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揭秘矿山元宇宙:你想看的元宇宙,其实在这里

2021-12-03 09:12:00 ITFanr科技财经

著名科幻小说家刘慈欣曾说过,人类面前有两条路,一条向外,通往星辰大海;一条向内,通往虚拟现实。正如他所说,虚拟现实正在以全新的面貌出现在当代人的生活。

在科幻小说《雪崩》中,美国一家游戏公司依据“超元域”构建的网络虚拟世界,引出了当下经济领域中的热词——元宇宙。在小说里,人们只要通过公共入口链接,就可以以虚拟化身的形象进入,开启有别于现实世界的另一种人生。之后,这种虚拟与现实交叉的世界被称之为元宇宙(Metaverse)。

如今,基于小说“雪崩”所产生的元宇宙概念正在席卷现实世界,人们认为,游戏和社会是最贴近元宇宙的两大领域。事实似乎也证明了这一点,以Facebook为代表的互联网企业正在对元宇宙产生狂热的想法。然而,这种狂热和虚拟也让一些人看得云里雾里,炒作?夸大?噱头?种种质疑随之涌现。

从无人驾驶寻找元宇宙

但,元宇宙真的是噱头吗?

元宇宙的概念起源于赛博空间。赛博空间于1991年催生了镜像世界的软件技术概念,随后于 1992 年衍生出赛博朋克(Cyberpunk)文化概念“元宇宙”,实际就是一个平行于真实世界的社会化赛博空间。

自赛博空间诞生以来,出现了许多与元宇宙类似的概念,如影子系统、数字孪生、镜像世界等等。但本质上,数字孪生是最简单的虚实一对一平行系统,其系统性地规模化以后,元宇宙随之诞生,而当元宇宙实现知识自动化和智能化,最终将成为真正意义上的平行智能系统。

简言之,元宇宙是通过对现实世界的复刻,构建虚拟世界,从而实现对生产、生活等各个环节的仿真。之后,通过预测现实世界,借助算力在虚拟世界中推演多钟可能性,从而使解决方案更加全面化。在一系列的技术布局之后,一个游离在虚拟世界和现实世界的元宇宙就此诞生。

无人驾驶在矿山的落地,正是这样的一个过程。

图1:世界上第一本挖掘和装载无人车领域的学术著作

在远离消费者的工业世界,元宇宙正在以全新的速度搭建。正常情况下,一个正在开采的煤矿,需要工人开车在各个地点进行挖掘、运输、卸载等工作。这里面,人是最核心的单位。但在无人驾驶的世界里,无论是挖掘还是运输,都不再需要工人在现场,而是在远离粉尘的办公室内,操控着煤矿挖掘的所有过程,从而实现一个虚拟与现实结合的元宇宙。

如果一辆车在煤矿进行上述工作可以称之为元宇宙中的一个基本单位,那么多辆无人驾驶车辆的交汇,则构成了一个更大的元宇宙。更甚之,一个采用了无人驾驶技术煤矿是一个元宇宙,那么多个煤矿同时在无人状态下进行的开采挖掘则是单位元宇宙的进一步延展。

矿山元宇宙究竟是什么?

想象一下,如果你正在打一场虚拟游戏,游戏中需要完成矿山开采的任务,那么效率就是你赢得游戏的关键。要实现效率,一只编组的无人驾驶车队是你的首选。随着你的效率越来越高,你可以同时管理好多个矿山。这一切,都在通过科技和大数据、算力来实现。在你构建的虚拟世界中,一个元宇宙就此诞生。而这,正是矿山元宇宙的构成。

上述智慧矿山在现实世界的规模化落地,正是基于平行系统理论产生的实验成果。

早在2004年,中国科学院自动化研究所就正式提出了平行系统理论并持续开展相关科学研究,这正是元宇宙和数字孪生背后的智能科学与技术。

图2:平行系统的基本框架

在近来的许多智能科技与产业研讨会上,许多行业大咖也不止一次提出:“元宇宙背后的科学问题、基础理论和体系方法是什么?如何用它来服务产业的智能升级?”慧拓智能提出的平行矿山操作系统无疑为此提供了可信可靠的一种答案。

那么,何为平行矿山操作系统?智能矿山由现实场景、平行管控中心、虚拟矿山、远程操控平台构成,智能矿山操作系统则包括单车作业系统、多车协同系统、车路协同系统、无人驾驶智能系统、调度管理系统、平行运输系统、监管系统、远程监管系统、通信系统9个子系统,全系统由计算机平台提供算力支持。各个系统各司其职,最后实现智能矿山,也就是矿山元宇宙。

本质上,元宇宙是平行系统的一个子集。而平行矿山系统,则是矿山元宇宙的工程化终极表现形态。

最终,这种由计算机提供脑力支持和技术支持的结局方案,将人类从危险的开采环境中解放出来,并突破了人类的工作时间、强度的限制,实现高效且安全的矿山开采。

图3:愚公无人矿山整体解决方案

2020年5月,慧拓发布了“愚公YUGONG”无人矿山整体解决方案,其核心就是虚拟矿山与现实矿山实时互动、协同工作、平行演进的平行矿山操作系统,通过一体化指挥与调度经过改装的智能化单车作业系统、多车协同系统和车路协同系统,完成多种场景下的各类诸如智慧运输调度、智能无人驾驶、远程接管任务,进而迁移到不同矿区不同作业场景,推动矿区智能化无人化发展。该系统可大幅度降低人工成本,提高生产作业效率,并可结合社会发展要素为实现绿色可持续发展矿区提供技术支撑。

矿山元宇宙加速发展

不论是追捧还是争议,元宇宙都在智慧矿山领域塑造着新的生产力。

实际上,随着科技手段和工业发展的进步,我国智能化矿山建设经历了人工炮采、普通机械化开采、综合机械化开采和智能化设备开采阶段,即将进入虚实合一的平行智能开采阶段。无论是数字孪生矿山、还是矿山元宇宙,本质上都是不同复杂程度的软件定义的矿山环境,通过进一步利用并释放计算机模拟世界的力量,为改进现有矿山挖掘、运输、排放流程并打造新时代的智能化矿山管理运营体系提供支撑手段。

图4:虚实互动的平行矿山

慧拓平行矿山系统通过构建与实际矿山环境与设施平行的仿真环境,在赋能传统企业智能化数字化的道路上取得了多项重大的工程进展:与国家能源集团、华能集团、中煤集团、大唐集团、陕煤集团、宝武集团、云南锡业集团、江铜集团、中国黄金集团、紫金矿业、金隅阳泉冀东水泥建立合作,助力工矿企业的数字化、智能化转型升级,助力矿山行业早日实现“双碳”目标。

未来,矿山元宇宙或将成为众说纷纭的元宇宙中最贴地气的一种。

可以预见,在不久的将来,一座矿山的生产能力可能不仅仅取决于其实际生产规模与效率,更取决于与其伴生的软件定义的人工矿山的生产规模与效率。平行矿山系统的落地应用,将有效促进工矿企业掌握数字化时代的话语权,成为矿山元宇宙工程化落地的最佳解决方案。




责任编辑: 李颖

标签: 矿山元宇宙 平行矿山

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