虚实共生 数智赋能 2023元宇宙创新应用发展报告

国家工业信息安全发展研究中心发布《虚实共生 数智赋能 2023元宇宙创新应用发展报告》。

　　元宇宙技术背景及发展动态

　　近年来，随着新一轮科技和产业革命蓬勃兴起，全球经济格局正在大变革大调整，我国所处的发展环境和发展动力也在发生深刻变化，云计算、大数据、物联网、人工智能、区块链等新一代信息技术与实体经济加速深度融合创新，新产品、新业态、新模式、新产业不断涌现，正深刻地影响着生产方式、服务方式、生活方式和发展模式，这已成为未来发展的大趋势。党中央、国务院审时度势、高瞻远瞩，党的二十大作出了加快制造强国、网络强国、数字中国建设和促进数字经济与实体经济深度融合的战略部署，为我国抢占产业和技术竞争制高点、夺取发展主动权指明了方向。

　　元宇宙作为汇聚近年来新一代信息技术重要突破成果的代表，通过与经济社会发展各个领域融合创新，特别是与实体经济深度融合，将为制造业、商业、文创产业、旅游业等行业领域催生出革命性创新成果，培育出全新增长点。

　　元宇宙（Meta Universe）一词最早于1992年出现在尼尔·史蒂芬森（Neal Stephenson）所著的科幻小说《雪崩》中，但作为一种新一代信息技术的创新应用为世人所知并引起广泛关注则要迟至2021年10月，彼时Facebook的CEO马克·扎克伯格（Mark Zuckerburg）认为元宇宙是社交媒体的未来，并宣布将Facebook改名为Meta，全力进军元宇宙产业。

　　事实上，元宇宙作为新一代信息技术的创新应用出现至今仅有不到3年时间，但作为元宇宙重要基础的虚拟现实技术已经经历了几十年的发展历程，并在工业、军事、航空航天、影视、旅游等产业领域得到深入应用。虚拟现实技术的软件和硬件也随着ICT技术的快速发展和不断涌现的广泛需求不断发展完善。特别是在20世纪90年代中期以后，数字人建模技术不断发展成熟，通过“人在回路中”（Human-in-the-Loop）的方式，实现了将人融入到虚拟现实世界中并实现互动。随着虚拟现实、混合现实技术的不断成熟，以及全身动作捕捉、数字头盔、数字手套、多通道反馈、力反馈、3D显示等技术在数字人建模中的深入应用，不仅给予使用者在与虚拟世界交互过程中更加接近现实世界的沉浸感，实现更加接近元宇宙虚实共生的发展目标，也为元宇宙在诸多行业领域中深入应用提供了可能。

　　2022年以来，随着国内业界对于元宇宙关注度不断上升，更多的企业投入到元宇宙相关技术和应用研究之中，探索基于物联网、人工智能、区块链等新一代信息技术的元宇宙应用创新，针对动作捕捉、裸眼3D显示、虚拟人、NFT交易、文创旅游等元宇宙热点领域开展研究和应用推广，涌现出一大批元宇宙优秀厂商和研究成果。

　　元宇宙参考技术架构

　　元宇宙作为新一代信息技术发展的集大成者，带动了工业、商业、服务、娱乐等面向消费领域的创新和应用热潮，使得元宇宙技术在不同行业典型场景中深入应用并持续创新和快速发展。

　　元宇宙依托基础设施、模型构建、算法开发、行业应用、人机交互等领域的前沿技术成果，将现实的物理系统与虚拟的数据世界相融合，在虚拟空间中对现实世界中各个业务环节和应用场景进行全面模拟，从而实现业务环节中物理设备、人与流程的优化，使元宇宙成为推动实体经济数字化升级的新型生产力工具。

　　其中，基础设施层为元宇宙提供虚实融合所需的数据采集和处理能力、虚实融合所需的计算能力、虚实融合的通讯能力等必备基础部分，其中包括云计算、边缘计算和GPU协同渲染等处理海量数据的算力基础。

　　模型构建层是元宇宙中将数据更好呈现的基础部分，其中集成了建模仿真、模型求解等构建和展现虚拟世界必需的模型开发与数据处理能力。

　　算法开发层是元宇宙中把数据变成模型、知识的部分，其中集成了人工智能、数字人等技术，为元宇宙提高智能水平、更好地实现虚实融合提供必备资源。

　　行业应用层是元宇宙中实现核心能力优化、生产保障能力提升和社会化资源协作的应用基础，集成了面向业务运营管理、优化改进、赋能提升等综合场景解决方案。

　　人机交互层是元宇宙中支撑人员通过人机交互获得更贴近生产实际的交互体验、实现人机物三元融合的部分，是元宇宙与使用者直接接触、实现互动的部分，通过集成虚拟现实、增强现实、全息显示等技术，为使用者提供更加接近物理世界、更加逼真的多通道展示和反馈渠道，完成物理世界和虚拟世界间的交互与融合。

　　现阶段，元宇宙的部分应用案例趋近于数字孪生技术的应用。数字孪生是现实世界在虚拟空间中的真实映射，无论是数字孪生工厂、数字孪生城市甚至数字孪生地球，都是通过在虚拟世界模拟、仿真来还原并影响现实世界。数字孪生强调的是数字孪生体与现实世界的事物在虚拟世界中映射、模拟、迭代。与数字孪生不同的是，元宇宙深度集成了数字人建模、虚拟现实、增强现实、混合现实、“人在回路中”等提升使用者沉浸体验感的相关技术，更加有效地增强现实世界与虚拟世界的融合度，进一步提升元宇宙系统的赋能能力。特别是在工业元宇宙应用中，工业数字孪生是工业元宇宙虚实融合的基础，实现虚实世界与现实世界的1∶1映射，而工业互联网作为工业元宇宙的网络基础和数据来源，实现了人、机、料、法、环、测等领域的全面连接和数据全面集成与融合。

　　同时，元宇宙与数字孪生两者之间存在紧密联系。首先，两者的支撑技术基本上是一致的，因此数字孪生是元宇宙中与现实世界对称存在的数字基础设施，能够极大程度地提升元宇宙的构建效率与真实体感。而元宇宙的兴起，也进一步促进和带动数字孪生发展壮大，两者之间存在着包含与被包含、共生与共存的关系。

　　元宇宙产业政策动向

　　随着元宇宙的社会关注度不断升高，以及元宇宙技术与实体经济融合程度不断加深，其对人们生产生活方式甚至经济社会发展方式的变革和影响不容忽视。因此，出台元宇宙相关产业政策，引导元宇宙产业前瞻布局和健康发展成为政策制定者的关注焦点。

　　1、从国际看，各国政府对促进元宇宙产业发展总体持积极态度

　　欧盟虽然未出台促进元宇宙产业发展的政策，主要领导人也未表明支持，但近几年陆续发布《数字服务法案》《数字市场法案》，预示欧盟监管机构将继续推动对虚拟世界的监管，以维护欧盟市场的竞争与活力。目前美国也未专门出台支持元宇宙发展的产业政策，但有部分官方文件已提到促进相关产业发展，如《确保负责任地发展数字资产》总统令要求各机构对加密货币、数字资产等技术创新和监管政策进行研究，强调要加强美国在全球金融体系以及数字资产方面的领导地位。

　　日本经济产业省发布《关于虚拟空间行业未来可能性与课题的调查报告》，认为政府应着重防范和解决“虚拟空间”的法律问题，对跨国、跨平台业务法律适用条款加以完善，制定行业标准和指导方针，并向全球输出此类规范。韩国政府在《沉浸式经济发展策略》中提出，韩国沉浸式经济产业规模2025年要达到30万亿韩元，将韩国打造为全球五大XR先导国家之一。

　　2、从国内看，各地政府正加快元宇宙产业布局

　　自2021年12月国务院发布《“十四五”数字经济发展规划》以来，中央网络安全和信息化委员会、工业和信息化部、文化和旅游部、国家新闻出版署、中国人民银行等部门紧密围绕发展数字经济、推进新型基础设施建设出台多项元宇宙相关政策规划，要求元宇宙产业在监管下有序发展，既要积极支持元宇宙场景应用和技术探索，又要审慎监管元宇宙概念炒作及相关风险。

　　同时，各地方政府纷纷制定出台元宇宙相关产业发展规划，积极谋划元宇宙产业布局。据国家工业信息安全发展研究中心不完全统计，截至 2023年3月，全国已有24个省（区、市）先后出台65项元宇宙相关政策。其中关于元宇宙的专项规划有33项，占比近50%。可见，地方政府已经认识到元宇宙在新技术革新和产业变革中发挥的重要作用，积极打造元宇宙应用示范区，促进元宇宙产业集群化发展。但是，目前具体负责落实执行的县（区）级政策占比达20%左右，还有部分省（区、市）尚未制定省级或市级元宇宙专项产业规划。因此，元宇宙规划、政策具体落实措施还相对滞后，有待进一步加强。

　　3、从政策布局上看，推动产融结合和生态构建是重点

　　从各地出台的元宇宙专项政策规划部署的重点任务看，约46%以上的政策规划（30项）聚焦在强化产业融合应用，约37%的政策规划（24项）提出加强元宇宙生态体系建设。在元宇宙生态体系建设方面提出包括加强核心技术研发、优化产业布局、提供资金保障与支持、关注企业和人才引培、加强交流合作等多个方面任务。具体看，加强核心技术研发的政策有17项，包括数字孪生、人机交互、脑机接口、增强现实/虚拟现实/混合现实等核心技术；优化产业布局的政策有17项，约占政策总数的27%；关于提供资金保障与支持、企业和人才引培的政策各有11项，约占政策总数的33%。

　　4、从实施路径上看，培育重点行业和重点场景是重要手段

　　从各地政策规划提出的推动元宇宙发展路径来看，重点培育和发展优势行业元宇宙应用是各地政府普遍采取的举措，重点行业包括文旅、工业、医疗健康、教育、商业等。例如，《北京城市副中心元宇宙创新发展行动计划（2022-2024年）》明确提出，力争通过3年的努力将城市副中心打造 成为以文旅内容为特色的元宇宙应用示范区，元宇宙技术创新应用能力明显提升，培育、引进100家以上元宇宙生态链企业，落地建成30项以上“元宇宙+”典型应用场景项目；上海市《培育“元宇宙”新赛道行动方案（2022—2025年）》提出，到2025年元宇宙相关产业规模达到3500亿元，带动全市软件和信息服务业规模超过15000亿元、电子信息制造业规模突破5500亿元；厦门市提出依托鼓浪屿、沙坡尾等厦门地标支持科研院所和企业打造具有特色元素的元宇宙应用场景；重庆市渝北区提出支持依托不同地标载体分别开放元宇宙商业应用场景、元宇宙文体旅游应用场景、元宇宙汽车智能化应用场景、元宇宙工业应用场景。

　　元宇宙产业创新发展现状

　　随着元宇宙产业热度不断上升，更多企业投身于这个新赛道，通过与大数据、人工智能、Web3.0、工业互联网等技术结合，不断涌现出更多的创新应用。

　　通过面向全国范围征集元宇宙（数字科技）创新应用成果，并对国内元宇宙产业发展情况进行调研，汇集了经济社会各行业领域内元宇宙创新应用的最新成果。这些成果在一定程度上能够反映了我国当前元宇宙产业发展的最新动态。

　　1、从地域分布看，元宇宙企业具有明显的集聚性

　　从企业所在地来看，元宇宙企业具有明显的城市集聚特征。半数以上企业集中在北京、上海、广东，其中北京企业所占比例最高，达41.4%；14.1%的企业在广东省，居于第二位；8.1%的企业位于上海市；山东、江苏企业均占6.1%，紧随其后。广东省67%的元宇宙企业集中在深圳市，其他的集中在广州市；江苏省的企业中主要集中在南京市；浙江省的元宇宙企业则集中在杭州市。

　　因此，如何强化属地元宇宙相关企业发展基础，充分发挥其对其他产业的积极带动作用，激发集聚发展的规模效益，塑造先发优势，将成为当地政府在产业规划和政策制定中考虑的重要内容。

　　2、从企业规模及性质看，民营中小企业成为中坚力量

　　从企业性质看，民营企业占77%，国有企业占17%，合资企业和港澳台、外商独资企业分别占5%和3%，民营企业在数量上占绝大多数。

　　从企业规模上看，62%的企业员工人数在100人以下，84%的企业员工人数在300人以下。元宇宙相关企业中，民营中小企业占绝对多数，成为开展元宇宙相关业务的重要力量。

　　因此，在推进元宇宙相关产业发展过程中，应充分考虑元宇宙产业中的企业特点，充分激发多种市场主体的积极性，加快大中小企业融通发展。

　　3、从成果所属领域看，多数成果聚焦于生态构建

　　从企业申报的成果类型看，绝大多数企业（81%）申报的成果属于元宇宙生态构建领域。对生态构建内容进行具体分析，构建应用生态的成果最多，占构建生态成果的58%；其次则是平台生态成果，占构建生态成果 的46%；最少的为内容生态成果，仅占构建生态成果的21%。从以上数据可知，更多企业将元宇宙发展重点放在推动应用和构建应用平台上，因此这两个领域竞争也较为激烈。

　　4、从成果类型看，元宇宙基础设施及关键技术仍是蓝海

　　相较于生态构建而言，致力于元宇宙基础设施和关键技术领域的企业较少，仅占全部企业的22%左右。其中，元宇宙基础设施领域的企业占11%，包括元宇宙相关建模技术、身份验证技术、区块链底层技术平台等；智能硬件领域的企业占11%，包括智能三维拍摄、无介质全息显示、交互设备等。总体上，元宇宙基础设施及关键技术成果领域较为分散，没有多家企业从事相同领域同类产品的情况，尚未形成激烈竞争局面。因此，作为元宇宙发展的关键领域，元宇宙基础设施和关键技术领域未来还有较大发展空间，具备基础的企业可在这些领域进行布局，开展关键技术攻关。

　　元宇宙发展面临的问题与挑战

　　经过一段时间的快速发展，元宇宙在技术、应用、生态等方面都具备了一定的基础，形成了良好的发展态势。但从新一代信息技术与实体经济融合发展的需求来看，还存在较大差距，元宇宙还面临着一系列亟待解决的问题和挑战。

　　1、核心技术体系尚待加强

　　元宇宙相关产业的核心和基础技术科研攻关力度仍需强化，基础硬件、基础开发工具等相对薄弱，在空间计算、AIGC、脑机接口等新兴前沿技术领域的布局还很有限。

　　2、产业生态尚需优化

　　虽然元宇宙的关注度较高，在技术和应用方面也取得了突破性进展，但元宇宙典型应用场景还不够清晰，元宇宙厂商还缺乏行业生态支撑，商业模式和盈利模式仍需要进一步探索和落地，产业生态也有待进一步优化完善。特别是工业元宇宙，与应用于商业和服务业的元宇宙在技术、应用场景、商业模式上都存在较大不同，还需深入研究和探索。

　　3、产业支撑体系尚待完善

　　元宇宙产业发展还缺乏标准体系规范和引导，相关的基础标准、产品与质量要求、服务与实施指导和安全防护等规范还存在空白。支撑元宇宙产业发展的公共服务资源、人才队伍等机制还有待进一步完善。

　　4、元宇宙安全可信保障体系建设任重道远

　　元宇宙网络安全、数据安全、平台安全保障体系随着元宇宙应用的不断深化变得愈发重要，元宇宙基础设施到服务安全的多层次安全保障体系亟待完善。同时，元宇宙监管治理策略，如人工智能伦理规范、元宇宙社会影响评价等方面的行业自律与监督管理体制机制也亟需建立健全。

　　元宇宙发展相关建议

　　为了推动元宇宙产业健康、快速发展，深化与实体经济融合创新，建议在以下方面进一步发力。

　　1、加快技术创新，筑牢元宇宙底座

　　一是精准布局核心技术，要加速5G、大数据中心等新型基础设施建设，加强物联网、三维建模、人工智能、人机交互等基础技术研究，加大基础信息技术研发投入，重点培育安全可控的关键基础技术和产品，提前布局构筑技术优势。二是鼓励和支持产学研用协同创新，构建产学研用联合创新载体。采用总体规划、分步实施、重点突破、效益驱动的模式，不断推广工业智能、数字孪生应用。三是加强人才队伍培养，定向招引一流元宇宙人才。把握好世界科学和人才中心向亚太地区转移的趋势，聚焦元宇宙关键领域，加快绘制全球高端人才图谱，打造元宇宙高端人才集群。

　　2、加强应用引导，牵引元宇宙落地

　　一是以价值为导向深入挖掘用户需求，探索丰富应用场景。加强元宇宙标准体系建设，吸引产业链相关主体协同发展。依托相关标准化组织，形成引导元宇宙应用落地的成熟路径。二是分阶段引导和稳步推动企业实施元宇宙应用，充分发挥行业龙头企业和“专精特新”企业示范带动效应，形成龙头牵引、梯队协同、优势互补的集群。三是鼓励各地试点先行，遴选、孵化元宇宙典型案例。根据地方优势和特点，差异化制定元宇宙发展促进政策体系，多措并举推进元宇宙产业健康快速发展。

　　3、加快建立健全治理机制，保障元宇宙健康发展

　　一是将强化元宇宙产业治理机制的顶层设计与摸着石头过河相结合，坚持包容与监管并存，不断探索完善元宇宙产业发展路径规划。加强底线思维，持续提升风险防范能力，健全元宇宙建设的行业规范和激励约束机制，让科技创新有序推进。二是建立完善监管法律法规，防范资本无序扩张和数据垄断。完善数据安全和知识产权保护方面的法律和技术手段，切实保护用户隐私、财产和信息安全。三是构建科学的协同治理体系，构建政府主导、产学研用多方协同的元宇宙产业治理模式。