过去几十年，技术进步持续推动各领域出现重大创新。人工智能（AI）系统、三维（3D）和四维（4D）打印、数字孪生（即物理对象、系统或过程的虚拟映射）以及先进机器人等新兴技术，正以快速的节奏重塑众多行业。

伦敦南岸大学的研究人员近期提出了“元宇宙制造”的设想：一种将技术增强的物理生产过程与沉浸式虚拟环境深度融合的工业生态系统。他们在发表于《皇家学会界面杂志》的论文中，尝试描绘这一生态系统的运作方式、关键支撑技术，并分析其在可持续性和生产力方面可能带来的优势。

这项研究由伦敦南岸大学机械智能（MI）研究小组主导，该团队长期关注仿生设计与自适应工程系统。

论文第一作者 Sepehr H. Eraghi 在接受 Tech Xplore 采访时表示：“这篇论文源自一个简单却迫切的问题：在一个挑战日益复杂的世界里，制造业如何变得更快速、更具协作性、更有韧性，同时更加可持续？”

他指出，这一构想萌芽于新冠疫情之后。当时社会被迫加速进入新的数字化阶段，而元宇宙概念的兴起则促使团队思考：类似的数字环境是否不仅能用于沟通和娱乐，也能从根本上重塑制造业？

Eraghi 和同事希望借此回应当前制造系统的一些关键短板，例如流程高度碎片化、对全球性中断反应迟缓等。他们也注意到，现有制造体系往往难以有效连接产业界、科研人员、发明者、政策制定者以及终端用户。

这项研究并未获得专项资助，主要源于研究人员对该议题的长期兴趣。论文是在工程师、学者、发明家以及特定行业从业者之间历时三年多的持续讨论基础上形成的。

Eraghi 介绍说：“我们的目标是提出一个超越简单数字化的制造愿景，将人类创造力、先进技术与仿生设计汇聚到一个共享的全球生态系统中。”

“我们希望将元宇宙制造作为工业 5.0 时代的一个实用概念框架：它应当以人为本、可持续、自适应，并支持全球范围的协同。”

伦敦南岸大学机械智能研究小组负责人 Hamed Rajabi 博士补充道：“元宇宙制造不只是把现有流程搬到线上，而是重新定义我们如何设计、协作和生产。通过将自然界的原理与先进技术结合，我们有机会构建更具韧性、去中心化、并能快速响应现实挑战的制造系统。”

元宇宙制造的核心构想

在这项工作中，研究团队提出的元宇宙制造，是一个假想中的制造生态系统：人类、人工智能系统、各类组织和多种技术可以在其中实时协作，而不受地理位置限制。

这一愿景旨在突破现有制造体系的诸多局限。在传统模式下，物理生产者、研究人员、工程师、发明者和终端用户往往彼此割裂，信息与需求难以高效流动。

Eraghi 解释说：“在元宇宙制造系统中，可以依托数字孪生对产品进行虚拟测试，利用人工智能优化设计，再通过先进的 3D 或 4D 打印中心等去中心化设施，在本地实现按需生产。”

他举例称：“在未来可能出现的公共卫生危机中，这样的系统可以让研究人员、医院、AI 设计工具和本地制造设施迅速协同，为特定场景定制医疗设备或防护用品，从而减少对缓慢、集中式供应链的依赖。我们方法的独特之处在于，整个工业生态系统的构思都深受自然界启发。”

在宏观层面上，研究团队将元宇宙制造视为一种复杂自适应系统，其运行方式类似许多自然系统的自组织、适应与演化机制。

论文中还提出，在这一生态系统内开发的诸多产品和技术，都可以从自然中汲取灵感。这既包括制造过程中使用的设备与工艺，也包括最终交付给用户的产品。

Eraghi 指出：“要实现这一愿景，我们不仅需要搭建先进的数字基础设施，还要在工业文化层面学会向自然系统学习。这意味着要构建安全的元宇宙平台、AI 系统、数字孪生和扩展现实（XR）工具，建立去中心化生产网络，同时在仿生设计、自然启发材料和可持续技术方面持续投入。”

这篇论文将来自多个工程领域的理念整合为一个相对统一的图景：一个以虚拟技术为驱动、兼具可持续性与自然启发特征的工业生态系统。

研究人员认为，要在现实中逐步实现这一生态系统，需要科研人员、产业界、政策制定者、发明家、资助机构以及监管部门之间开展长期而紧密的合作。

Eraghi 强调：“我们并不把元宇宙仅仅视为一个虚拟空间，而是尝试展示它如何成为真实工业生态系统的组成部分。在这样的系统中，全球性问题可以更早被识别，解决方案可以协同设计，生产活动也能更靠近实际需求所在地展开。”

迈向新的工业愿景

研究团队提出的这一新愿景，未来有望为依托新兴技术的工业系统设计提供参考，帮助提升生产力并改善可持续表现。

如果这一构想逐步落地，可能在多个方面产生影响：例如减少工业流程中的浪费、缩短产品开发周期、支持本地化生产；同时增强制造体系在危机时期的韧性，并促进不同专业群体和社区之间的协作。

Eraghi 表示：“我们后续的研究将聚焦于让这一概念变得更具体、可验证、可落地，包括制定更清晰的实施路径，探索具体应用案例，并识别在元宇宙制造成为现实之前必须解决的技术、社会、伦理和政策层面的挑战。”

目前，由 Rajabi 博士领导的伦敦南岸大学机械智能研究小组，正尝试把这一概念框架转化为可实际测试的系统原型。

在接下来的工作中，团队计划研究如何将制造系统设计得更像自然系统，使其具备自适应、去中心化、高韧性和自组织等特征。同时，他们也将进一步探索自然启发技术在元宇宙制造场景中的具体作用。

Eraghi 补充说：“另一个重要方向，是研究数字孪生、人工智能、扩展现实平台、区块链以及去中心化制造，如何在真实工业场景中与仿生设计原则协同工作。”

“我们的终极目标，是更深入理解一个受自然启发的工业生态系统，如何支持快速、本地且可持续的创新，以应对未来的社会与环境挑战。从更广的视角看，可以想象一个与现实世界并行运行的虚拟空间——它将现代数字技术与自然启发原则相结合，构建出一个协作、自适应且可持续的工业生态系统。”

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