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當元宇宙之火熊熊燃燒時，今年4月英偉達CEO黃仁勛在主題演講中大談特談，頂著“工程師元宇宙”出道的Omniverse開始落地，但元宇宙一詞卻在黃仁勛新一輪GTC大會的主題演講中銷聲匿跡。
圖源：英偉達
Omniverse似乎向人們證明了，我就是我，不一樣的煙火，有沒有元宇宙加身，是不是所謂的元宇宙概念，不影響我存在的價值，以及我將為未來世界帶來的改變。
整場主題演講，黃仁勛只字未提元宇宙，Omniverse、虛擬世界與數(shù)字孿生卻貫穿全程。
黃仁勛的描述之下，2D信息將向3D轉(zhuǎn)變，我們將迎來眾多3D的虛擬世界。黃仁勛在演講中說“互聯(lián)網(wǎng)改變了一切”顯然是輕描淡寫了。
他表示，我們?nèi)缃褚恢笔腔ミB的，互聯(lián)網(wǎng)本質(zhì)上是這個世界的數(shù)字表達，主要是指2D信息，即文本、語音、圖像、視頻。如今我們已擁有了創(chuàng)建全新3D世界或為物理世界建模的技術(shù)，而這一切即將發(fā)生改變。
這些虛擬世界將遵守物理定律，亦或不遵守，在那里，我們可與朋友或者是AI，將像在網(wǎng)絡(luò)上那樣用超文本從一個世界跳到另一個世界。
在黃仁勛的描述中，這個新世界的規(guī)模將比物理世界大很多。
圖源：英偉達
我們將購買3D的商品，就如同現(xiàn)在買2D歌曲或買本書那樣，在這個世界里，我們也能購買、持有或出售房產(chǎn)、家具、汽車、奢侈品和藝術(shù)品。
在虛擬世界中，創(chuàng)意人員將制造出比物理世界更為豐富多彩的東西，正是為此，英偉達為這些虛擬世界的建設(shè)者構(gòu)建了Omniverse，一些虛擬世界將為聚會和游戲而建立，但是，科學(xué)家、創(chuàng)意人員和企業(yè)也將可以借此大量建造其他虛擬世界。
虛擬世界將如同今天的網(wǎng)站那樣不斷涌現(xiàn)。
圖源：英偉達
而且作為虛擬世界構(gòu)建引擎，與游戲引擎大不相同的是，Omniverse是面向數(shù)據(jù)中心規(guī)模設(shè)計的，有朝一日，有望達到全球數(shù)據(jù)規(guī)模。
在演講中，黃仁勛向我們展示了基于Omniverse的多個模擬案例，包羅萬象，從宏觀到微觀，從天氣到工廠，從物理學(xué)到生物學(xué)再到通信學(xué)，出現(xiàn)在生活生產(chǎn)的各個領(lǐng)域當中：倉庫、工廠、物理與生物系統(tǒng)、5G邊緣、機器人、自動駕駛汽車，甚至是虛擬形象的數(shù)字孿生。
圖源：英偉達
這些模擬或者說虛擬世界的重要現(xiàn)實意義，在于除了大大提高建模效率，還能將模擬結(jié)果應(yīng)用于真實世界，讓真實社會生產(chǎn)實現(xiàn)降本增效。
黃仁勛說：“我們可以創(chuàng)造地球的數(shù)字孿生模型，它可以持續(xù)運行以預(yù)測未來，用觀測到的數(shù)據(jù)進行校準并改進預(yù)測然后再次預(yù)測。”
如此豐富的虛擬世界，要靠什么來實現(xiàn)連接？Omniverse平臺副總裁Richard Kerris在回答元宇宙與Omniverse之間的關(guān)系表示，元宇宙需要解決的一個問題，是基礎(chǔ)的連接問題，早期互聯(lián)網(wǎng)以html作為連接基礎(chǔ)，用以說明文字、圖形、動畫等等，如今的3D世界、虛擬世界則可以借助在通用3D格式USD基礎(chǔ)上構(gòu)建的Omniverse形成連接。
圖源：網(wǎng)絡(luò)
黃仁勛做了一個比喻：USD之于Omniverse就像HTML之于網(wǎng)站。Omniverse的門戶是USD（通用場景描述），本質(zhì)上是一個數(shù)字蟲洞，將人和計算機連接到Omniverse，并將一個Omniverse世界連接到另一世界，USD之于Omniverse就像HTML之于網(wǎng)站。
圖源：英偉達
基于USD的Omniverse可以讓設(shè)計師能夠在共享空間中進行協(xié)作，一名設(shè)計師在一個世界中所做的更改會實時更新給所有相關(guān)聯(lián)的設(shè)計人員，本質(zhì)上就像3D設(shè)計的云共享文檔。
Omniverse將徹底改變?nèi)?000萬3D設(shè)計師的協(xié)同合作方式，公司可以在Omniverse中建造虛擬工廠并使用虛擬機器人進行運營，虛擬工廠和機器人則是其物理復(fù)制品的數(shù)字孿生。
我們可以看到，結(jié)合上一次GTC的演講，黃仁勛眼中的虛擬世界以及元宇宙，很大程度上就是圍繞著Omniverse，以及基于Omniverse的數(shù)字孿生。
Omniverse今年4月正式與大家見面，經(jīng)過半年時間，Omniverse又有了哪些新的動向，本次的GTC給出了答案。
這屆GTC英偉達正式推出了Omniverse企業(yè)版，與其一同到來的，還有以O(shè)mniverse Avatar、Omniverse Replicator為代表的系列新功能與更新。
用于創(chuàng)建AI虛擬化身的平臺Omniverse Avatar
黃仁勛的主題演講，除了一些有關(guān)黃仁勛是真是假，有幾分鐘是真的“后遺癥”探討外，最吸引觀眾的是黃仁勛數(shù)字孿生體：卡通版的虛擬大頭黃仁勛的出場——Toy-Jensen（黃仁勛稱其為Toy-me）。
圖源：網(wǎng)絡(luò)
虛擬黃仁勛短短幾分鐘的展示，便給觀眾留下了深刻印象。虛擬黃仁勛“在現(xiàn)場”與真人對話，從談?wù)摎夂蜃兓教仗剿鞫寄軐Υ鹑缌?，并且從肢體動作到嘴部活動均十分自然。而這正是英偉達Omniverse Avatar的杰作。
Omniverse Avatar是一個生成交互式AI虛擬化身的技術(shù)平臺，它能夠連接英偉達在語音AI、計算機視覺、自然語言理解、推薦引擎和模擬方面的技術(shù)，并且一切都是實時的。
“我們正在構(gòu)建一個會對話的虛擬形象，名字叫Toy-Me，你會看見語音理解，基于目前訓(xùn)練的最大模型的自然語言處理，使用我自己聲音合成的語音、角色動畫以及基于光線追蹤的精美圖像。一切都是實時的。
而這背后實現(xiàn)所使用的技術(shù)包括：
● 語音識別基于英偉達Riva
● 自然語言理解基于Megatron 530B大型語言模型
● 推薦引擎由英偉達Merlin提供
● 感知功能來自用于視頻分析的計算機視覺框架英偉達Metropolis
● 虛擬化身動畫則由AI賦能的2D和3D面部動畫和渲染技術(shù)英偉達 Video2Face和Audio2Face™驅(qū)動。
這些技術(shù)被集成在一個應(yīng)用，并使用英偉達統(tǒng)一計算框架進行實時處理。而在這個平臺上創(chuàng)建的虛擬化身，是具有光線追蹤3D圖像效果的交互式角色，可以“觀察、討論”各種主題，以及合理地理解表達意圖。
黃仁勛在上次的GTC演講中表示：“智能虛擬助手的前景一片光明。Omniverse Avatar將我們的基礎(chǔ)圖像、模擬和AI技術(shù)結(jié)合在一起，打造出一些有史以來最復(fù)雜的實時應(yīng)用。協(xié)作機器人和虛擬助手的案例令人難以置信，影響深遠。”
（一）用于訓(xùn)練AI的Omniverse Replicator合成數(shù)據(jù)生成引擎
Omniverse Replicator是一款性能強大的合成數(shù)據(jù)生成引擎，能夠生成用于訓(xùn)練深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的物理模擬合成數(shù)據(jù)。黃仁勛在演講環(huán)節(jié)展示了基于Omniverse Replicator的成果：
用于承載自動駕駛汽車數(shù)字孿生的虛擬世界——NVIDIA DRIVE Sim™和用于可操縱機器人數(shù)字孿生的虛擬世界——NVIDIA Isaac Sim™。使用這些數(shù)據(jù)構(gòu)建的自動駕駛汽車和機器人可以在一系列虛擬環(huán)境中掌握技能，然后再應(yīng)用到物理世界中。
圖源：英偉達
英偉達模擬技術(shù)和Omniverse工程副總裁Rev Lebaredian表示：“通過Omniverse Replicator，我們能夠創(chuàng)建多樣化、大規(guī)模、精確的數(shù)據(jù)集來構(gòu)建高質(zhì)量、高性能和安全的數(shù)據(jù)集，這對于AI來說至關(guān)重要。”
除以上兩項重要功能增加之外，Omniverse還進行了系列包括VR/AR在內(nèi)功能更新，包括：
● NVIDIA CloudXR 是一個企業(yè)級沉浸式串流框架，已經(jīng)集成到 Omniverse Kit（用于構(gòu)建原生 Omniverse 應(yīng)用程序和微服務(wù)的工具包），允許用戶以交互方式將 Omniverse 體驗串流至他們的移動 AR 和 VR 設(shè)備。
● Omniverse VR 推出領(lǐng)先的完全圖像、實時光線追蹤 VR – 支持開發(fā)者在平臺上構(gòu)建自己的 VR 工具，最終用戶可以直接享受 VR 功能。
● Omniverse Remote 提供 AR 功能和虛擬攝像頭，支持設(shè)計師查看他們通過 iOS 和 Android 設(shè)備全光線追蹤的資產(chǎn)。
● Omniverse Farm 允許團隊同時使用多個工作站或服務(wù)器，為渲染、合成數(shù)據(jù)生成或文件轉(zhuǎn)換等任務(wù)提供支持。
● Omniverse Showroom 作為 Omniverse 公測版中的應(yīng)用程序提供，允許非技術(shù)用戶使用 Omniverse 技術(shù)演示，展示平臺的實時物理和渲染技術(shù)。
黃仁勛表示：“我們的虛擬世界模擬引擎Omniverse貫穿了整個主題演講。機器人、自動駕駛車隊、倉庫、工廠、工業(yè)廠房和整個城市，都將在Omniverse數(shù)字孿生中完成創(chuàng)建、訓(xùn)練和運行。”
（二）除了Omniverse之外，黃仁勛還發(fā)布了新的超級計算機
“我們的上一臺超級計算機名為Cambridge 1，即是C-1，這臺新的超級計算機命名為E-2，Earth Two，能夠在Omniverse中以Million-X百萬倍的速度運行。”其還表示，云計算和機器學(xué)習(xí)正在重塑數(shù)據(jù)中心，科學(xué)領(lǐng)域基于深度學(xué)習(xí)的軟件革命正在發(fā)生，其次是推動力，深度學(xué)習(xí)的興起引發(fā)了現(xiàn)代AI革命，從根本上改變了軟件。深度學(xué)習(xí)編寫的軟件具有高度并行性，這使其更有助于GPU加速，最后，通過嘗試學(xué)習(xí)編寫的AI軟件預(yù)測結(jié)果的速度能夠比人工編寫的軟件快1000至10000倍，這徹底改寫了我們解決問題的方式。
從以上一系列Omniverse的相關(guān)動作可以看出，黃仁勛正在構(gòu)建一個宏大的未來愿景——Earth Two，地球二號，在虛擬世界中構(gòu)建一個數(shù)字孿生的地球。
VR陀螺認為，數(shù)字孿生將是未來連接虛擬與現(xiàn)實的底層基礎(chǔ)，結(jié)合AI、IoT、VR和AR技術(shù)，在獲取信息、傳遞信息、遠程溝通、模擬訓(xùn)練等諸多場景中起到重要作用。
英偉達正在構(gòu)建這個基礎(chǔ)，從行業(yè)應(yīng)用出發(fā)，以降本增效為前提落地到產(chǎn)業(yè)中來。未來，這些場景將串聯(lián)起來，形成一個龐大的虛擬世界。
Omniverse正在如何改變工作，英偉達用一系列案例進行了舉證說明。
在汽車領(lǐng)域，如寶馬集團展示了雷根斯堡工廠的數(shù)字孿生，工程師們正在使用基于Omniverse構(gòu)建的Isaac Gym來訓(xùn)練機器人。寶馬是第一家使用NVIDIA Omniverse來設(shè)計整個工廠端到端數(shù)字孿生的汽車制造商。據(jù)了解，其全球生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)千名規(guī)劃師、產(chǎn)品工程師、設(shè)備經(jīng)理和精益專家能夠在同一個虛擬環(huán)境中進行協(xié)作，可在工廠實際建成或集成新產(chǎn)品之前，對極其復(fù)雜的制造系統(tǒng)進行設(shè)計、規(guī)劃、工程、模擬和優(yōu)化。
寶馬集團負責(zé)生產(chǎn)業(yè)務(wù)的董事會成員Milan Nedeljkovic表示：“NVIDIA Omniverse和NVIDIA AI讓我們能夠模擬我們生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)中的所有31家工廠。整座工廠模型中的所有元素都可以被模擬，包括工作人員、機器人、建筑物和裝配部件等，這為虛擬工廠規(guī)劃、自主機器人、預(yù)測性維護和大數(shù)據(jù)分析等大量AI用例提供了支持。這些創(chuàng)新將減少規(guī)劃時間、提高靈活性和精確度，最終將規(guī)劃流程的效率提高30%。Omniverse帶來了變革，為我們所在的行業(yè)樹立了協(xié)作平臺的標桿。”
通信領(lǐng)域，愛立信（Ericsson）也在使用Omniverse構(gòu)建數(shù)字孿生環(huán)境，以配置、運營和持續(xù)優(yōu)化其5G天線和無線電天線，其在未來5年內(nèi)將在全球部署1500萬個5G基站。
在Omniverse中，愛立信構(gòu)建的城市規(guī)模的模型在建筑物、植被和樹葉材質(zhì)上具有物理級準確性，然后，添加每個發(fā)送端的精確位置、高度和天線模式等無線網(wǎng)絡(luò)組件。
愛立信構(gòu)建了一個自定義的Omniverse擴展程序使其能夠集成無線電傳電傳播數(shù)據(jù)，并利用Omniverse的RTX加速光線追蹤，來快速可視化和計算城市中每個點的信號質(zhì)量。由于Omniverse材質(zhì)具有物理級準備性，因此反射的強度也是精確的。天線波束形和信號路徑可以得到精確仿真和可視化。
廣告營銷領(lǐng)域，全球知名的營銷服務(wù)機構(gòu)WPP集團借助NVIDIA Omniverse平臺以完全虛擬的制作方式取代傳統(tǒng)的現(xiàn)場制作方式，從而徹底改變廣告內(nèi)容的制作方式。由于新冠疫情隔離措施的實施，WPP團隊無法為客戶拍攝外景廣告。他們使用NVIDIA Omniverse平臺合作設(shè)計、構(gòu)建和模擬了一個逼真的虛擬森林，這使得他們無需親自深入森林進行現(xiàn)場拍攝。
Hogarth全球首席執(zhí)行官Richard Glasson表示：“Hogarth每年為客戶管理超過1500個拍攝項目，Omniverse改進了我們的工作方式，使位于整條工作流水線中不同節(jié)點的多位藝術(shù)家能夠在同一時間、從全球的任何一個地點對同一個場景開展虛擬協(xié)作。這極大地減少了我們的碳排放量，實現(xiàn)了具有可持續(xù)性的制作方式。”
在天氣預(yù)測場景中，研究人員利用歐洲中期天氣預(yù)報中心的ERA5大氣數(shù)據(jù)訓(xùn)練Physics-ML模型，該模型在128個A100 GPU上訓(xùn)練需要4小時，訓(xùn)練后的模型能以30公里的空間分辨率預(yù)測颶風(fēng)的嚴重程度和路徑，原本需要7天才能完成的預(yù)測如今在一個GPU上只需四分之一秒，數(shù)年后，數(shù)據(jù)有望在Omniverse中運行的地球數(shù)字孿生，并且會有一組Physics-ML模型用于預(yù)測氣候。
如今，Omniverse已經(jīng)逐漸滲透至建筑工程、媒體娛樂、制造業(yè)、游戲開發(fā)等多個領(lǐng)域，并在變革傳統(tǒng)工作流程，結(jié)合AI和機器人，黃仁勛認為在不久的將來，將會有數(shù)十億機器人幫我們做事，有些是實體機器人，但大多數(shù)是數(shù)字虛擬機器人，一些虛擬機器人將實現(xiàn)完全自動，其他一些是半自動，甚至人機交互運行，即“人機回圈”（教會機器人與人協(xié)同工作）。
圖源：英偉達
在會上，黃仁勛也展示了結(jié)合機器人的多個場景。
如機器人助手Tokkio在點餐場景和自動駕駛場景中的應(yīng)用，這是一個Metropolis應(yīng)用程序，是一個對話操作臺，對于智能零售、免下車和客戶服務(wù)非常有用。
在點餐場景中，這個小動畫機器人可以與客戶進行眼神交流，無論是語音識別，還是能夠推斷意圖和操作的自然語言對話管理器推薦或自然語音，Tokkio均可以在大約2秒內(nèi)做出響應(yīng)。
機器人助手
與今年4月GTC大談特談元宇宙不同，黃仁勛在這次的主題演講中，向我們描述了一個即將實現(xiàn)或者正在實現(xiàn)的未來世界，它涉及大量虛擬世界與數(shù)字孿生，有用戶，有應(yīng)用場景，有現(xiàn)實的社會生產(chǎn)意義，但卻唯獨沒有元宇宙一詞。
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