1日，一切都不一樣了——西安大唐不夜城新樂匯廣場迎來了國內(nèi)首個8K裸眼3D大屏：

    而這一切的背后，是由聯(lián)想新視界打造的國內(nèi)最高精度最高分辨率的裸眼3D大屏，采用的圖像渲染技術(shù)，則是聯(lián)想新視界自主知識產(chǎn)權(quán)的實時3D引擎——Z-Engine 4.0。

    區(qū)別于游戲引擎， Z-Engine的定位是尖端的、專業(yè)的應(yīng)用開發(fā)工具，在特大場景塑造和畫面渲染表現(xiàn)方面尤為突出，彰顯了本身強大的物理光學(xué)，力學(xué)和圖形學(xué)的技術(shù)實力。可勝任航空航天、軍事、海事、教育科研、城市規(guī)劃、室內(nèi)設(shè)計、工業(yè)制造等行業(yè)的虛擬技術(shù)實現(xiàn)，搭建逼真震撼的虛擬內(nèi)容場景、設(shè)置實時的模擬交互，對演練實訓(xùn)、研究培訓(xùn)、宣傳體驗都有著頗為顯著的實用效果。該引擎可廣泛應(yīng)用于數(shù)字孿生、虛擬仿真、虛擬現(xiàn)實、視覺可視化等領(lǐng)域。

電影級別的渲染效果

    行星規(guī)模的場景到宏觀世界中最精細細節(jié)

動態(tài)天氣效果，包括有風(fēng)對物體，雨，閃電和雪的影響

栩栩如生的海洋模擬

    01

    VR是打開元宇宙的鑰匙

    但元宇宙核心是數(shù)字孿生

    “數(shù)字孿生”，通俗地說，就是制造物品在虛擬世界中的鏡像的技術(shù)。就是在一個設(shè)備或系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，創(chuàng)造一個數(shù)字版的“克隆體”

    數(shù)字孿生是指充分利用物理模型、傳感器更新、運行歷史等數(shù)據(jù)，集成多學(xué)科、多物理量、多尺度、多概率的仿真過程，在虛擬空間中完成映射，從而反映相對應(yīng)的實體裝備的全生命周期過程。

    今年大火的“元宇宙”，大家第一反應(yīng)是AR、VR。元宇宙就是一個虛擬世界，虛擬世界需要通過VR進入，等于是一個鑰匙，但元宇宙的核心是數(shù)字孿生。

    元宇宙不止是娛樂，最廣泛的應(yīng)用，很可能不是面向廣大個人消費者，而是工業(yè)，科研等相關(guān)行業(yè)的客戶。元宇宙中率先產(chǎn)生實際價值的，有可能是工業(yè)元宇宙。對現(xiàn)實世界的完全映射，同時通過VR技術(shù)產(chǎn)生虛實互動，從而成為創(chuàng)新的試驗場。

    以遠程醫(yī)療為例。醫(yī)生在遠程進行手術(shù)操作，然后工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)指揮機械臂在本地復(fù)刻醫(yī)生的動作，對病人進行手術(shù)。不過，以現(xiàn)在的技術(shù)，醫(yī)生只能通過攝像頭，遠程觀察病人，然后進行操作，其行動的方式可能很不符合平時的手術(shù)習(xí)慣，因而可能限制其技術(shù)的發(fā)揮，如果還有不同醫(yī)生之間的協(xié)作就更加困難。而如果在元宇宙空間，醫(yī)生完全可以和在現(xiàn)實中一樣，以自己習(xí)慣的角度、習(xí)慣的手法進行手術(shù)，不同醫(yī)生之間的協(xié)作也會變得更加便利。與此同時，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)再把這些醫(yī)生的操作傳回到實地，并進行相同操作，一臺手術(shù)就可順利完成。

    只有在元宇宙里完成了對現(xiàn)實物體的完美建模，這些元宇宙應(yīng)用才可能得到落地。從這個角度看，數(shù)字孿生體建模的成功，是生產(chǎn)領(lǐng)域的工業(yè)元宇宙成功的關(guān)鍵。

    理論上數(shù)字孿生技術(shù)并不復(fù)雜，但它需要大量的技術(shù)作為支撐，在建模過程中還需要大量的數(shù)據(jù)。以上面提到的手術(shù)場景為例，如果要想進行這樣一場元宇宙內(nèi)的手術(shù)，那么我們必須對病人的身體進行高精度的建模，這就需要對其身體數(shù)據(jù)進行大量的搜集，而要完成這樣龐大的工作，顯然并不是那么容易。

    02

    以Z-Engine為核心引擎

    構(gòu)建DTOS數(shù)字孿生平臺

    聯(lián)想新視界經(jīng)過多年沉淀，基于3D可視化技術(shù)的優(yōu)勢，以及數(shù)字孿生技術(shù)架構(gòu)的研究以及操作系統(tǒng)的開發(fā)，用創(chuàng)新型架構(gòu)整合AR、VR、AI等技術(shù)，形成全價值鏈、全要素、全場景的技術(shù)平臺“DTOS”，為合作伙伴提供專業(yè)的技術(shù)解決方案。

    聯(lián)想新視界DTOS數(shù)字孿生平臺，由4個關(guān)鍵部分組成：3DXR可視化引擎 Z-Engine 、智能推演引擎I- Engine 、智能控制引擎C- Engine以及DTM 場景模型庫，為產(chǎn)業(yè)數(shù)智化提供具備綜合功能需求的一體化操作系統(tǒng)。

    Z-Engine：能夠根據(jù)外部輸入的各種多元異構(gòu)數(shù)據(jù)，進行3D建模及渲染，能夠在虛擬空間建立從形狀、觀感到內(nèi)在屬性映射一致的數(shù)字孿生體。比如，一個水壺，不僅僅是外觀，顏色，反光，還包括水壺的溫度、材質(zhì)特性等。Z-Engine是整個DTOS平臺的核心，尤其基于自主知識產(chǎn)權(quán)的ATH實時光線追蹤算法，居于世界領(lǐng)先水平，能夠?qū)崿F(xiàn)超高精度、超清細節(jié)渲染效果。

    I-Engine：是綜合智能處理引擎，包括基于視頻圖像的智能識別和邏輯推演，以深度學(xué)習(xí)實現(xiàn)種類檢測，主要應(yīng)用于智能識別目標(biāo)物體的種類，在生成數(shù)字孿生體的基礎(chǔ)上，可以基于各種場景針對未來發(fā)生的變化進行智能推演和輔助決策。

    C- Engin：數(shù)字孿生核心控制引擎，用戶可以通過數(shù)字孿生體全面掌握物理實體的全生命周期狀態(tài)，并對其進行分析和控制，在智能決策的基礎(chǔ)上，進一步實現(xiàn)數(shù)字孿生體與物理世界的反向控制與虛實互動。

    DTM 場景模型庫： 集中了合作生態(tài)以及客戶自有的可以公開的模型組建和數(shù)據(jù)，用戶可以通過下載現(xiàn)有模型組建構(gòu)建更加豐富的使用場景，節(jié)約了建模開發(fā)的時間。

    聯(lián)想新視界DTOS數(shù)字孿生平臺結(jié)合GIS、BIM、IoT、5G和大數(shù)據(jù)應(yīng)用，可以實現(xiàn)多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的動態(tài)融合，實現(xiàn)物理世界的實時數(shù)字孿生狀態(tài)展示。用戶不僅可以通過預(yù)制的模型組建搭建豐富的實體場景，更重要的是通過內(nèi)置的豐富決策模型進行推演，進而利用低延時的網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)閉環(huán)控制。

    無論是虛擬世界的構(gòu)建、對真實世界進行數(shù)字孿生的復(fù)刻，還是真實世界與虛擬世界的虛實交融， 同時由于面向的群體以工業(yè)領(lǐng)域為主,因此可以說就是工業(yè)版元宇宙。

    聯(lián)想新視界DTOS平臺可以為工業(yè)客戶提供AR產(chǎn)線巡檢、VR仿真培訓(xùn)、智能維保、智能巡檢等服務(wù)，減輕員工操作負擔(dān)、提升員工崗位技能水平和工作效率，提升產(chǎn)品質(zhì)量管控。

    DTOS平臺為聯(lián)想旗下的聯(lián)寶工廠以數(shù)字孿生和AR技術(shù)，實現(xiàn)多生產(chǎn)系統(tǒng)連接、OBE開箱檢驗、不良品維修、設(shè)備維保等多個環(huán)節(jié)AR技能輔助，提升工作效率。

    同時以數(shù)字孿生和VR技術(shù)、3D引擎、實時光線追蹤技術(shù)等，為寶馬汽車提供高品質(zhì)汽車維修仿真培訓(xùn)課程，極大提升客戶體驗。

    目前，泛行業(yè)在數(shù)字孿生上的應(yīng)用越來越普及，例如港口行業(yè)，通過動態(tài)數(shù)據(jù)實時驅(qū)動，在數(shù)字孿生全要素場景下，能夠覆蓋從貨物到港、裝卸、轉(zhuǎn)堆、倉儲及出港的全周期作業(yè)仿真；在5G環(huán)境感知港口全量工業(yè)設(shè)備態(tài)勢，還能實現(xiàn)人、車、物、法、環(huán)的數(shù)字孿生全模擬...，是數(shù)字化轉(zhuǎn)型不可或缺的一步。

    事實上，DTOS并非為元宇宙而生，而是它本身自帶的功能與屬性——能創(chuàng)建虛擬世界與元宇宙相吻合。不去探討它與元宇宙概念的關(guān)系,轉(zhuǎn)而關(guān)注它對于產(chǎn)業(yè)數(shù)字化創(chuàng)新的功能，才能真正看到它對現(xiàn)在及未來整個社會生產(chǎn)的價值。