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【芯观点】物理级准确是数字孪生的核心,未来应用领域在何方?

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集微网报道,自去年英伟达发布Omniverse平台以来,短短一年时间内,在创建和连接虚拟世界方面,已有超过 15 万人下载 NVIDIA Omniverse。

在此次GTC2022大会上,英伟达发布了 Omniverse 的新版本和功能更新(包括新的 Omniverse 连接器和库),其功能涵盖工业数字孪生、科学计算、3D创作、自动驾驶等场景,利用英伟达在专业可视化领域的软硬件优势,将数字孪生带上了新的高度。

NVIDIA中国区高级技术市场经理施澄秋在媒体沟通会上表示,黄仁勋群访会的在线人数相当多,能够多语言,保持眼神接触,或是会话式人工智能,都是Omniverse帮助实现的。

他指出,整个行业生态系统正蓬勃发展,无论是创意人员、设计人员、工程人员虚拟出来的数字助手、数字人偶,还是今天为了适应分布式办公的视频会议,以及基于IP的视频传播以及更好更有效的技术等,都可以帮助人们在视频会议中完成带宽的节约,在同样带宽下承载更多的人。

“目前我们已经打造了从创建到运作到部署的全环虚拟世界平台,Omniverse可以做很多很多不同的事情,如由计算机帮助工厂设计、机器人设计或利用AI规划整个工厂,也可以设计3D数字资产,在数字孪生虚拟世界中进行大量实际操作等,所有的这些是我们对未来数字工厂、数字孪生的期许和设想,也是Omniverse在本届GTC的重中之重。”

物理级准确,Omniverse的要义

在GTC上,英伟达针对实时 3D 设计协作平台的数百万名创作者,宣布了几项重大更新,首先是 Omniverse 应用的更新,包括Create、Machinima 及 Showroom 等,并宣布即将推出更新版 View。Omniverse Enterprise 即将发布新的更新,包括新版 Omniverse Kit 103、Omniverse Create 和 View 2022.1、Omniverse Farm 和 DeepSearch。

新 Omniverse Connections 正在不断扩展其生态系统,并在测试版中更新:虚幻引擎预览版、3D Material Extension 以及即将发布的 Adobe Substance 3D Painter Connector 。英伟达宣布,在一年的时间里,Omniverse 连接(指与 Omniverse 平台连接或集成的方式)增加了 10 倍,其中有 82 种连接是通过扩展的 Omniverse 生态系统增加的。

英伟达推出了 Omniverse Cloud,允许来自数十亿台设备的用户进行 3D 设计协作和模拟。通过 Omniverse Cloud,创作者可以在任意地点对存储在 Nucleus Cloud 中的模型进行迭代、共享和协作,并通过发送链接即时邀请其他合作者加入会话。

除了新版本和功能更新,英伟达还发布了用于驱动大规模数字孪生的 NVIDIA® OVX™计算系统。NVIDIA OVX 专为运行 NVIDIA Omniverse™(实时物理级准确世界模拟和 3D 设计协作平台)中的复杂数字孪生模拟而设计。

施澄秋介绍道,Omniverse作为实时物理级准确的世界模拟和3D设计协同工作平台,其中需要大量复杂的数字孪生模拟,OVX就是为了完成高速存储网络进行人工智能访问,非常低延迟的网络存储、精准的计时,创建逼真的数字孪生等等一系列高性能需要的解决方案。

据了解,英伟达的科学数字孪生平台帮助配备西门子歌美飒可再生能源公司风力发电机的风力发电场显著加快风电场布局模拟研究,使研究者首次可以使用AI来准确模拟各种天气情况下风力发电机位置对其性能的影响,从而优化风电场布局,使发电量相比以前的设计提高 20%。

NVIDIA专业可视化亚太区业务主管沈威表示,实体世界脱不了人、事、物,而人、事、物是不能跳脱物理规律的,黄仁勋在GTC演讲中经常提到一个词,就是要符合物理规律,达到Physically Accurate(物理级准确)。

“今天我们讲的仿真模拟和协同工作,如果不能很真实地反映真实世界的物理现象,其实就是没有意义的。”

未来数字孪生的应用

数字孪生生是综合运用感知、计算、建模等信息技术,通过软件定义,对物理空间进行描述、诊断、预测、决策,进而实现物理空间与赛博空间的交互映射。自2016年起,Gartner连续三年将数字孪生列为十大战略科技发展趋势,2019年,Gartner认为数字孪生处于期望膨胀期顶峰,将在未来5年产生破坏性创新。

相较于最近大火的元宇宙概念,数字孪生其实已有几十年的发展史,如宝马等汽车制造商已开始将数字孪生应用在制造中。

NVIDIA中国区Omniverse业务发展经理何展在回答集微网在内的媒体采访时指出,数字孪生的概念在很多行业一点都不陌生,在制造业是非常传统的技术。未来可能拓展数字孪生新的应用就是解决数据量比较大的业务场景,如何引入USD,引入Omniverse帮助处理数量级别比较大的工厂数字孪生。

他表示,工业领域的数字孪生应用难点在于很多设计流程和其它工作流程都是非常复杂的。设备的数据采集以及对数据的清洗、处理、最后的分析,如何使用AI进行机器学习,导出具备有价值的结果,整个过程都十分繁琐。英伟达更看重的是未来数字孪生需要结合AI能力。

Markets预测到2023年数字孪生市场规模将达到157亿美元,并以38%复合年增长率增长。2024年超过210亿美元,到2025年将突破260亿美元的大关。

数字孪生是Omniverse本次更新的重点,也是英伟达看好的赛道。施澄秋补充道,以前算力受到很大制约,很多物理模拟或传统的工程模拟、传统工程优化运算非常没有效率,流体力学、空气力学这种方程式根本没法运算,如果运用GPU就会快很多。英伟达在十多年前推出CUDA的概念就是为了通过GPU来并行运算,将工程模拟和工作流优化快近万倍。

Omniverse数字孪生最重要的就是两个因素:如何设计数字孪生需要使用的数字资产,就是把数字资产先设计出来,即所谓的Create部分工作,设计人员、创意人员需要把现实生活中的物件1:1变成数字资产,将会成为数字孪生的基础元素,需要共同的分工协作,艺术家、人工智能的助理这些方式共同完成数字资产设计,也是Omniverse在过去两年发布的时候就在强调的分工协作、3D设计流程,使用USD实现打通各个工具之间数字资产的管理、调度、协作、再加工、分发、使用、察看。

之后,我们要使用、操作、运营这些数字资产,变成一个活生生的世界,跟数字资产的机器人和人工智能连接起来,最后变成一个数字孪生,这些需要用高级的GPU和强大的算力,通过AI的方式操作和运营这些数字资产,所以使用NVIDIA最重要的图形功能、人工智能功能和运算功能,这些恰恰是NVIDIA最引以为傲、最有实力的工作,也是3D虚拟世界和真实世界扮演1:1复刻桥梁的通道,也是Omniverse全堆站平台服务的基本功能。

(校对/Sharon)

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