英伟达Omniverse：集成平台打通数据孤岛，助力工业数字化

近日，英伟达2024 GTC（GPU Technology Conference）引发全球关注。NVIDIA 在 GTC 大会上宣布推出基于 Omniverse Cloud API（应用编程接口）构建的全新软件框架。开发者可以轻松地将其通用场景描述（OpenUSD）工业场景从他们的内容创建应用中发送到 NVIDIA Graphics Delivery Network（GDN）。GDN 是一个由图形就绪数据中心组成的全球网络，可将先进的 3D 体验流式传输至 Apple Vision Pro。

NVIDIA 在这场全球 AI 大会上演示了一个物理精确的交互式汽车数字孪生，该数字孪生能够全保真地流式传输到 Apple Vision Pro 的高分辨率显示器上。

在演示中，一名设计师佩戴 Vision Pro，使用着 CGI 工作室 Katana 在 Omniverse 平台上开发的汽车配置器应用。设计师可以来回切换各个车漆和装饰选项，甚至进入汽车内部。    

黄仁勋认为，Omniverse是一个可以构建并操作物理真实的数字孪生的操作系统，Omniverse和生成式AI都是将价值高达50万亿美元的重工业市场进行数字化所需的基础技术。

打通数据孤岛，搭建完善生态

英伟达Omniverse本质是英伟达专为实时协作和仿真模拟打造的一站式工具集成平台。

据介绍，Omniverse平台最初创建目的是将Sketch UP、Rhino、3DS Max等各类DCC软件打通融合（如BIM软件中的资产即使能够转换成 Rhino 能够识别的三维模型，但依然会丢失建筑构件的大量的信息）。 Omniverse选择使以USD通用数据格式+五大功能模块的平台框架：Nucleus负责管理协作；Connect负责联通第三方的DCC软件；Kit是用于构建原生Omniverse应用程序和微服务的工具包；Simulation负责物理仿真；RTX Renderer负责实时渲染等。

英伟达与Pixar、Adobe、Apple、Autodesk等公司成立了非营利组织AOUSD（OpenUSD联盟），致力于通过 OpenUSD 促进 3D 内容的互操作性，并将Omniverse与USD格式数据深度优化绑定。当前USD格式数据已经可以很好描述3D世界的几何图形、材质、物理特性和行为表示。

同时，英伟达搭建了完善的Omniverse开发栈，从工作站扩展到云，开发者能够以更少的编码构建先进可扩展解决方案。据英伟达官网，无论是独立开发者还是企业开发者，都可以使用低代码和无代码的 Python 或 C++ 开发语言；修改或整合超过 500 个预构建的 Omniverse扩展，并将其添加到自己的项目和发行版；在Omniverse平台上发布应用和扩展程序，并在NVIDIA生态系统中覆盖各行各业的众多客户等。

企业版Omniverse以PaaS的方式为企业提供基于 NVIDIA OVX 基础设施构建的全栈云环境，以设计、开发、部署和管理基于OpenUSD 的 3D 工业数字化应用程序。英伟达提供完全优化的基础架构和开发平台，只需订阅即开即用；还支持Omniverse Cloud API来加速高级 3D 应用程序和开发；同时还支持使用 NVIDIA 的全球云流媒体基础设施为任何 Web 设备提供高保真、交互式的3D体验。

多场景适用，助力工业数字化

英伟达持续推动Omniverse平台与其工作流的融合，首先利用OpenUSD打通数据孤岛，再利用RTX等技术实现精确的物理模拟能力，最后提供真实世界数据和合成数据相结合训练AI的能力。凭借完善的服务流程，各行各业的客户纷纷将该Omniverse与自身工作流相结合，包括AWS、宝马、索尼等科技巨头。

对于制造业从业者，Omniverse共享协作环境为他们提供如Slack一样的云端协作平台。以宝马项目为例，宝马公司正在内部推进NVIDIA Omniverse平台的使用，以协调全球31座工厂的生产。宝马所需应对的挑战不只是各工厂之间的协调，还有如何共享从不同来源导入的数据。宝马员工使用多种不同的软件工具，通过Omniverse，他们能够清楚访问这些来源的数据，这与目前必须传输不同应用数据的工厂规划技术形成了鲜明的对比。此外，Omniverse平台未来还支持用户能够在协作模拟中合并所有相关数据库的实时数据，因此无需重新导入数据；以及一位同事可以使用动作捕捉技术生成虚拟影像，并出现在任何其他工作地点的另一位同事身边以一起解决问题的新时代协作模式。

对于创意行业，Omniverse能够提供独特的功能来应对加快迭代速度，并获得准确的模拟结果与逼真感等新型挑战。以立方数科项目为例，公司在设计建筑时面临着诸多挑战，其中协作与设计思想的交流是项目团队其中较为棘手的问题，如当团队成员远程工作并且分散各地时，需要转换和合成来自不同软件工具、数据集和其他项目贡献者的数据，导致问题复杂度加剧，设计流程推进缓慢；同时，设计团队持续面临着在紧张的交付期限所带来的压力。因此，对高效协作、高保真渲染的迭代速度，以及准确模拟和逼真度的期望日益增长。从初始概念设计、全球协作，到快速设计评审、演示，Omniverse 可以改变建筑、工程和施工的每个工作阶段。通过Omniverse和相关组件，如 Omniverse Create 和 Omniverse View，立方数科轻松实现了产业园项目的建筑设计方案。

而对于机器人行业，英伟达充分利用Omniverse平台强大的仿真技术打造了顶尖的开发平台，Isaac Sim机器人平台，为开发者提供了从机器人仿真开发、训练、部署、维护等全流程的数字孪生平台。训练机器人需要大量多样的数据集，准备这些数据集可能耗时耗钱又危险，甚至在某些极端情况下无法进行。利用Isaac Sim的 Omniverse Replicator，开发者在开发周期早期阶段可以使用合成数据可以加速概念验证或验证机器学习工作流；在开发周期的后期阶段以使用合成数据来增强真实数据，从而缩短训练产品模型的时间。英伟达还发布了Eureka机器人训练助理，通过生成的奖励程序（可让机器人进行试错学习）在超过 80% 的任务上优于人类专家编写的程序，这使得机器人的平均性能提高了50%以上。Isaac AMR则是一个可用于打造新一代AMR车队的平台，包含了从边缘到云的软件服务、计算以及一套参考传感器和机器人硬件，用于仿真、验证、部署、优化和管理 AMR 车队，在大型、高动态、非结构化的环境中确保先进的测绘、自主和仿真能力。按照 Isaac AMR 所提供的蓝图，就能够轻松地以更低的成本、更快的速度部署最先进的 AMR。

而在本次GTC中，Omniverse挺进苹果Vision Pro发布云API，企业将可以轻松将3D应用的OpenUSD实时串流到Vision Pro头显中。经过多年发展，基于通用数据格式和五大功能模块的系统生态，Omniverse平台已经成为了虚拟现实的基石，也必将为智能制造与工业数字化添上自己的一份力量。