利用英伟达omniverse可加快拍电影（人类终成造物主）

近年来，虚拟世界的风口在互联网行业中掀起，Metaverse的概念就此被提出，最能带来沉浸感的游戏成为了第一应用场景。

在游戏行业中，诸如《我的世界》《堡垒之夜》以及《ROBLOX》等产品涌现，不少人都认为初步的Metaverse场景已经被实现。

不过，Metaverse概念并非仅仅能给游戏行业带来启发，而是一种革新式的互联网概念。在去年，腾讯的马化腾曾在一篇文章提出了“全真互联网”概念，并称之为移动互联网十年发展下一波的升级。

近日，在英伟达所举办的2021 GTC大会上，英伟达CEO黄仁勋表示，Metaverse不仅仅是游戏，而是模拟未来的地方。这番言论并非无的放矢，因为英伟达已发布了一款对标Metaverse的平台级产品--Omniverse，根据黄仁勋的介绍，能够清晰的窥见未来Metaverse在非游戏领域的方向以及具体表现。

图片来源：英伟达官网

人类成为“造物主”，构建1：1虚拟世界

如果说游戏业更偏向于Metaverse元宇宙的娱乐化应用，那么英伟达的Omniverse产品则更偏向于“数字孪生”概念（Digital Twin），这是一个专注于实时仿真、数字协作的云平台，Omniverse与Metaverse的共性是目标都是构建数字化的虚拟空间。

Omniverse平台的愿景与应用场景将不仅仅限于游戏以及娱乐行业中，建筑、工程与施工，制造业，超级计算等行业都是涉猎范围。

根据黄仁勋介绍，Omniverse基于USD（通用场景描述），并且是一款云平台，拥有高度逼真的物理模拟引擎以及高性能渲染能力。简单来说，Omniverse能够支持多人在平台中共创内容，并且与现实世界高度贴合，它就像用数据1:1创造的一个虚拟世界。

据悉，Omniverse项目已经开发数年，英伟达在这个项目上投入了数亿美元的资金。英伟达在2020年就公布这款产品，并于同年12月推出Beta测试版，而在今年Omniverse将会进一步升级，推出企业版。由于真实逼近现实，Omniverse的一大应用场景便是制造业、工程与工业化，去年测试版本上线后，平台已经拥有了包括宝马、爱立信、福斯特建筑、WPP等众多大型企业的支持。

在一次受访被问及数字孪生对于制造业、商业以及整个社会有多重要时，黄仁勋表示“在未来，数字世界或虚拟世界将比物理世界大数千倍，可能会有一个新的上海、新的纽约，工厂和建筑都将有一个数字孪生模拟和跟踪它的实体版本。工程师和软件程序员可以模拟出新的软件，然后逐步应用到实际中。在现实世界中运行的软件都会先在数字孪生中模拟，然后再下载到实体版本中。”

与此同时，人们将能够通过“虫洞”进出两个世界。我们将使用虚拟现实技术进入虚拟世界，而虚拟世界中的物体将通过现实的物理进行模拟。数字世界的一部分将会暂时、甚至是半永久性的影响到我们的物理世界，最终两个世界逐渐融合。

正如黄仁勋所言，在数字孪生以及Metaverse上英伟达早已布局多年，早在2017年，英伟达就推出了一项基于VR技术的工具Holodeck，能够让设计师在VR的环境中看到虚拟世界中的建模、光线等内容的表现效果与参数，可以说为“进入”虚拟世界铺好了道路。

而近年来，英伟达则致力于对于真实世界中物理规则的模拟，比如持续对于计算机图形学进行探索推出了光线追踪技术等。随着Omniverse的逐渐成熟与广泛应用，能够看到英伟达清晰的一条打造虚拟世界的思路，通过Omniverse中对于真实物理规则的模拟，从而建立出一个“数字孪生世界”，人们能够通过英伟达另一套VR技术真正的走进这个数字世界中。

再往前看，如果随着技术的逐渐发展，那么意味着Omniverse能够建立一个与真实世界高度一致的数字世界，人类成为造物主，创造了一个逻辑、物理法则自洽的世界，这就不由得让人思考，目前人类是否已经生活在了被“更先进的文明”所建立的虚拟世界中？细思极恐。

当然，除了这样的“灵魂拷问”外，如果Omniverse成熟，确实如黄仁勋所言，将推动第4次工业革命。数字孪生意味着在工业化生产中，人们将能够通过虚拟世界的模拟，进行多次测试以及实验，降低了成本，并且有效的提升了开发的效率，正因如此，Omniverse自测试以来就得到了不少制造业的青睐。

Metaverse概念风口虽然来临，但是对于要建立一个怎样的元宇宙，如何去建立似乎还没有具象化的说法，不过在英伟达的Omniverse中，似乎能够看到未来的样子，人类或许距离真正Metaverse来临已经不远。

以下是英伟达CEO黄仁勋关于Omniverse的演讲片段（有删减）

黄仁勋：我们将介绍Omniverse的许多应用领域，例如设计协作、模拟和未来机器人工厂。

让我们从Nvidia起步的领域——计算机图形学开始，计算机图形学是技术的驱动力，每年有数亿游戏玩家和创作者都在寻求Nvidia最出众的解决方案，计算机图形学的核心是模拟，使用数学和计算机科学模拟光线和材质的交互，模拟物体、粒子和波的物理特性；如今又在模拟智能和动画。

在为实现大自然物理学而奋进的事业中，我们开展的科学、工程和艺术工作取得了非凡的进步，也让我们的技术为推动基础科学、艺术和各行业的进步做出了贡献。

去年，我们推出了第2代RTX，这是一种将光栅化和可编程着色器与硬件加速的光线追踪和人工智能相融合的全新渲染方法，这把利剑是十年打磨的成果。RTX重新定义了计算机图形学，为开发者提供了一款新的堪比光栅化平台的强大工具，我们让全球10亿游戏玩家有了不可多得的升级理由。

RTX重新定义了计算机图形学，在RTX的帮助下，我们构建了Omniverse——一款将3D世界连接至共享虚拟世界的平台。这样的世界与Neal Stephenson在20世纪90年代早期创作的小说《雪崩》中首次描述的科幻元宇宙别无二致，其中，元宇宙是共享3D空间和虚拟增强物理空间的集合体，是互联网的延伸。早期元宇宙愿景的部分场景已经实现，比如《堡垒之夜》这样的大型在线社交游戏或《我的世界》这类的用户创建的虚拟世界。

让我从设计协作和数字孪生这两种应用的角度来介绍一下Omniverse，该平台由几个主要部分组成：

第一部分是Omniverse Nucleus，它是连接用户以及实现3D资产交换和场景描述的数据库引擎。连接后，负责建模、布局、着色、动画、照明、特效或渲染工作的设计师可以协作创建场景。Omniverse Nucleus采用的描述方式是开放式标准USD（通用场景描述），这是Pixar发明的计价交换框架，多个用户可以连接到Nucleus，以USD代码段的形式传输和接收对自己场景的更改。

第二部分是合成、渲染和动画引擎，即虚拟世界的模拟。Omniverse是一款基于物理性质的全新构建平台，可以实现完全路径跟踪，Omniverse通过Nvidia PhysX模拟物理性质，通过Nvidia MDL模拟材质，并与Nvidia AI全面集成。Omniverse是一款多GPU可扩展的云原生平台，可在各种RTX平台上运行，并且可以远程流式传输至任何设备。

第三部分式Nvidia CloudXR，如果您愿意，可将其用作“星际之门”，您可以使用VR将内容传送至Omniverse，而AI可以使用AR将内容从Omniverse传送出去。

我们于去年12月发布了Omniverse公开测试版，我来向大家展示来自才华横溢的创作者们的作品。

创造者们正在用Omniverse做一些新奇的事情，在福斯特事务所，全球17个办公地点的设计师们正在他们的Omniverse共享虚拟空间中协同进行建筑设计，ILM正在测试Omniverse，力图将来自多个工作室的内部和外部工具管线汇集到一起，借助Omniverse，他们能够协同，实时渲染最终镜头，以及创建Holodeck之类的大型虚拟数据集。

Ericsson正在使用Omniverse在存在大量多路径干扰环境中进行实时5G波传播模拟，Twin Earth正在打造一个将在2万个Nvidia GPU上运行的数字孪生地球，动视正在使用Omniverse将10万多个3D资产整理到一个共享且可搜索的空间内。

Bentley是全球知名的基础设施工程软件公司，该公司构建的项目——道路和桥梁、铁路和交通系统、机场和港口，施工收入约占世界GDP的3%，相当于每年3.5万亿美元。Bentley的软件用于设计、建模和模拟全球大型基础设施项目，在全球排名前250的工程公司中有90%的公司都在使用Bentley软件，他们搭建了一个名为iTwin的新平台，这是一项激动人心的策略，可在施工完毕后使用3D模型在整个生命周期中监控和优化性能。对于能与Bentley携手在Omniverse中创建基础设施数字孪生，我们倍感兴奋。这是Omniverse的出色应用，是数字孪生的一个很好的例子，而且Bentley是我们理想的合作伙伴。

这是世界最大的广告机构WPP的Perry Nightingale，他将向大家介绍他们目前的工作情况。

Perry Nightingale：WPP是全球最大的营销服务组织，正因如此，我们也是全球最大的生产公司之一，对于我们来说，这是一个主要的碳热点，我们已与Nvidia合作，在Omniverse中使用工作室以虚拟方式捕捉位置并将它们变为现实。在Omniverse中，超过100亿个点已变成一个巨大的网络，我们第一次能以虚拟方式拍摄与实际地点本身一样真实的地点。

Omniverse还改变了我们的工作方式，这是一个协作平台，意味着在流程的多个节点上，世界上多个地区的多个艺术家可以在一个场景上，进行协作可持续工作室中的实时CGI与Omniverse合作是WPP电影的未来。

Omniverse最重要的特征之一是遵循物理定律，Omniverse可以模拟粒子、液体、材料、弹簧和线缆，这是机器人技术的基本能力，经过训练后，可从Omniverse下载AI和软件。Omniverse中的刚体、软体和流体的物理学模拟以及有限元建模。

总之，Omniverse是一个基于物理性质的虚拟世界，机器人可以在其中学习成为机器人，它们的大小和形状各异，包括搬运箱、拾取和放置手臂、叉车、汽车、卡车。未来，工厂将是机器人，它们在内部指挥大量的机器人，制造的汽车就是机器人本身，我们可以使用Omniverse创建一个虚拟工厂，用于训练和模拟工厂及厂内的机器人工人。

运行虚拟工厂的AI和软件与运行实体工厂所用的完全相同，虚拟工厂和物理工厂及其机器人将在循环中运行，它们是数字孪生，连接到ERP系统、模拟工厂吞吐量，模拟新厂布局以及成为操作员的仪表板，仪表盘可以向上关联至机器人进行远程操控。

宝马可能是全球最大的定制制造公司，宝马每年生产200多万辆汽车，在他们最先进的工厂中，生产一辆车只需一分钟，而每辆车都是不同的，我们正在与宝马合作，携手打造一个未来工厂，这个工厂将完全采用数字化设计，自始自终都在Omniverse中进行模拟，创建数字孪生，并且以让机器人和人类协同工作的方式开展运营。

BWM：欢迎来到宝马生产基地，很高兴向您展示宝马能够树立创新和灵活性标杆的原因，我们与Nvidia Omniverse和Nvidia AI携手合作，引领汽车生产进入数字化新时代。

我们现在身处由Omniverse提供支持的宝马装配系统的数字孪生内部，这是我们首次成功模拟整个工厂，全球各团队可以使用Revit、CATIA或点云等不同的软件包以实时3D形式协同设计和规划工厂。在完美模拟中运营的能力革新了宝马的规划流程。

宝马会定期对其工厂进行重组，以适应新车上市，在这里，我们看到2位身处世界不同地区的规划专家正在Omniverse中测试新生产线设计，其中一位专家使用动作捕捉套件通过虫洞进入装配模拟系统，记录任务动作，而另一位专家则实时调整生产线设计，他们协同工作，以优化生产线以及工人的人体工程学设计和人身安全。我们希望能够在模拟中大规模地实施优化。

这正是Nvidia使用数字人实施模拟的原因，数字人使用来自真实员工的数据进行训练。之后，您可以在模拟中使用数字人来测试新工作流程，以改善工人的人体工程学设计和效率。现在，你们的工厂拥有5.7万名员工，他们与许多旨在减轻他们工作负担的机器人共享工作空间。

BWM：机器人是现代生产系统的关键，借助Nvidia Isaac机器人平台，宝马正部署一批负责物流工作的智能机器人，以改善我们生产中的物料流动，这种灵活性是必需的，因为我们每年生产250万汽车，其中99%是定制汽车。

Isaac中提供的合成数据生成和域随机化功能是启动机器学习的关键Isaac Sim。域随机化可生成无限排列的逼真对象、纹理、方向的照明条件，因此无论是用于检测、分割还是深度感知，它都是生成真值的理想工具，让我通过一个示例来说明我们如何结合所有要素来运营您的工厂，借助Nvidia的Fleet Command，您的同事可以通过Mission Control安全地协调工厂中地机器人和其他设备，他们可以实时监控复杂地制造单元、通过无线网络更新软件、启动机器人任务以及远程操作。当机器人需要帮手时，可以向Mission Control发送警报，其中一名员工可以获取控制权来帮助该机器人。

我们现在有30家工厂分布在15个国家及地区。我们生产网络的规模和复杂性要求宝马不断创新，我很高兴我们两家公司之间能够紧密合作，借助Nvidia Omniverse和Nvidia AI，我们能够在生产网络中模拟全部31家工厂，这些新创新成果将缩短规划时间并提高灵活性和精确度，最终实现规划流程效率提升30%。

整个行业对Omniverse都感到兴奋不已，这个开放式平台具有USD通过3D交换功能，可将生态系统成员连接到大型用户网络，我们提供12个用于主流设计工具的连接器，另外40个连接器仍在开发中。我们初期体验合作伙伴来自全球各大行业，包括媒体和娱乐、游戏、AEC（建筑、工程、施工）、制造、电信、基础设施和汽车。全球的计算机制造商都在构建经Nvidia认证且针对Omniverse优化的工作站、笔记本电脑和服务器，从今年夏天开始，Omniverse将提供企业许可证，Omniverse——Nvidia创建和模拟共享虚拟世界的平台。

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