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(shí)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(shù)競(jìng)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(jī)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(huì)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(shì)。

但是，Neal Stephenson 在 1992 年經(jīng)典小說《雪崩》中所構(gòu)想的愿景遠(yuǎn)不止一款游戲或視頻會(huì)議應(yīng)用程序那么簡(jiǎn)單。

NVIDIA 模擬技術(shù)副總裁 Rev Lebaredian 解釋道，元宇宙平臺(tái)不會(huì)與任何單一的數(shù)字及真實(shí)應(yīng)用程序或場(chǎng)景綁定。

正如虛擬場(chǎng)景持續(xù)存在，穿梭在其中的對(duì)象和身份也是如此，因此數(shù)字物品和身份可以通過增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)從一個(gè)虛擬世界移動(dòng)到另一個(gè)虛擬世界，甚至進(jìn)入我們的現(xiàn)實(shí)世界。

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

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

現(xiàn)在，Omniverse 在越來越多的行業(yè)中應(yīng)用于相關(guān)項(xiàng)目，例如設(shè)計(jì)協(xié)作和創(chuàng)建“數(shù)字孿生”、模擬真實(shí)建筑和工廠。

寶馬集團(tuán)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(shù)設(shè)計(jì)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(chǎng)景描述交換框架與物理建模、材質(zhì)和實(shí)時(shí)路徑追蹤方面的技術(shù)結(jié)合使用。

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

連接后，負(fù)責(zé)建模、布局、著色、動(dòng)畫、照明、特效或渲染工作的設(shè)計(jì)師可以協(xié)作創(chuàng)建場(chǎng)景。

Omniverse Nucleus 依賴于通用場(chǎng)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(yīng)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(biāo)記語言或 HTML 之于 Web，這是一種可以使用和改進(jìn)的通用語言，旨在支持元宇宙。

多個(gè)用戶可以連接到 Nucleus，以 USD 代碼段的形式傳輸和接收對(duì)自己場(chǎng)景的更改。

Omniverse 的第二部分是合成、渲染和動(dòng)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(shí)的世界。

Omniverse 是一款基于物理性質(zhì)的全新構(gòu)建平臺(tái)。得益于 NVIDIA RTX 圖形技術(shù)，它可以實(shí)現(xiàn)完整路徑追蹤，實(shí)時(shí)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(dòng)態(tài)光線追蹤光線和超過 1 億個(gè)多邊形創(chuàng)建。

Omniverse 與 NVIDIA AI 完全集成，成為了推動(dòng)機(jī)器人發(fā)展的關(guān)鍵，下文會(huì)提及更多信息。

Omniverse 是一款云原生平臺(tái)，可以跨多個(gè) GPU 擴(kuò)展、基于任意 RTX 平臺(tái)運(yùn)行，以及向任意設(shè)備遠(yuǎn)程串流內(nèi)容。

第三部分是 NVIDIA CloudXR，其中包括客戶端和服務(wù)器軟件，用于將擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)內(nèi)容從 OpenVR 應(yīng)用程序串流至 Android 和 Windows 設(shè)備，從而讓用戶自如進(jìn)入和退出 Omniverse。

NVIDIA Omniverse 有望將現(xiàn)實(shí)與虛擬現(xiàn)實(shí)融為一體。

您可以借助虛擬現(xiàn)實(shí)進(jìn)入 Omniverse，而 AI 可以通過增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)退出 Omniverse。

元宇宙成為現(xiàn)實(shí)

NVIDIA 于去年 12 月發(fā)布了 Omniverse 公測(cè)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(wù)所是一家具有傳奇色彩的設(shè)計(jì)和建筑公司，曾設(shè)計(jì)過蘋果公司的總部大樓和倫敦著名的圣瑪麗艾克斯 30 號(hào)大樓（更廣為人知的名稱是“小黃瓜”）。在該公司，來自全球 14 個(gè)國(guó)家/地區(qū)的設(shè)計(jì)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(cè)試 Omniverse，整合多個(gè)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(shí)時(shí)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(guó)網(wǎng)絡(luò)和電信公司 Ericsson （愛立信）使用 Omniverse 實(shí)時(shí)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(jìn)行實(shí)時(shí) 5G 波傳播模擬。

基礎(chǔ)設(shè)施工程軟件公司 Bentley Systems 正在使用 Omniverse 在平臺(tái)上創(chuàng)建一套應(yīng)用程序。Bentley 的 iTwin 平臺(tái)創(chuàng)建了一個(gè) 4D 基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字孿生，用于模擬基礎(chǔ)設(shè)施資產(chǎn)的結(jié)構(gòu)，然后在整個(gè)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(jī)器人開展協(xié)作

這些虛擬世界是訓(xùn)練機(jī)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(jī)器及其彈簧和線纜。

在虛擬世界中為自然世界建模是機(jī)器人的一項(xiàng)基本功能。

它允許用戶創(chuàng)建一個(gè)虛擬世界，在其中可以訓(xùn)練機(jī)器人（由 AI 大腦提供支持，可以通過真實(shí)或數(shù)字化環(huán)境不斷學(xué)習(xí)）。

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

這些機(jī)器人的大小和形狀各異，包括搬運(yùn)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(jī)器人，它們?cè)趦?nèi)部指揮大量機(jī)器人，制造的汽車就是機(jī)器人本身。

元宇宙和 NVIDIA Omniverse 如何助力實(shí)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(jī)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(tuán)已經(jīng)將該創(chuàng)意付諸實(shí)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(jìn)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(tuán)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(shù)設(shè)計(jì)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(jī)器人進(jìn)行遠(yuǎn)程操作。

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

不再是科學(xué)幻想

Omniverse 是用于構(gòu)建元宇宙的“管道”。

這個(gè)開放式平臺(tái)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(luò)。NVIDIA 已有 12 個(gè) Omniverse 連接器，用于主要設(shè)計(jì)工具，另外還有 40 個(gè)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(shè)計(jì)工具平臺(tái)已經(jīng)注冊(cè)。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(chǔ)設(shè)施；以及汽車。

運(yùn)行它所需的硬件現(xiàn)已提供。

全球的計(jì)算機(jī)制造商正在構(gòu)建 NVIDIA 認(rèn)證的工作站、筆記本電腦和服務(wù)器，它們均經(jīng)過驗(yàn)證，能夠運(yùn)行具有出色性能、可靠性和擴(kuò)展性的 GPU 加速工作負(fù)載。從今年晚些時(shí)候開始，Omniverse Enterprise 支持通過從 NVIDIA 合作伙伴網(wǎng)絡(luò)訂閱獲取企業(yè)許可證。

借助 NVIDIA Omniverse，團(tuán)隊(duì)可以在不同地點(diǎn)、使用不同工具實(shí)時(shí)協(xié)作處理相同的項(xiàng)目。

得益于 NVIDIA Omniverse，元宇宙不再是科學(xué)幻想。

重返未來

那么，接下來又會(huì)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(shù)和文學(xué)突破感知，構(gòu)建虛擬現(xiàn)實(shí)。

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(shí)設(shè)備，都是邁向更加全面的沉浸式體驗(yàn)的步驟。

所有這些部分都會(huì)不斷發(fā)展。但至關(guān)重要的一點(diǎn)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(yàn)。在 NVIDIA Omniverse 助力下，元宇宙成為現(xiàn)實(shí)，有望將人類、AI 和機(jī)器人整合在神奇的新世界。

編輯：jq