什么是元宇宙 如何借助NVIDIA Omniverse連接元宇宙

借助 NVIDIA Omniverse，我們最終可以連接元宇宙，開展實際工作，下面將介紹其工作原理。

什么是元宇宙？元宇宙是共享虛擬 3D 世界，或者是交互性、沉浸式和協(xié)作性的世界。

正如物理宇宙是空間上互連的一系列世界，元宇宙也可以視為眾多世界的集合。

大型在線社交游戲（例如戰(zhàn)術競技類游戲大作“堡壘之夜 （Fortnite）”）和用戶創(chuàng)建的虛擬世界（例如“我的世界 （Minecraft）”和“機器磚塊 （Roblox）”）反映了該創(chuàng)意的一些元素。

在全球新冠肺炎疫情期間，視頻會議工具讓天各一方的同事能夠順暢溝通，這再次暗示了未來趨勢。

但是，Neal Stephenson 在 1992 年經(jīng)典小說《雪崩》中所構想的愿景遠不止一款游戲或視頻會議應用程序那么簡單。

NVIDIA 模擬技術副總裁 Rev Lebaredian 解釋道，元宇宙平臺不會與任何單一的數(shù)字及真實應用程序或場景綁定。

正如虛擬場景持續(xù)存在，穿梭在其中的對象和身份也是如此，因此數(shù)字物品和身份可以通過增強現(xiàn)實從一個虛擬世界移動到另一個虛擬世界，甚至進入我們的現(xiàn)實世界。

Lebaredian 說：“最終，我們將討論如何打造另一種現(xiàn)實、另一個世界，它們與真實世界一樣豐富?！?/p>

這些創(chuàng)意已應用于 NVIDIA Omniverse，簡而言之，這是一個用于將 3D 世界連接到共享虛擬世界的平臺。

現(xiàn)在，Omniverse 在越來越多的行業(yè)中應用于相關項目，例如設計協(xié)作和創(chuàng)建“數(shù)字孿生”、模擬真實建筑和工廠。

寶馬集團借助 NVIDIA Omniverse 打造未來工廠，這是在 NVIDIA Omniverse 中自始至終完全采用數(shù)字和模擬技術設計的出色“數(shù)字孿生”。

NVIDIA Omniverse 如何在元宇宙內(nèi)創(chuàng)建和連接世界

Omniverse 的工作原理是什么？我們可以將其分為三大部分。

NVIDIA Omniverse 將 Pixar 發(fā)明的通用場景描述交換框架與物理建模、材質(zhì)和實時路徑追蹤方面的技術結(jié)合使用。

第一部分是 Omniverse Nucleus。它是連接用戶以及實現(xiàn) 3D 資產(chǎn)交換和場景描述的數(shù)據(jù)庫引擎。

連接后，負責建模、布局、著色、動畫、照明、特效或渲染工作的設計師可以協(xié)作創(chuàng)建場景。

Omniverse Nucleus 依賴于通用場景描述（USD），這是 Pixar 在 2012 年發(fā)明的一種交換框架。

USD 于 2016 年作為開源軟件發(fā)布，提供豐富的通用語言，用于定義、包裝、組裝和編輯 3D 數(shù)據(jù)，供越來越多的行業(yè)和應用程序使用。

Lebardian 等人表示，USD 之于新興的元宇宙就像超文本標記語言或 HTML 之于 Web，這是一種可以使用和改進的通用語言，旨在支持元宇宙。

多個用戶可以連接到 Nucleus，以 USD 代碼段的形式傳輸和接收對自己場景的更改。

Omniverse 的第二部分是合成、渲染和動畫引擎，即虛擬世界的模擬。

例如，在 Omniverse 上的 NVIDIA DRIVE Sim 中可以模擬接近真實的世界。

Omniverse 是一款基于物理性質(zhì)的全新構建平臺。得益于 NVIDIA RTX 圖形技術，它可以實現(xiàn)完整路徑追蹤，實時模擬虛擬世界中每束光線的反射情況。

Omniverse 通過 NVIDIA PhysX 模擬物理性質(zhì)，并通過 NVIDIA MDL（材質(zhì)定義語言）模擬材質(zhì)。

內(nèi)置的 NVIDIA Omniverse Marbles at Night 是基于物理性質(zhì)的演示，由動態(tài)光線追蹤光線和超過 1 億個多邊形創(chuàng)建。

Omniverse 與 NVIDIA AI 完全集成，成為了推動機器人發(fā)展的關鍵，下文會提及更多信息。

Omniverse 是一款云原生平臺，可以跨多個 GPU 擴展、基于任意 RTX 平臺運行，以及向任意設備遠程串流內(nèi)容。

第三部分是 NVIDIA CloudXR，其中包括客戶端和服務器軟件，用于將擴展現(xiàn)實內(nèi)容從 OpenVR 應用程序串流至 Android 和 Windows 設備，從而讓用戶自如進入和退出 Omniverse。

NVIDIA Omniverse 有望將現(xiàn)實與虛擬現(xiàn)實融為一體。

您可以借助虛擬現(xiàn)實進入 Omniverse，而 AI 可以通過增強現(xiàn)實退出 Omniverse。

元宇宙成為現(xiàn)實

NVIDIA 于去年 12 月發(fā)布了 Omniverse 公測版，并于今年 4 月發(fā)布 Omniverse Enterprise。各行各業(yè)的專業(yè)人士很快就將其投入使用。

Foster 建筑事務所是一家具有傳奇色彩的設計和建筑公司，曾設計過蘋果公司的總部大樓和倫敦著名的圣瑪麗艾克斯 30 號大樓（更廣為人知的名稱是“小黃瓜”）。在該公司，來自全球 14 個國家/地區(qū)的設計師在他們的 Omniverse 共享虛擬空間中共同創(chuàng)建建筑。

視覺效果先驅(qū) Industrial Light & Magic（工業(yè)光魔）正在測試 Omniverse，整合多個工作室的內(nèi)部和外部工具流程。借助 Omniverse，他們能夠協(xié)同實時渲染最終鏡頭，并創(chuàng)建 Holodeck 之類的大型虛擬數(shù)據(jù)集。

跨國網(wǎng)絡和電信公司 Ericsson （愛立信）使用 Omniverse 實時模擬 5G 波傳播，在人口密集的城市環(huán)境中更大限度地減少多路徑干擾。

Ericsson 使用 Omniverse 在人口密集的城市環(huán)境中進行實時 5G 波傳播模擬。

基礎設施工程軟件公司 Bentley Systems 正在使用 Omniverse 在平臺上創(chuàng)建一套應用程序。Bentley 的 iTwin 平臺創(chuàng)建了一個 4D 基礎設施數(shù)字孿生，用于模擬基礎設施資產(chǎn)的結(jié)構，然后在整個生命周期監(jiān)控和優(yōu)化其性能。

元宇宙可以助力人類與機器人開展協(xié)作

這些虛擬世界是訓練機器人的理想環(huán)境。

NVIDIA Omniverse 的基本特征之一是遵循物理定律。Omniverse 可以模擬粒子、液體、材質(zhì)，甚至機器及其彈簧和線纜。

在虛擬世界中為自然世界建模是機器人的一項基本功能。

它允許用戶創(chuàng)建一個虛擬世界，在其中可以訓練機器人（由 AI 大腦提供支持，可以通過真實或數(shù)字化環(huán)境不斷學習）。

在 Omniverse 中訓練這些機器人的大腦后，機器人專家可以將這些大腦加載到 NVIDIA Jetson 并連接至真正的機器人。

這些機器人的大小和形狀各異，包括搬運箱、拾取和放置手臂、叉車、汽車、卡車，甚至是建筑物。

未來，工廠將是機器人，它們在內(nèi)部指揮大量機器人，制造的汽車就是機器人本身。

元宇宙和 NVIDIA Omniverse 如何助力實現(xiàn)數(shù)字孿生

NVIDIA Omniverse 為這些共享世界提供描述，以便人類和機器人可以連接這些世界并在其中協(xié)作，共創(chuàng)美好。

汽車制造商寶馬集團已經(jīng)將該創(chuàng)意付諸實踐。

這家汽車制造商每年生產(chǎn) 200 多萬輛汽車。在其非常先進的工廠中，該公司每分鐘生產(chǎn)一輛汽車。每輛汽車的定制方式都各不相同。

寶馬集團正在借助 NVIDIA Omniverse 打造未來工廠，這是在 Omniverse 中自始至終完全采用數(shù)字和模擬技術設計的出色“數(shù)字孿生”。

采用 Omniverse 的工廠可以連接企業(yè)資源規(guī)劃系統(tǒng)，模擬工廠的吞吐量。它可以模擬新的工廠布局。它甚至可以成為工廠員工的控制面板，員工可以通過向上接入機器人進行遠程操作。

運行虛擬工廠的 AI 和軟件與運行實體工廠所用的相同。換句話說，虛擬工廠和實體工廠及其機器人將循環(huán)運營。他們?nèi)缤p胞胎。

不再是科學幻想

Omniverse 是用于構建元宇宙的“管道”。

這個開放式平臺具有 USD 通用 3D 交換功能，可將生態(tài)系統(tǒng)成員連接到大型用戶網(wǎng)絡。NVIDIA 已有 12 個 Omniverse 連接器，用于主要設計工具，另外還有 40 個正在開發(fā)中。Omniverse 連接器 SDK 示例代碼供開發(fā)者編寫自己的連接器，現(xiàn)在已可下載。

最重要的設計工具平臺已經(jīng)注冊。NVIDIA 已經(jīng)招攬來自全球大型行業(yè)的合作伙伴。這些行業(yè)包括媒體和娛樂；游戲；建筑、工程和施工；制造、電信；基礎設施；以及汽車。

運行它所需的硬件現(xiàn)已提供。

全球的計算機制造商正在構建 NVIDIA 認證的工作站、筆記本電腦和服務器，它們均經(jīng)過驗證，能夠運行具有出色性能、可靠性和擴展性的 GPU 加速工作負載。從今年晚些時候開始，Omniverse Enterprise 支持通過從 NVIDIA 合作伙伴網(wǎng)絡訂閱獲取企業(yè)許可證。

借助 NVIDIA Omniverse，團隊可以在不同地點、使用不同工具實時協(xié)作處理相同的項目。

得益于 NVIDIA Omniverse，元宇宙不再是科學幻想。

重返未來

那么，接下來又會如何發(fā)展呢？

NVIDIA 的 Lebaredian 指出，人類數(shù)千年來一直在探索我們感知世界的方式。數(shù)千年來，我們一直在通過音樂、藝術和文學突破感知，構建虛擬現(xiàn)實。

他表示，接下來是，增加交互性和協(xié)作能力。更優(yōu)質(zhì)的屏幕、Oculus Quest 之類的頭戴式顯示器，以及微軟 Hololens 全息眼鏡之類的混合現(xiàn)實設備，都是邁向更加全面的沉浸式體驗的步驟。

所有這些部分都會不斷發(fā)展。但至關重要的一點在此：高保真模擬虛擬世界，傳送到顯示器。這就是 NVIDIA Omniverse。

借用科幻大師 William Gibson 的一句話：未來觸手可及；只是沒有均勻普及。

元宇宙可以助力我們更均勻地分配這些體驗。在 NVIDIA Omniverse 助力下，元宇宙成為現(xiàn)實，有望將人類、AI 和機器人整合在神奇的新世界。

編輯：jq