認(rèn)識新概念:數(shù)字孿生-從英偉達(dá)Omniverse平臺說起 |
發(fā)布時間:2021-10-18 14:13:45 | 瀏覽次數(shù): |
數(shù)字孿生這個詞或許對大家來說還很陌生,但它的時代已經(jīng)到來了,正在滲透到各個行業(yè)中。
數(shù)字孿生的意思就像是一對雙胞胎,不過一個是真實世界的,一個是和真實世界一模一樣的虛擬復(fù)刻版。
把現(xiàn)實世界中的場景在虛擬世界中高度還原有什么用呢?很多朋友會聯(lián)想到游戲領(lǐng)域,因為這可以讓游戲更加真實。
當(dāng)然游戲會成為數(shù)字孿生的一大應(yīng)用,2019年巴黎圣母院因火災(zāi)受損,在修復(fù)時,就用到了游戲《刺客信條》中對這座大教堂高度還原的模型。
可如果只把數(shù)字孿生應(yīng)用在游戲里,那就太大材小用了。英偉達(dá)的Omniverse平臺,這款產(chǎn)品讓數(shù)字孿生找到了商業(yè)價值。
目前英偉達(dá)利用Omniverse平臺打造了一款Drive Sim軟件,用來幫助汽車企業(yè)訓(xùn)練自動駕駛算法。原理很簡單,就是在虛擬場景中,高度還原現(xiàn)實世界的路況元素,包括道路與標(biāo)識,行人、其他車輛、乃至一些突發(fā)情況等等。
同時在汽車端也高度模擬自動駕駛汽車各種傳感器的能力。如此,與其讓汽車在現(xiàn)實世界中以每小時60公里的速度積累訓(xùn)練里程,不如在算力足夠的條件下,在高度擬真的虛擬環(huán)境中,讓幾十上百輛車同時24小時不間斷地訓(xùn)練,這樣短時間內(nèi)就可積累上億公里的訓(xùn)練里程。 數(shù)字孿生技術(shù)的出現(xiàn)很可能讓不少車企和自動駕駛企業(yè)長久以來所積累的里程優(yōu)勢蕩然無存,也會讓更多車企掌握自動駕駛能力。
然而,自動駕駛的訓(xùn)練依然只是數(shù)字孿生技術(shù)的冰山一角,一個低垂的果實而已。
筆者認(rèn)為下一個,也是正在到來的應(yīng)用場景是機(jī)器人訓(xùn)練。
波士頓動力是做機(jī)器人的高手,現(xiàn)在它們的人形機(jī)器人Atlas能跑能跳,能跨越障礙物,甚至還可以后空翻。但這款機(jī)器人從2013年還不能走路的初始版本,到現(xiàn)在的全能版本,也足足花了近8年時間。
現(xiàn)在的數(shù)字孿生技術(shù)可以讓這一過程大大縮短。最近,瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工大學(xué)的學(xué)者和英偉達(dá)合作,構(gòu)造了一個超過4000只的虛擬機(jī)器狗的軍團(tuán),把它們?nèi)糠诺揭粋€復(fù)雜地形的龐大虛擬世界中,讓它們學(xué)習(xí)如何上下樓梯,以及在斜坡上保持平衡并行走的能力等。
令人震驚的是,在具體的試驗中,僅僅經(jīng)過20分鐘,機(jī)器狗們就掌握了上下樓梯的能力。
由于這幾千只機(jī)器狗都是按照真實機(jī)械構(gòu)造建模而成,整個虛擬世界也完全遵循真實物理規(guī)則。實驗人員把在虛擬世界中訓(xùn)練好的算法移植到他們真實的四足機(jī)器狗上后,這只原本舉步維艱的機(jī)器狗瞬間就能上坡下坎、跨越障礙物了。 這就像電影黑客帝國中的女主角崔妮蒂(Trinity),原本不會開直升機(jī)的她,在她大腦被植入了相關(guān)技能后,立刻就能上手開飛機(jī)了。
要讓這種算法達(dá)到移植即可使用的程度,難度其實相當(dāng)高。要實現(xiàn)虛擬場景訓(xùn)練最重要的一點(diǎn),就是對真實世界的高度還原,如果差異很大,訓(xùn)練出來的算法就不能很好的與現(xiàn)實擬合,也就失去了訓(xùn)練的意義。
而要達(dá)到高度仿真,首先要求的就是極高的算力,尤其是三維圖像處理與AI相關(guān)的計算能力。其次,在軟件領(lǐng)域,還需要有強(qiáng)大的建模工具,例如Epic Games的虛幻4引擎,以及整合了多種建模軟件的Omniverse平臺。
當(dāng)這些條件逐漸成熟,自動駕駛的虛擬訓(xùn)練將只是一個開始,未來大量的硬科技產(chǎn)品都可以經(jīng)過虛擬場景訓(xùn)練來獲得智能水平的提升,在數(shù)字孿生的虛擬場景中訓(xùn)練和優(yōu)化硬科技產(chǎn)品將一舉解決訓(xùn)練的效率和成本問題。 并且在互聯(lián)網(wǎng)時代,曾經(jīng)只有軟件產(chǎn)品才擁有的小步快跑,快速迭代的能力,如今可以通過數(shù)字孿生技術(shù)賦予給硬件產(chǎn)品了。 因為在實際生產(chǎn)出產(chǎn)品之前,就可以在虛擬環(huán)境中不斷地優(yōu)化升級,不必像以前的硬件產(chǎn)品,設(shè)計生產(chǎn)出產(chǎn)品之后,要進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化的話,已經(jīng)生產(chǎn)出來的產(chǎn)品不能升級,只好重新生產(chǎn),這樣成本就太大了。 所以,從某種程度上來說,人工智能的虛擬場景訓(xùn)練,是硬科技產(chǎn)品開發(fā)的一次革命。 |
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