我国元宇宙产业创新发展对策研究

张雅妮 李志杰

一、引言

元宇宙正推动社会经济范式由“信息与通信技术（ICT）+信息物理系统（CPS）”为特征的工业自动化时代，向“智能互联技术（Web3.0）+社会物理信息系统（CPSS）”为特征的知识自动化时代发展，并终将创造形成虚实共生的新型社会形态。世界各主要国家以及全球科技巨头竞相布局元宇宙发展路径，美国、欧盟、日本等国家和地区明确提出将元宇宙视为重点发展产业。我国高度重视元宇宙发展，“十四五”规划和2035年远景目标纲要将人工智能、虚拟现实和增强现实作为重点产业予以支持。工信部等五部门印发《元宇宙产业创新发展三年行动计划（2023-2025年）》，提出以构建工业元宇宙、赋能制造业为主要目标，推动元宇宙产业高质量发展。

二、元宇宙产业发展趋势

（一）元宇宙关键核心技术加速融合创新

元宇宙是云计算、虚拟现实、人工智能等新一代信息技术的集大成者。元宇宙的构建包括感知、计算、重构、协同、交互等方面：智能传感技术为构建与真实物理世界一致的虚拟世界提供数据支撑；基于5G、云计算、边缘计算等技术打造的云—网—端协同的算力网络将为元宇宙提供计算资源；数字孪生、三维渲染用于重构一个与现实世界一致的虚拟世界；高速通信网络、大数据、区块链等技术确保“元宇宙”的稳定、安全、高效运行；沉浸显示、多通道交互、脑机接口等自然交互技术为用户提供高真实感互动体验。

（二）元宇宙应用场景加速从文化娱乐向工业制造拓展

“元宇宙”应用场景正从社交、娱乐、文化加快向工业制造延伸拓展，并将在工业制造领域创造巨大的价值。根据TrendForce预测，2025年，在工业元宇宙的推动下，全球智能制造市场规模将达到5400亿美元。汽车制造业已成为除了游戏和影视之外虚拟引擎应用最多的行业，如游戏引擎企业Unity开发的人机接口嵌入式开发工具，为宝马、奔驰、蔚来等车企提供全寿命周期的人机接口渲染引擎服务。

（三）元宇宙将推动数字基础设施全方位升级

首先，通信网络向泛在化、一体化升级。在元宇宙空间，通信网络将向Web3.0升级，网络的全面協同云互联将实现 “人机物网”的广泛融合，虚拟世界和物理世界之间将实现信息、数据、价值的快速交互和流通。同时，算力底座向网络化、智能化、协同化、绿色化发展。元宇宙的海量数据分析需求，推动以CPU为核心的传统计算中心向以GPU/NPU为主的智能计算中心以及数网协同、数云协同、云边协同、绿色智能的多层次算力升级。如AR/VR对带宽、延迟、多模态交互提出更高要求，算力网络能够以网络为接入，直接调度算力资源，提供云端渲染，实现低时延的高清视频服务。

（四）元宇宙产业核心层加快 “终端+数据+平台+应用服务”一体化发展

元宇宙产业链核心层着力于元宇宙终端入口、时空生成、内容运营和平台分发，是领军企业的主阵地，主要涉及智能传感器、AR/VR、芯片等终端产品，3D建模、开发引擎、实时渲染等时空生成软件，以及脑机接口、语音交互、动作捕捉等交互体验，此外，承载各行业应用的行业平台必不可缺。元宇宙核心层的发展呈现出“终端+数据+平台+应用服务” 加快一体化的趋势，Meta、Unity、微软等行业龙头企业由“单一产品研发”转为“生态体系扩张”，在核心层全面布局。如苹果公司推出首款MR头显设备并研发头戴式设备操作系统“xrOS”，已在智能终端、行业平台和娱乐内容服务方面全面布局。

三、我国元宇宙产业发展有待解决的四大问题

（一）底层“根技术”领域自主创新能力急需加强

新型显示、时空生成等底层技术“受制于人”的局面未得到根本性转变，尚需加强关键核心技术的攻关。在新型显示领域，显示材料、设备等上游环节严重依赖国外，玻璃基板、偏光片、光掩膜版、光刻胶等主要材料国产化率较低，曝光机、蒸镀机、激光退火/剥离设备等核心面板生产线设备及其上游关键零部件均被国外企业垄断。在时空生成领域，3D建模、开发引擎、实时渲染等工具软件主要依赖国外，国内大量使用3DS MAX、Maya、ZBrush、Blender等国外软件。

（二）产业链上下游紧密协同的产业生态尚未形成

作为数字产业的代表，元宇宙产业对开放融合的产业生态要求很高，元宇宙领域的关键技术交叉融合、产业链核心层一体化发展，都需要有开放融通的产业生态。在实地调研中发现，目前国内企业“单兵作战”现象普遍，上下游企业间缺乏紧密对接合作。在国际龙头企业加快从“单一产品研发”转为“生态体系扩张”，在核心层全面布局以扩张行业生态圈的趋势之下，着力构建融合协同的产业生态成为国内行业迫切需求。

（三）数据要素充分市场化流通的环境亟待加快建设

数据是构建元宇宙空间、发展元宇宙产业的基础，调研了解到，国内数字孪生、生成式人工智能等领域的企业普遍缺少高质量数据。此外，数据作为数字经济时代的关键生产要素，与农业经济的土地、劳动力，工业经济的技术、资本等生产要素类似，需要流通才能发挥更大价值。而目前国内数据交易机构的运营机制还处于初步摸索阶段，尚未形成成熟的市场化运营模式。

（四）元宇宙时代“新石油”智能算力严重依赖国外

生成式人工智能近年来的飞速升级跃迁导致对算力需求爆发，Meta、特斯拉等国际科技巨头加紧建设智能算力资源，全球大型GPU集群数量大幅增加。如特斯拉于2023年建设了一个由1万颗英伟达H100GPU芯片集群组成的算力中心。英伟达、AMD等公司研发GPU技术与产品已近30年，国内GPU研制起步较晚，2014年才推出第一代国产GPU，由于技术积累时间短且基础技术薄弱，导致国产GPU芯片性能与英伟达产品差距较大。国内各地在建的智能算力大量使用性能更优的国外GPU，其中约有90%使用的是英伟达芯片。

四、我国创新发展元宇宙产业的对策建议

超前布局领先的元宇宙关键核心技术。聚焦突破高端芯片、前沿显示、加密算法、脑机科学、多模态大模型等关键核心技术，鼓励高校、科研院所与企业联合开展技术攻关，推出一批国际一流的首创技术、首制产品。针对3D建模、实时渲染、仿真模拟等“卡脖子”基础软件技术，支持企业等机构建设元宇宙基础软件开放性开发者平台，加快技术创新进程、提升基础软件开放共享服务能力。

打造产业链上下游紧密协同的产业生态。加强优质企业梯度培育，培育一批技术创新和资源整合能力强的链主企业。聚焦关键技术、数字工具和集成应用等领域，培育一批专精特新“小巨人”企业。引导产业链上下游协同、跨产业链资源整合，构建开放融合的产业生态，实现从“单兵作战”模式向“生态体系扩张”模式的转变。

大力培育数据要素市场化流通的生态。建立高质量数据库，加强数据供给。建设行业数据空间和行业数据流通服务平台，形成市场需求大、应用效果好的数据产品和服务。深入推进元宇宙在工业制造、政务服务、城市治理、消费民生等领域融合应用。支持地方建设数据流通先行试点，积极培育数源商、数据开发商、数据服务商等多元主体，建设一批数据训练基地，营造创新活跃的数据要素市场环境。

对接国家“东数西算”战略，组建智能算力生态网络。优化各区域之间的高速数据传输网络，推动构建多层联动的算力网络体系。开放公共算力平台，为高校、科研机构和企业等提供公共算力资源。支持各方机构联合组建国产算力生态联盟，推动国产智能芯片在各类算力平台适配应用。建立国产算力试点应用示范项目，支持应用国产芯片，提升元宇宙产业自主能力。

作者单位：中国电子学会