NVIDIA Omniverse：AIとメタバースの未来をリードする
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NVIDIA Omniverse：AIとメタバースの未来をリードする
NVIDIAは、今年のテーマを「Omniverseの応用を現実のものとすること」と述べた。
Web3業界の深掘り報道に専念し潮流を洞察執筆：MetaPost
最近開催されたCadenceLIVE Silicon Valley 2024において、黄仁勲（ジェンスン・フアン）氏は、AIがデータセンター、ロボットおよび自動運転、ライフサイエンスの3大分野に革命的な変革をもたらすと公言した。将来的には、ヒューマノイドロボットの価格が1万〜2万ドルに下がることは避けられない傾向であり、世界中のテクノロジー企業がこの分野への投資を強化している。NVIDIA自身もロボット研究所を設立している。
「ロボットに世界をデジタル的に再現するシミュレーションエンジンが必要です。これにより、ロボットが“ロボットになる方法”を学ぶための“ジム”が生まれます。この仮想世界を我々はOmniverseと呼びます。」
誰もがより低価格なヒューマノイドロボットを持ちたいと思うでしょう。しかし、ロボットそのものを持つ前に、まずはその「ジム」を持つことができるかもしれません。
どこにでもあるOmniverse
テクノロジー業界全体がNVIDIAに依存しているというよりも、むしろNVIDIAの戦略的展開が非常に先見的であると言えるでしょう。
メタバースという概念が一般に知られるようになる前から、NVIDIAはすでに関連技術の開発と蓄積を始めていました。各業界における仮想世界やデジタルツインへの需要を深く洞察した上で、NVIDIAはOmniverseプラットフォームを開発しました。解決策を継続的に進化させる中で、多くの大手企業がOmniverseを通じて自社のデジタルツインまたは産業用メタバースを構築しています。
Omniverseは単一のツールではなく、物理シミュレーションに基づいた産業向けデジタル化アプリケーションを開発・展開できる技術プラットフォームです。多くのユーザーは既存のISVツールや特定のエコシステムに慣れ親しんでいますが、Omniverseはこれらのツール機能を統合・拡張し、既存のツールやデジタルアセットを、設計およびシミュレーション業界最大規模のエコシステムに接続できます。
ご存知の通り、NVIDIAはGPUの発明者であり、プロフェッショナルビジュアライゼーション分野のリーダー的存在です。NVIDIAのGPUは高精度ピクセルレンダリングや頂点レンダリングを可能にし、10K解像度でのレイトレーシングに対応するだけでなく、物理法則に基づくシミュレーションも実行できます。すべてのデジタルアセットの接続・管理と、高度なグラフィックス性能およびAI技術を融合させたものが、Omniverseプラットフォームなのです。
2019年の誕生から5年間で、Omniverseは複数回のバージョンアップを経て、多数の新機能を追加し、自動車、製造、メディア、映画、建築、エネルギー、科学計算、シミュレーションなど、さまざまな業界の利用シーンをカバーしています。
NVIDIA自身の言葉を使えば、「Omniverse is everywhere！」です。
なぜAIにはOmniverseが不可欠なのか？
生成AIの導入が急増する中、各業界のデジタル変革が加速しており、自動運転車、ヒューマノイドロボット、スマート倉庫、大規模なスマートシティなどのワークフローも根本的に変化しています。OmniverseはAIベースのシミュレーションワークフローによるトレーニングとその後の展開を、新たな次元で加速します。
1．AIトレーニング環境の展開にはどのような要件があるか？
まず第一に重要なのは効率性です。効率がすべてを決めるといっても過言ではありません。トレーニングが遅ければ製品も遅れ、製品が「使える」「まあまあ使える」レベルにとどまり、動作も他社より遅ければ、市場投入前に競合に先行されてしまう可能性があります。トレーニングと展開の効率は完全に計算能力に依存し、最終的にはGPUの供給量に結びつきます。
次に、高忠実度（ハイファイデリティ）です。高忠実度とは、レンダリング精度、モデル精度、トレーニング精度を意味します。異なるデジタルアセットには異なる精度が求められます。例えば、C向けアプリケーションやC向けモデルでは、フィード表示や推薦システムのため、レンダリング精度の要求はそれほど高くありません。ユーザーごとの精度要求に応じて、倍精度でレンダリング・トレーニング・モデル計算を行い、さまざまなソリューションを提供します。
第三に、ユーザー端末のディスプレイ上にレンダリング結果を出力する必要があります。Omniverseはプロフェッショナルで視覚的かつ協働可能なソリューションを提供し、最終的なレンダリング結果は画質が良く、物理法則に準拠し、レイトレーシングを備えている必要があります。これらすべては最終的にGPUの計算能力に依存します。
2．シミュレーションは安全性向上の鍵
これまで開発者は現実世界のデータを使ってトレーニング、テスト、検証を行ってきました。しかし、まれなシナリオや現実世界で取得できないデータの場合、この手法には限界があります。センサーシミュレーションは、無数の「仮定」シナリオやさまざまな環境条件を効果的にテストできる理想的な解決策を提供し、開発プロセスを簡素化し、効率を高めるとともに、自律型マシンの開発ハードルを下げます。
自律システムのトレーニング、テスト、展開においてシミュレーションは極めて重要ですが、現実世界レベルのシミュレーションを実現することは非常に難しく、自律システムのセンサーと周囲環境の物理特性および挙動を正確にモデル化する必要があります。
Omniverseは、高忠実度かつ物理法則に準拠したセンサーシミュレーションにより、フルスタックのトレーニングとテストを実現します。これにより、開発者は自律システムが現実世界でどのように振る舞うかをより深く理解・予測でき、あたかも自動運転車やロボットに「スーパー脳」を搭載したかのように、現実世界でのパフォーマンスをより優れたもの、安全なものにできます。
さらに、OmniverseはAI分野において、大量のシミュレーションデータを効率的に処理・分析する能力も活かしています。AIアルゴリズムを統合することで、Omniverseは膨大なシミュレーションデータを活用して深層学習を行い、製品設計の最適化、生産効率の向上、メンテナンス需要の予測などを実現できます。
Omniverse Cloud API：デジタルツインの新時代
2022年にOmniverse Cloudがリリースされ、2024年のGTCでは新たに5つのOmniverse Cloud APIが発表されました。これらのAPIにより、開発者はOmniverseのコア技術を、既存のデジタルツイン設計・自動化ソフトウェアアプリケーションに簡単に統合できるようになります。また、ロボットや自動運転車などの自律マシンのテスト・検証用シミュレーションワークフローにも活用可能です。
黄仁勲氏は次のように述べています。「リモート勤務のデザイナーたちがまるで同じスタジオにいるかのように共同作業ができる。工場計画担当者が実際の工場のデジタルツイン内で新しい生産プロセスを設計できる。自動運転車の新しいソフトウェアを実際の車両に展開する前に、ソフトウェアエンジニアがデジタルツインモデルでテストできる。仮想世界でのみ実現可能な新たな波が到来しています。Omniverse Cloudは、数千万人のデザイナー・クリエイターと、数十億台の未来のAIおよびロボットシステムをつなぎます。」
Omniverse Cloud APIはどれほど強力なのでしょうか？3Dモデリングアプリケーションの開発者やプログラマーは、大規模モデルや生成AIについて詳しくない場合もありますが、現在では、事前に用意されたAPIを呼び出すだけで必要な処理を実行できます。大規模モデルのように、わずかなデータを入力するだけでOmniverse Cloudが応答してくれるのです。専門知識が不要になり、専門技術者の雇用も不要となり、AIがニーズを理解して処理を遂行します。これにより企業の開発コストが大幅に削減され、効率が向上するとともにコストも節約されます。
Omniverse Cloud APIは、物理法則に準拠したデジタルツインの設計、シミュレーション、構築、運用を可能にし、製品開発サイクルを加速するとともに、製品設計の正確性と信頼性を高めます。Ansys、Cadence、ダッソー・システムズ傘下の3DEXCITE、Hexagon、Microsoft、ロックウェル・オートメーション、Siemens、Trimbleなど、世界の大手産業ソフトウェアメーカーがすでにOmniverse Cloud APIを自社ソフトウェアに統合しています。
NVIDIA OmniverseとApple Vision Proの出会い
以前のGTCで大きな話題となったのが、NVIDIAとAppleという二大巨人の提携です。OmniverseがApple Vision Proに登場したのです。物理的に正確な自動車のデジタルツインが、Apple Vision Proの高解像度ディスプレイにフルハイファイデリティで送信され、デザイナーはMR空間で高精細かつ複雑な3Dモデルをリアルタイムかつ没入感を持って操作でき、製品設計をより最適化できます。
この技術の実現は非常に困難です。モバイルデバイスの計算能力は限られているため、デバイス自体で演算しても理想的な高忠実度レンダリング結果を得ることはできません。精度、レイテンシ、物理法則への準拠といった面で、すべてが大きな課題となります。そのため、遠隔地の計算能力とエッジコンピューティング、そしてストリーミング技術を組み合わせる必要があります。NVIDIA Omniverseの強力なスペースコンピューティング能力により、没入型体験と人、製品、プロセス、物理空間とのシームレスな相互作用が実現されます。Apple Vision Proの革新的な高解像度ディスプレイとNVIDIAのRTXクラウドレンダリング技術を組み合わせることで、デバイスとネットワーク接続さえあれば、スペースコンピューティング体験を提供できます。
なぜ高精度、低遅延、物理法則に準拠したフルハイファイデリティが重要なのでしょうか？MRデバイスでコンテンツを閲覧するとき、頭の動きと画面の同期が取れていないと、車に乗っているときに目で見た情報と運動感覚の神経系が一致しない状態になり、酔ってしまうからです。MRデバイスの計算が遅く、遅延が大きいと、装着者はめまいや吐き気を感じる可能性があります。そのため、フルハイファイデリティとは、ユーザーが見る画像が繊細でリアルで高解像度であるだけでなく、クラウド、光、炎、粒子、空気、動力などすべての要素が自然界の法則に従った物理シミュレーションで表現され、MRデバイス上で再現されることを意味します。これがまさにフルハイファイデリティ、つまりデジタルツインです。
Apple Vision Pro内でのフルハイファイデリティ伝送が実現したことで、めまいなどの不快感が軽減され、3Dワークフロー、特に産業用デジタルツインのワークフローがゲーム化され、若いアーティストやデザイナーの創造性を刺激することが期待されます。
Appleのビジュアルプロダクト部門副社長Mike Rockwell氏は次のように述べています。「Apple Vision Proの革新的な超高解像度ディスプレイと、NVIDIAのアクセラレーテッドコンピューティングによるOpenUSDコンテンツのリアルなストリーミングを組み合わせることで、没入型体験の大きな発展機会が生まれます。スペースコンピューティングは、デザイナーや開発者が魅力的なデジタルコンテンツを作成する方法を再定義し、創造性とインタラクションの新時代を切り開くでしょう。」
NVIDIA × シーメンスが共に創る産業用メタバース
GTCでのもう一つの注目すべきデモンストレーションは、NVIDIAとシーメンスの共同プロジェクトでした。これは『三体』の「古筝作戦」に登場する巨大船「審判日の号」を連想させるものでした。もちろん、Omniverseは映画制作やメディア分野でも広く活用されており、バーチャルプロダクションはすでに本物と見分けがつかないレベルに達しています。今やAIが加わることで、Omniverseはよりリアルなレンダリングと豊かなディテールを実現し、観客に圧倒的な映像体験を提供できます。
黄仁勲氏は次のように語っています。「Omniverseと生成AIは、価値50兆ドルに及ぶ重工業市場をデジタル化するために必要な基盤技術です。」この50兆ドル規模の巨大市場は、すでにソフトウェアによって再定義されつつあります。多くの業界大手企業がデジタルツインを活用して資産や業務プロセスの設計、シミュレーション、構築、運用、最適化を進めています。
アクセラレーテッドコンピューティング、生成AI、USDに基づくノード間・地点間リアルタイムオンライン共同作業システム、RTXベースの高度レンダリングシステム……これらNVIDIAの「十八番」技術をすべて融合し、クラウドからAPIを呼び出すことで、ワークフローをより速く、よりよく加速できます。
シーメンスは産業オートメーションソフトウェアインフラ、建築技術、交通分野のリーディングカンパニーであり、NVIDIAのアクセラレーテッドグラフィックスとAIの成果を組み合わせることで、ユーザーの生産性、製品ライフサイクル全体の効率、プロセスの最適化を実現します。現在、シーメンスはXceleratorプラットフォームでOmniverse Cloud APIを採用しており、最初にクラウド上の製品ライフサイクル管理ソフトウェアTeamcenter Xが接続されました。複雑な工業データセットを統合・可視化し、デジタル世界と物理世界を融合させています。
2022年、NVIDIAはシーメンスとのパートナーシップをさらに拡大し、シーメンスのXceleratorとNVIDIAのOmniverseプラットフォームを接続し、産業用メタバースを共に構築することを発表しました。
シーメンスCEOのRoland Busch氏は次のように述べています。「NVIDIA Omniverse APIにより、シーメンスは顧客に対して生成AIを活用し、物理学に準拠したデジタルツインをより没入感のあるものにすることができます。これにより、実際に建設する前に、次世代の製品、製造プロセス、工場を仮想的に設計、構築、テストできるようになります。現実世界とデジタル世界を融合することで、シーメンスのデジタルツイン技術は世界中の企業の競争力、柔軟性、持続可能性の向上を支援しています。」
まとめ
NVIDIAによると、今年のテーマは「Omniverseの実用化」であり、世界的なOmniverseの主な応用分野は以下の3つです：デジタルツイン工場、製品設計、および製品設計に基づく構成システム。
さらに、NVIDIAは単なる開発者ではなく、AIアクセラレーションとOmniverseによる物理シミュレーションの恩恵を受ける存在でもあります。もしOmniverseがなく、Omniverse APIがなく、パートナー企業の技術支援がなければ、NVIDIAがこれほど迅速に大規模データセンターを構築できたとは考えられません。
大規模モデルの急速な発展に伴い、AIが支えるOmniverseはまもなく世界にもっと多くの驚きをもたらし、メタバースと生成AIの未来を引き続きリードしていくことでしょう。
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