郭源生：3D、VR、AR的创新应用市场前景

　　在12月11日举办的“3D动力杯”第九届全国3D大赛暨3D大会上，3D大赛组委会副主任，工业和信息化部电子元器件行业发展研究中心总工程师郭源生从产业与应用的角度，为在场数千名专家学者、院校师生、业界精英带来了一场智能制造与共性技术的头脑风暴。

　　郭源生在第九届全国3D大赛暨3D大会上做主旨报告

　　下为报告整理全文：

　　今天我想从产业生态的角度来解释一下中国制造共性技术创新发展和3D/VR\AR的创新应用市场前景。

　　人类步入21世纪，全面进入“信息时代”，掀起了一场以技术创新和应用为主体的产业革命。形成了以数字技术、物联网、大数据、云计算、3D与虚拟现实、人工智能、新材料、互联网+等众多先进技术为基础，跨行业、领域的多产业相互协同，区域、领域、行业、日常生活相互渗透，产业与资本更加融合，以及市场应用牵引下的产业结构调整与转型升级的大变革时期。以信息技术及应用为主体，新机制、理念和模式为创新目标已深入人心，已成为全球化的信息技术发展又一次新的浪潮。

　　信息技术是采集、管理和处理信息的技术总称，是建立在硬件基础上的有序数据处理技术。其主要包括传感技术、计算机技术、通信技术。信息系统是包括输入、存储、处理、输出和控制软硬件整体,是以处理信息流为目的的人机一体化系统。如果把人比喻为一个完整的“智能化信息系统”，感觉器官(五官、皮肤)承担着信息获取功能;神经网络承担信息传递功能;大脑思维器官承担信息认知、处理、再现功能;四肢等响应器官承担系统指令下的信息执行功能。

　　创新成为这次信息化浪潮的主体和关键词。提到创新，可以清楚地看到，围绕着共性基础技术创新，以及商业与服务模式的创新不断深化，呈现出眼花缭乱的创新成果，形成了日新月异的变化。拓展出智慧城市、节能减排两大主线，构建了产品技术创新与应用技术创新两大主题，构建了一个硕大的市场平台，成为创新与变革的终极目标!因为，无论是什么样的新技术和创新成果都是为了让人们认识、认知和认可，从现实生活中去体会和品味，以改善民生;无论什么样的体系、平台、构架、模式都是为了产业创新应用，围绕改善劳动生产环境、降低能耗、提高效率、减少浪费和生产成本，实现节能减排。

　　中国的制造业赶上了全球工业变革的又一次大好时机,前三次工业革命，中国失去了产业发展的机会，成为了世界工业发展的“看客”。第四次工业革命给我国产业发展提供了前所未有的机遇，可以实现“弯道超车”和“跨越式”发展。我们的工业发展经历了计划经济下的市场供给短缺时期、市场经济转型阶段的卖方转向买方市场转化时期、资源经济拉动和资本催生下的产能过剩期，以及当前经济转型要求下的产业结构调整期，我国目前已成为全球制造大国。2015年工业增加值、300种工业产品产量居世界第一;22类工业品中，7类产量居世界第一，其中包括300种居世界第一的工业产品，其他主要产品也不断前移; 有些虽不是第一，但举足轻重;具有较强的竞争力。2014年装备制造业全球首位，产值突破20万亿，占全球比重超三分之一;发电设备产量1.2亿千瓦，占全球的60%;造船完工量4534万吨，占全球比重41%;汽车产量2211万辆，占全球比重25%;机床产量95.9万台，占全球比重38%，笔记本电脑95%，手机33%，鞋50%。 ……中国是名副其实的制造业大国但不是制造业强国!

　　产业结构性问题与矛盾尤为突出。自主创新能力不强，基础薄弱。核心技术对外依存度高，高端装备的关键基础零部件依赖进口，处于价值链低端。产品多数处于“制造-加工-组装”环节，附加值较低,生产经营效率不高。2011年我国制造业增加值率为21.5%，发达国家在35%以上。劳动生产率约为发达国家的36%-40%。产业结构不合理。资源密集型产业比重偏高，技术密集型产业偏低。产品质量问题突出。利益驱使下的质量、信誉、成本恶性循环，质量、食品安全事故频繁发生，危及人民生命健康、损害国家整体国际形象。据统计，目前中小企业数量3800多万家，占据约为90%以上，就业占总人数85%以上，创新成果和获取专利数量占80%以上，出口占总额70%， GDP超过60%，财政收入超过57% ，人才仅占37%。国内市场经济资源近30%，享用科技、政策资源不足20%，贷款规模仅占银行信贷总额的8%左右，这样比例是极不公平，也不对称的。

　　由此可见，中小企业在我国经济中占有举足轻重的地位。然而，中小企业发展遇到严重的产业资源配置和结构性问题，成为创新与发展严重障碍和亟待解决的问题。主要表现如下：一是贷款难、融资成本高，这个问题20年来一直未果;二是承担与接受科技成果转化难，缺乏成果转化有效桥梁与通道;三是人才流入和培育难，缺乏人才流动导向和扶持政策，特别是高端人才，不是万不得已不选择中小企业。四是企业税费负担过重，无论大小企业、无论什么行业，税率一样。五是市场秩序混乱和行业壁垒太高，缺乏市场公平性原则，市场准入门槛太高，过程中的“吃”“拿”“卡”“要”现象普遍存在，企业苦不堪言。六是社会认知度、价值观等文化影响偏离度太大，对中小企业尊重度不够。

　　我国2015年专利数量已经跃居世界第一，高达110万件，与美国、日本加起来的总和几乎相等，所以说中国并不缺乏创新能力，特别是在高新技术产业上的应用技术创新，多数领域领先于世界发达国家。

　　我国在基础产业上与西方发达国家存在较大差距。对制造业来说，也是一个最大的痛点，30年都没有解决好。成为技术创新的最大瓶颈，也是中小企业发展和“双创”的最大障碍。众所周知，原材料、元器件和装备是产业的基础，但是在基础技术发展上存在严重不足，形成原材料、元器件、装备互相制约、相互影响、相互作用的“怪圈”，走不出来，影响产业整体水平的提升。基础产业的协调性一直难于解决，元器件说没有好材料、好装备，生产不出好元器件;材料说没有好元器件和装备生产不出好材料;装备说没有好材料、好器件哪来好的装备。

　　从产业发展历史和国外产业化经验来看，一方面需要重点培育基础产业，在人才、政策、资本等资源上系统性的给予倾斜，构建基础要素和产业体系;另一方面需要规划和挖掘基础产业中的共性技术，形成能够与市场互动的良性循环，促进产业整体发展，也为技术创新，特别是应用技术创新提供基础要素和条件。我总结了以下几大共性技术，结合应用能够形成万亿级，千亿级的产业规模，提醒产业界思考，也提供企业参考。

　　从物联网的整体构架，就可以清楚地看出共性技术发展的方向和内容：首先是敏感元件和传感器。福布斯认为，当前乃至今后几十年内，影响和改变着世界经济格局和人们生活方式的10大科技领域，传感器名列10大领域之首，它是一切数据获取的基础和根本技术。美国国家科学发展基金自2010年起，每年获得69亿美元的财政预算用于发展高技术产业，其中为“联邦政府所批准的传感器基础研究项目提供大约20%的资金”。他们认为：“80年代个人电脑的普及，把各种运算简化到手指尖上;90年代互联网出现，人们通过网络获得了全球化的信息;而本世纪的重大变革就是：通过网络，把物质世界联接起来，并赋予它一个电子神经系统，使它具有可感知信息生命，而能够担当这一重任的核心就是传感器”---传感器革命。“之所以称为传感器革命，是因为传感器自身也会发生质的变化。在信息化过程中，不断涌现出新原理、新技术、新工艺、新材料等创新类技术和产品。用几乎无法想象的方法来监控我们周围的环境和物质。迫使我们改变原来的生活方式和行为。这些传感器技术有些已经存在,更多的正在到来或即将来临”。美国确定传感器未来创新的三大主流技术是MEMS工艺技术、网络化传感器(智能传感器)技术、微能量获取(捕捉)技术。

　　这也是第三次信息化浪潮要解决的首要问题。传感器可以探知宏观世界，也可以探知微观世界，更重要的是感知我们生命各种信息。传感器可以听到原子发出的声音，还可以感知我们生命固有的、变化的各种信息，获取人体生理参数指标等大数据，如血糖、血脂、血氧、脉象、心电、脑压、脑电、体温，而这些指标往往涵盖和反映人体的生理健康状态。当然，找到个性化的健康样本值和分析模型是应用技术创新的难点和关键，是通往“智能”与“智慧”的瓶颈，自然也是创新的目标、任务与方向。结合系统体系构架、服务模式就形成了完整的“智能”与“智慧”系统，满足不同人体的健康管理需求。

　　再则，无论是航空航天飞行器、火车、高铁、汽车，还有移动终端，包括机器人，都是一个多技术融合与聚集的“平台”，是一个安装传感器的 “平台”，它的优劣取决于装了多少个传感器。例如机器人中间有内传感器和外传感器之分，内传感器就是内部之间的活动关节相互之间的关系要通过传感器获取大量数据并传输，外传感器是它的五官和外界的窗口来实现，机器人功能取决于有多少个传感器，没有传感器就没有大数据，微处理器再多处理什么呢?只能成为具有强大仿真功能的“游戏机”。传感器不仅取决于这些“平台”技术高低和性能优劣，同时也可以通过获取声音、温湿度、压力、流量、磁场、气体、形态图样等等各种参数指标的变化，来监控“平台”自身运行状态和安全状况，使得“平台”能够安全可靠、健康稳定的有效运行。同样结合系统体系构架、软件服务模型就形成了完整的“智能”与“智慧”系统，满足工业领域的智能管理需求。

　　因此，这种模型和模式的构架是物联网技术，以及实现智能化智能制造的一个关键要点和难点。这就是智能传感器要解决的核心问题。按照层级化的观点，智能传感器也是智能制造的共性技术。当今我国已“快速、跑步进入老龄化社会”，家庭服务未来将是一个很大的问题。科技助老成为今后创新的又一大方向。工信部相关机构研究，未来从可穿戴到家庭智能终端，以及服务型机器人会形成8到10万亿的市场规模。所以关键是要形成差异化的构架，未来服务型机器人的功能是很强大的，生活指导、娱乐游戏、慢病护理、健康管控、应急救助等等各尽所需，一句话，除了不能生孩子，其他什么事情都可以做。

　　第二个共性技术是网络传输技术。通过新一代移动通信技术和产品创新，获得高校、带宽、容量大、成本费用低的核心技术与产品，北京新岸线公司开发的TP801系列新一代移动通信芯片，经过10年努力，形成两公里范围，2个G的带宽速率，低成本运行，大大提高了数据上传、下载速度，为物联网、智能传感器应用提供了有效的硬件支持。也为各个物联网领域技术创新应用提供了充分想象空间。将来我们整个城市，所形成的每个网络节点是可以实时传输数据，在地铁里面也好，在高速公路上，甚至在高铁里，完全可以进行免费的Wife，可以视频电话等等。

　　第三个共性技术就是3D与VR/AR技术。同样是叠加在上述“平台”基础上的又一大共性技术，是以视觉感官为基础，在不同行业领域应用的颠覆性技术。国内虚拟现实在五个领域最能够突破、最容易对接和最迫切需要解决的市场。一是生物医学领域的应用，包括临床应用业已开始，也比较迫切;二是旅游，预知景点风光和古迹文化背景，为现场观赏提供侧重内容和观赏需求。三是智能工厂和智慧产业(数字工厂、工业4.0)把ERP可视化，通过虚拟化和仿真技术直观展现企业或产业的工艺流程和信息流动形态与过程，选取关键节点要素，使得管理者直观掌控企业各个主导环节，并可以清楚地观察到企业内部的人流、物流、生产工艺、品质、库存、货物流，包括现金回流情况，使得未来从业模式都会产生新的变化;四是智慧园区与及智慧城市，无论是工业园区、特色产业园，还是城市建设中的规划设计，都可以实现对过去、现在、将来的展示与仿真，以视觉方式展现出来，让人一目了然。感官效果和感染力极强，给人以视觉享受。五是娱乐游戏，以全新的技术元素提升不同的游戏和娱乐水平。除此之外，也可以将涉及到的相关技术模块化，为其他行业领域的应用提供基础元素和内容，大家可以充分展开想象空间，例如高铁乘客在途中可否享受到娱乐、游戏、影视、旅游呢?

　　现阶段物联网示范工程：智能电网、智能交通、环境监测、公共安全、智能家居、智能医院、智能高铁、战场感知、机场围界、食品加工、感知石化、智慧农业、现代物流、智能楼宇、生物制药、政府公务、智能消防、工业监测、老人护理、社区医疗、花卉栽培、水系监测、食品溯源、敌情侦查和情报搜集等四百多个示范工程项目正式列入物联网目录，都可以应用虚拟现实技术，也无疑成为虚拟现实产业的巨大市场。

　　当然，仅有共性技术挖掘远远不够，不能自然形成产业规模。需要产业要素和资源整合与合理配置，才能发挥产业效能，需要营造产业生态与产业环境，也需要协同创新。面临着“一带一路”的发展与建设，以及国际化市场环境与背景，对共性技术的产业化发展，需要按照产业链构架本身规律和要求，从材料、工艺、装备、配套、集成、市场等，一直到售后服务，构架出具有行业特色、满足不同市场需求的商业模式和产业体系。再结合区域基础优势与特色形成一个正、产、学、研、用、服“六维一体”的产业服务体系。从产业角度来看，金融也是一种服务，所以把它归结到服务里面去。这样就可以形成“双生态”产业环境，为共性技术的产业化提供良好的生态环境与发展空间，改变中小企业人才、资金、市场、资源、服务等产业基础环境条件薄弱问题，使创新真正发挥效能，使产业真正形成区域性特色、品牌和优势，展示给世界，并成为具有国际化优势与特色的地区名片。