先行迈入《黑客帝国》的世界?英伟达的 Omniverse 构想究竟是什么?

篝火营地 2021-07-15 2.5k
皮衣男了不起的「先见之明」

半导体硬件公司英伟达对于游戏玩家来说应该算是非常熟悉了。而率领该公司飞速发展的领军人物,则是被人们戏称为「皮衣男」的公司创始人兼 CEO 黄仁勋。他那高瞻远瞩的「先见之明」令人啧啧称奇,仿佛双眼可以看到其他人所无法预测的未来世界,总是能先人一步踏足有潜力在未来爆发的领域。

喜欢穿皮衣的黄仁勋

虽然可能会有人对此感到非常诧异,但说到英伟达近年来最大的成长,第一时间浮现在我脑海里的,却是「人工智能」领域。

为什么人工智能会和 GPU 扯上关系呢?

实际上,GPU 说白了就是众多矢量计算器的一个集合体。当渲染 CG 画面时,GPU 便会对以(X,Y,Z)为轴的 3D 空间进行几何学演算,而人工智能的基础技术之一机械学习算法,也需要进行大量的矩阵运算。这两者的共同点,就在于都必须最大程度地榨干矢量计算器的性能。

回想 14 年前,当时常规 CPU 的核心数还停留在 2~4 个左右,而 GPU 却已经搭载了数百个以上的矢量计算器。在这样的背景下,一个奇思妙想开始在黄仁勋的脑中生根发芽,「不仅仅是将 GPU 用于图形计算,还要让其具有通用计算的能力,并以此为基础来打造 GPU 产品」。

于是在 2007 年,世界首个 GPGPU* 专用硬件「TESLA C870」诞生。为了能打造「使用更方便的 GPGPU 设备」,同一时期英伟达还整合推出了「CUDA*」运算平台。在此之后,「TESLA*」系列在计算科学、人工智能等学术领域受到了研究者的一致追捧。最终在 2012 年,发生了仅仅以两片 GPU 作为载体的人工智能程序,对照片中事物的分辨能力超过普通人类的惊人事迹。

TESLA C870

*GPGPU:General Purpose GPU 的简称,即「以进行通用计算为目的来使用 GPU」的概念。虽然早在 2005 年 GPGPU 在学术界内部就已经成为了一个热门话题,但没想到完全不附带图像输出功能的 GPGPU 产品竟然能在这么短的时间内问世。

*CUDA:Compute Unified Device Architecture 的简称,实际上是为英伟达旗下 GPU 开发的一种 GPGPU 架构。在实装 CUDA 框架之前,用于图形计算的 GPU 如果想要进行通用计算,就必须得伪装成图形计算来处理,流程非常复杂。

*TESLA:2017 年公开的搭载 Volta 芯片的 TESLA V100 是 TESLA 系列的最后一代产品。在最新的 Ampere 芯片时代,英伟达官方起用了全新的命名规则,将该系列定名为「NVIDIA A100」。

后来英伟达在人工智能领域的建树和其公司本身的飞速发展相信就不用我再赘述了吧。目前为游戏用户打造的 GeForce 系列产品中搭载的推理加速器(TENSOR CORE)便是人工智能技术发展带来的产物之一。

TENSOR CORE

以建立数字孪生业界标准为目标的 Omniverse 构想

现在,在黄仁勋率领下的英伟达又开始向全新的领域发起挑战,那便是「Omniverse*」项目。接下来笔者将会按照顺序详细为大家讲解黄仁勋这个颇具野心的宏大构想。

*Omniverse:Omniverse 构想最初是在 2019 年发布,2021 年便推出可以实际运行的试用版,可见英伟达对其倾注的心血之多。

在当今的软硬件开发场景中,开发者们常常会用到各式各样用来处理 3D 物体的软件。比如说在 3DCG 领域,游戏玩家们应该多少都知道存在着用来制作 3D 建模的 CG 制作软件吧。而 3DCG 软件可不仅仅只是用于游戏或电影的制作,建筑行业也会经常用到这类软件。打个比方,如果现在有一家建筑公司要制作起用了新材料建设而成的建筑物的 3D 模型。因为在实际进行建设之前,必须事先针对「如果发生了火灾,那么火势会如何蔓延」等情况进行模拟,所以此时便要用到 CAE* 软件。倘若要以使用了这种材料建设而成的各式建筑物来构成都市,就必须得提前对未来的城市景观进行可视化处理,这时又要用到其他的 3D 软件。

*CAE:Computer-Aided Engineering 的简称。通常在实际制作产品样本之前,都需要先在电脑上对该物体进行模拟和测试,以此来发掘产品存在的问题和可改进的地方。

CAE 软件

从上述我提到的事例中可以看出,不同的工程中需要用到的 3D 软件是截然不同的。因此将制作而成的 3D 物体从一个软件转移到另一个软件上时,就势必要进行数据格式的转换。除此以外,当你想要对已经完成的 3D 场景进行全新的模拟处理时,肯定会产生适配性的问题,而从现有的 3D 软件中导出的 3D 物体数据又都处于黑匣子的状态,因此开发效率会受到很大的影响。

在这种情况下,如果能搭建一个各种各样 3D 软件都通用的架构,让不同厂商开发的不同类型的 3D 软件能够无缝平滑地互相导入和处理数据,难道不是一大喜事吗?这便是英伟达 Omniverse 构想的来源。

Omniverse 构想最厉害的地方,在于开发可以不在个人开发者的单一 PC 设备上完成。在接入网络之后,Omniverse 将支持复数的开发者同步对复数的 3D 软件进行实时操作。

Omniverse 概念图

还是以刚刚提到的建筑公司为例。如果现居伦敦的火灾模拟工作负责人通过观察 CAE 的实验给出了「按照现在的设计,2 层较容易起火」的结论,那么位于东京的建筑设计师立刻就可以开始着手对这一层的设计进行修改。此时身在纽约的城市设计师同样可以在保留「2 层设计有问题」的建筑物的情况下,继续进行城市的规划和设计。因为东京建筑设计师的修改内容,将会实时且自动地映射到城市规划软件的对应建筑物中。哪怕城市设计还没有完全竣工,位于悉尼的大规模灾害模拟工作负责人也能够同步对该都市发生地震时的大规模灾害场景进行模拟,因为纽约城市设计师所使用的城市规划软件会按照 Omniverse 的标准将现有的数据进行实时分享。

因为 Omniverse 构想将会是一个完全不受版权限制的开发式平台,因此硬件和软件业界都对其给予了高度评价,黄仁勋自己也自信地称「Omniverse 将成为数字孪生时代的标准规格」。不知道皮衣男的这一「全新挑战」能否再续辉煌呢?

编译:Bluestoon
来源:篝火营地
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