从裸眼3D到工业元宇宙，如何打造产业创新试验场

    裸眼3D大屏技术在近两年风光无两：在《银翼杀手》《攻壳机动队》等科幻电影中，摩天大楼外墙上高悬的巨大屏幕成为描绘城市的标志性视觉元素。这些上世纪对未来城市的幻想，今天已经成为现实。可惜的是，很长一段时间里，这项技术都是国外引领的，比如东京新宿洞口广场的大屏出现了一只萌萌的三花猫：

    再比如韩国COEX K-POP广场SM TOWN顶楼“大水缸”里的海浪（Wave）：

以及大型玩具（GIANT TOY）：

    不难看出，裸眼3D大屏正改变着大众与公共空间的交互模式，并衍生出一种城市屏幕文化。不同于一般的户外广告，它不仅拥有精彩纷呈的表现力，更以逼真的效果达到震撼人心的目的，具有特有的媒体印象力。同样的视频画面，在裸眼3D大屏播出，更具有吸引力、震撼力、视觉冲击力和感染力。遗憾的是因为技术门槛的原因，很长一段时间以来国人只有眼羡的份儿。

    然而，当时钟指向2021年5月1日，一切都不一样了——西安大唐不夜城新乐汇广场迎来了国内首个8K裸眼3D大屏：

    而这一切的背后，是由联想新视界打造的国内最高精度最高分辨率的裸眼3D大屏，采用的图像渲染技术，则是联想新视界自主知识产权的实时3D引擎——Z-Engine 4.0。

    区别于游戏引擎， Z-Engine的定位是尖端的、专业的应用开发工具，在特大场景塑造和画面渲染表现方面尤为突出，彰显了本身强大的物理光学，力学和图形学的技术实力。可胜任航空航天、军事、海事、教育科研、城市规划、室内设计、工业制造等行业的虚拟技术实现，搭建逼真震撼的虚拟内容场景、设置实时的模拟交互，对演练实训、研究培训、宣传体验都有着颇为显著的实用效果。该引擎可广泛应用于数字孪生、虚拟仿真、虚拟现实、视觉可视化等领域。

电影级别的渲染效果

    行星规模的场景到宏观世界中最精细细节

动态天气效果，包括有风对物体，雨，闪电和雪的影响

栩栩如生的海洋模拟

    01

    VR是打开元宇宙的钥匙

    但元宇宙核心是数字孪生

    “数字孪生”，通俗地说，就是制造物品在虚拟世界中的镜像的技术。就是在一个设备或系统的基础上，创造一个数字版的“克隆体”

    数字孪生是指充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，在虚拟空间中完成映射，从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程。

    今年大火的“元宇宙”，大家第一反应是AR、VR。元宇宙就是一个虚拟世界，虚拟世界需要通过VR进入，等于是一个钥匙，但元宇宙的核心是数字孪生。

    元宇宙不止是娱乐，最广泛的应用，很可能不是面向广大个人消费者，而是工业，科研等相关行业的客户。元宇宙中率先产生实际价值的，有可能是工业元宇宙。对现实世界的完全映射，同时通过VR技术产生虚实互动，从而成为创新的试验场。

    以远程医疗为例。医生在远程进行手术操作，然后工业互联网指挥机械臂在本地复刻医生的动作，对病人进行手术。不过，以现在的技术，医生只能通过摄像头，远程观察病人，然后进行操作，其行动的方式可能很不符合平时的手术习惯，因而可能限制其技术的发挥，如果还有不同医生之间的协作就更加困难。而如果在元宇宙空间，医生完全可以和在现实中一样，以自己习惯的角度、习惯的手法进行手术，不同医生之间的协作也会变得更加便利。与此同时，工业互联网再把这些医生的操作传回到实地，并进行相同操作，一台手术就可顺利完成。

    只有在元宇宙里完成了对现实物体的完美建模，这些元宇宙应用才可能得到落地。从这个角度看，数字孪生体建模的成功，是生产领域的工业元宇宙成功的关键。

    理论上数字孪生技术并不复杂，但它需要大量的技术作为支撑，在建模过程中还需要大量的数据。以上面提到的手术场景为例，如果要想进行这样一场元宇宙内的手术，那么我们必须对病人的身体进行高精度的建模，这就需要对其身体数据进行大量的搜集，而要完成这样庞大的工作，显然并不是那么容易。

    02

    以Z-Engine为核心引擎

    构建DTOS数字孪生平台

    联想新视界经过多年沉淀，基于3D可视化技术的优势，以及数字孪生技术架构的研究以及操作系统的开发，用创新型架构整合AR、VR、AI等技术，形成全价值链、全要素、全场景的技术平台“DTOS”，为合作伙伴提供专业的技术解决方案。

    联想新视界DTOS数字孪生平台，由4个关键部分组成：3DXR可视化引擎 Z-Engine 、智能推演引擎I- Engine 、智能控制引擎C- Engine以及DTM 场景模型库，为产业数智化提供具备综合功能需求的一体化操作系统。

    Z-Engine：能够根据外部输入的各种多元异构数据，进行3D建模及渲染，能够在虚拟空间建立从形状、观感到内在属性映射一致的数字孪生体。比如，一个水壶，不仅仅是外观，颜色，反光，还包括水壶的温度、材质特性等。Z-Engine是整个DTOS平台的核心，尤其基于自主知识产权的ATH实时光线追踪算法，居于世界领先水平，能够实现超高精度、超清细节渲染效果。

    I-Engine：是综合智能处理引擎，包括基于视频图像的智能识别和逻辑推演，以深度学习实现种类检测，主要应用于智能识别目标物体的种类，在生成数字孪生体的基础上，可以基于各种场景针对未来发生的变化进行智能推演和辅助决策。

    C- Engin：数字孪生核心控制引擎，用户可以通过数字孪生体全面掌握物理实体的全生命周期状态，并对其进行分析和控制，在智能决策的基础上，进一步实现数字孪生体与物理世界的反向控制与虚实互动。

    DTM 场景模型库： 集中了合作生态以及客户自有的可以公开的模型组建和数据，用户可以通过下载现有模型组建构建更加丰富的使用场景，节约了建模开发的时间。

    联想新视界DTOS数字孪生平台结合GIS、BIM、IoT、5G和大数据应用，可以实现多源异构数据的动态融合，实现物理世界的实时数字孪生状态展示。用户不仅可以通过预制的模型组建搭建丰富的实体场景，更重要的是通过内置的丰富决策模型进行推演，进而利用低延时的网络实现闭环控制。

    无论是虚拟世界的构建、对真实世界进行数字孪生的复刻，还是真实世界与虚拟世界的虚实交融， 同时由于面向的群体以工业领域为主,因此可以说就是工业版元宇宙。

    联想新视界DTOS平台可以为工业客户提供AR产线巡检、VR仿真培训、智能维保、智能巡检等服务，减轻员工操作负担、提升员工岗位技能水平和工作效率，提升产品质量管控。

    DTOS平台为联想旗下的联宝工厂以数字孪生和AR技术，实现多生产系统连接、OBE开箱检验、不良品维修、设备维保等多个环节AR技能辅助，提升工作效率。

    同时以数字孪生和VR技术、3D引擎、实时光线追踪技术等，为宝马汽车提供高品质汽车维修仿真培训课程，极大提升客户体验。

    目前，泛行业在数字孪生上的应用越来越普及，例如港口行业，通过动态数据实时驱动，在数字孪生全要素场景下，能够覆盖从货物到港、装卸、转堆、仓储及出港的全周期作业仿真；在5G环境感知港口全量工业设备态势，还能实现人、车、物、法、环的数字孪生全模拟...，是数字化转型不可或缺的一步。

    事实上，DTOS并非为元宇宙而生，而是它本身自带的功能与属性——能创建虚拟世界与元宇宙相吻合。不去探讨它与元宇宙概念的关系,转而关注它对于产业数字化创新的功能，才能真正看到它对现在及未来整个社会生产的价值。