备战下一波AI浪潮——机器人，Omniverse敲响数字化战鼓

    文／VR陀螺 小钻风
    “英伟达Omniverse平台适用于虚拟世界、数字孪生和机器人系统，将掀起下一波AI浪潮。”到了这届GTC，黄仁勋有关Omniverse的愿景全幅展开，直指下一波AI浪潮。
    相较于一年前的GTC，Omniverse的展示案例差异并不大，但随着Omniverse的更新与完善，其运作与场景细节让所描述的未来显得更为清晰，Omniverse将在下一波AI浪潮中扮演重要角色。
    Omniverse将掀起一波新的AI浪潮
    英伟达的GTC开场依旧充斥着AI案例，无人驾驶、农业、机器人、数字人、医学、气象学．．．．．．AI俨然在不断跨领域渗透。不止是案例的演示，黄仁勋还展示了英伟达在AI方向上的多项成果，包括： 宣布语言AI Riva全面发行AI模型工具包Maxine 用于推荐系统的AI框架Merlin 用于6G通信研究的AI框架Sionna 用于训练大型语言模型的AI框架Nemo Megatron 用于开发Physics－ML模型的AI框架Modulus ．．．．．．
    
    图源：英伟达
    足见英伟达AI技术在多领域的可应用性。而在后续的演讲中，除去H100引擎的发布、Omniverse相关更新之外，AI含量十足的实时虚拟人Avatar、机器人工厂、无人驾驶案例则直接打开了我们的未来想象。
    
    图源：英伟达
    Omniverse Avatar架构下诞生了多款应用，比如“迷你版黄仁勋”Toy Jesen、Tokkio。Toy Jesen、Tokkio相比于去年的亮相，今年显得更为智能。 Toy Jesen现身说法讲述自己如何在英伟达AI的层层驱动，以及Omniverse Avatar架构下一步步生成，并成为如今这副可与真实人类对答如流，活灵活现的模样。
    
    图源：英伟达
    不仅仅是自如交流，在后续Omniverse Cloud的展示中，Toy Jesen更是参与了人类设计师的设计工作。
    
    与黄仁勋对话的Toy Jesen
    半破壳形态的Tokkio今年也再次出现在GTC，Tokkio作为自助服务AI助手不仅被引入零售店、快餐店等场景，还出现在了自动驾驶车辆，扮演着高阶版Siri语音机器人助手。
    Tokkio不仅能够通过语音与用户直接进行沟通，还能完成从驾驶到生活助手等多方面的工作，比如显示汽车视角的路况，自动停车，识别特定对象，订票等等。
    
    自动驾驶车辆中的AI助手Tokkio
    除此之外，引起陀螺君注意并在本届GTC得到重点演示的当属机器人，黄仁勋在演讲中提到：
    “第一波的AI学习的是感知和推理，例如图像识别、语音理解，推荐视频或者商品，下一波AI的发展方向是机器人，也就是使用AI规划行动。” “数字机器人、虚拟形象和实体机器人将完成感知、规划并采取行动。Omniverse也将成为制作机器人软件时必不可少的工具，Omniverse将掀起一波新的AI浪潮。” “英伟达正在构建多个机器人平台——用于自动驾驶汽车的DRIVE，用于操纵和控制系统的Isaac、用于自主式基础架构的Metropolis，以及用于机器人医疗器械的Holoscan。”
    
    图源：英伟达
    黄仁勋表示，“目前机器人和自动化的需求正呈指数级增长，英伟达与数千客户和开发者合作构建机器人，广泛用于制造、零售、医疗健康、农业、建筑、机场和整个城市。” 他提到目前机器人发展最快的领域之一是自主移动机器人（AMR）。据其介绍，自主移动机器人本质上是室内的无人驾驶车，速度较低，但环境高度非结构化，目前有数千万个工厂、商店 和餐厅以及面积达数亿平方英尺的仓储和运营中心。 这些大型未来工厂将会是机器人的天下，这些机器人在由Omniverse构建的数字孪生工厂进行学习，掌握技能，之后走上“工作岗位”与人类协同工作。
    
    黄仁勋在演讲中，以亚马逊、百事工厂作为案例进行了展示，他提到，数字孪生是未来仓库和工厂不可或缺的组成部分，亚马逊等厂商正借助Omniverse数字孪生端到端地重塑仓库物流，并大幅提升运营效率。
    
    同时，Omniverse帮助其更好地训练自主机器人分类和拣选解决方案，训练这些机器人的感知系统以使其具有足够的准确性以避免系统故障。 而在以上过程，可以看到数字孪生作为与物理世界相连的虚拟世界，与Omniveres、AI之间的关系极其紧密。
    
    图源：英伟达
    英伟达中国区高级技术市场经理施澄秋在沟通会中表示，“虚拟世界中很多部分都是由AI完成的，虚拟世界的发展离不开人工智能，数字孪生的发展也离不开人工智能。” AI最终需要一个强大的处理器完成这一切的加速，这个强大的处理器就是英伟达软硬件的一系列堆叠，最终，Omniverse成为了这个重要承载。 施澄秋在提到英伟达现在为何有底气去做Omniverse时也提到，AI是其重要驱动力。 “主要原因在于2018年之后英伟达在技术上的突破，一方面是AI的普遍化，在GPU强大运算动力下达到了新的层次；另一个重要方面在于高性能可视化运算，包括Ray Tracing（光线追踪）方面做出了重大突破。” AI浪潮与机器人时代的到来需要大量的数字孪生，我们在本届GTC则可以看到，Omniverse更新与发布的重点正是落在数字孪生。   Omniverse重要更新发布  落脚数字孪生   本届GTC，英伟达做出3项与Omniverse息息相关的重要发布，并针对Omniverse已经有应用及功能进行了8项更新。
    三项重要发布：
    驱动大规模数字孪生的英伟达OVX计算系统
    用于科学计算的数字孪生平台
    云服务Omniverse Cloud
    1、OVX计算系统
    英伟达OVX计算系统专为运行Omniverse中的复杂数字孪生模拟而设计。
    
    图源：英伟达
    据介绍，OVX 系统结合了高性能 GPU 加速计算、图形处理和 AI 并配备了高速存储访问、低延迟网络、精确计时，具备创建逼真数字孪生所需的性能。OVX 将被用于模拟复杂的数字孪生，以构建建筑、工厂、城市乃至整个世界的模型。
     2、数字孪生平台
    英伟达这一用于科学计算的加速数字孪生平台，由开发物理学机器学习神经网络模型的英伟达Modulus AI框架与Omniverse 3D世界模拟平台组成。
    
    图源：英伟达
    该平台可以实时创建基于物理信息的交互式 AI 模拟以精确反映真实世界，使计算流体动力学等模拟的速度比传统工程模拟和设计优化工作流程方法加快 1 万倍。与以前的 AI 模型相比，研究者能够以更高的速度和精度对复杂的系统进行建模，例如极端天气事件等。
    3、Omniverse Cloud
    Omniverse Cloud云服务能够让艺术家、创作者、设计师和开发者即时访问Omniverse平台，允许来自数十亿台设备的用户进行3D设计协作和模拟。
    
    图源：英伟达
    Omniverse Cloud共包含3项服务：Nucleus Cloud，艺术家借用这一简单的“一键协作式”共享工具便能从任意地点访问和编辑大型3D场景，而且无需传输大量数据集；Omniverse Create，该应用则使技术设计师、艺术家和创作者能够一同实时构建3D世界；View，可以让非技术用户查看 Omniverse 场景。 相较于Omniverse Cloud更多的用于协同，OVX计算系统与数字孪生平台无疑是针对数字孪生。除去这三项发布，本届GTC还带来Omniverse的系列更新。
    
    图源：英伟达
    例如：
    Omniverse Kit与Create 2022．1可以构建更多更高级的生产工具，进行了一系列渲染与材质的改进，其高级动画与行为工具将更易使得设计师等在其场景中将虚拟与现实联系起来；
    Omniverse View为方便非专业人员的查看与审阅，构建了交互式查看器，使其能够进行注释和标记，在演示过程中进行审阅和批准；
    Nucleus（包含Work Station与Work Server）对用户权限进行了重大更新，让企业的IT客户可以拥有更多的访问与控制权，以便基于后台做更精准的资源分配与调校；
    Repliacator已成为Omnivere的扩展与使用方式，能够在数字孪生虚拟世界中帮助设计师快速调用材质库里不同的材质、建模、数字资产，可以全局调用并快速生成其想要的场景；
    Omniverse XR，则会推出新的测试版，可以将大家将3D作品带到VR中查看，并对Omniverse中的场景、对象等进行注释、标注、操作。通过VR和AR模式让用户能够以更加沉浸式的方式查看已经支持的Omniverse数字资产与场景。
    施澄秋透露，这八大更新推动整个Omniverse向前发展，在两届GTC间隔的一年时间，Omniverse的Connector所连接的跨行业应用从8个增加到了80个。
    
    图源：英伟达
    作为Omniverse重要组件的Connector可以将一系列第三方ISV（独立软件开发商）工具和使用的数字资产接入Omnvierse平台，而且可进行跨领域使用，无论是数字孪生、工业自动化、传感器模型、机器人平台集成都可以帮助其客户构建工业级的数字孪生。 黄仁勋在演讲中提到，许多开发者希望OEM将Omniverse直接连接到其软件套件，黄仁勋则表示将发布26个制造业行业的格式转换器，以将工业工作流程连接到Omniverse。 从以上可以看到，更新上，Omniverse在做功能与应用的迭代，同时不断接入更多领域的工作流；另一方面，则在不断夯实数字孪生。Omniverse的更新、数字孪生技术的日益成熟、AI的多领域渗透，都显示出英伟达已为下一波AI浪潮、数字化浪潮在做充分的准备。  
    数字化浪潮下  敲响战鼓的不止英伟达  
    “英伟达Omniverse平台适合虚拟世界、数字孪生和机器人系统，将掀起下一波AI流潮。正如TensorFlow和PyTorch是面向感知的AI的基本框架一样，Omniverse也将成为面向动作的AI的不可或缺的一部分。”
    AI、数字孪生、Omniverse，从底层构架到业务规划，方方面面，英伟达俨然一副为AI机器人时代做好充分准备的模样，而黄仁勋也已经将目光放到了6G。
    
    图源：英伟达
    “6G标准将于2026年左右问世，6G是大势所趋－数以千计的机器人和机器人将成为网络用户中的中军，6G正围绕着一些基础技术逐步形成雏形，像网络一样，6G将很大程度上由软件定义。网络将由AI驱动，基于光线追踪和AI的数字孪生将有助于优化网络。”
    5G甚至是6G的来临，让从前令人倍感遥远的AI机器人时代，在黄仁勋的演示之下照进现实，而工业生产也会在AI的助力下迎来一波加速，实现更大面积的数字化、智能化。 不止英伟达，对数字化、智能化的追求在国内早已引起了重视。在今年发布的十四五规划当中，数字化一词被反复提及，将会在多个方向发力，以期“加快数字化发展，建设数字中国”。
    
    图源：网络
    腾讯2021年财报，同样可见其将数字化列为重要发展方向。在腾讯2021年“助力实体经济”这一新的品牌承诺中，可看到2021年腾讯在水利、轨交、建筑等城市基建多个方向帮助推动城市数字化转型。
    2021年，“助力实体经济”成为腾讯新的品牌承诺。我们下探地下60米，助力“百年水利工程”重焕数字化新机；深入轨交，助力构建“轨道上的大湾区”；走到田间地头，让定西土豆全生命周期沐浴数字阳光；进入工厂流水线，用AI破解工业质检之困，推进“中国制造2025”；下至工地，探索“城市基建”数字化新模式…… 而接下来，腾讯也将继续探索前沿“硬科技”，如芯片、机器人、数智人等等，而AI、机器人、自动驾驶等多方向的动作更不用提。
    纵观近年国家发展战略、企业的动态调整方向，都可见数字化、智能化已成趋势。数字化浪潮正滚滚而来，在技术与市场达成共识的背景之下，或许机器人时代就在不远的未来。