使用OpenUSD实现可互操作3D工作流（上）

通用场景描述简称OpenUSD，是一个开放且可扩展的生态系统，用于在 3D 世界内描述内容、合成数据、进行仿真和开展协作。

OpenUSD 提供基本的功能，通过在单个标准化框架中连通不同的数据、工具和工作流，助力团队更轻松地开展复杂的项目。USD 的独特功能包括分层式合成引擎、自定义架构、与文件系统无关的资产解析器，以及 HYDRA 渲染架构。

从本质上讲，OpenUSD 不仅仅是一种格式，它还是打造未来物理 AI 所必需的灵活、开放的基础。NVIDIA 正在与合作伙伴和开源社区密切合作，推动相关领域更快、更广泛地采用 OpenUSD。NVIDIA 同 Pixar、Adobe、Apple 和 Autodesk 共同成立了 OpenUSD 联盟 (AOUSD)，该联盟致力于促进 OpenUSD 的标准化和发展完善。

睿甄创新首席执行官罗茜：“我们花了三年时间收集了 8,000 张现实世界的图像，但使用 NVIDIA Isaac Sim 和 OpenUSD，我们在短短一周内就生成了 200,000 张带有注释的合成图像。这种多样性使我们的模型准确率提高了 11%。”

罗茜博士是睿甄创新的创始人兼首席执行官。睿甄创新是 AI 和机器人技术领域的领军企业，其使命是实现人和机器人的和谐协作。罗茜在自主系统方面有近二十年的经验，为合成数据生成、机器人仿真和感知算法领域的重大进步做出了贡献。在罗茜努力解决现实世界中的检测和自动化挑战时，尤其是在解决那些主要是数据稀缺和人机协作方面的挑战时，OpenUSD 是她使用的一项关键资源。

采用 OpenUSD 帮助降低了调试成本、减少了利益相关者沟通不一致，并解决了开发周期迟缓问题。通过 OpenUSD，罗茜的团队可以生成高质量的合成数据，在物理精准的环境中测试机器人系统，并与整个中国和欧盟的合作伙伴携手开展跨学科研发工作。NVIDIA Isaac Sim 和NVIDIAOmniverse 等技术基于 OpenUSD 构建而成，让团队能够利用模块化资产、物理精准和直观的协作工具，模拟机械臂放置、隧道安全性验证等工作流。

罗茜还牵头开展关于利用 OpenUSD 的国际共同创作研讨会，将机器人硬件制造商、AI 开发者和基础设施管理者聚在一起，专注于实际的部署场景。从隧道维护自动化到在山区地形部署四足机器人，OpenUSD 有助于实现实时视觉验证、法规预遵从测试，以及沉浸式视觉环境中的快速迭代。展望未来，罗茜认为 OpenUSD 是将中国快速发展的机器人技术创新与欧洲的可持续发展标准相结合的关键，有助于塑造下一个物理 AI世界。

孪界科技首席执行官薛友松：“得益于 OpenUSD 的非破坏性功能，当 CAD 和 BIM 数据发生变化时，可以无缝更新大型数字孪生项目，这能够真正提高协作效率。”

薛友松是孪界科技的首席执行官，也是数字孪生技术专家，在产品开发方面有超过 21 年的经验。他的开发团队致力于打造数字孪生引擎和解决方案，他们的多元宇宙引擎正在为包括大型专项计划在内的数千个主要项目提供强力支持。他是 WebGL、3D 处理和大型模型渲染方面的专家，曾帮助编写和审核行业级数字标准，并且拥有多项发明专利。最近，他的工作重点转移到了为具身智能仿真训练生成 3D 合成数据，这进一步扩大了他在创新仿真技术领域的影响力。

薛友松在 OpenUSD 方面的经历始于采用 NVIDIA Omniverse 来提升数字孪生项目开发能力，包括使用NVIDIA Isaac Sim 进行先进的仿真训练。在使用 OpenUSD 之前，薛友松的团队面临两个关键限制：通过基于 Web 的工具实时渲染复杂的数字孪生场景几乎是不可能的，并且事实证明，高效管理大型基础设施项目中通常来自不同来源且不断变化的数据非常困难。

自从采用 OpenUSD 以来，薛友松和他的团队能够在机场、水利、具身智能仿真等一系列项目中无缝整合和更新多版本的 CAD 和 BIM 模型。这些平台的模块化方法意味着只需要更新模型的必要部分，从而可大大简化版本管理，并在多年的项目生命周期中提高效率。

OpenUSD 还支持为 CAD、BIM 和合成仿真资产搭建集成桥梁，助力打造机器人技术和仿真训练所需的高质量 SimReady3D 模型。这种集成能够促进各个团队和项目阶段之间更顺畅地协作，让开发工作流更灵活、更有效。因此，薛友松的工作流现在更加精简，能够快速应对现实世界数字孪生部署中固有的持续更新和变化。薛友松计划继续使用 OpenUSD，力争进一步整合各种类型的资产，例如 SimReady 资产和 3D 高斯泼溅模型，为具身智能仿真打造更先进的虚拟训练平台。

Lightwheel 仿真工程师兼发展负责人MustafaMohammadi：“OpenUSD 有助于高效搜索和查询 3D 资产与数据。其模块化结构能够使工作流更灵活，为机器人训练环境中复杂的优化和迭代工作赋能。”

Mustafa Mohammadi 是 Lightwheel 的仿真工程师兼发展负责人，专注于开发人形机器人和四足机器人。他在机器学习、机器人训练和资产制作方面有十年经验。他的专长是将先进的仿真和以用户为中心的工作流优化相结合。Mustafa 首先接触到了NVIDIAIsaac Sim，然后又接触到了NVIDIAOmniverse 中的 OpenUSD 工具，而它们被证明能够给机器人仿真带来变革性影响。

Mustafa 面临的核心挑战是确定合适的工具来解决具体问题。USD Search和USD Code等工具变得至关重要，有助于实现有针对性且由意图驱动的搜索以及模块化的场景管理。在采用 OpenUSD 功能之前，工作流缺乏灵活性，并且无法精细控制资产和机器人训练工作流，尤其是在复杂的大型环境中。

OpenUSD 和 Omniverse 通过提供可直接使用的资产、模型、框架和算法，大大加快了机器人训练周期，不仅能够缩短设置时间，还能够促进强大的脚本驱动型训练和推理顺利进行。OpenUSD 的模块化结构可以提升用户体验，确保与新兴工具无缝集成，并为第三方连接建立新的渠道。Mustafa 计划继续以 OpenUSD 为基础，打造模块化、可扩展且高度可交互的工程生态系统。

阿贡国家实验室多学科研究实习生Athena Angara：“OpenUSD 让我能够满怀信心地开展实验、重构和扩展工作，就像使用乐高积木搭建未来的机器人一样。”

Athena Angara 是阿贡国家实验室的多学科研究实习生，从事 AI 和机器人技术方面的工作，拥有在伊利诺伊大学芝加哥分校学习数据科学的背景。她致力于将机器人系统、XR (AR/VR) 界面和 AI 驱动的自动化整合在一起，通过融合多种沉浸式技术，打造更安全、更智能的机器人环境。Athena 借助 OpenUSD、NVIDIAIsaac Sim和 XR 打造了实时双臂机器人仿真，用于模拟辅助驾驶实验室的数字孪生环境。

事实证明，OpenUSD 特别有帮助，让她能够以模块化方式构建组件、支持 AI 和 XR 集成，并以可扩展的方式高效管理迭代。OpenUSD 的一个关键特征是它的灵活性，得益于此，Athena 能够快速为不同的仿真元素设计原型并将这些元素组合在一起，从而将它们视为基础模组而非硬编码系统。通过转向这种一体化的实时开发工作流，她的团队在测试、验证和部署机器人逻辑方面的能力得到了显著提升，能够更安全、更有效地部署机器人。

因此，Athena 认为 OpenUSD 不仅仅是一种文件格式，而且还是开展新一代机器人研究工作的战略基础，在新一代机器人研究工作中，实验会变得更具可重复性、适应性更强且协作水平更高。

Athena 在不断探索如何使 OpenUSD 支持自适应系统、智能自动化以及仿真环境中的 AI 训练，以便帮助塑造未来的智能机器人，并弥合数字工具和物理创新之间的差距。