“工业元宇宙”热度看涨，最早落地场景竟是矿山？

9月3日，2022世界人工智能大会落幕。此次大会上，以AI为基础的元宇宙概念大放异彩，而已率先落地应用的工业元宇宙也首次进入公众眼帘。

平行矿山

中国宝武集团以“数实融合，产业元生”为概念，发布的十大具有广阔前景的工业元宇宙应用场景：包括远程设备操控、协同研发设计、设备协同作业、柔性辅助装配、现场辅助装配、机器视觉质检、设备故障诊断、厂区智能物流、无人智能巡检、生产现场检测等。

智慧矿山技术和服务提供商慧拓则在大会上向世界展示了中国依托自主研发技术所打造的“数字人矿工”，能让原本作业环境恶劣、安全风险大、劳动力紧缺的采矿业变成安全、高效的智能产业。

元宇宙落地

自2021年美国游戏公司罗布乐思(Roblox)顶着“元宇宙第一股”的光环成功上市以来，各大企业纷纷展开元宇宙布局。今年5月24日，微软举办build2022开发者大会期间宣布将旗下的虚拟体验平台Mesh引入办公软件系统Microsoft，打造“企业版元宇宙”。更值得注意的是，微软首次介绍了自身在工业元宇宙中的探索成果，川崎重工已成为其“工业元宇宙”业务的新客户。川崎重工计划让车间工人佩戴微软HoloLens头戴设备来辅助生产、维修和供应链管理。目前微软的工业元宇宙已有亨氏和波音两家重要客户。

除了微软进军“工业元宇宙”外，另一个科技巨头英伟达也瞄向了“工业元宇宙”，基于Omniverse平台、AI以及计算等技术，英伟达可以实现构建工业元宇宙的成果。6 月 30 日，西门子宣布进一步与 NVIDIA 展开合作，双方将基于 NVIDIA Omniverse 建设工业元宇宙平台，从设计、运营整个生命周期的沉浸式工业模拟，对传统制造业进行升级。

据咨询机构预测，到2025年，工业元宇宙将催动全球智能制造市场规模突破5400亿美元，2021至2025年复合成长率高达15.35%。

在中国，阿里巴巴、字节跳动、腾讯、网易等国内互联网企业也纷纷跟进和加码元宇宙布局。元宇宙正在成为贯穿工业互联网、智能制造、数字化等多个行业的爆点。

亿欧智库发布的《2022中国工业元宇宙产业研究报告》显示，短期来看消费元宇宙爆发力更强，长期来看工业元宇宙更稳健，更易被社会接受。预计到2020年，智能制造发展基础和支撑能力明显增强，传统制造业重点领域基本实现数字化制造，有条件、有基础的重点产业智能转型取得明显进展。预计到2025年，智能制造支撑体系基本建立，重点产业初步实现智能转型。

不仅是各大科技巨头在争相布局元宇宙赛道，一些国家的政府相关部门也积极参与其中。去年5月，韩国科学技术和信息通信部发起成立了“元宇宙联盟”，该联盟包括现代、SK集团、LG集团等200多家韩国企业和组织，其目标是打造国家级增强现实平台，并在未来向社会提供公共虚拟服务。

工信部发布的《虚拟现实产业发展白皮书5.0》中明确提出“通过财政资金促进虚拟现实技术产业化，支持面向工业、文化、教育等重点行业的虚拟现实技术应用”。2022年开始，国内多地政府也开始推动元宇宙产业前瞻性布局，并陆续出台相关配套政策，构建产业园区，设立专项基金，引进相关企业与人才，引导元宇宙产业发展。据统计，截至2022年7月，国内至少7省17市地方政府已经发布元宇宙产业相关建设规划，鼓励元宇宙在包括工业制造、社交娱乐等领域的应用，推动元宇宙与实体经济相融合，包括北京、上海、南京、无锡等。其中北京比较明确提出“加快推进元宇宙应用创新中心建设”的区域是通州区。

什么是元宇宙未来的发展方向?今年，地方和全国两会期间，多份提案议案聚焦元宇宙技术和产业发展，包括尽快出台“元宇宙中国”的顶层设计方案;推进“元宇宙”关键软硬件技术和核心组件的研发，打通元宇宙产业价值链，对现有产业链进行强链补链;加速地方元宇宙专精特新企业发展。

近日，工信部副部长王江平在京调研虚拟现实等新一代信息技术在工业制造领域应用情况并召开座谈会，强调要针对虚拟现实等新一代信息技术如何赋能工业领域开展深入研究，进一步加快虚拟现实等技术在各行各业应用，瞄准行业痛点、难点，不断提高应用的深度和广度。

8月18日召开的2022全球元宇宙大会上，全球元宇宙大会主席、中国移动通信联合会执行会长倪健中表示，当前元宇宙正以新理念、新业态、新模式和多产业的发展完美互通融合，逐渐成为重组全球要素资源，重塑全球产业结构，改变全球产业发展的重要力量。

与消费元宇宙相比，工业元宇宙更重视“由虚向实”的过程，关注解决确切场景中的确切问题。有多位业内人士分析称，工业元宇宙将覆盖工业生产全链条环节，元宇宙在工业领域的应用价值或远大于消费领域。

矿山里的元宇宙

在公众视野之外，元宇宙的内核理论及关键技术在工业矿山领域得到了落地应用，并取得了令人瞩目的效果。

在内蒙古的宝日希勒露天煤矿，一辆辆没有驾驶员的无人矿车正在矿区内穿梭自如。在矿区不远处一座临时调度指挥中心内，年轻的技术员正聚精会神地盯着眼前的大屏幕，实时操控及监测这些矿车的运行。

他们所使用的是一套由慧拓开发的“愚公YUGONG”平行矿山操作系统。此前的矿山无人驾驶解决方案均无法很高解决矿区十字路口通行难题。

“路口总会有矿车停下，而这个路口不一定是平路，矿车装载了几十吨的货物停在坡道上，时间久了，刹车片就会失灵，会造成溜坡，非常危险。”一名该领域的工程师说。

而在“愚公YUGONG”平行矿山操作系统中，会以高精度三维地质模型构建“采矿元宇宙”基础环境，并与实际矿车、矿山场景相对应，搭建一个虚实互动的平行矿山系统。引入平行点云、平行学习、平行规划等核心技术，让虚拟矿山数据与真实矿山车辆数据的学习积累，“吃多堑、长多智”， 实现对所有无人矿车运行状态的智能化预测，最终引导实际矿山朝着在“采矿元宇宙”中探索出的安全、可靠、高效、绿色、智能、可持续的道路行进，最终实现无人矿山整个作业流程安全、高效、低耗。

“愚公YUGONG”部署前期借助“采矿元宇宙”进行验证，为无人驾驶系统研制、测试运行期矿山相关人员、财产的安全提供全面保障。通过对会车、跟车、绕障、边坡卸载等危险工况进行虚拟环境下全天候、全时段、全过程仿真测试，“采矿元宇宙”深入验证了矿车的安全距离，全面分析极寒、夜间作业、重载等条件下，无人驾驶矿车“采运排”全流程的控制参数，及其与采掘、工程、辅助车辆设备协同作业的智能规划方案。

“采矿元宇宙”的应用大幅降低了实地测试的风险系数，国家能源集团宝日希勒项目地处高纬极寒地带，冬季最低气温可达零下42°C，慧拓基于系统验证的安全刹车距离等数据结果开展实地测试，规避了极端天气对测试安全的影响，全面保障了生产现场人员与设备安全，并通过加速算法训练，缩短现场调试时间，提升项目部署速度，在以智能化助力矿企降本增效的同时，降低实地测试的成本，并大幅减弱测试工作对生产活动的影响。

在2022世界人工智能大会“数联出行，智领未来”智能驾驶论坛上，中国科学院自动化研究所复杂系统管理与控制国家重点实验室主任王飞跃发表“从智慧出行的智能车到车智能：元宇宙中元车的平行驾驶”主题演讲。作为慧拓首席科学家，王飞跃教授在演讲中指出：当前，我们正在从传统的“虚实对立”向智能时代的“虚实交互”发展。数据是生成智能的主要原料，由小数据生产出大数据，再从大数据中提炼出针对具体场景、具体问题的精准知识或深度智能，即“小数据—大数据—深智能”的过程将成为智能产业的标准流程。“生物人”、“数字人”、“机器人”的结合将实现小数据变成大数据，大数据变成深智能。人工智能不仅将改变人们的出行方式、城市形态和企业生产方式，也将给社会形态、人们的生活方式和思维模式带来变革。

元宇宙是通过对现实世界的复刻，构建虚拟世界，从而实现对生产、生活等各个环节的仿真。之后，通过预测现实世界，借助算力在虚拟世界中推多种可能性，从而使解决方案更加全面化。随着科技手段和工业发展的进步，我国智能化矿山建设经历了人工炮采、普通机械化开采、综合机械化开采和智能化设备开采阶段，现在正逐渐发展为一个“生物人矿工”、“数字人矿工”、“机器人矿工”相结合的前沿人工智能技术应用场景，边缘端、作业现场、云端紧密结合，把物理空间的无序涌现归到虚拟空间有序收敛，反过来再从虚拟空间涌现发散，在物理空间收敛，形成一个循环，实现核心知识自动化。“采矿元宇宙”将进一步利用并释放计算机模拟世界的力量，为改进现有矿山“采、运、排”流程，打造新时代的智能化矿山管理运营体系提供支撑。

“愚公YUGONG”平行矿山操作系统在煤炭、冶金、有色、水泥四大行业矿山的落地应用案例，展示了慧拓作为“国家队”科技企业的技术实力、工程实力及其自主创新技术赋能采矿业这一传统行业智能化、高端化发展的无限可能。利用“数字人矿工”，慧拓将通过打造稳定、安全、可靠的“采矿元宇宙”实现以虚控实，建设安全(Safety)、有保障(Security)、可持续(Sustainability)、能感知(Sensitivity)、服务于人(Service) 且智能(Smartness) 的6S矿山。

目前，“愚公YUGONG”平行矿山操作系统已先后在国家能源集团、中国华能、国家电投、中国大唐、中国宝武、中煤集团、金隅集团及华润水泥等能源和矿山集团的无人化、智能化项目中得到运用及复购，助力这些企业实现数字化、智能化转型升级和达成“双碳”目标。

“采矿元宇宙”也在改变着采矿业人员培训管理方式。利用虚拟车辆，矿山在进行实地部署的同时，可对驾驶员、安全员进行远程驾驶、系统操作技术培训，在缩短磨合期、提升项目落地效率的同时，确保安全生产。目前已落地应用这一技术的陕煤集团小保当煤矿，就可通过系统实时监测井下车辆状态，并让见习人员在虚拟空间中进行驾驶技术训练，规避井下实地训练时因人员误操作而产生的安全风险。

通过不断获取信息，对不确定性、多样性进行分析，“采矿元宇宙”可持续强化其敏捷性、聚焦能力、向目标收敛及完成任务的能力。过去“吃一堑、长一智”是通过在现实空间头破血流甚至搭上生命的“吃一堑”，换来在虚拟空间里“长一智”。这种模式对于以安全生产为红线、底线的能源、矿山企业来说，对于每一个参与生产活动的个人来说，都是代价过于高昂，无法承受的。在“采矿元宇宙”中暴露和解决所有的矛盾实现“吃多堑”的人工智能系统，充分体现了采矿业低成本、高效率、高智能的发展趋势。

可以预见，在不久的将来，一座矿山的生产能力可能不仅仅取决于其实际生产规模与效率，更取决于与其伴生的软件定义的人工矿山的生产规模与效率。作为在元宇宙领域最早得到落地应用的场景，矿山元宇宙将有效促进工矿企业掌握数字化时代的话语权，成为矿山元宇宙工程化落地的最佳解决方案。

（本文来自：地球能量局）

责任编辑：Yaodl