Genesis是什么？
Genesis 是一款由國內(nèi)外眾多高校（清華、北大、港大、CMU、馬里蘭、哥倫比亞、斯坦福、MIT等）和產(chǎn)業(yè)機構(gòu)（英偉達、太極圖形以及MIT-IBM Watson AI Lab）聯(lián)合開發(fā)的生成式物理引擎，專為通用機器人/嵌入式 AI/物理 AI?應(yīng)用程序而設(shè)計。結(jié)合 AI 與物理仿真技術(shù)，實現(xiàn)超高精度的動態(tài)模擬與多模態(tài)生成。它支持從剛體、液體到軟體機器人的物理仿真，并能通過自然語言生成交互式 3D 場景、機器人策略和面部動畫。相比現(xiàn)有解決方案，Genesis 提供 10-80 倍速度提升，兼具高效與精確。其開源生態(tài)為機器人研究、虛擬世界構(gòu)建和物理 AI 應(yīng)用帶來革命性突破，推動行業(yè)發(fā)展進入新階段。
Genesis的主要特性
- 通用物理引擎
- 多物理現(xiàn)象支持： 支持剛體（Rigid Body）、液體（Fluid）、氣體（Gas）、軟體（Soft Body）、薄殼（Thin-Shell）和顆粒材料（Granular Materials）等復(fù)雜物理現(xiàn)象的仿真。
- 模塊整合： 將多種物理求解器（MPM、SPH、FEM、PBD 等）整合到一個統(tǒng)一的框架中，支持多現(xiàn)象耦合仿真。
- 生成式數(shù)據(jù)引擎
- 多模態(tài)數(shù)據(jù)生成： 支持通過自然語言描述生成 3D 場景、視頻、機器人策略和表情動畫等多樣化數(shù)據(jù)。
- 自動化數(shù)據(jù)生成： 降低數(shù)據(jù)收集和生成的人工成本，加速機器人學(xué)習(xí)和任務(wù)開發(fā)。
- 高性能仿真
- 超快速度： 單個 RTX 4090 GPU 的仿真速度可達 4300 萬幀每秒（FPS），比實時快 430,000 倍。
- 跨平臺支持： 兼容 Linux、MacOS 和 Windows 等操作系統(tǒng)，支持 CPU、Nvidia GPU、AMD GPU 和 Apple Metal 等多種硬件。
- 光線追蹤與高保真渲染：內(nèi)置光線追蹤引擎，支持高性能渲染，生成高保真視覺效果，用于動態(tài)場景展示和仿真結(jié)果可視化。
- 多機器人支持
- 支持多種機器人類型，包括機械臂（Robot Arm）、四足機器人（Legged Robot）、無人機（Drone）和軟體機器人（Soft Robot）。
- 提供豐富的文件格式兼容性（如 MJCF、URDF、OBJ、GLB、PLY、STL 等）。
- 可微分性（Differentiability）
- MPM 求解器和工具求解器支持可微分仿真（Differentiable Simulation），其他模塊的可微分功能將在未來更新中逐步加入。
- 用戶友好性
- 易用的 Python API： 提供直觀的接口設(shè)計，簡化仿真配置和任務(wù)開發(fā)流程。
- 快速安裝： 通過 PyPI 一鍵安裝（
pip install genesis-world），搭配 PyTorch 使用。
- 觸覺傳感器仿真：包含基于物理的觸覺傳感器仿真模塊，支持可微分模擬，用于接觸豐富的機器人操作場景（將在未來版本中整合）。
Genesis 的應(yīng)用場景
- 機器人研發(fā)與任務(wù)規(guī)劃
Genesis 為機器人研究人員提供了高質(zhì)量的仿真環(huán)境，能夠生成豐富的任務(wù)場景和操作數(shù)據(jù)，優(yōu)化機器人學(xué)習(xí)與行為策略。其 Sim2Real 功能支持從仿真環(huán)境遷移到現(xiàn)實操作，適用于機械臂、四足機器人和無人機的開發(fā)與部署，加速機器人在實際場景中的落地。 - 虛擬世界構(gòu)建與動態(tài)場景模擬
Genesis 可用于創(chuàng)建高度真實的虛擬世界和動態(tài)場景，適配游戲開發(fā)、影視動畫和虛擬現(xiàn)實（VR/AR）等領(lǐng)域。例如，通過物理引擎模擬復(fù)雜的布料、液體和粒子效果，為用戶提供沉浸式體驗和精致的視覺表現(xiàn)。 - 科學(xué)研究與工程設(shè)計
在科研與工程領(lǐng)域，Genesis 可模擬復(fù)雜物理現(xiàn)象，如流體動力學(xué)、熱傳導(dǎo)和材料變形，為科學(xué)實驗和工程設(shè)計提供精確的仿真支持。其高效的仿真能力也適用于橋梁和建筑等結(jié)構(gòu)測試，提升設(shè)計的可靠性與安全性。 - 數(shù)據(jù)生成與多模態(tài)學(xué)習(xí)
Genesis 支持生成高質(zhì)量的多模態(tài)數(shù)據(jù)集，包括圖像、視頻和動作軌跡，用于訓(xùn)練 AI 模型。開發(fā)者還可通過自然語言描述生成多模態(tài)學(xué)習(xí)場景，助力跨模態(tài)任務(wù)的研究與開發(fā)，提升 AI 的智能化水平。 - 醫(yī)療與生物仿真
Genesis 在醫(yī)療領(lǐng)域可用于手術(shù)模擬、醫(yī)療設(shè)備設(shè)計等，幫助醫(yī)生提升手術(shù)精確性和設(shè)備可靠性。同時，在生物學(xué)研究中，Genesis 可仿真細(xì)胞與分子運動、生物體力學(xué)行為，為生物科學(xué)研究提供直觀的工具支持。 - 人機交互與觸覺仿真
Genesis 能生成復(fù)雜的人機交互任務(wù)，并支持觸覺傳感器仿真，模擬真實接觸場景，為智能交互界面和力反饋系統(tǒng)提供創(chuàng)新支持。這種能力適用于開發(fā)虛擬訓(xùn)練系統(tǒng)和先進的智能設(shè)備，優(yōu)化用戶體驗。
如何使用Genesis？
Genesis開放了代碼，你可以按照GitHub的安裝指導(dǎo)自己部署體驗。
- GitHub代碼：https://github.com/Genesis-Embodied-AI/Genesis
- Genesis項目主頁：https://genesis-embodied-ai.github.io
- Genesis文檔：https://genesis-world.readthedocs.io
總之，Genesis 通過其強大的通用物理引擎、高速仿真能力和多模態(tài)數(shù)據(jù)生成，為機器人研究、虛擬世界構(gòu)建和物理仿真提供了一站式解決方案。它的易用性和性能使其成為開發(fā)者和研究人員的理想工具。
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