CMU 与超过 20 家研究机构共同开放的 Genesis 生产型物理引擎

什么是Genesis？

由卡内基梅隆大学、马里兰大学、斯坦福大学及麻省理工学院等研究机构共同开发的开源生成式物理引擎——Genesis，具备高度精准地再现世界万物的能力。该引擎能够通过简易的语言表达快速创建精确的物理模拟场景，涵盖物体移动轨迹、人物动作以及机器人行为策略等方面内容。其特点在于极高的物理学准确性、超快的速度（约是现实世界的430,000倍），并采用了用户友好的Python编程接口设计。Genesis还支持广泛材料类型和多种物理现象的仿真，构建了一个轻量级且运行速度极快的机器人模拟环境，并配备了高性能的照片级真实渲染系统。此引擎能够将用户的自然语言输入转化为可利用的数据模型，供生成式数据处理使用。其主要面向通用机器人的应用、具身人工智能及物理学AI领域的研发工作，标志着在物理仿真与机器人技术领域取得了显著进展。

Genesis的核心特性

• 物理学仿真：仿真多种材质及物理效应，涵盖物体移动、撞击以及流体力学等方面。
• 机器人模拟呈现一个轻便且运行迅速的机器人模拟环境，兼容各类机器人物种，涵盖机械手臂、多足行走机甲、飞行器及柔性构造的自动化设备。
• 如同摄影作品般的渲染效果具备高效且迅捷的照片级真实感渲染引擎，能够创建出高水准的视觉效果。
• 创建型数据平台把用户以自然语言形式提供的描述转化为数据结构，应用于创建仿真环境。
• 互动式的三维环境提供全面互动的三维场景创建服务，涵盖家庭内部设计及游戏世界等领域。
• 创建开放式世界的物品能够创造适用于开放世界的连接型物件，并提供高精度的网格资源。
• 柔性机器人的仿生设计旨在对软体机器人进行高度真实的仿真，例如模仿蠕虫或是制作灵活的夹爪。
• 脸部表情动画与声音协调一致创建与声音协调的面部表情和动态，以达到高度真实的 facial animation 效果。

关于Genesis的核心技术机制

• 普遍使用的物理模拟器自始至终进行开发，整合多种物理仿真引擎，包括但不限于刚体动力学、MPM（物质点法）、SPH（光滑质点流体动力学）、FEM（有限元分析）和PBD（基于位置的动力学），以达成高度准确的物理效果模拟。
• 构建代理系统架构于核心物理引擎之上的应用，用于自动化的数据创建工作，涵盖视频内容、相机移动模式、人物行为模拟及机器人操作方案等方面。
• 可导仿真实验提供对可微仿真的支持，使仿真流程能够与机器学习技术相融合，应用于培训及优化过程中。
• 多种模式的融合整合物理仿真和包括视觉呈现、运动追踪、声音合成在内的多种多媒体技术，以达到全方位的沉浸式体验。
• 多平台适应性该设计旨在支持多种操作系统及不同的计算平台，包括CPU、Nvidia图形处理器、AMD图形处理器以及Apple Metal等。

Genesis项目的站点位置

• 官方网站：github.io上的genesis-embodied-ai项目页面
• Git存储库：在GitHub上可以找到名为”Genesis-Embodied-AI/Genesis”的项目。

Genesis的使用情境

• 机器人模拟练习通过仿真复杂的实际场景来培训机器人，在真实环境中完成特定的任务。
• 游戏中的力学模拟系统在游戏中制作真实的物理效应与人物动作。
• 影片视觉效果创作用于电影后期制作的仿真物理破损与动态视觉效果。
• 科学实验仿真在物理与工程领域的探究里，实施仿真试验并检验理论假设。
• 在线教育平台在教育行业里，构建模拟实验室以增强物理学与科学课程的教学效果。