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随着各行业加速数字化转型，生成式AI的兴起、3D数据互操作的发展、高级图形学的进步，以及从边缘到云的仿真计算能力的提升，共同为企业物理流程的数字化提供了新机遇。
在近期的GTC 2024大会上，NVIDIA展示了Omniverse平台的最新进展，该平台融合了计算机图形学、物理模拟和AI，为各行各业提供了一个创建和操作数字孪生应用的平台，也正在迎来全新的发展空间。
黄仁勋在主题演讲中提到：“计算机图形学、物理学和AI是NVIDIA的灵魂所在（The soul of our company: computer graphics, physics, and artificial intelligence.）”。从这个角度来说，Omniverse是NVIDIA多年发展的集大成者，当然，这一产品也被寄予厚望——面向价值50万亿美元的数字化转型行业。如此巨大且错综复杂的市场，NVIDIA如何撬动？
全球推进数字化转型，数字孪生迎来机遇
千行百业竞相数字化的背后，全球正经历着劳动力短缺、供应链限制和世界格局变化所带来的变革。众多行业正在创建数字孪生，以设计、模拟、构建、运营和优化资产及工作流程，以提升运营效率并节省巨额成本。
NVIDIA中国区高级技术市场经理施澄秋从两方面来看待数字化转型：
一方面是技术进步带来的机遇。数字化不仅使企业能够创建符合真实物理规律的精确数字资产，还能通过精确的3D仿真和物理产品环境的构建，助力整个供应链、生产链和行业链中的所有参与者实现成本节约和效率提升。当3D虚拟世界与真实物理世界相连接，企业将能够利用AI进行持续监控，不断优化数字孪生和物理孪生，推动企业运营向更高效、智能的方向发展。
另一方面是数字孪生的应用与效益。行业用户积极构建数字孪生的核心目标，是提高运营效率并降低成本，这预计能为客户节省数十亿美元的开支。并且，工业级数字孪生一旦建成，将为机器人技术和AI训练提供理想的虚拟环境，同时确保在虚拟环境中训练的AI能够在现实世界中得到有效执行，实现物理世界与数字世界的无缝对接。
全新Omniverse Cloud API将颠覆传统工作流程
GTC 2024上，Omniverse的最大更新是推出了Omniverse Cloud API，这一更新允许开发者将Omniverse的核心功能（包括OpenUSD、RTX技术），直接集成到现有的应用程序和工作流中。此前，用户通常需要下载Omniverse客户端并在本地操作，并且，打造融入Omniverse并连接到云端的系统，用户往往需要进行大范围的代码重写，才能在已有的版本上进行迭代。而Omniverse Cloud API的推出，意味着用户可以在云端进行操作，也无需对现有系统进行彻底的改造。
施澄秋说，“以装修房子打比方，Omniverse Cloud API相当于小规模的翻新，它不需要大拆大改，可能在想引入Omniverse功能时，利用编程接口，可以在现有的子模块上提供一些新的功能，来适配Omniverse提供新特性、新功能”。
五个全新的Omniverse Cloud API，很快将会在Microsoft Azure上实现，这些API包括：
1. USD Render：利用NVIDIA RTX GPU的全光线追踪功能，对使用业界标准USD描述的图像数据进行高级渲染。
2. USD Write：允许用户修改OpenUSD场景中的数据，并支持实时交互。
3. USD Query：使开发者能够执行场景查询和互动式操作。
4. USD Notify：实时跟踪USD数据的更新状态，并在数字资产发生变更时立即通知用户。
5. Omniverse Channel：连接用户和工具，以便在同一个场景中进行实时协作。
据了解，用户将由此获得一种新的工作流程加速方式，通过API调用不同的工业软件，可以实现工作流程的高效管理和优化。目前，全球许多大型工业软件公司，包括西门子、罗克韦尔自动化、Ansys、Cadence、达索、Hexagon和Trimble等，都在使用这些API，推进在设计、工程、仿真和施工领域的数字化转型。
以NVIDIA与西门子的合作为例，西门子通过将Omniverse Cloud API集成到其Teamcenter X产品中，也就是在其3D应用程序中嵌入了Omniverse支持的API，从而能够提供基于物理渲染的实时像素流，增强了设计工程和仿真领域的协同工作能力。双方的合作中，融合了NVIDIA的多项“看家本领”，包括加速计算、生成式AI、基于USD的协同工作系统以及RTX的高级渲染系统等，这些技术的结合能够通过云端API调用，显著提升了客户和软件合作伙伴的工作流效率。
再比如与Apple的合作，Omniverse平台被引入Apple Vision Pro，以克服空间计算在设备上的局限性。施澄秋指出，移动设备自身的计算能力通常难以实现理想的高保真渲染，需要利用远端和边缘算力，并通过流媒体技术来实现较为理想的渲染效果。在这一合作中，NVIDIA的角色至关重要，实现了将3D应用中交互式通用场景描述（OpenUSD）串流到Apple Vision Pro中，该技术正是运用了Omniverse Cloud API，同时使用Graphics Delivery Network（GDN）传输数据。
通过AR/VR和3D立体视觉技术，开发人员能够优化3D场景的渲染过程，仅在用户视线范围内使用高分辨率渲染，而在视线外则采用较低精度的渲染方式。这种方法类似于传统VR游戏中3D场景的构建技术，能够显著减少数据集的大小，同时保持视觉的真实感和交互的流畅性。
施澄秋也强调了高精度渲染的重要性，尤其是在虚拟训练和自动驾驶车辆模拟中，这些场景要求渲染必须非常精确，以避免潜在的安全风险。NVIDIA通过区分不同场景的需求，进行了相应的计算和渲染优化。
此外，NVIDIA的GDN技术支持开发人员通过互联网连接，访问具有完整RTX实时物理渲染特性的应用程序和数据集。目前，NVIDIA已经在全球100个地区建立了图形就绪的数据中心，构成了一个全球可用的GDN网络，确保与Apple Vision Pro的合作能够提供实时且物理精准的渲染数据流。双方的合作不仅提升了用户体验，也为工业数字孪生工作流带来了创新，使得3D工作流更加游戏化和互动化。
目前，Omniverse已扩展至全球最大的工业软件生态系统，助力工业企业加速软件定义产品的发展，推动了自主移动车辆、自动驾驶车辆、人形机器人、智能仓储和智慧城市等应用的进程。而Omniverse Cloud API的出现，将为基于AI的数字孪生仿真工作流的训练、模拟和部署带来了全新的加速，进一步推动了工业数字化转型。
“NVIDIA不仅是研发者，也是整个行业基于AI加速和Omniverse仿真物理孪生的受益者。比如整个数据中心的设计，如果没有Omniverse，没有Omniverse API，没有与合作伙伴共同实现的功能，可能没有这么快、这么好地去实现整个大型数据中心系统的构建”， 施澄秋说道。
软件定义产品的未来，Omniverse将扮演核心角色
正如黄仁勋所说的NVIDIA的三大灵魂技术：计算机图形学、物理世界模拟技术以及AI。NVIDIA中国Omniverse业务负责人何展谈到，“NVIDIA起步于计算机图形学，并用物理世界模拟技术去赋能各行各业的应用。而在过去十年中，AI的变革已经颠覆了很多应用。”
融合了这三大灵魂技术的Omniverse，其数字孪生应用已经涵盖了汽车、制造、媒体、建筑、能源、科学运算仿真等众多行业。何展分享了几个具有较大影响力的应用案例：
首先是利用Omniverse平台应对全球关注的碳排放问题。例如，通过将二氧化碳转化为液态并注入地下的技术，用户能够创建地下数字孪生模型，以确保二氧化碳储存的安全性和效率。这一技术的应用每年可减少相当于1000辆汽车尾气排放的二氧化碳量。
另一个案例是关于气象研究的全球气候模型Earth-2，该模型结合了3D交互式技术和大量数据训练，使用户能够在数字孪生环境中模拟和分析气象走向和大气河流，从而提高对飓风等极端天气事件的预测准确性。
此外，何展也分享了AI级别的数字孪生。比如通过AMR小车和场站的数字孪生模型，结合AI Agents技术，优化路径规划和实时响应突发事件。这类应用展示了数字孪生与AI结合的强大潜力，以及NVIDIA Omniverse平台在连接物理世界和数字世界方面的重要作用。
在中国市场，NVIDIA当前致力于推进“让Omniverse的应用落地”，目前最新的三个应用方向与全球市场一致，分别是：数字化的孪生工厂、产品设计、基于产品设计的配置系统。
何展认为，Omniverse平台及其背后的强大算力，正在推动AI和数字孪生技术进入工业、气象和汽车制造等多个领域，实现技术闭环，从而推动AI在物理世界中的实际应用。
施澄秋则强调，在软件定义产品的未来，Omniverse计算平台将扮演核心角色，成为推动产品功能和性能跨越式发展的关键因素。未来，软件定义产品的概念将不仅限于C端，工业级产品也将受益于基础设施的算力增长和AI技术的爆炸性发展。软件的每一次迭代都将带来令人振奋的新特性和性能提升，正如智能手机操作系统的更新一样。Omniverse平台及其API的发展，以及生态系统和合作伙伴的共同努力，将为产品带来软件定义的新生，无论是C端还是B端产品，都将迎来蓬勃的发展和用户体验的几何级提升。
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