什么是 SimReady?

SimReady,即“仿真就绪”,是指一种物理精准的 3D 资产和数字孪生标准及其生态系统,这类资产融合了真实世界属性、行为和数据绑定 (例如物理属性)。

仿真就绪型资产基于通用场景描述 (OpenUSD) 构建,对于工业、机器人开发和辅助驾驶系统中的高级仿真和 物理 AI 训练至关重要。

SimReady 资产的工作原理如何?

仿真就绪型资产是基于 OpenUSD 构建的全保真数字对象。这些数字资产代表了几何体、物理属性、外观和标注,并将持续演进,以囊括准确表现与模拟真实世界对象所需的所有特性。

当一个仿真就绪型资产被加载到如 NVIDIA Isaac Sim™ 这样的框架中,仿真运行时会通过 OpenUSD 中的对象表示,利用丰富的上下文数据,为包括物理、AI 和传感器模型在内的等多种模态提供支持。这实现了逼真的资产行为,例如对机械臂抓取物体的精确模拟。

通过利用统一的框架来开发和标准化内容能力与合规性,这些资产可以在不同的仿真运行时和项目中修改、扩展或复用。它们对于创建物理精准的数字孪生以及生成高质量的合成训练数据至关重要,这些数据可用于物理 AI 和机器学习。该流程使开发者能够在安全、可扩展的虚拟环境中测试并验证辅助驾驶系统,然后再进行现实世界部署。

为优化 AI 工厂的设计、仿真、部署和运营,SimReady 资产可使用电力、冷却和机械系统的 3D 模型填充 AI 工厂的数字孪生体。

物理 AI 开放数据集

该数据集专为机器人开发和仿真研究设计,以 OpenUSD 格式提供 3D 仓库对象,帮助开发者构建、测试和验证用于现实世界部署的物理 AI 模型。

相关内容

SimReady 资产是如何构建的?

仿真就绪型资产的创建涉及捕获对象的几何形状、外观和真实世界的物理行为,然后将该数字表示结构化,以包含所有必要的仿真输入。这包含了在 OpenUSD 中进行概念性数据映射资产结构化的许多最佳实践。

SimReady 资产具有哪些特性?

仿真就绪型资产包含能够在合成环境中实现强大交互的特性,例如:

  • 语义标注:通过验证感知系统的对象识别和分类,为机器学习提供基础事实。
  • 非视觉传感器和非视觉材料属性:通过包含影响传感器响应但人眼不可见的属性 (如材料特性) 实现精准的非视觉传感器仿真 (如雷达、激光雷达、热成像)。
  • 碰撞形状:定义物理边界,决定物体在仿真环境中如何相互作用和碰撞。
  • 质量属性:包含重量、质心和惯性数据,使得在仿真过程中能够进行逼真的物理计算。
  • 材料细节:说明材料表面特性,如摩擦力、弹性以及影响物体行为和外观的视觉属性。

列出的特性代表了常见示例,但根据资产类型,可能还存在其他属性。

SimReady 资产如何使用?

开发者可以在各种仿真场景中组合、配置和部署仿真就绪型资产——包括工业自动化和机器人开发。经过验证后,仿真就绪型资产还可以作为基础真实模型,用于训练 AI 智能体,从事机器人开发、辅助驾驶感知制造优化等领域的训练。

为什么标准化对于扩展数字孪生仿真至关重要?

企业组织依赖数字孪生在虚拟环境中安全地验证设计并训练 AI 系统。然而,该行业正面临一些挑战:

  • 碎片化:当数字资产孤立创建时 (使用自定义格式),它们会变得封闭并局限于特定用例。
  • 统一障碍:没有任何单一实体能够统一所有这些跨领域的解决方案,从而阻碍了真正的互操作性。

这种碎片化的方法切实地阻碍了协作,阻止了资产复用,并减缓了整体进展。

解决方案在于整合整个生态系统共同进行标准化,而不是继续采用定制、不兼容的方法。SimReady 通过引入一种任何人都可以采用并跨行业应用的开放、标准化的数字孪生资产生成工作流,直接解决了这一生态系统问题。

SimReady 正由关键行业参与者积极实践和推动:

  • NVIDIA 及其合作伙伴在多个领域对仿真就绪型范例和资产进行实战测试,以验证和优化他们自己的物理产品。
  • 生态系统治理:OpenUSD 联盟 (AOUSD) 汇集了供应商、合作伙伴和关键企业组织,以确保该标准在所有领域的持续演进和发展。

这种协作方法意味着资产不仅具有视觉准确性和行为一致性,而且在其整个生命周期中,还可与各种仿真工具、工作流和运行时互操作。

SimReady 是一款实用且不断发展的解决方案,可助力各行业协同创新,打造可靠、可组合且可互操作的数字孪生模型,为物理 AI 的未来奠定基础。SimReady 标准化工作流作为一份动态文档,详细说明了识别领域专家、起草资产规范、执行数据映射和差距分析、开发参考流程以及推动行业采用等步骤。

SimReady 的真实世界用例

仿真就绪是构建物理精准数字孪生的基础。通过从数字资产中获取真实世界属性和行为,仿真就绪型资产更大限度地提高了 3D 内容在机器人开发、制造、医疗健康和辅助驾驶系统中的适用性。

工业自动化和机器人开发

构建逼真的工业仿真需要数千个 3D 资产。仿真就绪型资产通过为仿真场景提供可靠、物理精准的 3D 模型,加速工业环境中 AI 驱动的机器人和其他智能体的开发与测试。

数字孪生开发

仿真就绪型资产允许团队通过提供标准化的 3D 模型 (如叉车、货架和传送带) 来创建仓库、工厂、数据中心和智能空间的数字孪生,这些模型能够精准地模拟工作流、资源移动和机器人交互。这使得在现实世界部署变更之前就能优化布局和生产力,并支持智能机器人训练。

辅助驾驶

训练辅助驾驶系统需要高度真实、多样化的环境。仿真就绪型资产提供了带有标签、照片级逼真的街道物体、车辆、行人以及虚拟危险场景,加速了传感器验证和 AI 模型训练。

医疗健康和智慧城市

医院、零售空间和城市基础设施的数字孪生可以改进安全性分析、流程管理和效率规划。仿真就绪型资产支持创建用于医院和城市基础设施的安全规划和效率分析的复杂环境。

SimReady 有哪些优势?

仿真就绪型资产遵循特定模式,以解决企业组织在构建数字孪生、机器人开发和 AI 驱动解决方案时面临的最大挑战,包括速度、规模、可靠性和跨平台兼容性。通过采用仿真就绪内容,团队可以加速产品开发、降低部署风险,并将运营效率提升到新的水平,从而使高级仿真和智能自动化惠及每个行业。

真实世界模型精度

仿真就绪型资产具有照片级逼真度,并符合物理精准,能够反映仿真环境 (如数字孪生) 中的真实世界行为。

灵活性和模块化

仿真就绪型资产利用了通用场景描述的模块化和灵活性,使开发者能够将 3D 资产集成到任何工作流或虚拟世界中。

一致性

从事数字孪生开发的 3D 开发者可以在其资产库中保持一致性,并能够快速构建虚拟世界。

可扩展性

仿真就绪型资产支持大规模虚拟训练与测试,加速机器人开发、制造业和其他行业的物理 AI 开发。

SimReady 开发和标准化

仿真就绪型开发和标准化为仿真就绪的 3D 资产奠定了基础,为数字孪生、机器人开发和 AI 训练创造了可互操作的数字内容。这种不断发展的框架通过以下三个关键原则确保虚拟资产不仅具有视觉准确性,还具有功能一致性:

  1. 功能扩展:通过融入更复杂的特性 (如高级物理行为和铰接部件),扩展仿真就绪资产的能力,以支持复杂且逼真的仿真。
  2. 工作流扩展:自动将大量 Target 资产转换并验证为仿真就绪的 OpenUSD 格式,从而实现大规模数字环境与训练数据集的高效生产。
  3. 标准化审查:定义如何在 OpenUSD 中表示仿真就绪特性,以确保它们通过越来越多的兼容工具和平台在整个生态系统中得到普遍支持。

SimReady 标准化面临的挑战

在快速发展的技术环境中,仿真就绪标准化面临关键挑战。为确保该框架的长期可行性,必须解决以下问题:

范围随技术演进

快速的技术变革使得为仿真就绪特性和工作流定义适当且持久的范围变得困难。

行业特定需求

不同的行业有不同的需求、优先级和惯例。持续的标准化需要广泛的跨行业协作,以降低模糊性并确保相关性。

跨仿真运行时集成

随着行业和仿真解决方案不断发展,维持不同仿真框架、工具以及下游应用的兼容性将变得越来越复杂。

SimReady 标准化工作流有助于缓解这些挑战。正如文档中详述的那样,这一协作式、分阶段的流程可确保标准的持续迭代和优化,确保框架保持相关性并适应未来技术进步和行业需求。

如何开始使用 SimReady

利用以下工具、标准和资源开始使用和创建仿真就绪型资产。

  • 在 Isaac Sim 中探索资产:首先从 NVIDIA 的物理 AI 数据集Lightwheel 庞大的库中下载资产,然后在 NVIDIA Isaac Sim 中试用。
  • 遵循标准化工作流:按照 SimReady 标准化工作流为您的仿真项目逐步构建和验证资产能力。
  • 获取参考规范:首先下载 SimReady Foundation SDK,以跨运行时扩展仿真就绪内容。
  • 获得 OpenUSD 认证:通过获取 NVIDIA-Certified Professional 的 OpenUSD 开发认证来验证您在构建 3D 内容工作流方面的专业知识。
  • 为生态系统做出贡献:利用您的领域专业知识,通过 OpenUSD 联盟 (AOUSD) 为 OpenUSD 和仿真就绪标准的持续发展做出贡献。