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認識新概念:數字孿生-從英偉達Omniverse平臺說(shuō)起
發(fā)布時(shí)間:2021-10-18 14:13:45 | 瀏覽次數:

數字孿生這個(gè)詞或許對大家來(lái)說(shuō)還很陌生,但它的時(shí)代已經(jīng)到來(lái)了,正在滲透到各個(gè)行業(yè)中。

 

數字孿生的意思就像是一對雙胞胎,不過(guò)一個(gè)是真實(shí)世界的,一個(gè)是和真實(shí)世界一模一樣的虛擬復刻版。

 

把現實(shí)世界中的場(chǎng)景在虛擬世界中高度還原有什么用呢?很多朋友會(huì )聯(lián)想到游戲領(lǐng)域,因為這可以讓游戲更加真實(shí)。

 

當然游戲會(huì )成為數字孿生的一大應用,2019年巴黎圣母院因火災受損,在修復時(shí),就用到了游戲《刺客信條》中對這座大教堂高度還原的模型。

 

可如果只把數字孿生應用在游戲里,那就太大材小用了。英偉達的Omniverse平臺,這款產(chǎn)品讓數字孿生找到了商業(yè)價(jià)值。

 

目前英偉達利用Omniverse平臺打造了一款Drive Sim軟件,用來(lái)幫助汽車(chē)企業(yè)訓練自動(dòng)駕駛算法。原理很簡(jiǎn)單,就是在虛擬場(chǎng)景中,高度還原現實(shí)世界的路況元素,包括道路與標識,行人、其他車(chē)輛、乃至一些突發(fā)情況等等。

 

同時(shí)在汽車(chē)端也高度模擬自動(dòng)駕駛汽車(chē)各種傳感器的能力。如此,與其讓汽車(chē)在現實(shí)世界中以每小時(shí)60公里的速度積累訓練里程,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(chē)同時(shí)24小時(shí)不間斷地訓練,這樣短時(shí)間內就可積累上億公里的訓練里程。

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數字孿生技術(shù)的出現很可能讓不少車(chē)企和自動(dòng)駕駛企業(yè)長(cháng)久以來(lái)所積累的里程優(yōu)勢蕩然無(wú)存,也會(huì )讓更多車(chē)企掌握自動(dòng)駕駛能力。

 

然而,自動(dòng)駕駛的訓練依然只是數字孿生技術(shù)的冰山一角,一個(gè)低垂的果實(shí)而已。

 

筆者認為下一個(gè),也是正在到來(lái)的應用場(chǎng)景是機器人訓練。

 

波士頓動(dòng)力是做機器人的高手,現在它們的人形機器人Atlas能跑能跳,能跨越障礙物,甚至還可以后空翻。但這款機器人從2013年還不能走路的初始版本,到現在的全能版本,也足足花了近8年時(shí)間。

 

現在的數字孿生技術(shù)可以讓這一過(guò)程大大縮短。最近,瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工大學(xué)的學(xué)者和英偉達合作,構造了一個(gè)超過(guò)4000只的虛擬機器狗的軍團,把它們全部放到一個(gè)復雜地形的龐大虛擬世界中,讓它們學(xué)習如何上下樓梯,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(guò)20分鐘,機器狗們就掌握了上下樓梯的能力。

 

由于這幾千只機器狗都是按照真實(shí)機械構造建模而成,整個(gè)虛擬世界也完全遵循真實(shí)物理規則。實(shí)驗人員把在虛擬世界中訓練好的算法移植到他們真實(shí)的四足機器狗上后,這只原本舉步維艱的機器狗瞬間就能上坡下坎、跨越障礙物了。


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這就像電影黑客帝國中的女主角崔妮蒂(Trinity),原本不會(huì )開(kāi)直升機的她,在她大腦被植入了相關(guān)技能后,立刻就能上手開(kāi)飛機了。

 

要讓這種算法達到移植即可使用的程度,難度其實(shí)相當高。要實(shí)現虛擬場(chǎng)景訓練最重要的一點(diǎn),就是對真實(shí)世界的高度還原,如果差異很大,訓練出來(lái)的算法就不能很好的與現實(shí)擬合,也就失去了訓練的意義。

 

而要達到高度仿真,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。

 

當這些條件逐漸成熟,自動(dòng)駕駛的虛擬訓練將只是一個(gè)開(kāi)始,未來(lái)大量的硬科技產(chǎn)品都可以經(jīng)過(guò)虛擬場(chǎng)景訓練來(lái)獲得智能水平的提升,在數字孿生的虛擬場(chǎng)景中訓練和優(yōu)化硬科技產(chǎn)品將一舉解決訓練的效率和成本問(wèn)題。


并且在互聯(lián)網(wǎng)時(shí)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(guò)數字孿生技術(shù)賦予給硬件產(chǎn)品了。


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因為在實(shí)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,設計生產(chǎn)出產(chǎn)品之后,要進(jìn)行調整和優(yōu)化的話(huà),已經(jīng)生產(chǎn)出來(lái)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(lái)說(shuō),人工智能的虛擬場(chǎng)景訓練,是硬科技產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的一次革命。




 
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