1. 引言
随着数字经济的兴起，人工智能的不断进步，虚拟现实技术的飞速发展，加之区块链的日益成熟。在传统产业带来前所未有的机遇与挑战的同时，数字科技正以不可阻挡之势改变着一切。数字化已经成为各行各业创新与变革的关键动力，而科技赋能与跨界融合的概念在数字时代的巨浪下日益突出其重要性。作为引领产业升级的原动力，科技能源在加速技术演进的同时也为蓬勃发展的不同产业夯实了根基。科技正以前所未有的速度深刻地改变着我们的商业模式和生活方式，从人工智能到物联网；从大数据到区域块链：从互联网+到元宇宙，这股变革大潮，将对数字多元行业的新一轮发展起到持续的推动作用。同时跨界融合正以前所未有的方式打破传统行业壁垒作为行业发展的新引擎。不同领域的跨界融合在激发新的商业可能性的同时，也为产业创新提供了源源不断的启示。跨界融合的科技与艺术；医疗与娱乐；制造与金融等，这一为数字多元产业发展注入更为丰富元素的多元复杂产业生态圈正在形成。
当前时代的背景下元宇宙概念的提出为数字多元产业的发展带来了前所未有的机遇。元宇宙作为一个虚拟世界的整合体，将人的计算机和物理世界进行无缝连接创造出了一个全新的数字空间，使现实与虚拟相互交融在创新与体验上相互共生，为数字多元产业的发展打开了崭新的篇章。以元宇宙为代表的虚拟世界，为数字多元产业的构建与发展提供着全新的视野与可能。所以，在数字时代的浪潮下，我们要紧跟时代步伐，在科技的助力下打造更多元宇宙。
2. 元宇宙赋能数字产业的时代背景
近年来，我国元宇宙相关企业数量快速增长。《中国元宇宙发展报告(2024)》预测，未来五年国内元宇宙市场规模至少突破7000亿元大关。京津冀、长三角、粤港澳等东部沿海省份率先积极布局，中西省份相继跟进，将拉动万亿级产业规模。地方层面，从政策数量上看，上海最多发布16个；北京和浙江其次，各13个；山东及广东各8个。从规模上看，上海、浙江、四川、山东力度最大，各政策聚焦元宇宙核心基础能力布局，深化感知交互的新终端、虚实融合新空间及内容生产建设，探索行业应用，明确到2025年，元宇宙将拉动产业规模达2800亿元[1]。
2021年元宇宙开始爆火。2021年初，Soul App首次提出构建“社交元宇宙”。2021年3月，被称为元宇宙第一股的罗布乐思(Roblox)在纽约证券交易所上市(股票代码：RBLX.N)；5月，微软首席执行官萨蒂亚·纳德拉表示公司正在努力打造一个“企业元宇宙”；8月，英伟达宣布推出全球首个为元宇宙建立提供基础的模拟和协作平台；8月，字节跳动斥资90亿元收购VR创业公司Pico；10月，美国社交媒体巨头脸书(Facebook)宣布更名为“元”(Meta)，提出未来将致力于于元宇宙，并宣布两年内对XR投入5000万美元[2]。12月，百度Create AI开发者大会与开发者和网民见面，宣布将在“元宇宙”里举办。同时元宇宙作为全新的经济形态，特别是对于平台经济的企业，给了一个重新布局，颠覆式创新的竞技场。对中国的平台经济企业，更是一个好的契机，改变过去从应用、商业模式创新，到技术、到硬件的迭代过程。
当前，美国科技巨头已经从平台经济向硬科技公司在探索，谷歌、亚马逊、脸书等已经在不同程度、不同层面布局各类GPU、FPGA、ASIC和偏门的类脑芯片等。从脸书近几年投入了不少资金去研发AR、VR等先进技术，也研发出了虚拟现实耳机、增强现实眼镜和腕表等硬件产品。腾讯、阿里、字节等中国平台经济企业发展至今，具备了底层创新的基础，不管是基础的芯片、还是底层的系统、基础的平台，都是好的切入口。更是平台企业通过新的产业机会，真真切切地深入到硬科技的创新，当然这种硬科技不是说是狭义的硬件，而是能够具有基础性的技术、产品。
3. 元宇宙：新时代的数字空间
元宇宙是人类运用数字技术构建的，是人们在其中达成社会、经济、文化等活动并创造价值的世界。元宇宙是一个广泛的、虚拟的数字空间，由现实世界和虚拟世界相交融，包含各种数字化的环境、场景和体验(见图1)。这个概念起源于虚拟现实和科幻作品，如Neal Stephenson的小说《雪崩》(Snow Crash)和Ernest Cline的小说《头号玩家》(Ready Player One)，但如今它已经成为描述数字化未来的实际目标和趋势。
Figure 1. Schematic diagram of the basics of the metaverse
图1. 元宇宙基础示意图
其使用计算机技术和数字化手段模拟现实丰富现实虚拟社交平台在线游戏等多种形式，提供精心设计的环境与场景为使用者带来身临其境的体验。并且元宇宙所提供的体验是多维度的也是全方位的，其能够让用户进行更为真实与全面的互动[3]。并且元宇宙也是允许用户进行社交与沟通的数字空间。在这里用户可以与虚拟的社交网络中的其他使用者进行实时沟通与分享体验和资讯。
在元宇宙中，虚拟资产如虚拟货币，数字商品，虚拟地产等都有实际价值，具有重要的地位。用户可在此数字空间中进行交易，创造与销售虚拟资产。元宇宙通常是一个跨平台的数字空间，允许用户在不同的设备和平台上进行访问与体验。另外，元宇宙的互操作性也是一个关键特征，为不同元宇宙体系之间的相互连接与交互创造了条件。
这一开放的环境鼓励用户参与创造与建设，让用户可以自由地在其中创造虚拟内容，设计虚拟环境，进而共同构建元宇宙的数字生态系统，从而在数字空间中创造新的连接互动方式以及增强用户体验个性化服务和虚拟环境的感知能力。随着元宇宙的日益发展，在元宇宙中的智能化技术也发挥着举足轻重的作用，在提升用户体验提升个性化服务和虚拟环境的感知能力的同时，以全新的方式将用户与数字化生态进行进一步的联系和互动。
以元宇宙为代表的全新数字空间模型为各产业带来无限可能的同时，也为人们的各种活动提供了一个崭新的虚拟环境[4]。人们可以在元宇宙中进行从社交到商业和教育等各个方面的各种活动，而这一虚拟环境也将为各行业带来新的发展机会，并且企业能够借助元宇宙平台提供更好的服务来实现更大的商业价值。
元宇宙对社交与娱乐业产生了翻天覆地的变化，使用户可以以更真实与沉浸的方式与他人进行交互，并以数字空间中的虚拟现实与增强现实技术来举办虚拟的会议；体育赛事与音乐演唱会等活动，从而打破了地域与时间的限制，为用户带来新的娱乐体验。
另外，元宇宙为教育和培训领域也带来了很多机会。以虚拟现实与增强现实技术为基础的教育活动，使学生能够以身临其境的方式参加到考古探险与分子模拟等各种学习活动中去，以有效提升了学习的效果。而且对于全球范围内的教育资源共享与远程学习来说，元宇宙也起到了很大的作用。总之，元宇宙带来了革命性的变革，为用户带来更加丰富多彩的娱乐与学习体验的同时，也为教育与培训领域带来了很多机遇。
元宇宙为数字艺术和文化产业带来了极大的创新与发展的机会，使艺术家和创作者在虚拟空间中展示作品并进行数字艺术展览与表演。元宇宙还为虚拟环境设计和创造艺术品提供平台，以促进数字艺术文化事业的发展；其次，元宇宙为数字经济和电子商务带来了全新的商业机会，使虚拟货币与数字商品在虚拟经济体系中进行交易。另外，元宇宙还提供有虚拟商店和市场的平台，以促进数字化的商业交流与协作；最后，元宇宙为创意产业和设计领域等提供了一个广阔的舞台，以促进数字艺术的创新与发展。
因此，可以说元宇宙为数字艺术和文化产业带来了革命性的变革与发展。设计师和创意人才在元宇宙中能够创造出虚拟环境，虚拟产品和虚拟形象，为用户的个性化虚拟体验服务，为这些产业带来了前所未有的发展机会。目前，元宇宙已经成为一种趋势，越来越多的企业和机构开始将其作为一个平台来打造虚拟世界。
4. 元宇宙何以赋能数字多元产业
(一) 数字技术基础
1) 人工智能、区块链、云计算等算力技术
算力是数字经济发展的晴雨表。人工智能、区块链、云计算、云储存、边缘计算为数字经济的高效运行提供了“最强大脑”。在元宇宙中，基于5G高速通信网络环境，数字经济活动产生的海量数据可以实时、方便、可靠、安全的传输到云储存空间；人工智能和云计算根据需要管理和分配数据资源并运用3D建模、虚拟场景设计、360度全景拍摄等技术，将真实世界的景观、建筑和文物转化为数字化形式[5]；区块链技术则为经济发展带来了更高的安全性、可追溯性和智能化，为数字资产的管理和交易提供了全新的解决方案，它不仅可以确保数字资产的安全性，还能提供可追溯性和透明度，真正实现“万物智联、数字孪生”的数字环境。
2) 虚实环境交互融合技术
扩展现实技术与虚拟现实技术在经济社会发展各个领域的融合创新，特别是在实体经济中的深度融合，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。通过虚拟仿真技术，能够在元宇宙实验室模拟各种工况，大幅提高研发效率，并降低成本。这有助于制造业向高端化、智能化、绿色化方向发展，同时提升制造业的研发效率和降低培训成本，最终实现供应链的自主可控安全管理。并能够将现实的物理系统与虚拟的数据世界相融合，实现业务环节中物理设备、人与流程的优化。数字孪生技术能够突破空天地数据获取、全息空间数据采集等技术，构建城市数据基础，打造全域高精度数字孪生城市，为城市治理、工业、商业等领域提供了新的发展机遇。
3) 数字孪生技术
数字孪生技术是一种对真实世界的资产系统和流程的持续性学习型数字模拟，具有复合性和动态性的特点。这项技术通过构建物理实体的数字孪生模型，实现物理模型和数字孪生模型的双向映射。数字孪生技术的核心要素包括物理实体、虚拟模型、数据、连接和服务。它不仅仅是物理实体的复制或虚拟样机，还涉及产品全生命周期的数据管理、分析、集成与融合。例如，数字孪生模型可以包括从产品的需求信息、功能信息、材料信息到维护信息等各方面的数据，这些数据使得数字孪生模型能够不断完善，更接近对应的实体对象。
其典型技术特征包括虚实映射、实时同步、共生演进和闭环优化。这些特征使得数字孪生技术能够实现物理对象和数字空间中的孪生体之间的双向映射、数据连接和状态交互[6]，从而全面、精准、动态地反映物理对象的状态变化，覆盖孪生对象从设计、生产、运营到报废的全生命周期。从而应用于更广泛的领域，如城市的智能化管理和服务的颠覆性创新。例如，中国河北的雄安新区就利用了数字孪生技术来管理城市地下综合管廊，江西鹰潭的“数字孪生城市”项目也获得了国际认可。在元宇宙所构建的虚拟现实混合社会形态中，数字孪生与现实物理空间的混合形态保证了用户在现实与虚拟世界之间自由穿梭。
(二) 发展机理
1) 元宇宙改变生产要素供给体系，突破生产要素稀缺性制约，提升数字经济增长的持续性
数字经济是人工智能与大数据深度融合的经济发展模式，数据是数字经济发展的重要因素。在十九届第四次全体会议总共，中共中央首先将数据视为一种生产要素，具有时间的必然性和现实的可能性。与劳动力、土地、资本和矿产资源等传统生产要素相比，数据是一种具有再生性和无限供给性的新兴生产要素。数据的价值随着其数量和质量的提高而增加，使其成为社会和经济系统中更具创新性的元素，可以在不同的时间发布不同的生产要素和效益。通过这种形式，它们可以充分流入数字经济，成为其他要素生产和发展的乘数。
2) 变革社会资源配置方式，突破物理空间限制，提高数字经济效率
传统产业体系中闲置要素与产业发展的矛盾突出，投入产出效率和价值受到生产要素配置和加工方式的限制。供需不平衡、产能过剩等严重制约了产业高质量发展。“实时共享、开放并行”的互联网与元空间物联网的深度融合，可以在一定程度上突破资源配置的时空障碍，实现时空距离上的分散生产活动，扩大资源配置范围。利用互联网+平台，大数据改变了资源的投入和使用方式，交换了生产资料的最小投入和最大产出，提高了生产要素的组合和使用效率。同时大数据能精准解决了现实世界与虚拟世界的连接、数据与历史行为的对比、资源按需预测的不对称，使其能够准确匹配实际消费，以实现最佳目标。
3) 突破边际成本递增规律，提高数字经济效益
边际成本的增加和规模收益的减少是决定社会生产、分配过程和结果的普遍生产规律，是西方经济生产的经典理论。边际成本的增加是指生产增加超过一定规模，单位生产成本随着生产的增加而增加。比例利润递减定律是指投入增加的可变系数，而其他投入系数不变。可变成本的投入系数在一定程度上增加后，可变成本的输入系数继续增加，其最终产出在空间上逐渐减少[7]。同时，运输、消费等过程中的搜索、复制、跟踪和验证成本在数字劳动中显著降低，这使得边际成本进一步降低，甚至接近于零；受元宇宙的影响，制造商和消费者可以实现实时沟通，在范围经济和网络的正外部性下，消费者规模不断扩大，生产规模不断扩大、经济效益不断提高。
5. 应用场景
(一) 医疗元宇宙，解决看病难问题
鼓励元宇宙与智能医疗相结合的元诊疗，解决医疗难问题；支持XR技术在视觉诊疗、近视防治等方面的临床研究；结合微三维成像、分子模拟等技术，在新药开发、病理学研究等领域实现突破。构建三维医疗辅助诊疗平台，优化术前方案和术中导航解决方案。首先将区块链和物联网相结合，开发虚拟医疗指南，推广使用并注意其安全措施。同时，将各种健康监测设备和医院的治疗和监测相结合，连接医疗研究机构和其他相关部门之间的信息渠道，为人们的总体健康提供更高质量的保护服务。其次，基于患者的基本个人信息、电子健康记录、区域环境信息、相关家庭信息和中国民族数据库，可以快速发现疾病，准确识别病因，并创建适合中国人的个性化康复治疗方案。最后，通过医疗机器人、人工智能感知等技术的结合，可以为医生提供远程会诊、手术等服务，有效支持和突破时间限制，实现线上和线下的医疗资源融合发展。发挥医疗元宇宙的作用，避免过晚治疗等问题，打通看病难的“最后一公里”，切实保障人民群众生命安全。
(二) 工业元宇宙，突破卡脖子技术
推动信息和物理系统的泛在感知系统融合，构建基于云化业务的应用平台，建设数字孪生工厂，全面模拟研发设计、生产制造、运营管理、销售服务等全生产链阶段，帮助管理产品生命周期，优化流程，形成工业解决方案，为产业降低成本和提高生产效率。元宇宙可以作为测试现实的实验场所，为解决瓶颈技术提供一个很好的途径。在元宇宙中，我们可以建立一个基于强大智能平台的核心技术虚拟研发平台，在其中可以通过时间和空间的协同创建，进行虚拟仿真实验，避免了大量物质资源的浪费。它还可以于通过虚拟空间和现实空间的协同联动，实现工业的改进和优化，从而达到降低成本、提高生产效率和协同效果，促进工业高质量发展，形成强大的国家战略科技力量[8]。在时空引擎、实时渲染、大规模建模技术、自然交互技术、区块链技术、网络通讯与算力技术、人工智能技术、物联网/传感技术以及数字孪生技术等关键技术的深度融合下，使得工业元宇宙能够在产品全生命周期中实现应用，包括研发设计、生产优化、设备运维、产品测试和技能培训等多个环节。此外，工业元宇宙还被视为智能制造的未来形态，它通过推动虚拟空间和现实空间的联动，强调在虚拟空间中映射、拓宽实体工业能够实现的操作，从而指导实体工业高效运转，赋能工业各环节和场景。
(三) 农业元宇宙，实现农业的现代化与智能化
利用虚拟现实、区块链、人工智能、物联网等先进技术，为农业领域的发展提供了新的机遇。一方面，依托农业大数据、农业云计算和农业物联网，形成完整的智能农业产业链，对农业生产全过程进行跟踪管理，大数据驱动农产品种植、管理、收割、储存、加工等过程的智能化，从单纯依赖劳动力投入转变为以人工智能为指导的的数字化双边模式，实现农产品质量溯源、农产品安全控制，加强食品安全及食品运输监控管理，改善农产品物流，助力乡村振兴和农村产业发展，实现精准、高效、低碳、绿色的发展目标。另一方面，能够进一步开发农业的多元属性，延长产业价值链。把握“长尾需求”，了解民众对山水田园生活的向往，通过“云参与”的模式，传承农业文明、体验生活、享受服务，不断催生社区支持农业、订单农业、体验农业、农业承包、农业认知、旅游等新业态，促进产业深度融合。同时利用“数字内容”和“云体验”实现农业农村的自然景观和文化价值的变现，可以将技术应用薄弱、企业规模小、农民标准化程度低的竞争劣势转化为“体力活”、“原生态”和“精细化”的竞争优势。
(四) 教育元宇宙，实现地区教育资源互补
培育差异化终端，引入虚拟数字人教师，研发各类数字孪生校园，围绕教学实训、数字教室、空中课堂、素质教育等场景，探索多点协作教学、远程互动教学等融合应用及解决方案。教育元宇宙的发展正在成为教育科技领域的一项重要创新。它不仅改变了传统教育的环境和教学方式，而且深刻地影响了教育目标的达成。教育元宇宙通过将现实世界和虚拟世界融合在一起，为学生创造了一个更加个性、自主和安全的学习环境[9]。这种新型数字化教育环境利用计算机在虚拟世界中构建教学所需的多学科、强交互的虚拟场景，使学生能够通过头戴式显示器、数字手套等设备，进入一个沉浸式、强交互的学习场景中，从而获取知识和提升技能。教育元宇宙的建设和应用涵盖了从高等教育、职业教育到中小学以及终身学习的各个层面。它正在改变人们的学习方式，但由于元宇宙相关技术较为复杂，各类教育技术层出不穷，大众对教育元宇宙的了解非常有限。当前教育元宇宙的发展面临着一系列的挑战和问题，包括需要先进的技术和大量投入，如硬件设备、软件开发、网络带宽、数据安全等，以及不断更新和完善的学习资源以满足学生的多样化需求。
6. 结论
以元宇宙为基础，科技赋能与跨界融合在数字多元产业的构建与发展上得到了进一步的促进。今后随着技术的日新月异和产业链的日趋完整，数字多元产业将随着元宇宙的开拓而发展得日趋丰富与多样化。以元宇宙为引领者的数字多元产业或能作为推动社会进步的一项重要力量，为人们带来更为智能的丰富生活体验。元宇宙时域下的数字多元产业的双引擎是科技赋能与跨界融合，这是促使数字多元产业繁荣发展的关键要素之一，也是随着社会发展而必须重视的课题，在这一阶段各行业必须充分认识到数字化的重要性而积极推动科技创新，促使不同领域间的合作与融合来共同推进数字多元产业的发展和壮大。但是同样不能忽视潜在的风险与挑战问题包括隐私安全问题和数字鸿沟问题等等，为了共同建设可持续安全包容的元宇宙数字多元产业生态系统，大家需要齐心协力[10]。因此，我们要积极探索科技赋能与跨界融合的新模式。
科技赋能是元宇宙发展的关键驱动力。人工智能、区块链、网络技术等关键技术的发展将为元宇宙提供强大的技术支持，推动其持续创新和进步。特别是在AI技术的深度融合、区块链技术的广泛应用以及网络技术的持续升级等方面，将为元宇宙带来更加智能、安全和流畅的体验。
元宇宙的跨界融合是它产业生态的一个重要特点。元宇宙将打破虚拟与现实的界限，传统与新兴产业的相互融合也将得到加强；它为各个产业提供新的发展机遇，对传统行业进行数字化改造和催生新兴产业的发展，并促进整个数字多元产业的繁荣；在元宇宙中还将扩大数字经济的边界和深度；虚拟经济的兴起与数字货币的普及也将为元宇宙提供新的经济模型和交易方式；为用户创造新的财富机会的同时，元宇宙的跨界融合也将推动数字经济的发展。因此，可以说，元宇宙的跨界融合将是其走向未来的关键。
基金项目
2023年安徽省大学生创新创业训练计划项目“元宇宙与未来数字虚拟新世界”(202311306040)。
NOTES
*通讯作者。