什么是元宇宙 如何借助NVIDIA Omniverse连接元宇宙

借助 NVIDIA Omniverse，我们最终可以连接元宇宙，开展实际工作，下面将介绍其工作原理。

什么是元宇宙？元宇宙是共享虚拟 3D 世界，或者是交互性、沉浸式和协作性的世界。

正如物理宇宙是空间上互连的一系列世界，元宇宙也可以视为众多世界的集合。

大型在线社交游戏（例如战术竞技类游戏大作“堡垒之夜 （Fortnite）”）和用户创建的虚拟世界（例如“我的世界 （Minecraft）”和“机器砖块 （Roblox）”）反映了该创意的一些元素。

在全球新冠肺炎疫情期间，视频会议工具让天各一方的同事能够顺畅沟通，这再次暗示了未来趋势。

但是，Neal Stephenson 在 1992 年经典小说《雪崩》中所构想的愿景远不止一款游戏或视频会议应用程序那么简单。

NVIDIA 模拟技术副总裁 Rev Lebaredian 解释道，元宇宙平台不会与任何单一的数字及真实应用程序或场景绑定。

正如虚拟场景持续存在，穿梭在其中的对象和身份也是如此，因此数字物品和身份可以通过增强现实从一个虚拟世界移动到另一个虚拟世界，甚至进入我们的现实世界。

Lebaredian 说：“最终，我们将讨论如何打造另一种现实、另一个世界，它们与真实世界一样丰富。”

这些创意已应用于 NVIDIA Omniverse，简而言之，这是一个用于将 3D 世界连接到共享虚拟世界的平台。

现在，Omniverse 在越来越多的行业中应用于相关项目，例如设计协作和创建“数字孪生”、模拟真实建筑和工厂。

宝马集团借助 NVIDIA Omniverse 打造未来工厂，这是在 NVIDIA Omniverse 中自始至终完全采用数字和模拟技术设计的出色“数字孪生”。

NVIDIA Omniverse 如何在元宇宙内创建和连接世界

Omniverse 的工作原理是什么？我们可以将其分为三大部分。

NVIDIA Omniverse 将 Pixar 发明的通用场景描述交换框架与物理建模、材质和实时路径追踪方面的技术结合使用。

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 依赖于通用场景描述（USD），这是 Pixar 在 2012 年发明的一种交换框架。

USD 于 2016 年作为开源软件发布，提供丰富的通用语言，用于定义、包装、组装和编辑 3D 数据，供越来越多的行业和应用程序使用。

Lebardian 等人表示，USD 之于新兴的元宇宙就像超文本标记语言或 HTML 之于 Web，这是一种可以使用和改进的通用语言，旨在支持元宇宙。

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。

Omniverse 的第二部分是合成、渲染和动画引擎，即虚拟世界的模拟。

例如，在 Omniverse 上的 NVIDIA DRIVE Sim 中可以模拟接近真实的世界。

Omniverse 是一款基于物理性质的全新构建平台。得益于 NVIDIA RTX 图形技术，它可以实现完整路径追踪，实时模拟虚拟世界中每束光线的反射情况。

Omniverse 通过 NVIDIA PhysX 模拟物理性质，并通过 NVIDIA MDL（材质定义语言）模拟材质。

内置的 NVIDIA Omniverse Marbles at Night 是基于物理性质的演示，由动态光线追踪光线和超过 1 亿个多边形创建。

Omniverse 与 NVIDIA AI 完全集成，成为了推动机器人发展的关键，下文会提及更多信息。

Omniverse 是一款云原生平台，可以跨多个 GPU 扩展、基于任意 RTX 平台运行，以及向任意设备远程串流内容。

第三部分是 NVIDIA CloudXR，其中包括客户端和服务器软件，用于将扩展现实内容从 OpenVR 应用程序串流至 Android 和 Windows 设备，从而让用户自如进入和退出 Omniverse。

NVIDIA Omniverse 有望将现实与虚拟现实融为一体。

您可以借助虚拟现实进入 Omniverse，而 AI 可以通过增强现实退出 Omniverse。

元宇宙成为现实

NVIDIA 于去年 12 月发布了 Omniverse 公测版，并于今年 4 月发布 Omniverse Enterprise。各行各业的专业人士很快就将其投入使用。

Foster 建筑事务所是一家具有传奇色彩的设计和建筑公司，曾设计过苹果公司的总部大楼和伦敦著名的圣玛丽艾克斯 30 号大楼（更广为人知的名称是“小黄瓜”）。在该公司，来自全球 14 个国家/地区的设计师在他们的 Omniverse 共享虚拟空间中共同创建建筑。

视觉效果先驱 Industrial Light & Magic（工业光魔）正在测试 Omniverse，整合多个工作室的内部和外部工具流程。借助 Omniverse，他们能够协同实时渲染最终镜头，并创建 Holodeck 之类的大型虚拟数据集。

跨国网络和电信公司 Ericsson （爱立信）使用 Omniverse 实时模拟 5G 波传播，在人口密集的城市环境中更大限度地减少多路径干扰。

Ericsson 使用 Omniverse 在人口密集的城市环境中进行实时 5G 波传播模拟。

基础设施工程软件公司 Bentley Systems 正在使用 Omniverse 在平台上创建一套应用程序。Bentley 的 iTwin 平台创建了一个 4D 基础设施数字孪生，用于模拟基础设施资产的结构，然后在整个生命周期监控和优化其性能。

元宇宙可以助力人类与机器人开展协作

这些虚拟世界是训练机器人的理想环境。

NVIDIA Omniverse 的基本特征之一是遵循物理定律。Omniverse 可以模拟粒子、液体、材质，甚至机器及其弹簧和线缆。

在虚拟世界中为自然世界建模是机器人的一项基本功能。

它允许用户创建一个虚拟世界，在其中可以训练机器人（由 AI 大脑提供支持，可以通过真实或数字化环境不断学习）。

在 Omniverse 中训练这些机器人的大脑后，机器人专家可以将这些大脑加载到 NVIDIA Jetson 并连接至真正的机器人。

这些机器人的大小和形状各异，包括搬运箱、拾取和放置手臂、叉车、汽车、卡车，甚至是建筑物。

未来，工厂将是机器人，它们在内部指挥大量机器人，制造的汽车就是机器人本身。

元宇宙和 NVIDIA Omniverse 如何助力实现数字孪生

NVIDIA Omniverse 为这些共享世界提供描述，以便人类和机器人可以连接这些世界并在其中协作，共创美好。

汽车制造商宝马集团已经将该创意付诸实践。

这家汽车制造商每年生产 200 多万辆汽车。在其非常先进的工厂中，该公司每分钟生产一辆汽车。每辆汽车的定制方式都各不相同。

宝马集团正在借助 NVIDIA Omniverse 打造未来工厂，这是在 Omniverse 中自始至终完全采用数字和模拟技术设计的出色“数字孪生”。

采用 Omniverse 的工厂可以连接企业资源规划系统，模拟工厂的吞吐量。它可以模拟新的工厂布局。它甚至可以成为工厂员工的控制面板，员工可以通过向上接入机器人进行远程操作。

运行虚拟工厂的 AI 和软件与运行实体工厂所用的相同。换句话说，虚拟工厂和实体工厂及其机器人将循环运营。他们如同双胞胎。

不再是科学幻想

Omniverse 是用于构建元宇宙的“管道”。

这个开放式平台具有 USD 通用 3D 交换功能，可将生态系统成员连接到大型用户网络。NVIDIA 已有 12 个 Omniverse 连接器，用于主要设计工具，另外还有 40 个正在开发中。Omniverse 连接器 SDK 示例代码供开发者编写自己的连接器，现在已可下载。

最重要的设计工具平台已经注册。NVIDIA 已经招揽来自全球大型行业的合作伙伴。这些行业包括媒体和娱乐；游戏；建筑、工程和施工；制造、电信；基础设施；以及汽车。

运行它所需的硬件现已提供。

全球的计算机制造商正在构建 NVIDIA 认证的工作站、笔记本电脑和服务器，它们均经过验证，能够运行具有出色性能、可靠性和扩展性的 GPU 加速工作负载。从今年晚些时候开始，Omniverse Enterprise 支持通过从 NVIDIA 合作伙伴网络订阅获取企业许可证。

借助 NVIDIA Omniverse，团队可以在不同地点、使用不同工具实时协作处理相同的项目。

得益于 NVIDIA Omniverse，元宇宙不再是科学幻想。

重返未来

那么，接下来又会如何发展呢？

NVIDIA 的 Lebaredian 指出，人类数千年来一直在探索我们感知世界的方式。数千年来，我们一直在通过音乐、艺术和文学突破感知，构建虚拟现实。

他表示，接下来是，增加交互性和协作能力。更优质的屏幕、Oculus Quest 之类的头戴式显示器，以及微软 Hololens 全息眼镜之类的混合现实设备，都是迈向更加全面的沉浸式体验的步骤。

所有这些部分都会不断发展。但至关重要的一点在此：高保真模拟虚拟世界，传送到显示器。这就是 NVIDIA Omniverse。

借用科幻大师 William Gibson 的一句话：未来触手可及；只是没有均匀普及。

元宇宙可以助力我们更均匀地分配这些体验。在 NVIDIA Omniverse 助力下，元宇宙成为现实，有望将人类、AI 和机器人整合在神奇的新世界。

编辑：jq