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隨著各行業(yè)加速數(shù)字化轉(zhuǎn)型，生成式AI的興起、3D數(shù)據(jù)互操作的發(fā)展、高級圖形學(xué)的進(jìn)步，以及從邊緣到云的仿真計(jì)算能力的提升，共同為企業(yè)物理流程的數(shù)字化提供了新機(jī)遇。
在近期的GTC 2024大會上，NVIDIA展示了Omniverse平臺的最新進(jìn)展，該平臺融合了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、物理模擬和AI，為各行各業(yè)提供了一個創(chuàng)建和操作數(shù)字孿生應(yīng)用的平臺，也正在迎來全新的發(fā)展空間。
黃仁勛在主題演講中提到：“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、物理學(xué)和AI是NVIDIA的靈魂所在（The soul of our company: computer graphics, physics, and artificial intelligence.）”。從這個角度來說，Omniverse是NVIDIA多年發(fā)展的集大成者，當(dāng)然，這一產(chǎn)品也被寄予厚望——面向價值50萬億美元的數(shù)字化轉(zhuǎn)型行業(yè)。如此巨大且錯綜復(fù)雜的市場，NVIDIA如何撬動？
全球推進(jìn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，數(shù)字孿生迎來機(jī)遇
千行百業(yè)競相數(shù)字化的背后，全球正經(jīng)歷著勞動力短缺、供應(yīng)鏈限制和世界格局變化所帶來的變革。眾多行業(yè)正在創(chuàng)建數(shù)字孿生，以設(shè)計(jì)、模擬、構(gòu)建、運(yùn)營和優(yōu)化資產(chǎn)及工作流程，以提升運(yùn)營效率并節(jié)省巨額成本。
NVIDIA中國區(qū)高級技術(shù)市場經(jīng)理施澄秋從兩方面來看待數(shù)字化轉(zhuǎn)型：
一方面是技術(shù)進(jìn)步帶來的機(jī)遇。數(shù)字化不僅使企業(yè)能夠創(chuàng)建符合真實(shí)物理規(guī)律的精確數(shù)字資產(chǎn)，還能通過精確的3D仿真和物理產(chǎn)品環(huán)境的構(gòu)建，助力整個供應(yīng)鏈、生產(chǎn)鏈和行業(yè)鏈中的所有參與者實(shí)現(xiàn)成本節(jié)約和效率提升。當(dāng)3D虛擬世界與真實(shí)物理世界相連接，企業(yè)將能夠利用AI進(jìn)行持續(xù)監(jiān)控，不斷優(yōu)化數(shù)字孿生和物理孿生，推動企業(yè)運(yùn)營向更高效、智能的方向發(fā)展。
另一方面是數(shù)字孿生的應(yīng)用與效益。行業(yè)用戶積極構(gòu)建數(shù)字孿生的核心目標(biāo)，是提高運(yùn)營效率并降低成本，這預(yù)計(jì)能為客戶節(jié)省數(shù)十億美元的開支。并且，工業(yè)級數(shù)字孿生一旦建成，將為機(jī)器人技術(shù)和AI訓(xùn)練提供理想的虛擬環(huán)境，同時確保在虛擬環(huán)境中訓(xùn)練的AI能夠在現(xiàn)實(shí)世界中得到有效執(zhí)行，實(shí)現(xiàn)物理世界與數(shù)字世界的無縫對接。
全新Omniverse Cloud API將顛覆傳統(tǒng)工作流程
GTC 2024上，Omniverse的最大更新是推出了Omniverse Cloud API，這一更新允許開發(fā)者將Omniverse的核心功能（包括OpenUSD、RTX技術(shù)），直接集成到現(xiàn)有的應(yīng)用程序和工作流中。此前，用戶通常需要下載Omniverse客戶端并在本地操作，并且，打造融入Omniverse并連接到云端的系統(tǒng)，用戶往往需要進(jìn)行大范圍的代碼重寫，才能在已有的版本上進(jìn)行迭代。而Omniverse Cloud API的推出，意味著用戶可以在云端進(jìn)行操作，也無需對現(xiàn)有系統(tǒng)進(jìn)行徹底的改造。
施澄秋說，“以裝修房子打比方，Omniverse Cloud API相當(dāng)于小規(guī)模的翻新，它不需要大拆大改，可能在想引入Omniverse功能時，利用編程接口，可以在現(xiàn)有的子模塊上提供一些新的功能，來適配Omniverse提供新特性、新功能”。
五個全新的Omniverse Cloud API，很快將會在Microsoft Azure上實(shí)現(xiàn)，這些API包括：
1. USD Render：利用NVIDIA RTX GPU的全光線追蹤功能，對使用業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)USD描述的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行高級渲染。
2. USD Write：允許用戶修改OpenUSD場景中的數(shù)據(jù)，并支持實(shí)時交互。
3. USD Query：使開發(fā)者能夠執(zhí)行場景查詢和互動式操作。
4. USD Notify：實(shí)時跟蹤USD數(shù)據(jù)的更新狀態(tài)，并在數(shù)字資產(chǎn)發(fā)生變更時立即通知用戶。
5. Omniverse Channel：連接用戶和工具，以便在同一個場景中進(jìn)行實(shí)時協(xié)作。
據(jù)了解，用戶將由此獲得一種新的工作流程加速方式，通過API調(diào)用不同的工業(yè)軟件，可以實(shí)現(xiàn)工作流程的高效管理和優(yōu)化。目前，全球許多大型工業(yè)軟件公司，包括西門子、羅克韋爾自動化、Ansys、Cadence、達(dá)索、Hexagon和Trimble等，都在使用這些API，推進(jìn)在設(shè)計(jì)、工程、仿真和施工領(lǐng)域的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。
以NVIDIA與西門子的合作為例，西門子通過將Omniverse Cloud API集成到其Teamcenter X產(chǎn)品中，也就是在其3D應(yīng)用程序中嵌入了Omniverse支持的API，從而能夠提供基于物理渲染的實(shí)時像素流，增強(qiáng)了設(shè)計(jì)工程和仿真領(lǐng)域的協(xié)同工作能力。雙方的合作中，融合了NVIDIA的多項(xiàng)“看家本領(lǐng)”，包括加速計(jì)算、生成式AI、基于USD的協(xié)同工作系統(tǒng)以及RTX的高級渲染系統(tǒng)等，這些技術(shù)的結(jié)合能夠通過云端API調(diào)用，顯著提升了客戶和軟件合作伙伴的工作流效率。
再比如與Apple的合作，Omniverse平臺被引入Apple Vision Pro，以克服空間計(jì)算在設(shè)備上的局限性。施澄秋指出，移動設(shè)備自身的計(jì)算能力通常難以實(shí)現(xiàn)理想的高保真渲染，需要利用遠(yuǎn)端和邊緣算力，并通過流媒體技術(shù)來實(shí)現(xiàn)較為理想的渲染效果。在這一合作中，NVIDIA的角色至關(guān)重要，實(shí)現(xiàn)了將3D應(yīng)用中交互式通用場景描述（OpenUSD）串流到Apple Vision Pro中，該技術(shù)正是運(yùn)用了Omniverse Cloud API，同時使用Graphics Delivery Network（GDN）傳輸數(shù)據(jù)。
通過AR/VR和3D立體視覺技術(shù)，開發(fā)人員能夠優(yōu)化3D場景的渲染過程，僅在用戶視線范圍內(nèi)使用高分辨率渲染，而在視線外則采用較低精度的渲染方式。這種方法類似于傳統(tǒng)VR游戲中3D場景的構(gòu)建技術(shù)，能夠顯著減少數(shù)據(jù)集的大小，同時保持視覺的真實(shí)感和交互的流暢性。
施澄秋也強(qiáng)調(diào)了高精度渲染的重要性，尤其是在虛擬訓(xùn)練和自動駕駛車輛模擬中，這些場景要求渲染必須非常精確，以避免潛在的安全風(fēng)險。NVIDIA通過區(qū)分不同場景的需求，進(jìn)行了相應(yīng)的計(jì)算和渲染優(yōu)化。
此外，NVIDIA的GDN技術(shù)支持開發(fā)人員通過互聯(lián)網(wǎng)連接，訪問具有完整RTX實(shí)時物理渲染特性的應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)集。目前，NVIDIA已經(jīng)在全球100個地區(qū)建立了圖形就緒的數(shù)據(jù)中心，構(gòu)成了一個全球可用的GDN網(wǎng)絡(luò)，確保與Apple Vision Pro的合作能夠提供實(shí)時且物理精準(zhǔn)的渲染數(shù)據(jù)流。雙方的合作不僅提升了用戶體驗(yàn)，也為工業(yè)數(shù)字孿生工作流帶來了創(chuàng)新，使得3D工作流更加游戲化和互動化。
目前，Omniverse已擴(kuò)展至全球最大的工業(yè)軟件生態(tài)系統(tǒng)，助力工業(yè)企業(yè)加速軟件定義產(chǎn)品的發(fā)展，推動了自主移動車輛、自動駕駛車輛、人形機(jī)器人、智能倉儲和智慧城市等應(yīng)用的進(jìn)程。而Omniverse Cloud API的出現(xiàn)，將為基于AI的數(shù)字孿生仿真工作流的訓(xùn)練、模擬和部署帶來了全新的加速，進(jìn)一步推動了工業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。
“NVIDIA不僅是研發(fā)者，也是整個行業(yè)基于AI加速和Omniverse仿真物理孿生的受益者。比如整個數(shù)據(jù)中心的設(shè)計(jì)，如果沒有Omniverse，沒有Omniverse API，沒有與合作伙伴共同實(shí)現(xiàn)的功能，可能沒有這么快、這么好地去實(shí)現(xiàn)整個大型數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)的構(gòu)建”， 施澄秋說道。
軟件定義產(chǎn)品的未來，Omniverse將扮演核心角色
正如黃仁勛所說的NVIDIA的三大靈魂技術(shù)：計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、物理世界模擬技術(shù)以及AI。NVIDIA中國Omniverse業(yè)務(wù)負(fù)責(zé)人何展談到，“NVIDIA起步于計(jì)算機(jī)圖形學(xué)，并用物理世界模擬技術(shù)去賦能各行各業(yè)的應(yīng)用。而在過去十年中，AI的變革已經(jīng)顛覆了很多應(yīng)用?！?/p>
融合了這三大靈魂技術(shù)的Omniverse，其數(shù)字孿生應(yīng)用已經(jīng)涵蓋了汽車、制造、媒體、建筑、能源、科學(xué)運(yùn)算仿真等眾多行業(yè)。何展分享了幾個具有較大影響力的應(yīng)用案例：
首先是利用Omniverse平臺應(yīng)對全球關(guān)注的碳排放問題。例如，通過將二氧化碳轉(zhuǎn)化為液態(tài)并注入地下的技術(shù)，用戶能夠創(chuàng)建地下數(shù)字孿生模型，以確保二氧化碳儲存的安全性和效率。這一技術(shù)的應(yīng)用每年可減少相當(dāng)于1000輛汽車尾氣排放的二氧化碳量。
另一個案例是關(guān)于氣象研究的全球氣候模型Earth-2，該模型結(jié)合了3D交互式技術(shù)和大量數(shù)據(jù)訓(xùn)練，使用戶能夠在數(shù)字孿生環(huán)境中模擬和分析氣象走向和大氣河流，從而提高對颶風(fēng)等極端天氣事件的預(yù)測準(zhǔn)確性。
此外，何展也分享了AI級別的數(shù)字孿生。比如通過AMR小車和場站的數(shù)字孿生模型，結(jié)合AI Agents技術(shù)，優(yōu)化路徑規(guī)劃和實(shí)時響應(yīng)突發(fā)事件。這類應(yīng)用展示了數(shù)字孿生與AI結(jié)合的強(qiáng)大潛力，以及NVIDIA Omniverse平臺在連接物理世界和數(shù)字世界方面的重要作用。
在中國市場，NVIDIA當(dāng)前致力于推進(jìn)“讓Omniverse的應(yīng)用落地”，目前最新的三個應(yīng)用方向與全球市場一致，分別是：數(shù)字化的孿生工廠、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、基于產(chǎn)品設(shè)計(jì)的配置系統(tǒng)。
何展認(rèn)為，Omniverse平臺及其背后的強(qiáng)大算力，正在推動AI和數(shù)字孿生技術(shù)進(jìn)入工業(yè)、氣象和汽車制造等多個領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)技術(shù)閉環(huán)，從而推動AI在物理世界中的實(shí)際應(yīng)用。
施澄秋則強(qiáng)調(diào)，在軟件定義產(chǎn)品的未來，Omniverse計(jì)算平臺將扮演核心角色，成為推動產(chǎn)品功能和性能跨越式發(fā)展的關(guān)鍵因素。未來，軟件定義產(chǎn)品的概念將不僅限于C端，工業(yè)級產(chǎn)品也將受益于基礎(chǔ)設(shè)施的算力增長和AI技術(shù)的爆炸性發(fā)展。軟件的每一次迭代都將帶來令人振奮的新特性和性能提升，正如智能手機(jī)操作系統(tǒng)的更新一樣。Omniverse平臺及其API的發(fā)展，以及生態(tài)系統(tǒng)和合作伙伴的共同努力，將為產(chǎn)品帶來軟件定義的新生，無論是C端還是B端產(chǎn)品，都將迎來蓬勃的發(fā)展和用戶體驗(yàn)的幾何級提升。
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