Nvidia stellt Omniverse Cloud APIs vor und revolutioniert die Technologie für digitale Zwillinge
Nvidia hat die Omniverse Cloud Application Programming Interfaces (APIs) vorgestellt, was einen bedeutenden Fortschritt in der Software für digitale Zwillinge darstellt. Mit der Beteiligung führender Unternehmen wie Ansys, Cadence und Siemens stehen diese APIs bereit, um eine neue Ära digitaler Zwillingsanwendungen einzuleiten und Design-, Simulations- sowie Betriebsprozesse zu verbessern. Diese Ankündigung wurde während der Nvidia GTC 2024 in San Jose, Kalifornien, verkündet.
Die Einführung der Omniverse Cloud APIs ist ein Wendepunkt für die Technologie der digitalen Zwillinge. Durch die Integration zentraler Funktionen von Omniverse direkt in bestehende Softwareanwendungen können Entwickler nun Arbeitsabläufe optimieren und die Erstellung digitaler Zwillinge in verschiedenen Industrien beschleunigen. Ich werde am Dienstag um 16 Uhr während der GTC ein Panel über industrielle Digitalisierung und digitale Zwillinge moderieren.
„Wir stellen uns eine Zukunft vor, in der alles, was hergestellt wird, digitale Zwillinge hat“, sagte Jensen Huang, CEO von Nvidia, in seiner Eröffnungsrede bei der Nvidia GTC 2024. „Omniverse fungiert als Betriebssystem zur Erstellung und Verwaltung physisch realistischer digitaler Zwillinge. Durch den Einsatz generativer KI und Omniverse revolutionieren wir schwere Industrien und eröffnen unendliche Möglichkeiten für Kreative.“
Während der Fortschritt im Konsumenten-Metaverse schrittweise verläuft, gewinnt das industrielle Metaverse schnell an Fahrt. Nvidia hat fünf Jahre in die Entwicklung von Omniverse investiert und nutzt dafür das von Pixar entwickelte Universal Scene Description (USD)—ein Datenaustauschformat für 3D-Simulationen. Für Unternehmen lizenziert Nvidia Omniverse für 4.500 Dollar jährlich, und die Einführung der Omniverse Cloud APIs ist ein Highlight dieser GTC-Veranstaltung.
„Omniverse ist eine Plattform zur Erstellung und Bereitstellung physikbasierter Anwendungen für die industrielle Digitalisierung. Sie bildet einen Feedbackzyklus, durch den KI in die physische Welt überführt wird. Omniverse ist nicht nur ein Werkzeug; es ist ein Ökosystem, das bestehende Werkzeuge verbessert und mit den größten Design-, CAD- und Simulationsplattformen wie Siemens, Autodesk und Adobe verbindet“, erklärte Rev Lebaredian, Vizepräsident für Simulation bei Nvidia, während eines Pressegesprächs mit GamesBeat. „Unsere Softwarepartner wie Siemens und Ansys nutzen Omniverse zur Entwicklung innovativer Werkzeuge und Dienstleistungen. Kunden wie BMW, Amazon Robotics und Samsung verwenden Omniverse zur Entwicklung ihrer eigenen Werkzeuge und zur Verknüpfung ihrer industriellen Abläufe.“
Sowohl generative KI als auch digitale Zwillinge transformieren die Art und Weise, wie Unternehmen in unterschiedlichen Bereichen Produkte entwerfen, herstellen und betreiben.
Traditionell waren Unternehmen auf physische Prototypen und kostspielige Änderungen für umfangreiche Industrieprojekte angewiesen, was kostspielig und fehleranfällig war. Dies schränkte Innovation und die Markteinführungszeit ein, so Lebaredian.
Die Theorie der digitalen Zwillinge schlägt vor, eine Fabrik digital zu konstruieren, um alle Operationen realistisch zu simulieren, wodurch iterative Designverfeinerungen vor dem Baubeginn ermöglicht werden. Sobald der digitale Zwilling in Betrieb ist, erleichtert er schnelle Umkonfigurationen basierend auf Echtzeitdaten, die durch Sensoren gesammelt werden, optimiert die Produktionsprozesse und senkt die Kosten erheblich.
Lebaredian merkte an, dass die Schwerindustrie mit Arbeitskräftemangel, Einschränkungen in der Lieferkette und einem komplexen geopolitischen Umfeld zu kämpfen hat, was die Dringlichkeit fördert, Autonomie und Softwarelösungen zu übernehmen. „Sie schaffen digitale Zwillinge, um Vermögenswerte und Prozesse zu entwerfen, zu simulieren, zu bauen, zu betreiben und zu optimieren“, erklärte er. „Dieser Ansatz verbessert die Betriebseffizienz und spart Milliarden an Kosten. Sobald diese digitalen Zwillinge etabliert sind, werden sie zur Grundlage für robotergestützte Systeme und virtuelle Trainingsumgebungen für KI, um sicherzustellen, dass in virtuellen Umgebungen entwickelte Algorithmen auch in der realen Welt effektiv arbeiten.“
Omniverse Cloud APIs
Die Nvidia Omniverse Cloud APIs werden die Möglichkeiten des industriellen Metaverses erheblich erweitern.
Die fünf neu eingeführten Omniverse Cloud APIs bieten Entwicklern ein starkes Toolkit, einschließlich:
1. USD Render: Erzeugt vollständig raytracete Renderings aus OpenUSD-Daten.
2. USD Write: Ermöglicht Benutzern, OpenUSD-Daten zu ändern und zu interagieren.
3. USD Query: Erleichtert Szenenanfragen und interaktive Szenarien.
4. USD Notify: Verfolgt Änderungen in USD und gibt Updates.
5. Omniverse Channel: Verbessert die Zusammenarbeit durch die Verbindung von Benutzern und Werkzeugen über Szenen hinweg.
„Omniverse Cloud APIs versetzen Entwickler in die Lage, Omniverse-Technologien für OpenUSD und RTX direkt in ihre bestehenden Anwendungen und Arbeitsabläufe zu integrieren“, sagte Lebaredian. „Dies bietet ISVs (Independent Software Vendors) umfassende Interoperabilität mit Omniverse über Echtzeit-Rendering-Tools und ermöglicht eine Zusammenarbeit über verschiedene Geräte hinweg. Diese APIs werden später in diesem Jahr auf Microsoft Azure zugänglich sein, sodass Entwickler verwaltete Dienstleistungen für Unternehmen oder Verbraucher anbieten können. Die führenden industriellen Softwareunternehmen der Welt implementieren diese APIs, wobei Siemens der erste ist.“
Unternehmen wie Siemens und Ansys integrieren bereits die Omniverse Cloud APIs in ihre Plattformen. Siemens beispielsweise verbessert seine Xcelerator-Plattform durch die Integration dieser APIs in seine cloudbasierte Produktlebenszyklusmanagementsoftware Teamcenter X.
„Durch die Nvidia Omniverse API statten wir unsere Kunden mit generativer KI aus, um noch immersivere, physikbasierte digitale Zwillinge zu erstellen“, erklärte Roland Busch, Präsident und CEO von Siemens AG. „Diese Integration ermöglicht es Teams, zukünftige Produkte und Fertigungsprozesse virtuell zu entwerfen, zu bauen und zu testen, bevor die physische Produktion beginnt.“
Ich habe Busch im Januar 2024 bezüglich digitaler Zwillinge auf der CES 2024 interviewt.
Ansys und Cadence setzen ebenfalls Omniverse Cloud APIs ein, um die Dateninteroperabilität und die Echtzeitvisualisierung innerhalb ihrer Softwarelösungen für autonome Fahrzeuge und digitale Zwillingsplattformen sicherzustellen.
Mit dem Anstieg der Nachfrage nach autonomen Maschinen wird die Notwendigkeit effizienter Arbeitsabläufe entscheidend. Die Omniverse Cloud APIs schließen die Lücke zwischen Simulationswerkzeugen, Sensorsystemen und KI-basierten Überwachungssystemen und erleichtern die schnelle Entwicklung von Robotern und autonomen Fahrzeugen.
„Die nächste Phase der industriellen Digitalisierung hat begonnen“, betonte Andy Pratt, Corporate Vice President bei Microsoft Emerging Technologies. „Mit Nvidia Omniverse APIs, die auf Microsoft Azure gehostet werden, können Organisationen weltweit ihre bestehenden Werkzeuge verbinden, zusammenarbeiten und verbessern, um die nächste Generation von KI-fähigen digitalen Zwillingen zu gestalten.“
Die Einführung der Omniverse Cloud APIs stellt einen transformativen Moment in der digitalen Transformation von Industrien weltweit dar. Durch die Nutzung von Nvidias KI-gesteuerter Technologie können Unternehmen beispiellose Innovation und Effizienz erreichen, die ihre Design-, Simulations-, Bau- und Betriebsprozesse im digitalen Zeitalter revolutionieren.
Industrie-Softwareunternehmen, die Omniverse Cloud APIs nutzen, sind unter anderem Ansys, Cadence, Dassault Systèmes, Hexagon, Microsoft, Rockwell Automation, Siemens und Trimble.
Partnerschaft zwischen Nvidia und Siemens
Siemens engagiert sich voll und ganz für die Annahme von Omniverse und der Technologie digitaler Zwillinge. Die Siemens Xcelerator-Plattform bietet immersive Visualisierungstools, die das Produktlebenszyklusmanagement verbessern. Siemens hat begonnen, die neuen Nvidia APIs in seinen Anwendungen der Xcelerator-Plattform zu integrieren, beginnend mit Teamcenter X.
Teamcenter X ist die cloudbasierte Produktlebenszyklusmanagementsoftware (PLM) von Siemens, auf die Unternehmen jeder Größe zur Skalierung der Produktentwicklung angewiesen sind.
Durch die Integration von Nvidia Omniverse in Teamcenter X stattet Siemens seine Ingenieurteams aus, um hochgradig immersive, fotorealistische, physikbasierte digitale Zwillinge zu erstellen und dabei Workflow-Effizienzen zu minimieren und Fehler zu reduzieren.
In Zusammenarbeit mit Sony demonstrierte Siemens, wie verbessertes XR-Design Benutzer effektiver einbinden kann.
Mit Omniverse APIs werden Arbeitsabläufe wie Materialanwendung, Beleuchtung von Umgebungen und unterstützende Szenen in physikbasierten Renderings erheblich beschleunigt durch generative KI.
Die KI-Integrationen kontextualisieren Ingenieurdaten, um reale Bedingungen widerzuspiegeln, und bieten den Beteiligten—darunter Vertriebs- und Marketingteams, Entscheidungsträger und Kunden—erweiterte Einblicke in das Auftreten von Produkten.
Durch die Verknüpfung der Omniverse Cloud APIs mit der Xcelerator-Plattform ermöglicht Siemens seinen Kunden, ihre digitalen Zwillinge mit physikbasiertem Rendering zu verbessern und industrielle Design- und Fertigungsprojekte voranzutreiben. Mit Fähigkeiten der generativen KI können Benutzer nahtlos 3D-Objekte oder Hintergründe mit hohem Dynamikbereich erzeugen, um Vermögenswerte im Kontext zu betrachten.
Diese Integration ermöglicht es Unternehmen wie HD Hyundai, einem führenden Anbieter nachhaltiger Schiffsherstellung, komplexe Ingenieurchallenges direkt innerhalb von Teamcenter X zu visualisieren. Auf der Nvidia GTC demonstrierten Siemens und Nvidia, wie HD Hyundai die Software nutzen kann, um digitale Zwillinge von Flüssigerdgasterminallschiffen zu visualisieren, die aus über 7 Millionen Teilen bestehen können, und die Produktvalidierung vor der Produktion zu unterstützen.
Revolutionierung des Designs von Rechenzentren
Nvidia nutzt Omniverse zur Gestaltung digitaler Zwillinge fortschrittlicher Rechenzentren.
Das Unternehmen stellte auch einen digitalen Plan für den Bau von Rechenzentren der nächsten Generation vor, der auf Omniverse digitalen Zwillingen basiert und von Ansys, Cadence, Patch Manager, Schneider Electric, Vertiv und anderen unterstützt wird.
Nvidia stellte fest, dass die Entwicklung, Simulation und Einführung moderner Rechenzentren eine komplexe Aufgabe darstellt, die sorgfältige Überlegungen zu Leistung, Energieeffizienz und Skalierbarkeit erfordert. Dabei ist die Zusammenarbeit von Teams hochqualifizierter Ingenieure aus verschiedenen Fachbereichen, darunter Design von Computing und Netzwerken, CAD-Modellierung sowie mechanische, elektrische und thermische Ingenieurwesen, unerlässlich. Diese beziehen sich unweigerlich auf die „sovereign AI“-Rechenzentren, über die Jensen Huang häufig spricht.
Auf der Messe präsentierte Nvidia einen vollständig funktionsfähigen digitalen Zwilling eines Rechenzentrums, das innerhalb von Omniverse gestaltet wurde. Das innovative Design umfasst KI-Supercomputer innerhalb eines flüssigkeitsgekühlten Systems mit zwei Racks, 18 Grace CPUs und 36 Nvidia Blackwell GPUs, die alle über Nvidia NVLink-Schalter der vierten Generation miteinander verbunden sind.
Um die Einführung neuer Rechenzentren zu beschleunigen, hatte Nvidia zunächst seinen digitalen Zwilling erstellt, indem es Softwarewerkzeuge verwendete, die über Omniverse verbunden waren. Ingenieure vereinheitlichten und visualisierten mehrere CAD-Datensätze mit vollständiger physischer und fotorealistischer Genauigkeit in Universal Scene Description (OpenUSD) und nutzten die Cadence Reality-Plattform für digitale Zwillinge, die von Omniverse APIs unterstützt wird.
Der neu implementierte GB200-Cluster ist dazu bestimmt, einen bestehenden Cluster in einem der Legacy-Rechenzentren von Nvidia zu ersetzen. Zur Initiierung des digitalen Baus setzte Kinetic Vision den tragbaren Lidar-Scanner NavVis VLX ein, um präzise Punktwolken- und Panorama-Daten der Einrichtung zu erfassen.
Mit der Prevu3D-Software entfernten die Ingenieure die aktuellen Cluster und wandelten die Punktwolke in ein 3D-Netz um, um ein akkurates 3D-Modell der Einrichtung zu erstellen, mit dem das neue digitale Rechenzentrum simuliert werden konnte.
Durch die Nutzung der Cadence Reality-Plattform in Kombination mit Omniverse visualisierten die Ingenieure mehrere CAD-Daten mit verbesserter Präzision und Realismus. Die Integration bot eine robuste Computerumgebung, die es Teams ermöglichte, OpenUSD-basierte 3D-Anwendungen nahtlos zu entwickeln.
Die Omniverse Cloud APIs verbesserten zudem die Interoperabilität mit verschiedenen Tools, darunter Patch Manager und Nvidia Air. Mithilfe des Patch Managers entwarf das Ingenieurteam das physische Layout seines Clusters und der Netzwerkinfrastruktur, um präzise Kabellängen und eine korrekte Verkabelung sicherzustellen.
Die Demonstration verdeutlichte, wie digitale Zwillinge es Benutzern ermöglichen können, Rechenzentrumsdesigns gründlich zu testen, zu optimieren und zu validieren, bevor deren physische Pendants produziert werden. Durch die Visualisierung der Rechenzentrumsleistung mithilfe digitaler Zwillinge können Teams Designs verfeinern und sich auf potenzielle Szenarien vorbereiten.
Darüber hinaus können Benutzer die Designs von Rechenzentren und Clustern verfeinern, indem sie verschiedene Randbedingungen—wie Kabellängen, Stromversorgung, Kühlung und Platz—im gesamten Designprozess ausbalancieren. Dies ermöglicht Ingenieuren und Designteams, ihre Cluster effizienter und effektiver online zu bringen als je zuvor.
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