文/ 劉凡（杭州圓通貨運航空有限公司）

元宇宙 (Metaverse)概念最早出自于尼爾·斯蒂芬森1992年出版的科幻小說《雪崩》，Metaverse一詞由前綴 meta（意為超越、元）和源于universe（宇宙）的詞根verse組成，意指在一個脫離于物理世界卻始終在線的平行數(shù)字世界中，人們能夠在其中以虛擬人物角色（avatar）自由生活。元宇宙的快速發(fā)展將不斷改變航空產(chǎn)業(yè)發(fā)展的環(huán)境，對傳統(tǒng)的航空產(chǎn)業(yè)眾多方面產(chǎn)生影響。

當(dāng)前，人們對元宇宙存在諸多不同的理解。但總的來說，元宇宙主要具備以下特征 ：一是元宇宙本身不是一種技術(shù)，而是多項技術(shù)（如 VR、AR、MR等）的疊加與應(yīng)用 ；二是元宇宙能夠?qū)F(xiàn)實世界中的場景完整而精確地鏡像化至虛擬世界中，從而實現(xiàn)虛實相融 ；三是人們可利用穿戴設(shè)備沉浸于元宇宙場景并參與活動 ；四是交互技術(shù)的快速發(fā)展，為元宇宙用戶提供了從物理到生理、從現(xiàn)實到虛擬的無縫鏈接。

元宇宙不僅可以提供更智能化的仿真演示和分析手段，還可以通過體系仿真、協(xié)同設(shè)計、數(shù)字孿生、高效管理等手段打造出面向未來的集高效、敏捷、集約和安全于一體的“數(shù)字航空”，從而使傳統(tǒng)邏輯語境下的航空運營及監(jiān)管模式面臨一定的沖擊與改變。

元宇宙的航空價值多元化

未來，元宇宙將逐步應(yīng)用于航空娛樂、航空制造、航空培訓(xùn)以及航空管理等領(lǐng)域。

在航空娛樂方面，機上娛樂（IFE）的概念首次出現(xiàn)于1921年。2007年，小型屏幕被鑲嵌在座椅靠背后，形成了我們最常見到的IFE形式?，F(xiàn)今，機上Wi-Fi的普及使 IFE進入了流媒體時代，而元宇宙又為IFE帶來了更多的想象空間。

德國VR機上娛樂公司Inflight VR近日宣布與中國春秋航空達成合作協(xié)議，從2022年3月開始為上海至白山航班的旅客提供基于Pico VR頭顯的沉浸式娛樂服務(wù)，成為航空業(yè)IFE發(fā)展的一個重要里程碑。

對航空業(yè)來說，機上娛樂一直是留住客戶的重要手段之一。通過將機上IFE體系進一步延伸到高度擬真沉浸式的元宇宙架構(gòu)中，無疑將使消費者能以更低的成本獲取更豐富的機上體驗，同時從商業(yè)宣傳、產(chǎn)品布局、技術(shù)延伸和運營利潤等諸多方面來看，都將帶來較好的反饋和預(yù)期。不斷追求更加新奇、精彩、夸張和自由的數(shù)字航空新體驗，成為未來一種可行的 IFE 新方式。

航空制造場景有待探索

航空智能制造是基于新一代信息通信技術(shù)與先進制造技術(shù)深度融合的新型生產(chǎn)方式，這一過程囊括航空設(shè)計、生產(chǎn)、管理和服務(wù)等制造活動的各環(huán)節(jié)，具有自感知、自學(xué)習(xí)、自決策、自執(zhí)行和自適應(yīng)等功能。航空智能制造的本質(zhì)是企業(yè)面向產(chǎn)品全生命周期，建立和運行具備人工智能特征（局部或整體）的智能制造系統(tǒng)，以滿足客戶需求的一種新模式。

雖然航空制造與元宇宙在應(yīng)用場景上有很大不同，但在技術(shù)層面又有許多互通之處，如在算力、通信、AR/VR、人機接口等方面兩者均涵蓋了已用、未用以及有待探索的技術(shù)。這為航空制造業(yè)借力元宇宙，通過發(fā)揮技術(shù)和數(shù)字孿生優(yōu)勢加速產(chǎn)品的研發(fā)提供了可能。

第一，可提供可視化的解決方案。隨著飛機通信、集成和數(shù)據(jù)系統(tǒng)的不斷升級，飛機艙內(nèi)布線的復(fù)雜性也隨之增加。在日常的維修過程中，專業(yè)人員必須要搞清楚線路的走向、安裝、連接等環(huán)節(jié)，否則細微的差錯也會帶來極大的隱患和風(fēng)險。而AR/VR 在此過程中就可以成為建模、模擬和制造的絕佳媒介，由于大多數(shù)VR平臺需要頭顯及許多其他特殊設(shè)備，而AR則只需依靠智能手機或平板電腦，能以更形象的運行方式為制造檢測帶來可視化的解決方案。

第二，數(shù)字技術(shù)貫穿于產(chǎn)品制造的整個生命周期。數(shù)字技術(shù)的發(fā)展始終與生產(chǎn)制造息息相關(guān)，從電子計算機誕生伊始，即很快被應(yīng)用于生產(chǎn)和經(jīng)濟管理體系。

在此過程中，人們亦常常關(guān)注數(shù)字技術(shù)的進步與未來航空制造間的緊密關(guān)聯(lián)。早在2014年，美國《航空周刊》的一篇文章就描繪出了 2035年新飛機出廠時的場景：“客戶從廠家接收全新飛機的同時，還會收到一套與之高度吻合的數(shù)字飛機模型，該模型涵蓋了飛機設(shè)計、研發(fā)、測試和生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的數(shù)據(jù)，并將同時貫穿于該飛機的全生命周期。而數(shù)字模型的作用就是貼近真實、反映制造缺陷，通過與真實飛機的數(shù)據(jù)對比，及時識別異常情況，預(yù)測維修需求及剩余壽命等。顯然，航空業(yè)既可以將成熟的航空技術(shù)衍生應(yīng)用到元宇宙，也可以將元宇宙中成熟的技術(shù)引入到航空產(chǎn)品開發(fā)中，兩者的融合將進一步促進航空技術(shù)的快速發(fā)展與廣泛應(yīng)用。

第三，實現(xiàn)虛擬環(huán)節(jié)下的生產(chǎn)協(xié)作。隨著元宇宙概念催生大量 VR/AR 技術(shù)落地，用戶可以通過穿戴 VR 頭盔等設(shè)備進入虛擬現(xiàn)實場景中，實現(xiàn)沉浸式體驗。當(dāng)這一技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)場景時，現(xiàn)代工業(yè)制造過程有望打破時空限制，實現(xiàn)虛擬環(huán)節(jié)下的生產(chǎn)協(xié)作。首先在飛機設(shè)計階段，數(shù)字技術(shù)的作用主要體現(xiàn)在總體布局分析、人機工效分析和裝配維修性仿真還原等環(huán)節(jié)。其次在工程研制階段，設(shè)計師可以利用VR 技術(shù)，通過沉浸式體驗對飛機設(shè)計進行再修改和再設(shè)計，從而實現(xiàn)工藝的最優(yōu)化。最后在裝配階段，通過飛機裝配的數(shù)字化模擬，將設(shè)計的零部件以三維模型的形式加以展現(xiàn)，利用虛擬環(huán)境的仿真裝配，實現(xiàn)對飛機零部件的精準(zhǔn)組裝，從而從源頭有效避免了研發(fā)制造過程中存在的缺陷及失誤。

以波音公司為例，由于其設(shè)計使用的737MAX機動特性增強系統(tǒng)（MCAS）反復(fù)出現(xiàn)故障，導(dǎo)致兩起致命墜機事故。

對此，專家認為數(shù)字技術(shù)可能是其解決自身飛機設(shè)計瓶頸的完美途徑。因而，波音公司在支付了25億美元的罰款和賠償金之后，繼續(xù)投資150 億美元開發(fā)數(shù)字技術(shù)，并將借鑒767飛機發(fā)動機3D建模經(jīng)驗，基于3D模型和微軟HoloLens改進飛機設(shè)計方案，通過全數(shù)字化虛擬設(shè)計和打造數(shù)字化體系來進一步優(yōu)化飛機設(shè)計。此舉不僅可以有效降低波音未來新機的研發(fā)時間及成本，還可提升效能，降低失誤。

沉浸式航空培訓(xùn)的優(yōu)勢

元宇宙與航空技術(shù)的結(jié)合不僅能夠?qū)崿F(xiàn)傳統(tǒng)意義上仿真系統(tǒng)的參數(shù)分析、故障還原等功能，還能夠?qū)崿F(xiàn)人機互動、互聯(lián)應(yīng)用、場景預(yù)設(shè)及沉浸式體驗等功能。因此，未來航空專業(yè)人才（飛行運行、適航維修、客艙安全、空管指揮、機場運營、簽派放行等方面）的培訓(xùn)與元宇宙結(jié)合將是必然趨勢。

以飛行員訓(xùn)練為例，科技雖在不斷進步，但仍無法完全替代飛行員在駕駛艙中的主導(dǎo)性角色，飛機的自動化程度越高，對飛行員的技能要求也就越高。而確保飛行員技能的唯一途徑就是訓(xùn)練，唯有經(jīng)過反復(fù)培訓(xùn)、認真體會、循序漸進，量變最終才能轉(zhuǎn)換為技能的質(zhì)變。

作為元宇宙技術(shù)之一，VR具有打破現(xiàn)實與虛擬界限的應(yīng)用功能。臉譜網(wǎng)CEO扎克伯格曾用一段影片為全世界展示了如何利用元宇宙技術(shù)來進行教學(xué)— 學(xué)員只要戴上智能眼鏡，眼前就能夠投射出太陽系的八大行星，它們仿佛近在咫尺，學(xué)員可以用手勢調(diào)出它們的詳細信息，或者將圖像進一步放大進行細致觀察。原來紙質(zhì)教材中靜態(tài)的內(nèi)容，將會升級成為3D 圖片、動畫、音視頻等，從視、聽、觸摸的角度強化學(xué)員對知識的認知。

AR藝術(shù)展覽場景

可以設(shè)想未來飛行初學(xué)者的訓(xùn)練場景— 從訓(xùn)練的第一天起，可能就要同VR 頭顯形影不離，學(xué)員通過在虛擬的環(huán)境中熟悉飛機駕駛艙布局、了解飛機各系統(tǒng)構(gòu)造、掌握各種不正常情況下的故障顯示，然后操縱飛機并體驗起飛和降落，進而再逐漸過渡到駕駛真實飛機完成實際操作。就各種煩瑣復(fù)雜的標(biāo)準(zhǔn)操作程序而言，元宇宙可以有效拓展不同專業(yè)學(xué)員的知識面，提高其在系統(tǒng)認知、故障識別、變化感應(yīng)以及理解力等方面的技能，確保其在初級學(xué)習(xí)階段就能夠掌握在傳統(tǒng)訓(xùn)練環(huán)境下需要花費大量時間及精力才能積累的知識和經(jīng)驗。

傳統(tǒng)飛行運行、適航維修、客艙安全等環(huán)節(jié)存在培訓(xùn)成本高、周期長等弊端。以A320模擬機為例，按照CCAR-141部、121部及142部等訓(xùn)練大綱開展培訓(xùn)的一臺飛行模擬機的市場售價近1億元人民幣，除日常維修保養(yǎng)外，飛行員每小時訓(xùn)練費用需3500～4000元人民幣（對某些小眾公務(wù)機機型而言小時訓(xùn)練費用更高）。相比之下，如果應(yīng)用VR技術(shù)，可以縮短培訓(xùn)周期，降低學(xué)習(xí)成本。學(xué)員利用穿戴設(shè)備，足不出戶就可以實現(xiàn)訓(xùn)練、教學(xué)及體驗活動。VR訓(xùn)練系統(tǒng)的成本僅僅體現(xiàn)在前期的設(shè)計開發(fā)環(huán)節(jié)，一旦VR技術(shù)運用于培訓(xùn)后，其成本幾乎為零。因而同傳統(tǒng)訓(xùn)練模式相比，元宇宙不僅強化了個體技能還縮短了學(xué)員的訓(xùn)練周期，為訓(xùn)練機構(gòu)及個人節(jié)省大量資金。

航空培訓(xùn)是數(shù)字技術(shù)自誕生以來就被充分應(yīng)用的領(lǐng)域，疫情之下，隔離使得互動式遠程在線課堂成為航空企業(yè)培訓(xùn)的新形態(tài)。課堂上的雙向互動和教員的注意力分配對培訓(xùn)效果非常重要，然而現(xiàn)有的在線互動始終無法解決全身心浸入的問題，而元宇宙通過浸入式的教學(xué)體驗使上述問題迎刃而解。

機組資源管理（CRM）是一種非技術(shù)能力。人們可以通過VR技術(shù)建立虛擬訓(xùn)練仿真系統(tǒng)，利用逼真的 CRM 協(xié)同場景，幫助不同專業(yè)學(xué)員制定多角色、多工種協(xié)同運營的場景，以更加沉浸直觀的方式培訓(xùn)學(xué)員，提升CRM協(xié)同能力。元宇宙還可以同行業(yè)或公司的不安全事件與事故、個人訓(xùn)練數(shù)據(jù)等相結(jié)合，利用聲、光、熱、震等效果組建場景預(yù)設(shè)，就多系統(tǒng)故障場景開展個性化訓(xùn)練。2020年，日本全日空航空公司(ANA)全面引進了采用3D模擬工作環(huán)境的VR安全培訓(xùn)系統(tǒng)，旨在幫助員工識別和預(yù)測潛在的風(fēng)險源，以提升飛機運行質(zhì)量。

提升航空管理能力

現(xiàn)代生活的多樣性極大地提升了航空管理的復(fù)雜度，賦予航空管理更多的空間和內(nèi)涵，也催生出更多數(shù)字應(yīng)用場景。

基于數(shù)字孿生，元宇宙可以實現(xiàn)更多在物理世界中無法展現(xiàn)的優(yōu)勢。元宇宙可以科學(xué)嚴(yán)謹、及時準(zhǔn)確地還原出事故經(jīng)過，實現(xiàn)“數(shù)字還原”，幫助查清事故原因、性質(zhì)及責(zé)任，還可以總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)，從而提升航空業(yè)安全管理的能力。

隨著元宇宙概念催生大量VR/AR 技術(shù)落地，用戶可以通過穿戴 VR 頭盔等設(shè)備進入虛擬現(xiàn)實場景中，實現(xiàn)沉浸式體驗

航空智慧出行則可縮短旅客綜合出行時間，構(gòu)建便捷舒心的旅客服務(wù)生態(tài)和高效快捷的物流服務(wù)體系。

在數(shù)字孿生的基礎(chǔ)上，元宇宙強調(diào)了多元主體的互動，使得原有的虛擬平臺不僅可提供可視化能力，更實現(xiàn)了虛擬和現(xiàn)實的鏈接與協(xié)同。基于數(shù)字孿生與GPS定位、智能傳感、智能攝像等技術(shù)，機場以及空中交通管理可以實現(xiàn)航站樓服務(wù)智能化、飛行保障無人化、旅客聯(lián)程貨物聯(lián)運數(shù)字化、空中飛機流量直觀化。

此外，還可通過機場、空管信息模型建立起機場、航線三維空間模型，實現(xiàn)規(guī)劃、建設(shè)、運行管理的全方位空地立體可視化管理，從而提升航空出行的全局化、精細化、智慧化運行水平，推進更多“全流程數(shù)字追蹤及預(yù)測”服務(wù)，助力更多航空“無紙化”“無證化”和“便捷高效”的智慧出行方式落地。

在政府智慧服務(wù)以及行業(yè)資質(zhì)審定（如 IOSA審計）等方面，元宇宙支持更多航空服務(wù)場景，實現(xiàn)“智慧監(jiān)管”。比如“數(shù)字人”的引入將實現(xiàn)航空智能前臺、智能顧問、智能流程等服務(wù)，從而通過優(yōu)化將政務(wù)人員從大量重復(fù)性的航空業(yè)務(wù)中解放出來，

而AR智能眼鏡、無人機+地面全景相機遠程監(jiān)測等技術(shù)，使得在線實時航空安全監(jiān)管及運行合格審定成為可能，現(xiàn)場一線航空監(jiān)管人員通過AR智能眼鏡、VR攝像頭采集聲音、影像及數(shù)據(jù)，實時回傳精準(zhǔn)的現(xiàn)場航空運營情況，實現(xiàn)遠程航空運行審定及持續(xù)監(jiān)督。這都有助于推進以一體數(shù)字化為目標(biāo)、以數(shù)據(jù)驅(qū)動和融合創(chuàng)新為工具、以公共服務(wù)和高效運轉(zhuǎn)為重點的航空智慧監(jiān)管體系建設(shè)。

元宇宙NFT認證高級珠寶作品

未來，利用更多的傳感器和體感設(shè)備讓遠程操作者更安全和更真切地感知所在環(huán)境和信息，從而進一步提升航空安全管理能力將是必然趨勢。而擁有更好的元宇宙治理體系的國家，也具備了更強大的航空管理態(tài)勢和感知能力，而更為通暢的航空管理數(shù)據(jù)鏈、遠程操控技術(shù)以及AI，勢必又會促進更強的航空管理優(yōu)勢。

受制于高昂的社會成本、有限的管理資源和長期形成的參與慣性，傳統(tǒng)的航空管理體系容易導(dǎo)致出現(xiàn)以下缺陷：一是公眾參與度較低，使得行業(yè)管理往往成為少數(shù)人而非多數(shù)人的行為；二是行業(yè)政策往往只能先期開展小范圍試點及在推行后進行評估，無法做到早期的系統(tǒng)性社會試驗，使得管理精度不高。而元宇宙可以通過全景式的信息展現(xiàn)，幫助每一個關(guān)心航空業(yè)管理的個體搭建知識體系和參與環(huán)節(jié)，開展虛擬管理試驗，從而迅速完成早期公共政策評估及管理缺陷預(yù)測。

多樣化的場景凸顯數(shù)字孿生的重要性，龐大的算力需求成為航空業(yè)發(fā)展的底層動力。管理半徑的增加既考驗著技術(shù)發(fā)展水平，也考驗著行業(yè)管理者的智慧，因而如何協(xié)調(diào)跨專業(yè)、跨區(qū)域、跨部門的管理半徑，共享航空數(shù)據(jù)將變得愈為關(guān)鍵。

元宇宙航空面臨的挑戰(zhàn)

元宇宙擁有眾多航空應(yīng)用前景和優(yōu)勢的同時，也面臨著三方面的挑戰(zhàn)。

在屬性層面，首先，由于元宇宙是利用數(shù)字技術(shù)對真實航空世界的模擬和再造，元宇宙中所有生成的知識是已知的，因而從構(gòu)成結(jié)構(gòu)來看，元宇宙可能導(dǎo)致航空知識的停滯。由于本質(zhì)上人類在元宇宙內(nèi)無法產(chǎn)生新的航空知識，意味著就航空娛樂、制造、培訓(xùn)以及安全管理等領(lǐng)域而言，大量的時間投入將會浪費在對已知航空數(shù)字世界的重復(fù)挖掘中，從而可能導(dǎo)致難以形成創(chuàng)新性的結(jié)果。

未來航空專業(yè)人才的培訓(xùn)與元宇宙結(jié)合將是必然趨勢

其次，除了知識的封閉外，元宇宙本質(zhì)上是一個確定的、虛擬的航空數(shù)字世界，而航空物理世界則是一個包括物體、空間、時間、事件等多維度的概率場。由于航空數(shù)字化程序無法生成一個真正的隨機數(shù)，因而元宇宙中的概率場只能是依賴于偽隨機數(shù)產(chǎn)生的偽概率，這就從源頭決定了在元宇宙中對航空業(yè)相關(guān)領(lǐng)域及技術(shù)性的探索，將難以突破人們在物理航空世界中所開展的類似嘗試與創(chuàng)新。

在應(yīng)用層面，第一，元宇宙仍然充滿不確定性，也缺乏相應(yīng)的產(chǎn)品支持。雖然區(qū)塊鏈、5G 通信、人工智能、3D引擎、VR/AR/MR、人機接口等底層支撐技術(shù)已取得較大進步，但目前頭顯、眼鏡、手柄等穿戴設(shè)備不便攜帶，操作比較復(fù)雜，軟件的功能設(shè)計和實際應(yīng)用門檻矛盾突出，距離流暢的“沉浸感、低延遲、無眩暈”等體驗還有很大差距。因此，要建立完整的元宇宙航空生態(tài)系統(tǒng)，航空業(yè)仍需大量的基礎(chǔ)性研究和應(yīng)用場景為支撐。

第二，在政府監(jiān)管方面，元宇宙給現(xiàn)有航空監(jiān)管模式和航空培訓(xùn)體系等方面也帶來了新挑戰(zhàn)，將可能產(chǎn)生諸如航空平臺管控、航空數(shù)據(jù)監(jiān)管、航空政策立法等一系列新問題。從行業(yè)管理角度看，元宇宙將深刻影響現(xiàn)有航空監(jiān)管和運營方式，并通過虛與實的航空管理模式，從虛擬維度對航空實體運營產(chǎn)生一定沖擊。因而行業(yè)需要從全局性出發(fā)，針對航空平臺壟斷、航空監(jiān)管審查、航空數(shù)據(jù)安全和個人航空隱私等一系列法律問題開展相應(yīng)的航空立法及前瞻性工作。

第三，在培訓(xùn)規(guī)范方面，要防范元宇宙營造的沉浸式航空體驗成為“沉淪式、成癮式”游戲生活的借口，從而導(dǎo)致航空培訓(xùn)質(zhì)量下降。因此，基于元宇宙的航空培訓(xùn)必須要遵循一定的航空價值規(guī)范，在元宇宙中所構(gòu)建的虛擬身份、場景、程序等，也必須納入到相關(guān)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)中來。

在技術(shù)層面，就航空業(yè)而言，元宇宙的發(fā)展還面臨著其他技術(shù)性難題：一是現(xiàn)階段的航空網(wǎng)絡(luò)支撐能力不能滿足實時航空數(shù)據(jù)傳輸需求 ；二是航空智能終端及接入設(shè)備無法實現(xiàn)便攜無感，技術(shù)的成熟度有待提升 ；三是航空AI技術(shù)的發(fā)展與AR/VR/XR 技術(shù)的推進并不同步 ；四是5G技術(shù)還無法大范圍適應(yīng)航空應(yīng)用模式和創(chuàng)新性場景 ；五是大數(shù)據(jù)、云服務(wù)、算法算力、區(qū)塊鏈、AI 等迫切需要協(xié)同發(fā)展。

航空智能制造的本質(zhì)是企業(yè)面向產(chǎn)品全生命期，建立和運行具備人工智能特征（局部或整體）的智能制造系統(tǒng)，以滿足客戶需求的一種新模式

當(dāng)前，由于元宇宙還處于初始階段，對航空業(yè)元宇宙的過程建構(gòu)，至少需要從“數(shù)字孿生—虛擬原生—虛實共生—虛實聯(lián)動”四個步驟入手。

對于航空業(yè)來說，元宇宙的真正落地可能還需要較長的時間，在它真正成熟前，還需要經(jīng)歷從底層各項技術(shù)的突破至硬件及平臺的建構(gòu)完善，才會迎來市場和需求的真正爆發(fā)。而彼時，元宇宙將如同一個3D 的巨型互聯(lián)網(wǎng)，通過同航空的融合為人們帶來豐富的場景體驗。因而航空運營人、飛行學(xué)校、訓(xùn)練中心、飛機制造商及政府監(jiān)管方都需著眼于未來發(fā)展，思考元宇宙為行業(yè)所帶來的機遇、風(fēng)險、挑戰(zhàn)，并做好與此相關(guān)的戰(zhàn)略性長遠規(guī)劃。