Nvidia发布Omniverse Cloud API 提升数字孪生技术
Nvidia近日推出了Omniverse Cloud应用程序编程接口（API），这标志着数字孪生软件工具的重要进展。与Ansys、Cadence和西门子等行业领军企业的合作，将推动数字孪生应用的新纪元，提升设计、模拟和运营过程。此消息在位于加州圣荷西的Nvidia GTC 2024活动上公布。
Omniverse Cloud API的推出对数字孪生技术而言是一次重大突破。开发者可以将Omniverse的核心功能直接集成到现有软件中，从而精简工作流程，加速各工业领域的数字孪生创建。GTC期间，我将在周二下午4点主持有关工业数字化和数字孪生的讨论论坛。
Nvidia首席执行官黄仁勋在GTC 2024的开幕致辞中表示：“我们展望的未来是每个制造物都有数字孪生。Omniverse作为创建和管理物理真实数字孪生的操作系统，利用生成性人工智能，我们正在革新重工产业，开启无限的创作机会。”
虽然消费者元宇宙的进展缓慢，但工业元宇宙却正在快速发展。Nvidia已经花费五年时间开发Omniverse，采用了由皮克斯设计的通用场景描述（USD）数据交换格式。对于企业，Nvidia以4500美元的年费许可使用Omniverse，而Omniverse Cloud API的推出是此次GTC活动的一个亮点。
Nvidia模拟副总裁Rev Lebaredian在与GamesBeat的新闻发布会上指出：“Omniverse是构建和部署基于物理的工业数字化应用的平台，是人工智能向物理领域过渡的反馈循环。Omniverse不仅是工具，更是提升现有工具的生态系统，能够连接到像西门子、Autodesk和Adobe等全球最大的设计、CAD和仿真平台。”他还提到，像西门子和Ansys这样的软件合作伙伴利用Omniverse创造创新工具和服务，客户如宝马、亚马逊机器人和三星也利用Omniverse开发自己的工具，连接其工业运营。
生成性人工智能和数字孪生正在改变各行业公司设计、制造和运营产品的方式。传统上，企业依赖于实体原型和昂贵的修改，导致创新受限和市场发布周期延长。Lebaredian表示，数字孪生理论倡导在数字上构建工厂，现实地模拟所有操作，从而在开工前进行迭代设计优化。
一旦投入运营，数字孪生就能基于传感器收集的实时数据快速进行再配置，优化生产过程，大幅降低成本。Lebaredian还提到，重工业正在面临劳动力短缺、供应链限制和复杂的地缘政治环境，这迫使企业加快自主化和软件解决方案的应用。他表示：“他们正在创建数字孪生，设计、模拟、建造、运营和优化资产及流程。这种方法提高了运营效率，节省了数十亿成本。一旦建立，这些数字孪生将成为机器人系统和人工智能虚拟训练环境的基础，确保在虚拟环境中开发的算法在现实世界中有效执行。”
Omniverse Cloud API的优势
Nvidia的Omniverse Cloud API将提升工业元宇宙的能力。新发布的五个Omniverse Cloud API为开发者提供了强大的工具，包括：
1. USD Render: 从OpenUSD数据生成完全的光线追踪渲染图。
2. USD Write: 允许用户修改和交互OpenUSD数据。
3. USD Query: 便于场景查询和互动场景。
4. USD Notify: 跟踪USD的变化并提供更新。
5. Omniverse Channel: 通过连接用户和工具增强协作体验。
Lebaredian表示：“Omniverse Cloud API使开发者可以将Omniverse技术集成到他们现有的应用和工作流中，提供了独立软件供应商（ISV）实时渲染工具的全面互操作性和跨设备协作的潜力。”这些API将于今年晚些时候在微软Azure上提供，允许开发者为企业或消费者提供托管服务，全球领先的工业软件公司正在采用这些API，覆盖数十万用户，以西门子为首。
西门子等公司已经将Omniverse Cloud API纳入它们的产品。西门子正在通过将这些API集成到其基于云的产品生命周期管理软件Teamcenter X中来提升其Xcelerator平台。
西门子董事长兼首席执行官Roland Busch表示：“通过Nvidia Omniverse API，西门子为客户提供生成性人工智能，以创建更具沉浸感的基于物理的数字孪生。这种集成使团队能够在物理生产开始前虚拟设计、构建和测试下一代产品和制造工艺。”
Ansys和Cadence也在利用Omniverse Cloud API，以确保在其软件解决方案中实现数据互操作性和实时可视化，尤其是在自动驾驶车辆和数字孪生平台中。随着对自动机器需求的增加，优化工作流变得至关重要。Omniverse Cloud API弥补了模拟工具、传感器解决方案和基于人工智能的监控系统之间的差距，促进了机器人和自动驾驶车辆的快速开发。
微软新兴技术部门的企业副总裁Andy Pratt强调：“工业数字化的下一个阶段已经开始。借助于部署在微软Azure上的Nvidia Omniverse API，全球组织可以连接、协作并增强其现有工具，开创下一代基于人工智能的数字孪生。”
Omniverse Cloud API的推出标志着全球工业数字化转型的一个变革时刻。通过利用Nvidia的人工智能驱动技术，企业能够实现前所未有的创新和效率，彻底改变它们在数字时代的设计、模拟、建造和运营流程。
使用Omniverse Cloud API的工业软件公司包括Ansys、Cadence、达索系统、Hexagon、微软、罗克韦尔自动化、西门子和Trimble等。
Nvidia与西门子的合作
西门子全力拥抱Omniverse和数字孪生技术。西门子Xcelerator平台提供增强产品生命周期管理的沉浸式可视化工具。西门子已开始在其Xcelerator平台应用中采用新的Nvidia API，首个应用为Teamcenter X。
Teamcenter X是西门子的基于云的产品生命周期管理（PLM）软件，各规模企业需借助此工具扩展产品开发。通过将Nvidia Omniverse与Teamcenter X集成，西门子使其工程团队能够创建高度沉浸的物理真实数字孪生，从而减少工作流程的低效和错误。
西门子与索尼的合作展示了增强现实设计如何更有效地吸引用户。借助Omniverse API，高级应用如材料应用、照明环境和物理基础渲染中的场景资产，将通过生成性人工智能显著加速。
AI集成将上下文化工程数据，呈现实际条件，为利益相关者——包括销售和营销团队、决策者和客户——提供产品外观的洞察。通过将Omniverse Cloud API与Xcelerator平台连接，西门子让客户能够利用基于物理的渲染改进其数字孪生，推动工业规模的设计和制造项目向前发展。通过生成性人工智能，用户可无缝生成3D对象或高动态范围图像背景，从而在上下文中查看资产。
此集成使像现代液化天然气运输船制造领导者HD Hyundai这样的公司，能够在Teamcenter X中直接可视化复杂的工程挑战。在Nvidia GTC上，西门子和Nvidia展示了HD Hyundai如何使用该软件来可视化可能由超过700万个部件组成的液化天然气运输船的数字孪生，这有助于在生产之前进行产品验证。
变革数据中心设计
Nvidia利用Omniverse设计先进数据中心的数字孪生。同时，公司还推出了利用Omniverse数字孪生构建下一代数据中心的数字蓝图，得到了Ansys、Cadence、Patch Manager、施耐德电气、Vertiv等公司的支持。
Nvidia指出，开发、模拟和推出现代数据中心是一项复杂的任务，需要仔细考虑性能、能源效率和可扩展性。这涉及到计算网络设计、CAD建模、机械、电气和热工程等多个领域的高技能工程师团队的合作。这些自然指的是黄仁勋常常提到的“主权AI”数据中心。
在展览现场，Nvidia展示了一款在Omniverse中设计的全功能数据中心数字孪生。该创新设计包括液冷系统中的AI超级计算机，配备两个机架、18个Grace CPU和36个Nvidia Blackwell GPU，所有组件通过第四代Nvidia NVLink交换机相互连接。
为了加快新数据中心的推出，Nvidia最初使用与Omniverse连接的软件工具创建了其数字孪生。工程师统合并以完全物理和真实的精确度可视化多个CAD数据集，利用基于Omniverse API的Cadence Reality数字孪生平台。
新实施的GB200集群将在Nvidia的一座传统数据中心中替代现有集群。为启动数字构建，Kinetic Vision利用NavVis VLX可穿戴激光扫描仪生成精确的点云数据和设施的全景图像。工程师利用Prevu3D软件去除了当前集群并将点云转换为3D网格，生成设施的准确3D模型，以模拟新的数字数据中心。
通过使用Cadence Reality平台与Omniverse集成，工程师以增强的精度和现实性可视化多个CAD数据集。该集成为团队提供了一个强大的计算环境，能够无缝开发基于OpenUSD的3D应用。
Omniverse Cloud API还增强了与包括Patch Manager和Nvidia Air在内的各类工具的互操作性。利用Patch Manager，工程师团队设计了其集群和网络基础设施的物理布局，以确保电缆长度的准确性和适当的路由。
此次演示展示了数字孪生如何使用户能够在生产实体前彻底测试、优化和验证数据中心设计。通过数字孪生可视化数据中心性能，团队能够微调设计并为潜在场景做好准备。
此外，用户还可以通过平衡各种边界条件——如电缆长度、电源、冷却和空间——在整体设计过程中优化数据中心和集群设计。这使得工程师和设计团队能比以往更有效地上线他们的集群。
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