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英伟达发布多项数字孪生新突破,Omniverse加速元宇宙基建进程

在英伟达 GTC 2022 期间,在专业可视化领域,英伟达发布了一系列技术和产品进展,重点发布了多项在数字孪生领域的新突破。

在 GTC2022 主题演讲中,黄仁勋表示,“数字孪生的思路相当于对此进行规模扩展,创造出一个与物理世界连通的虚拟世界。结合当前的互联网背景,这无疑就是下一波进化的方向。”

英伟达 Omniverse 软件专为构建数字孪生而生。黄仁勋在本次大会上带来了 Omniverse 的新版本。新的数据中心规模“英伟达 OVX 系统”将成为 Omniverse 数字孪生的运行载体,负责在同一时空内为多个自主系统运行大规模模拟。为了让更多用户能够访问 Omniverse,黄仁勋还发布了 Omniverse Cloud,只需点击几下,协作方就能接入云端、参与到 Omniverse 当中。

推出科学数字孪生平台,可加速物理学机器学习模型

3 月 24 日,在 GTC 2022 期间,英伟达发布了一个科学数字孪生平台。该平台可加速物理学机器学习模型,以超过以往数千倍的速度解决百万倍规模的科学和工程问题。

这个用于科学计算的加速数字孪生平台由用于开发物理学机器学习神经网络模型的英伟达 Modulus AI 框架以及英伟达 Omniverse™ 3D 虚拟世界模拟平台组成。

该平台可以实时创建基于物理信息的交互式 AI 模拟以精确反映真实世界,使计算流体动力学等模拟的速度比传统工程模拟和设计优化工作流程方法加快 1 万倍。与以前的 AI 模型相比,研究者能够以更高的速度和精度对复杂的系统进行建模,例如极端天气事件等。

英伟达展示了该技术的两个应用示例。英伟达 FourCastNet 物理学机器学习模型能够模拟全球天气模式,预测飓风等极端天气事件,不但具有更高的置信度,而且比传统的数值预测模型快 45000 倍。此外,西门子歌美飒可再生能源公司(Siemens Gamesa Renewable Energy)正在使用 AI 优化风力发电机的设计。

英伟达加速计算部门副总裁 Ian Buck 表示:“为了应对气候变化、药物研发和寻找新型可再生能源等挑战,我们使用数据中心规模的 AI 加快计算速度,这有可能实现百万倍性能飞跃。通过 英伟达 的 AI 科学数字孪生框架,研究者能够发掘如何解决这些大规模问题。”

英伟达 Modulus 和 Omniverse

英伟达 Modulus 将数据和物理学考虑在内,以训练一个神经网络,为数字孪生创建 AI 代理模型。该代理模型可以实时推理新的系统行为,实现动态、迭代的工作流程,并且在与 Omniverse 集成后可以实现可视化和实时交互式探索。

Modulus 的最新版本使用傅里叶神经算子进行数据驱动型训练,该框架使 AI 能够同时解决相关的偏微分方程,还能将机器学习模型与天气和气候数据相结合,例如欧洲中期天气预报中心的 ERA5 数据集。

实时虚拟世界模拟和 3D 设计协作平台 英伟达 Omniverse 对 Modulus 的功能进行了补充,该平台能够使用 Modulus 的输出代理模型实现对数字孪生的实时可视化和交互式探索。

英伟达 FourCastNet:Earth-2 的核心

傅立叶神经算子和 transformer 支持英伟达 FourCastNet 物理学机器学习模型,该模型使用 10TB Earth 系统数据训练而成。作为实现 Earth-2 的步骤之一,FourCastNet 能够模拟并预测飓风和大气流等极端天气事件的发展和风险,不但具有更高的置信度,而且速度最高可加快 45000 倍。

英伟达高级开发者技术科学家和工程师 Karthik Kashinath 表示:“通过数字孪生,研究者和决策者能够与数据互动并快速探索各种假设情况,而传统的建模技术由于既昂贵又费时,因此几乎不可能做到这一点。作为 Earth-2 的核心,英伟达 FourCastNet 通过更快、更精确地模拟全球天气的物理学和动力学,推动地球数字孪生的开发。"

用于工业数字孪生的数据中心规模 Omniverse 计算系统

3 月 23 日,英伟达发布了用于驱动大规模数字孪生的英伟达® OVX™计算系统。

英伟达 OVX 专为运行英伟达 Omniverse™(实时物理级准确世界模拟和 3D 设计协作平台)中的复杂数字孪生模拟而设计。

OVX 系统结合了高性能 GPU 加速计算、图形处理和 AI 并配备了高速存储访问、低延迟网络、精确计时,具备创建逼真数字孪生所需的性能。OVX 将被用于模拟复杂的数字孪生,以构建建筑、工厂、城市乃至整个世界的模型。

英伟达专业视觉部门副总裁 Bob Pette 表示:“物理级准确的数字孪生将成为设计和构建的未来。数字孪生将改变每个行业和公司的规划方式,而 OVX 系统组合将为各个行业驱动逼真、实时、始终同步的工业规模数字孪生。”

通过 OVX,设计师、工程师和规划人员将能构建物理级准确的建筑数字孪生或创建大规模的逼真模拟环境,并在真实世界和虚拟世界中实现精确的时间同步。企业可以在同一时空中评估和测试复杂的系统以及多个自主系统的交互流程,从而优化、扩大或创建更高效的工厂和仓库,或者在机器人和自动驾驶汽车部署到真实世界之前对其训练。

构建数字孪生

根据“德国数字铁路”(Digitale Schiene Deutschland)计划,DB Netze 正在 Omniverse 中构建德国国家铁路网的数字孪生,该数字孪生将被用于训练列车自动运行系统,并对铁路运输中的意外情况进行 AI 增强的预测分析。

DB Netze 铁路数字化主管 Annika Hundertmark 表示:“使用逼真的数字孪生来训练和测试 AI 列车将帮助我们开发出更加精确的感知系统,从而以最佳方式检测和应对事故。英伟达 OVX 将在我们目前的项目中提供所需的规模、性能和算力,使我们能够生成用于密集型机器学习开发的数据,并操作这些高度复杂的模拟和场景。”

计算系统规格

OVX 服务器由 8 个 英伟达 A40 GPU、3 个 英伟达 ConnectX®-6 Dx 200Gbps 网卡、1TB 系统内存和 16TB NVMe 存储组成。OVX 计算系统可以从由 8 台 OVX 服务器组成的单集群扩展到通过 英伟达 Spectrum-3 交换架构连接的一个或多个 OVX SuperPOD(由 32 台 OVX 服务器组成),来加速大规模数字孪生模拟。

供货情况

OVX 解决方案是英伟达认证系统(英伟达-Certified Systems™),经测试和验证能够提供必要的性能、可管理性、安全性和可扩展性。英伟达 和 OEM 系统构建商将共同提供对 英伟达 OVX 解决方案和 Omniverse 软件的全方位企业级支持。

英伟达 OVX 将于今年晚些时候通过浪潮、联想和超微上市。

发布 Omniverse Cloud, 设计师和开发者可实现即时访问 Omniverse™ 平台

为了让更多用户能够访问 Omniverse,黄仁勋还在会上公布了 Omniverse Cloud。只需点击几下,协作方就能接入云端、参与到 Omniverse 当中。

这套云服务能够让艺术家、创作者、设计师和开发者即时访问英伟达 Omniverse™ 平台,允许来自数十亿台设备的用户进行 3D 设计协作和模拟。

Omniverse Cloud 所提供的服务包括:

  • Nucleus Cloud:这个简单的“一键协作式”共享工具使艺术家能够从任意地点访问和编辑大型 3D 场景,并且无需传输大量数据集;
  • Omniverse Create:该应用使技术设计师、艺术家和创作者能够一同实时构建 3D 世界;
  • View:借助云端 英伟达 RTX™ GPU 驱动的 英伟达 GeForce NOW™ 平台来流式传输完整的模拟和渲染功能,该应用可以让非技术用户查看 Omniverse 场景。英伟达创始人兼首席执行官黄仁勋表示:“远程工作的设计师可以像在同一个工作室中一样开展协作;工厂规划人员可以在真实工厂的数字孪生中设计新的生产流程;软件工程师在将自动驾驶汽车的新软件发布到车队之前先基于数字孪生模型进行测试。新一波只能在虚拟世界中完成的工作即将来到。Omniverse Cloud 将连接数千万设计师和创作者,以及数十亿未来 AI 和机器人系统。”

通过 Omniverse Cloud,创作者可以在任意地点对存储在 Nucleus Cloud 中的模型进行迭代、共享和协作,并通过发送链接即时邀请其他合作者加入会话。没有高端 GeForce® 或 英伟达 RTX 系统或者不愿建立 IT 基础架构的用户或团队只需订阅 Omniverse Cloud 计划,就可以使用 Omniverse Create 和 View 的全部功能。

在本次英伟达 GTC 主题演讲中,黄仁勋展示了一个关于未来设计的演示,演示中有三名人类设计师和一名专业 Omniverse Avatar AI 设计师在 Omniverse Cloud 中开展虚拟协作,一同修改一个建筑项目的设计。

该团队使用标准网络会议工具进行对话,同时连接到 Nucleus Cloud 中的一个场景中。一位人类设计师在 RTX 驱动的工作站上运行 Omniverse View 应用,而另外两位则通过 GeForce NOW 将 Omniverse View 传输到他们的笔记本电脑和平板电脑。

Omniverse Cloud 的完整服务套件目前正在开发中。目前可以申请抢先体验一键共享工具 Nucleus Cloud。

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  • 首发地址https://www.infoq.cn/article/YrglEdJVdVpIV4t57Kgw
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