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★ 中國自動化學會專家咨詢工作委員會孫柏林

1 引言

世界主要國家競相將發(fā)展數(shù)字經(jīng)濟作為搶抓新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革新機遇的重要抓手，紛紛制定并出臺戰(zhàn)略和規(guī)劃，加快構建國家競爭新優(yōu)勢，搶占國際競爭制高點。日前，國務院印發(fā)《“十四五”數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃》，提出要發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，推動互聯(lián)網(wǎng)+、大數(shù)據(jù)、人工智能等產(chǎn)業(yè)深度融合。

在此背景下，百度研究院預測：2021年，數(shù)字人、虛擬人將大批量出現(xiàn)，生命科學成為AI應用新領地，各行各業(yè)加速轉(zhuǎn)型。隨著人工智能、虛擬現(xiàn)實等技術的發(fā)展和融合，數(shù)字人正在以高度擬人化進入生產(chǎn)、生活各個領域，彰顯數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展的“新動能”，為Z世代新消費市場以及產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型構筑巨大的想象空間和應用前景。

2021年，稱得上的是元宇宙元年。而隨著元宇宙概念的大熱，虛擬數(shù)字人的發(fā)展獲得飛躍式提升，從外觀數(shù)字化逐漸深入到行為的交互化、思想的智能化。以虛擬主播、虛擬偶像、虛擬員工等為代表的數(shù)字人進入大眾視野，并以多元的姿態(tài)在影視、游戲、傳媒等眾多領域大放異彩。

許多專家認為，“未來在生活和工作當中，必將有大規(guī)模的數(shù)字人與人類共存。”數(shù)字人具有哪些特征？其市場價值、產(chǎn)業(yè)生態(tài)和發(fā)展趨勢如何？諸多業(yè)內(nèi)人士力圖從認知、生態(tài)、能力、實踐和展望等維度展現(xiàn)數(shù)字人發(fā)展的未來圖景。

新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革加速發(fā)展，大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能、區(qū)塊鏈等數(shù)字技術向經(jīng)濟社會各領域廣泛滲透，引發(fā)生產(chǎn)生活方式和產(chǎn)業(yè)生態(tài)的革命性變革。數(shù)字經(jīng)濟帶來了新的就業(yè)形態(tài)、新的創(chuàng)業(yè)形態(tài)和新的經(jīng)濟生態(tài)，為老百姓獲取收入提供了新方式、新途徑。而數(shù)字人則賦予數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展的“新動能”，值得人們關注。

2 什么是數(shù)字人？

所謂虛擬數(shù)字人，就是由計算機圖形學、圖形渲染、動作捕捉、深度學習、語音合成等計算機手段創(chuàng)造及使用，并具有多重人類特征（外貌特征、人類表演能力、人類交互能力等）的綜合產(chǎn)物。

“數(shù)字人”的概念于2011年在美國首次提出，隨后開始在全球流行并一躍成為最炙手可熱的詞語之一。2018年，在新華社新媒體上出現(xiàn)了由AI合成的虛擬主播，國家電網(wǎng)山東濟南營業(yè)廳也出現(xiàn)了數(shù)字人——“國網(wǎng)機器人”。2019年，百度與浦發(fā)銀行聯(lián)手打造的國內(nèi)首個虛擬數(shù)字員工“小浦”正式上崗，虛擬數(shù)字人開始出現(xiàn)在越來越多的地方。

根據(jù)百度網(wǎng)“科普中國·科學百科”的解釋，狹義的數(shù)字人，是利用信息科學對人體進行虛擬仿真，是一種信息科學與生命科學融合的產(chǎn)物，最終目的是建立多學科、多層次的數(shù)字模型，達到對人體從微觀到宏觀的精確模擬。廣義的數(shù)字人，是指數(shù)字技術在人體解剖、物理、生理及智能的各個層次、各個階段的滲透。

從最小的范疇說起，虛擬數(shù)字人具備三方面的特征：一是擁有類人的外觀，具有特定的相貌、性別和性格；二是擁有類人的行為，能夠用語言、面部表情和肢體動作進行“自我”表達；三是擁有類人的思考方式，能夠識別外部環(huán)境，并與人交流互動。

數(shù)字人既包括基于某個知名人物生成的孿生型數(shù)字人，也可以是完全憑空設計的原生型數(shù)字人。綜合來看，就是具備四方面的能力，即形象能力、感知能力、表達能力和娛樂互動能力。如果我們下次再看到有新的虛擬數(shù)字人，就可以結合這些特征和能力來判斷這個虛擬數(shù)字人的可信度。

在當下數(shù)字技術手段的支撐下，虛擬數(shù)字人已經(jīng)可以模擬真人的會話、表情和動作，在各種不同的場景進行交互應用。

目前，已有大量虛擬數(shù)字人在各種場景中頻繁上崗亮相，替代了一部分真人的簡單重復的工作，中央電視總臺在2022年北京冬奧會期間上線了原生型的手語虛擬主播，“央視頻”平臺在今年的兩會報道中推出了基于真人評論員的孿生型數(shù)字人，抖音、騰訊、阿里等其他互聯(lián)網(wǎng)平臺也紛紛推出各自的數(shù)字人形象，虛擬數(shù)字人技術正在迎來發(fā)展熱潮。

3 數(shù)字人的原理

了解了什么是數(shù)字人，接下來要搞清楚數(shù)字人的原理，它到底是怎么說話、互動的，是背后有真人在操控，還是完全通過技術生成？顯而易見，數(shù)字人能否走遠，核心在技術。數(shù)字人的誕生發(fā)展和AI人工智能密不可分，想了解數(shù)字人的運作原理，首先要知道數(shù)字人的通用系統(tǒng)框架。數(shù)字人系統(tǒng)一般情況下由人物形象、語音生成、動畫生成、音視頻合成顯示、交互等5個模塊構成，其中交互模塊為擴展項，根據(jù)其有無，可將數(shù)字人分為交互型數(shù)字人和非交互型數(shù)字人。

“數(shù)字人的擬人化以及生產(chǎn)制作的自動化程度，反映數(shù)字人系統(tǒng)整體進化和發(fā)展水平，代表著數(shù)字技術綜合運用能力和成熟度體現(xiàn)。”商湯科技數(shù)字空間事業(yè)群數(shù)字文娛事業(yè)部總經(jīng)理欒青認為，根據(jù)“擬人化”和“自動化”兩個維度，可以將數(shù)字人分成L1~L5五個等級。

其中，人們將L4和L5等級的數(shù)字人統(tǒng)稱為AI數(shù)字人。專家說，只有達到L4級別及以上的數(shù)字人，才能真正地走入千行百業(yè)，在消費和產(chǎn)業(yè)領域大放異彩。

從產(chǎn)品技術趨勢看，未來數(shù)字人都將是由AI驅(qū)動內(nèi)容生成，多模態(tài)AI技術是核心；交互會越來越智能；形象越來越逼真，由擬人到類人到同人。從行業(yè)應用趨勢看，未來幾年將是人類員工與數(shù)字人并存的方式，AI輔助/支持人類進行工作。從產(chǎn)業(yè)落地趨勢看，AI數(shù)字人將以平臺工具的形式輸出，賦能各行各業(yè)；在數(shù)字人平臺型公司以外，數(shù)字人運營賽道也有可能產(chǎn)出獨角獸。從整體發(fā)展趨勢看，未來另一高潛力賽道將是演藝型數(shù)字人。

“數(shù)字人的下一步，將逐步聚焦到‘數(shù)字人的大腦’的升級，大腦的智能性提升，能夠幫助虛擬人拓展到更多開放領域，為社會帶來更多價值。”專家說，當前數(shù)字人的發(fā)展面表現(xiàn)為多種類型百花齊放，各個賽道在技術上快速迭代升級，但數(shù)字人的“大腦”仍存在很大升級空間，如情緒理解、智能問答、自然交互等。

未來，隨著人工智能等相關技術的不斷精進及其在數(shù)字人形象生成、動作驅(qū)動、語言交互等環(huán)節(jié)應用的不斷深入，數(shù)字人將更智能化和平民化。

4 數(shù)字人的應用案例

2021年以來，虛擬“數(shù)字人”市場快速升溫，多家科技企業(yè)發(fā)布了“數(shù)字人”相關產(chǎn)品。近日，百度發(fā)布國內(nèi)首個可在App內(nèi)互動的超寫實“數(shù)字人”。此前，阿里巴巴開發(fā)的超寫實“數(shù)字人”AYAYI正式“入職”阿里，成為天貓超級品牌日的數(shù)字主理人；OPPO發(fā)布的基于虛擬人多模態(tài)交互的手機智能助手，可實現(xiàn)與用戶在多個場景生態(tài)下實時交互；B站專門為虛擬主播開設分區(qū)。不知不覺，虛擬“數(shù)字人”已經(jīng)開始走進我們的生活。

數(shù)字人應用目前可大致分為三種類型：真人分身、模擬員工和虛擬偶像。

數(shù)字/虛擬人是多維度人工智能的組合技術，也是數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展下各場景效率提升、體驗提升的重要支撐能力，應用場景將越來越普遍。下面舉例闡述。

4.1 擬人化應用

近日，由北京理工大學參與研制的全國首個高精度京劇數(shù)字人“梅蘭芳孿生數(shù)字人”在北京亮相。該項目以京劇大師梅蘭芳先生26歲時的模樣為原型，對其進行復現(xiàn)。項目由中央戲劇學院、北京理工大學共同發(fā)起，騰訊公司提供技術支持，受到“北京高校卓越青年科學家”計劃資助，并得到了多家單位和梅蘭芳先生家人及弟子的大力支持。

江蘇衛(wèi)視2022跨年演唱會的虛擬人“鄧麗君”；

2021年萬科總部最佳新人獎的數(shù)字人員工“崔筱盼”；

冬奧會期間，央視主播王冰冰的虛擬形象在《冰冰帶你說冬奧》專屬H5中亮相；

北京冬奧會中，具“AI虛擬與教練系統(tǒng)”雙重身份的“觀君”，輔助運動員徐夢桃、齊廣璞雙雙摘得金牌，成為超級自然虛擬人對運動員輔助訓練的成功案例。在這屆冬奧會期間，多款虛擬數(shù)字人亮相，包括由百度智能云提供支持的央視新聞AI手語虛擬主播，騰旭3D手語數(shù)智人“聆語”，以及AI虛擬氣象主播“馮小殊”等，虛擬數(shù)字人也因此更多地被大眾知道。

2022年“兩會”期間，央視“冠察兩會”欄目中，超仿真主持人王冠就是真實主持人王冠的數(shù)字人“分身”。

例如，虛擬VUP洛天依，是國內(nèi)最早的虛擬歌手，連續(xù)幾年登上央視；虛擬KOL翎Ling，中央電視臺推出的臺網(wǎng)互動少年團選秀節(jié)目《上線吧！華彩少年》中的虛擬學員；明星虛擬形象千喵，天貓首位品牌代言人易烊千璽的虛擬人物。

4.2 企業(yè)應用

“過往行業(yè)普遍認為，AIbeing的應用場景很窄，基本就是娛樂、偶像、代言人等領域。其實并非如此。包括企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型、體育、金融等各類垂直領域的應用場景，AIbeing同樣可以實現(xiàn)落地。”有專家強調(diào)，小冰在誕生之初，就更關注人工智能在擬合人類情商維度的發(fā)展，強調(diào)人工智能情商而非任務完成在人機交互中的基礎價值。

小冰進入金融、汽車、內(nèi)容生產(chǎn)、體育等垂直領域，聚焦于人工智能和人類的協(xié)同，并非硬性地替代人類，而是將AI交互體驗滲透到行業(yè)關鍵應用場景中，滿足行業(yè)對AI應用和數(shù)字化轉(zhuǎn)型的各種業(yè)務創(chuàng)新需求，推動“有溫度的”產(chǎn)業(yè)化升級。

商湯AI數(shù)字人面向全行業(yè)提供企業(yè)級解決方案，目前已落地金融網(wǎng)點、手機銀行、購物中心、黨建展廳、政務前臺、品牌營銷、智慧車艙等多個場景。廣州新塘的永旺夢樂城與商湯聯(lián)合打造了超寫實型AI數(shù)字人“小糖”，其在客服咨詢、導航導購等方面，回答準確率超過90%。初步估計，在客服環(huán)節(jié)至少能夠幫助商場節(jié)約50%以上的人力成本。

科大訊飛AI虛擬人也已經(jīng)在媒體、金融、醫(yī)療、教育、文旅、文娛、企業(yè)、政務等多場景應用，虛擬人使用企業(yè)和開發(fā)者超過上千家。基于訊飛開放平臺生態(tài)，未來該交互平臺將發(fā)揮更大的數(shù)字經(jīng)濟價值。

事實上，AI虛擬數(shù)字人此前就已經(jīng)在各個領域被應用，包括虛擬KOL、虛擬偶像、明星虛擬形象、虛擬模特、虛擬主播。數(shù)字人更重要的是重塑商業(yè)模式，元宇宙賦予了虛擬數(shù)字人新的活力，數(shù)字人連同數(shù)字藏品一起，背后是元宇宙統(tǒng)領下的生產(chǎn)力與生產(chǎn)關系的脈搏，帶來新一輪的IP孵化與商業(yè)化，數(shù)字人及其人機交互有望得到變革與重塑。

此外，還有企業(yè)機構數(shù)字人，應用于企業(yè)展廳、運營商營業(yè)廳、銀行網(wǎng)點、線下零售店等，包括：（1）智能迎賓，通過AI虛擬客服，實現(xiàn)“面對面”的問題咨詢，覆蓋天氣、交通等技能，也可支持客戶自定義業(yè)務問題，如樓盤信息等；（2）企業(yè)宣傳，一體機具備廣告機功能，在展廳支持多個企業(yè)和產(chǎn)品視頻廣告片的循環(huán)播放，展示企業(yè)和品牌形象；（3）信息發(fā)布，通過后臺系統(tǒng)針對多臺機器進行信息通知發(fā)布，觸達各級網(wǎng)點。

4.3 公共場所數(shù)字人

公共場所：車站、機場、地鐵站、旅游景點、電教館、博物館等。

（1）咨詢導引，為客戶面對面提供業(yè)務咨詢辦理服務，如附近交通、火車、航班查詢、地鐵車次查詢、景點介紹、實時天氣情況、博物館展品介紹等。

（2）廣告宣傳，通過視頻、文字等形式，展示車站、旅游景點等信息，傳播公共服務理念和人文精神。

4.4 政府機構數(shù)字人

政府機構：辦事窗口、政務大廳、宣傳部門等。

（1）智能客服，一體機通過AI智能客服“面對面”進行業(yè)務咨詢，提供業(yè)務辦理流程、辦理材料、辦理問題的回答，顯著降低辦事人員的接待量，提高服務效率、提升整體的服務接待體驗；

（2）黨政宣傳，通過在辦事大廳、政務大廳放置一體機，進行黨政建設信息宣傳、最新政務動態(tài)、黨政宣傳片的視頻宣傳。

4.5 教育界數(shù)字人

通過對與數(shù)字人相關的國內(nèi)外文獻及案例的梳理與分析，發(fā)現(xiàn)數(shù)字人的發(fā)展給教育帶來了極大的沖擊。數(shù)字人的發(fā)展給教育帶來了機會，如虛擬教師構建個性化學習環(huán)境、虛擬學生實現(xiàn)像人一樣學習和思考、虛擬學伴陪伴并指導用戶學習、虛擬教育主播可以面向社會群體傳播知識、虛擬導游可以提高社會教育的趣味性和靈活性，激活了教育元宇宙的生態(tài)。

國內(nèi)學者對教育數(shù)字人的研究尚少，基于此，筆者在對教育數(shù)字人的概念、特征與技術分析的基礎上，從學校教育型數(shù)字人和社會教育型數(shù)字人兩方面剖析其應用及國內(nèi)外相關案例，對教育數(shù)字人所面臨的挑戰(zhàn)及實施建議進行了分析總結，以期為數(shù)字人促進教育發(fā)展提供思路，推動數(shù)字人與教育的初步融合發(fā)展邁向創(chuàng)新發(fā)展階段。

4.5.1 元宇宙場域下的教育數(shù)字人概念與特征

教育數(shù)字人是教育元宇宙的敲門磚，其教育性、交互性、虛擬性和擬人性對增強教育元宇宙的真實感、互動感和沉浸感具有非常重要的作用。

（1）教育數(shù)字人的概念

教育元宇宙為教育相關主體創(chuàng)建數(shù)字身份，實現(xiàn)真實人和數(shù)字人的教育交互。從狹義上講，教育元宇宙是基于VR等智能技術實現(xiàn)讓人沉浸式教與學的虛擬世界；從廣義上講，教育元宇宙涵蓋了數(shù)字教育世界的所有概念，包括當前的互聯(lián)網(wǎng)+教育和未來虛實融合的數(shù)字化教育世界，而在這個教育世界中最重要的主體是真實人和數(shù)字人。教育數(shù)字人是計算機通過復制或模擬真實世界中教育主體的體格而生成的實體，可以擺脫與人類身體互動相關的物理、空間和時間限制，與其他真實或虛擬對象、人或系統(tǒng)進行交互。

簡言之，教育數(shù)字人意指具有數(shù)字化外形的與教育息息相關的虛擬人物，不僅擁有人的外觀、行為和思想，還具有識別外界環(huán)境、與人交流互動的能力。教育數(shù)字人有兩種主要類型——教育數(shù)字人化身（由人控制）和教育虛擬代理（由計算機控制）。教育數(shù)字人化身是由實時用戶控制的教育數(shù)字人，集成了人體生理、心理、生物力學等特征，能夠?qū)⒄鎸嵔逃澜绲膭幼鳌⒁鈭D和想法遷移到虛擬世界中。教育虛擬代理是由計算機程序創(chuàng)建并控制的教育數(shù)字人，用于支持真實教育主體與虛擬環(huán)境的交互。

（2）教育數(shù)字人的特征

第一，教育數(shù)字人具有教育性。在高度仿真的虛擬教學場景中，師生能打破時空限制，通過控制虛擬化身以具身認知體驗和沉浸式體驗的方式進行情境性、探究性的學習活動和交互，形成虛擬人、教師和學生數(shù)字孿生體三位一體的局面，相比傳統(tǒng)教學方式效率更高、互動性更強，空間成本、時間成本被顛覆性降低，教育效率被顛覆性提升。如虛擬教師除了可以模擬真人教師的姿態(tài)、形象、行為和表情之外，還可以完成既定的教學任務，展現(xiàn)高度擬人化的虛擬教師形象。虛擬學生也可以理解人的想法，實現(xiàn)像人一樣學習和思考，主動生成符合用戶需求的互動，直觀、全面地捕捉人的需求。

第二，教育數(shù)字人具有交互性。教育數(shù)字人可以在教育元宇宙中和真實人類傳遞信息。根據(jù)信息傳輸?shù)姆较颍逃龜?shù)字人與人類的交互可以分為三類。（1）信息可以從人傳遞到教育數(shù)字人來指導真實的人在虛擬教育環(huán)境中的動作（人→教育數(shù)字人），如清華大學虛擬學生華智冰唱歌；（2）信息的傳遞可以從人到教育數(shù)字人再到人（人→教育數(shù)字人→人），如虛擬教育主播播報新冠疫情防控通知等；（3）信息可以通過教育數(shù)字人從一個人傳遞給另外一個人（人A→教育數(shù)字人A→教育數(shù)字人B→人B），如A同學和B同學使用ASOUL平臺通過數(shù)字人進行學術交流和互動。教育數(shù)字人的交互性極大地促進了教育的情感感知與強交互，替代真實的教育相關者完成許多真人完成不了的教育任務。

第三，教育數(shù)字人具有虛擬性。教育數(shù)字人打破了物理空間和虛擬空間的界限，教育主體通過虛擬化身，在教育元宇宙中獲得全息化臨場感，如瞬間傳送或物體重力下落等。教育數(shù)字人的沉浸性有三種方式，分別是空間、時間和情感沉浸。首先，教育數(shù)字人的生成伴隨著對用戶的感知系統(tǒng)的數(shù)字化復刻，這意味著真實的人通過教育數(shù)字人可以在虛擬空間中獲得身臨其境的體驗；其次，教育數(shù)字人不會衰老，擺脫了時間的限制，這種自主性極大提高了對教育用戶的吸引力；再次，用戶通過教育數(shù)字人進行交互，產(chǎn)生情感共鳴，進而收獲情感沉浸。

第四，教育數(shù)字人具有高度擬人化的特點，擁有人的外觀及性格特征。教育數(shù)字人無論是微表情、發(fā)質(zhì)，還是膚質(zhì)，做到對真實人的還原，且教育數(shù)字人可以根據(jù)不同的光影條件做出對應的渲染和模擬，擁有貼近真正的教育相關者的虛擬形象。教育數(shù)字人被賦予了獨特的人物個性和飽滿的情感，在形象、言談舉止等方面無限接近于真實的教育相關者。

“數(shù)字人作為數(shù)字世界的基本組成之一，同樣面臨數(shù)據(jù)安全和網(wǎng)絡安全等治理挑戰(zhàn)。”專家指出，尤其當數(shù)字人在生產(chǎn)生活中的滲透性愈來愈高強、扮演越來越重要的角色時，其系統(tǒng)安全性將變得極為重要。此外，數(shù)字人作為人機交互媒介，同樣也會在日常應用中涉及用戶隱私和倫理問題。這些都需要通過建立一系列監(jiān)管和保障機制，并輔助技術手段予以解決。

5 結束語

當前虛擬人產(chǎn)業(yè)處于前期培育階段。在不遠的未來，隨著人工智能、虛擬現(xiàn)實等相關技術的逐步成熟，通過深度學習和認知泛化，AI數(shù)字人將會全面突破應用邊界，升級成為數(shù)字世界的“超級助手”。

市場研究機構量子位智庫發(fā)布的《虛擬數(shù)字人深度產(chǎn)業(yè)報告》預計，到2030年，我國虛擬人整體市場規(guī)模將達到2700億元，其中，身份型虛擬人將在未來發(fā)展中占據(jù)主導地位達到約1750億元，服務型虛擬數(shù)字人則相對穩(wěn)定發(fā)展，總規(guī)模也將超過950億元。

2022年6月28日，市場調(diào)研機構IDC發(fā)布的《中國AI數(shù)字人市場現(xiàn)狀與機會分析2022》報告顯示，中國AI數(shù)字人市場規(guī)模呈現(xiàn)高速增長趨勢，預計到2026年將達102.4億元。報告指出，政策、應用價值、市場需求、資本支出、技術成熟正合力推動AI數(shù)字人市場崛起。

目前，數(shù)字人的制作方式自動化程度還很低，生產(chǎn)門檻又很高，關鍵技術還不完全成熟。下一步，相關廠商和行業(yè)會繼續(xù)加大關鍵核心技術的創(chuàng)新，降低數(shù)字人的生產(chǎn)制作成本，提高對數(shù)字人面部和聲音的還原度，推進數(shù)字人開放平臺建設，增強技術可及性，最終實現(xiàn)更加自然、逼真的互動體驗。

因數(shù)字而變，因數(shù)字而興。展望未來，一系列新的數(shù)字應用加速走來，數(shù)字中國迎來更廣闊的發(fā)展前景。數(shù)字浪潮下，各種新業(yè)態(tài)、新模式不斷涌現(xiàn)。

希望人們在發(fā)展中把準方向，在變革中搶抓先機，不斷提高數(shù)字技術技能和數(shù)字經(jīng)濟思維，爭做數(shù)字經(jīng)濟的創(chuàng)新者、數(shù)字經(jīng)濟的先行者，在追潮弄潮中實現(xiàn)人生價值。

作者簡介：

孫柏林（1936-），男，湖北黃陂人，軍事科學院研究員，少將軍銜，我國自動控制系統(tǒng)與軍事系統(tǒng)工程專家，中國自動化學會專家咨詢工作委員會名譽主任。

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摘自《自動化博覽》2022年10月刊