從小說、電影和現階段炒作趨勢來看，遊戲可能是元宇宙的一個關鍵切入點，但是從Omniverse在相關領域的布局來看，一些企業正在將這種虛實融合的技術應用於實處，且規模可觀。已經有多家企業和品牌利用Omniverse來打造基於線下場景的數字孿生方案，因此，我們不得不關注工業應用作為元宇宙切入點的潛力。
比如寶馬利用Omniverse工具複製了線下工廠，並在生成的3D虛擬場景中利用Isaac Sim引擎來模擬機器人培訓。而西門子則是與NVIDIA合作，利用Omniverse來建設工業元宇宙平台，通過虛擬仿真模擬等方式來升級傳統製造流程。
而Magic Leap、Lowe’s則在近期宣布，基於AR和Omniverse為線下門店構建數字孿生模型，通過信息可視化來提升店員的工作效率，為消費者提供更貼心的服務。值得注意的是，德國鐵路公司也開始採用Omniverse工具，並計劃對5000多個火車站進行建模，規模相當大。其目的是更好的監控、管理鐵路系統。
在今年GTA大會期間，NVIDIA舉辦了一場以Omniverse為主題的論壇，這場論壇邀請到Magic Leap CEO Peggy Johnson、西門子數字工業軟體CEO Tony Hemmelgarn、NVIDIA Omniverse和模擬部門VP Rev Lebaredian、梅賽德斯-奔馳研發IT主管Inga V. Bibra、《The Metaverse》作者Matthew Ball來探討近年來數字孿生技術在工業等場景的發展與應用。
本次論壇的主題是：數字孿生的發展，將如何推動工業「元宇宙」到來。也就是說，討論工業場景能否成為元宇宙的切入點，3D數字孿生技術能否率先讓我們看到早期元宇宙的形態等話題。感興趣就一起來了解一下：
VentureBeat：可以談談目前正在進行的「元宇宙」項目、應用、技術開發的進展嗎？
Hemmelgarn：數字孿生並不是一個新概念，西門子在相關領域一直在布局。這項技術的價值在於，它可以通過逼真的虛擬模型/場景來代表物理世界，二者之間的相似度可以做到足夠高。如果你開發的數字孿生模型足夠完整，那麼你和遠程客戶便可以更快速、更自信的做決策，這將有望加速產品開發和設計過程。
實際上，數字孿生的主要賣點就是以逼真的效果來呈現真實場景的狀態，這樣就可以在線、遠程分析工廠等場景的運營問題，還可以模擬、優化解決方案。
值得注意的是，數字孿生需要基於逼真的模擬，而不是簡單的動畫渲染。也就是說，需要模擬真實的物理特性，這樣才能在虛擬場景中訓練現實中應用的機器人算法，或是向客戶展示工廠運營的實際情況、接近實際的產品設計等內容。
Bibra：我認為，數字孿生等元宇宙相關技術將改變未來的合作方式，比如在汽車工程和製造領域，我們將可以在實時的沉浸式環境中協作、驗證複雜的組件和系統。利用數位技術進行物理模擬的好處是，可以節省硬體和成本，在線上就能實現實時的3D設計協作和共享，從而縮短開發周期。
目前，數字孿生技術還處於早期階段，因此我們通過一些實際應用場景來學習和探索，比如虛擬駕駛、工廠運營、虛擬工程等等。
Johnson：Magic Leap很早就提出了類似於Metaverse的概念，並且已經在相關領域探索12年。也許是受到疫情等因素影響，元宇宙概念在這幾年才開始興起，才有更多公司來推動創新。
目前有種說法，認為Magic Leap投入了大量資金，卻沒帶來預期的回報。但也許我們的投入還不夠多，因為僅在AR硬體領域，就還有光學等難題還未解決。開發虛實融合的AR體驗很難，不過隨著技術發展，這些難題正在逐漸得到解決。
Matthew Ball在《The Metaverse》一書中提到，新的平台需要將許多種技術結合。在我看來，元宇宙的雛形已經在一些企業級案例中嶄露頭角，未來的趨勢則是將相關的技術整合。
Lebaredian：從某種方面來講，構建元宇宙需要的技術在過去幾十年一直在發展，只是似乎到近年來才開始融合。就拿數字孿生來講，西門子等公司在更早就探索過這種技術，只是數字孿生此前還未真正流行。
NVIDIA從4、5年前就開始研發Omniverse技術，當時認為早期採用者可能來自媒體、娛樂、視覺特效等行業，然後再擴展到AEC（建築、工程和施工）、製造業等行業。我們以為，製造業、工業往往比較保守，接受3D數字孿生等新技術的速度較慢。
然而Omniverse平台正式發布後，我們卻看到了相反的趨勢。目前Omniverse的客戶和需求主要來自工業領域，因為客戶希望通過數字孿生這種仿真模擬方案來提升效率，簡化複雜的工作流程。數字孿生的另一個好處是，省去了實物原型的疊代過程，利用3D平台來設計和預覽，更節省成本、交付周期更短。
儘管目前Omniverse還處於起步階段，但已經在一些企業、工業場景看到進展，奔馳等公司也開始看到數字孿生的技術優勢。
VentureBeat：Omniverse最初的應用場景之一是機器人仿真訓練，現在該平台在持續擴展，NVIDIA甚至公布了基於Omniverse的Earth-2計劃，進一步擴大數字孿生的應用規模。看起來，就像是科幻走進現實。
那麼，西門子、Magic Leap、NVIDIA、奔馳公司是如何構建數字孿生的？目前正在使用哪些技術？
Hemmelgarn：西門子的軟體方案為客戶提供3D設計、製造模擬、計算機分析、流體動力學、數據可視化等功能。數字孿生也不是新的技術，相比於單純的3D數據可視化，它的優勢是可以規模化的模擬物理場景，這樣企業在實際操作之前，可以通過預先模擬來了解每一步該怎麼走。
比如對於汽車、飛機製造業來說，製造一款產品非常複雜，更改一個部分可能會影響產品的其他部分。因此，汽車、飛機的虛擬模型也同樣複雜，需要模擬軟體、電子元件、機械設計、製造和自動化過程等等。而數字孿生技術，剛好可以滿足這些複雜的需求。
西門子從許多客戶那了解到，擁有更全面數字孿生方案的企業更容易解決疫情中的難題，即使無法進入線下工廠，也可以在線上3D虛擬場景中設計和協作。
不過，數字孿生技術的發展才剛開始，未來還需要讓3D模擬更加逼真，更容易使用，可實時查看。這樣才能讓該技術在整個企業廣泛應用，與設計流程深度結合。
Bibra：工業元宇宙只是一個開端，接下來我們還將建立一個生態系統，其中將包含元宇宙、數字孿生概念，還將整合數據源、仿真模擬、上下文等信息，提升3D模擬的沉浸感和逼真感，允許客戶在沉浸式環境中辦公。此外，還需要發展元宇宙所需技術，比如雲服務、AI、API、數據處理等等。
同時，數據安全對於數字孿生也非常重要，保護好數據隱私才能建立信任，從而吸引更多客戶在虛擬世界中辦公。
未來，奔馳希望數字孿生可以覆蓋整個業務鏈，從而幫助員工更快速解決問題，提升工作效率。
Johnson：Magic Leap的重點策略是在AR設備之上引入解決方案生態，也就是說與其他公司、平台合作，在不同的領域應用AR方案，並將這些方案技術作為AR的內容儲備。
目前，已經有多家公司與Magic Leap合作，比如NavVis利用Magic Leap AR頭顯將數字孿生、3D掃描模型可視化；Tactile則是利用AR打造工業流程解決方案；PDC Linear利用AR來培訓，通過結合體感方案來提升培訓的沉浸感，將培訓時間縮減了80%。
整體來講，AR、數字孿生技術可提升企業的效率，帶來更高的回報。另外，企業還可以通過AR頭顯來分析數字孿生為員工帶來的具體影響。
VentureBeat：未來，構建元宇宙需要什麼樣的計算架構或計算能力？
Ball：幾十年來，我們一直在進行2D、3D模擬，市場對於實時模擬的需求一直存在，而數字孿生、元宇宙則是隨著技術發展而出現的。此前，算力和成本限制了實時模擬的複雜性，但在過去5-10年，計算機技術發展到一定成熟的水平，可支撐並擴展實時的物理模擬和計算。
對於元宇宙，不同的領域有不同的需求，這些需求也決定了計算技術的分配。實際上，元宇宙的重點是在軟體中實時模擬整個世界，構建預期中的大規模平台，並在平台上能支持規模化的商業項目、基礎設施，允許人們在上面協同工作、社交。
支撐元宇宙平台的計算能力還不存在，Intel曾預測，可能會需要將現有的計算效率提升1000倍，而Meta則認為是500倍以上。不過，考慮到元宇宙是一個連續的統一體，未來我們可以通過積累實際的應用，來慢慢縮小與元宇宙概念的差距。比如模擬國家安全基礎設施、個人房產、醫療保健、汽車製造/設計等等。
Lebaredian：不管是在仿真培訓還是數字工廠場景，實時模擬系統將不斷生成大量數據，這些數據將反映線下場景的狀態（還可以預測未來事件），對於數字孿生方案很重要。處理大量的實時數據將需要強大的計算能力。此外，光學傳感器的速度也會限制實時數據計算的能力，因此將需要一個分布式、異構的超級計算機，在任何時間、任何地點處理海量數據。
為了解決上述問題，NVIDIA正在構建一個新型網絡架構，其特點是可安全、大量的傳輸3D數據、空間數據和元數據。
Johnson：數字孿生、元宇宙將對實時渲染、快速數據傳輸、決策速度的要求很高。此前，相關的架構幾乎不存在，作業系統甚至沒有AR插件，因此Magic Leap不得不自己開發作業系統。實際上，現在的Magic Leap不止擁有複雜的AR光學和硬體技術，還在AR作業系統基礎上擴展了技術堆棧，以形成完整的AR平台/解決方案。
由於AR是一個比較新的領域，AR廠商需要從頭開始構建軟硬體生態，具有挑戰性。後來Magic Leap 2改為了安卓系統，這意味著我們可以接入現有的開發社區。通過開放Magic Leap平台，未來也可能與其他的AR平台集成，允許更多人在Magic Leap 2上運行不同的解決方案。
那麼在計算方面，除了搭載晶片進行本地計算外，還將需要Cloud XR等服務來進行雲端計算，處理視覺分析、3D掃描等複雜的計算。對於未來的元宇宙技術，雲端技術也是關鍵。
VentureBeat：XR、數字孿生、持續性實時模擬將分別在哪裡進行計算？
Ball：根據不同的應用場景，計算方式也會有不同。未來的計算形態可能會受到幾種因素影響，比如可穿戴設備的續航或散熱能力、應用的類型等等。就拿工廠來講，工人們也許可以穿戴內置本地計算機的設備，或是採用背包式PC來提供計算。
也就是說，未來的計算形態需要根據實際需求去考慮，是對現有問題的優化，沒有一個單一的答案。當然，目前來看有三種計算形式是必要存在的，比如大部分數據會在本地處理、管理和渲染，而邊緣計算、雲計算將作為補充。屆時，網絡與計算的關係將密不可分。
VentureBeat：當前已經有哪些元宇宙的基礎？
Lebaredian：計算能力、專業GPU渲染、物理模擬、AI、網際網路等等。實際上，我們還沒有充分利用現有的技術，比如如何繼承一些基礎技術去開發相關的軟體等等。
Omniverse是NVIDIA在元宇宙領域的布局，它的特點是可以將NVIDIA建立的所有基礎技術串在一起，帶來新的應用內場景。
我們正處於計算歷史的一個特殊時刻，摩爾定律完全失效了。我們必須構建的計算機類型才能繼續向前以獲得計算能力，這與我們在過去幾十年中構建的計算機類型看起來非常不同。我們不能僅僅依靠我們幾年後生產的新晶片比我們今天生產的晶片快很多倍。我們必須重新設計我們的軟體以在異構計算機上運行。
這些計算機必須是分布式的。我們正在運行的應用程式不再只是在一個地方的一台計算機上運行。它們在許多不同的計算機上運行。許多在數據中心，許多就在你的身上，就像佩吉所說的那樣。
元宇宙及其背後的技術，這是有史以來最複雜、最困難的計算機科學挑戰。模擬世界上的一切，並將虛擬版本與現實世界相結合。我無法想像有什麼比這更困難的了。它將對計算能力和數據有著永不滿足的胃口。
我認為，未來可能需要構建新的計算機類型，才能進一步推動計算能力發展，因此也需要重新設計適合的軟體。理論上，未來的計算機應該是分布式的，應用程式將在多個不同的計算機上運行，將結合本地計算和遠程雲端計算，甚至可能將計算設備穿戴在身上。總之，未來的元宇宙技術很可能會為計算機科學帶來複雜、困難的挑戰，而現在只是才剛剛起步。
VentureBeat：為了統一元宇宙標準，Khronos牽頭建立了元宇宙聯盟。接下來可否談一談3D標準對於元宇宙的意義？對於GLTF、USD等3D格式，有哪些看法？
Johnson：通用3D標準正在形成，它對於未來跨平台虛擬體驗是必要的，我們應該從現在就開始考慮這些開放的標準。
Hemmelgarn：西門子從事3D開發多年，看到了很多種3D標準。我認為，採用哪種3D標準將取決於應用場景、平台和用途。比如，動畫和仿真模擬就是兩個不一樣的應用場景。動畫可以使用視覺標準，而仿真模擬則需要某種幾何標準，因為它不只是渲染的動畫，更是可分解、可測量的3D模型。不過，CAD提供的信息過於詳細，似乎並不適合做通用的3D格式。
而從軟體開發商的角度來看，我認為應該支持客戶所推動的標準。目前，我支持USD等開放標準，但它們還需要進一步發展，才能更好的推動不同類型的應用場景。總之，元宇宙的複雜程度將遠超動畫，它的重點將包括用準確的物理模擬來做決策。
VentureBeat：工業客戶對於新3D標準的採用率如何？
Bibra：奔馳以推動行業標準聞名，我們有專門的業務組負責推動格式標準化。未來，行業標準將具有開放性，發展路徑以實際應用場景為基礎，因此將取決於工業製造商、軟體供應商、數據供應商、計算供應商共同努力。
Hemmelgarn：我認為，未來可能不止有一種通用標準，而是會混合多樣化的語言、標準，相互之間可以兼容或轉換，而且可以廣泛擴展。
VentureBeat：相比於遊戲等消費級應用場景，元宇宙等虛擬技術在工業領域的發展速度如何？
Ball：在工業場景，已經有四家大公司開始採用數字孿生技術，不過主要用於3D設計協作，而沒有用於運營模擬，而且對於數字孿生還沒有長期規劃。儘管如此，人們已經開始關注通用的3D管道和標準，以實現虛擬3D空間之間的互操作性。
也就是說，工業元宇宙/數字孿生是長期的布局，為了實現互聯的3D實時模擬，已經有人在鋪設相關的管道和標準。
VentureBeat：相似的技術是否已經在工業、遊戲等領域重複使用？比如一些工具、平台或標準？
Lebaredian：這種趨勢已經在遊戲、娛樂領域迅速發生。比如Sketchfab、Shutterstock、Turbosquid、CG Trader、Unreal/Unity內容市場，正在將USD格式作為3D模型的主要交換手段，利用現成的USD文件，人們開始構建遊戲、娛樂用途的虛擬世界，無需從頭開發3D模型。
這種趨勢在工業領域還沒有完全發生，因為表示工業數據的3D模型要更加複雜，目前幾乎沒有統一的標準。
Ball：這種趨勢在遊戲領域增長很快，比如一些虛擬商品就在被反覆使用。實際上，消費者在虛擬商品上已經花費了數百億美元，未來如果3D內容、虛擬商品可以在跨平台互通，那麼你將不需要反覆購買相似的東西。而這將需要內容開發者們與3D資產平台集成，並實現文件格式統一。同時，支持統一的標準也有望為3D資產創作者帶來商業機遇。
Lebaredian：近期，Lowe’s就發布了一系列基於真實商品的3D模型，這些模型為USD和glTF格式，可供開發者、科研人員免費使用。未來，我們將看到更多類似的情況，可能所有實體商品都會有對應的數字孿生3D模型，可應用於虛擬平台中。參考：VentureBeat