민생증권: 엔비디아대회 전망-Omniverse, 구신지능과 로봇

度素告

① 다년간의 발전을 거쳐 현재 Omniverse 플랫폼은 통용 데이터 형식과 5대 기능 모듈을 기초로 하는 시스템 생태에서 이미 크게 진보하여 가상 현실의 초석이 되었다; ②AI와 데이터 과학 분야에서는 개발자들이 옴니버스(Omniverse)를 이용해 지구에서 앞으로 무슨 일이 일어날지 시뮬레이션할 수도 있다.
1. 가상현실의 초석
엔비디아 옴니버스의 본질은 엔비디아가 실시간 협업과 시뮬레이션을 위해 만든 원스톱 도구 통합 플랫폼이다.엔비디아 제품의 소개, e-works, Omniverse의 전신은 NVIDIA Holodeck (VR 협동 설계 플랫폼) 에서 유래한 것으로, 후속으로 고객이 디지털 쌍둥이를 만드는 과정에서 점점 더 이것이 다기술, 다학과를 융합한 복잡한 공정이라는 것을 깨닫게 되었고, 작은 부품, 큰 공장, 큰 도시, 서로 다른 물리 실체의 디지털 쌍둥이 응용 중점 차이가 매우 크다;이에 NVIDIA는 자사가 잘하는 GPU 데이터 처리, CUDA 연산, 실시간 광선 추적 RTX 기술 등 소프트웨어와 하드웨어 능력, 그리고 오랫동안 깊이 갈고 닦은 그래픽, AI, 시뮬레이션 생태계 경험을 집중하여 더욱 효율적이고 호환되는 방식으로 옴니버스 플랫폼을 출시하여 현실 세계와 디지털 세계 매핑 과정 중의 각종 디지털 도구의 협동, 효율적이고 사실적인 렌더링 시뮬레이션 등 각종 문제점을 해결했다.
그림: Omniverse의 초기 발전 과정
자료 출처: 엔비디아 제품 소개, 민생증권연구원
엔비디아 옴니버스는 출시 초기부터 USD 범용 데이터 형식 + 5대 기능 모듈로 플랫폼 프레임워크를 구축했다.엔비디아 제품에 따르면 OpenUSD 정보 익스프레스에 따르면 Omniverse 플랫폼은 Sketch UP, Rhino, 3DS Max 등 각종 DCC 소프트웨어를 융합하기 위해 처음 만들어졌다. (예를 들어 BIM 소프트웨어의 자산은 Rhino가 식별할 수 있는 3차원 모델로 변환할 수 있어도 건축 부품의 대량의 정보를 잃어버릴 수 있다.) Omniverse는 USD 형식의 디지털 자산 생성 소프트웨어를 사용하여 Nucleuse 소프트웨어를 구축하는 데 사용된다., Simulation은 물리적 에뮬레이션, RTX Renderer는 실시간 렌더링 등을 담당합니다.
그림: Omniverse 5대 기능 모듈
자료 출처: 엔비디아 제품 소개, 민생증권연구원
다년간의 발전을 거쳐 현재 Omniverse 플랫폼은 통용데이터형식과 5대 기능모듈을 기초로 하는 시스템생태에서 이미 장족의 진보를 가져와 가상현실의 초석으로 되였다.
　　1.1 OpenUSD
엔비디아는 업계 거물들과 손잡고 OpenUSD 동맹을 구축하고 Omniverse와 USD 형식 데이터를 심도 있게 최적화하여 바인딩했다.엔비디아는 Pixar, Adobe, Apple, Autodesk 등과 함께 비영리 단체인 AOUSD (OpenUSD Alliance) 를 설립하여 OpenUSD를 통해 3D 콘텐츠의 상호 운용성을 촉진하기 위해 노력하고 있으며, 현재 USD 형식 데이터는 3D 세계의 기하학적, 재질, 물리적 특성 및 행 표시를 잘 묘사할 수 있다.Omniverse는 다음을 포함하되 이에 국한되지 않는 USD 데이터를 심도 있게 개발합니다.
1) 재료 정의 언어(MDL)를 출시하여 개발자가 지원하는 애플리케이션 간에 물리적 성격에 기반한 재료를 쉽게 공유할 수 있도록 합니다.
2) USD의 물리적 특성 시뮬레이션 능력 강화;
3) Python 3 비동기 API를 사용하여 Omniverse 서버와 로컬 파일 시스템 간에 안전하게 소재를 로드하고 저장합니다.
4) USDView를 사용하여 USD 시나리오를 시각적으로 확인할 수 있습니다.
5) 예를 들어 지리공간 좌표, glTF 파일 형식 연결, 실시간 프로그램화, 웹 브라우저에서 실행 가능, 사물인터넷 데이터 실시간 스트리밍 등 다른 기능
그림: OpenUSD 시스템
자료 출처: 엔비디아 홈페이지, 민생증권연구원
1.2 시스템 생태계의 끊임없는 보완
엔비디아는 워크스테이션에서 클라우드로 확장되는 완벽한 Omniverse 개발 스택을 구축하여 개발자들이 더 적은 코딩으로 첨단 확장 가능한 솔루션을 구축할 수 있다.엔비디아 홈페이지에 따르면 독립 개발자든 기업 개발자든 자신의 확장 애플리케이션, 커넥터, Omniverse 플랫폼의 마이크로서비스를 쉽게 구축하고 판매할 수 있다. 예를 들어 다음과 같다.
1) 낮은 코드와 코드 없는 파이썬 또는 C++ 개발 언어를 사용합니다.
2) NVIDIA가 지난 20여 년간 축적한 AI, 렌더링 및 시뮬레이션 기술을 활용하여 500개 이상의 사전 구축된 Omniverse 확장을 쉽게 수정 또는 통합하여 프로젝트 및 릴리스에 추가
3) Omniverse 플랫폼에 애플리케이션 및 확장 프로그램을 게시하고 Omniverse Exchange Publishing Portal을 통해 NVIDIA 생태계에서 다양한 분야의 수많은 고객 등을 대상으로 합니다.
그림: Omniverse의 완벽한 개발 스택
자료 출처: 엔비디아 홈페이지, 민생증권연구원
엔비디아는 Omniverse 플랫폼과 그 워크플로우의 융합을 지속적으로 추진하여 후속 Omniverse 기업판 및 로봇 플랫폼 Isaac Sim을 대표로 하는 첨단 기술 플랫폼에 튼튼한 기초를 닦았다.엔비디아는 먼저 OpenUSD를 이용하여 데이터 외딴 섬을 뚫고, 다시 RTX 등의 기술을 이용하여 정확한 물리 시뮬레이션 능력을 실현하며, 마지막에는 실제 세계 데이터와 합성 데이터를 결합하여 AI를 훈련시키는 능력을 제공하여 전 세계 개발자들이 널리 사용하고 있다.완벽한 서비스 프로세스로 각 분야의 고객들은 AWS, BMW, 소니 등 거대 기술 기업을 포함하여 이 Omniverse를 자체 워크플로우와 결합시켰다.
그림: Omniverse와 다른 워크플로우의 협력
자료 출처: 엔비디아 홈페이지, 민생증권연구원
2. 엔터프라이즈 솔루션
엔터프라이즈 Omniverse는 NVIDIA OVX 인프라를 기반으로 구축된 전체 스택 클라우드 환경을 PaaS 방식으로 제공하여 OpenUSD 기반 3D 산업 디지털 애플리케이션을 설계, 개발, 배포 및 관리합니다.엔비디아는 완전히 최적화된 인프라와 개발 플랫폼을 제공하며 구독만 하면 바로 사용할 수 있습니다.또한 Avatar Cloud Engine, ChatUSD, DeepSearch, Picasso 및 RunUSD와 같은 Omniverse Cloud API를 지원하여 고급 3D 애플리케이션 및 개발을 가속화합니다.또한 NVIDIA의 글로벌 클라우드 스트리밍 인프라를 사용하여 모든 웹 장치에 고화질, 대화형 3D 경험을 제공할 수 있도록 지원합니다.
그림: Omniverse의 PaaS 서비스
자료 출처: 엔비디아 홈페이지, 민생증권연구원
2.1 AI 및 데이터 과학
AI 및 데이터 과학 분야에서 개발자는 Omniverse를 이용하여 지구온난화를 처리하는 방법과 기후 변화를 처리하는 방법과 같은 지구상에서 미래에 어떤 일이 일어날지 시뮬레이션할 수도 있습니다.엔비디아 Earth-2 프로젝트는 GPU 가속 컴퓨팅, 딥 러닝 및 내장 물리 정보를 결합한 신경망의 돌파 및 인공지능 슈퍼컴퓨터 3대 기술, 게다가 학습할 수 있는 대량의 관측 및 모델 데이터를 통해 처음으로 초고해상도 기후 모델을 구축하는 기술을 보유하여 광속으로 향후 수십 년간의 지역 극단적인 날씨 변화를 예측할 수 있다.
2.2 제조업
옴니버스 공유 협업 환경은 제조업 종사자들에게 슬랙과 같은 클라우드 협업 플랫폼을 제공한다.BMW 프로젝트의 경우 BMW는 전 세계 31개 공장의 생산을 조율하기 위해 내부적으로 엔비디아 옴니버스 플랫폼 사용을 추진하고 있다. BMW가 대응해야 할 도전은 각 공장 간의 조율뿐만 아니라 다양한 출처에서 가져온 데이터를 어떻게 공유할 것인가.BMW 직원들은 Autodesk Revit, Dassault Systèmes CATIA, 데이터 포인트 클라우드 등 다양한 소프트웨어 도구를 사용하여 Omniverse를 통해 이러한 출처의 데이터에 명확하게 액세스할 수 있으며, 이는 현재 서로 다른 애플리케이션 데이터를 전송해야 하는 공장 계획 기술과 대조적이다.또한 Omniverse 플랫폼은 앞으로 사용자가 협업 시뮬레이션에서 모든 관련 데이터베이스의 실시간 데이터를 병합할 수 있도록 지원하므로 데이터를 다시 가져올 필요가 없습니다.또한 한 동료가 동작 캡처 기술을 사용하여 가상 이미지를 생성하고 다른 직장의 다른 동료에게 나타나 함께 문제를 해결할 수 있는 새로운 시대의 협업 모델입니다.
2.3 창의적인 산업
창의적인 업계의 경우 Omniverse는 반복 속도를 높이고 정확한 시뮬레이션 결과와 사실감 등 새로운 도전에 대처할 수 있는 독특한 기능을 제공합니다.입방수과 프로젝트를 예로 들면, 회사는 건축을 설계할 때 많은 도전에 직면하고 있는데, 그 중 협력과 디자인 사상의 교류는 프로젝트 팀에서 비교적 어려운 문제이다. 예를 들어 팀 구성원이 원격으로 일하고 각지에 분산될 때 서로 다른 소프트웨어 도구, 데이터 집합과 기타 프로젝트 공헌자의 데이터를 변환하고 합성해야 하기 때문에 문제의 복잡도가 심화되고 설계 프로세스의 추진이 느리다.이와 동시에 설계팀은 지속적으로 긴장한 인도기한에 따른 압력에 직면하고있기에 고효률협력, 고화질렌더링의 교체속도, 정확한 시뮬레이션과 사실성에 대한 기대가 날로 커지고있다.Omniverse는 초기 개념 설계, 글로벌 협업, 신속한 설계 검토, 프레젠테이션에 이르기까지 건축, 엔지니어링 및 시공의 모든 작업 단계를 변경할 수 있습니다.입방수과는 NVIDIA Omniverse Create 및 Omniverse View, NVIDIA RTX 실시간 광선 추적과 같은 NVIDIA Omniverse 및 Omniverse가 제공하는 관련 구성 요소를 통해 산업단지 프로젝트의 건축 설계 방안을 쉽게 구현할 수 있습니다.
셋.Isaac Sim 로봇 구신 지능 플랫폼
엔비디아는 옴니버스와 첨단 기술을 결합해 최고의 개발 플랫폼을 만들기 위해 노력하고 있으며 Isaac Sim 로봇 플랫폼이 대표적이다.Isaac Sim 로봇 플랫폼은 NVIDIA&amp를 사용하는 등 Omniverse 플랫폼의 강력한 시뮬레이션 기술을 최대한 활용했습니다.reg; PhysX® 5 구현된 고급 GPU 물리 시뮬레이션, 실시간 광선 및 경로 추적을 갖춘 사진 수준의 사실감, 물리 기반 렌더링의 MDL 재료 정의 지원;조작, 네비게이션 및 훈련 데이터의 합성 데이터 생성을 포함한 다양한 애플리케이션에 적용되는 모듈식 아키텍처를 제공합니다.개발자는 Isaac ROS/ROS 2 인터페이스, 모든 기능을 갖춘 Python 스크립트, 로봇 및 환경 모델을 가져오기 위한 플러그인을 통해 로봇을 가상 세계에 쉽게 연결할 수 있습니다.
사진: 엔비디아 Isaac Sim 로봇 플랫폼 기술 프레임워크
자료 출처: 엔비디아 홈페이지, 민생증권연구원
Isaac Sim 플랫폼은 개발자에게 로봇 시뮬레이션 개발, 훈련, 배포, 유지 보수 등 전 과정의 디지털 트윈 플랫폼을 제공한다.
3.1 로봇 시뮬레이션 개발
NVIDIA Isaac 플랫폼은 NVIDIA Isaac Sim 및 NVIDIA Isaac ROS로 구성됩니다.전자는 로봇 알고리즘을 테스트하기 위해 에뮬레이션 환경을 제공하는 에뮬레이터이며, 후자는 기계 학습, 컴퓨터 비전 및 위치 알고리즘을 포함하여 NVIDIA Jetson에 최적화된 하드웨어 가속 소프트웨어입니다.NVIDIA Isaac 플랫폼을 기반으로 HIL 테스트를 수행하면 로봇 소프트웨어 스택의 성능을 검증하고 최적화하여 보다 안전하고 신뢰할 수 있으며 효율적인 제품을 얻을 수 있습니다.Isaac ROS를 사용하여 개발자는 복잡한 로봇 응용 프로그램을 만들고 복잡한 작업을 정확하게 수행 할 수 있습니다.
그림: 엔비디아 Isaac ROS 아키텍처
자료 출처: 엔비디아 기업 솔루션 위챗 대중번호, 민생증권연구원
3.2 로봇 훈련 환경 구축
Isaac Sim은 Omniverse에 내장된 강력한 커넥터 기능을 사용하여 인기있는 제품 설계 형식에 대한 지원을 내장했습니다. 고급 URDF 가져오기는 다양한 로봇 모델에서 테스트되었습니다.CAD 파일은 최소한의 사후 처리만으로 Onshape 및 STEP 파일에서 직접 가져올 수 있습니다.다양한 환경에 리소스를 쉽게 추가하기 위해 Isaac Sim은 대량의 3D 리소스에 대한 액세스를 제공하는 Shapenet 가져오기를 지원합니다.
3.3 로봇 훈련
로봇을 훈련시키려면 대량의 다양한 데이터 세트가 필요한데, 이러한 데이터 세트를 준비하는 것은 시간과 비용이 많이 들고 위험할 수 있으며, 심지어 어떤 극단적인 상황에서는 진행할 수 없다.Isaac Sim의 Omniverse Replicator를 이용하여 개발자는 개발 주기 초기 단계에서 합성 데이터를 사용하여 개념 검증을 가속화하거나 ML 워크플로우를 검증할 수 있습니다.개발 주기의 후기 단계에서 합성 데이터를 사용하여 실제 데이터를 강화함으로써 제품 모델을 훈련하는 시간을 단축합니다.
엔비디아는 생성된 인센티브 프로그램 (로봇이 시행착오 학습을 할 수 있도록 함) 을 통해 80% 가 넘는 임무에서 인간 전문가가 작성한 프로그램보다 우월한 Eureka 로봇 훈련 보조를 발표하여 로봇의 평균 성능을 50% 이상 향상시켰다.Eureka는 또한 Isaac Gym의 GPU를 이용하여 시뮬레이션을 가속화하며, Eureka는 많은 보상 후보자들의 품질을 빠르게 평가하여 훈련 효율을 높일 수 있다;Eureka는 훈련 결과를 기반으로 주요 통계를 집계하고 LLM이 보상 함수 생성을 개선하도록 안내합니다.이를 통해 AI는 스스로 보완할 수 있다.Eureka는 다양한 유형의 작업을 수행하기 위해 4 발 로봇, 2 발 로봇, 4 회전 날개 로봇, 날렵한 손, 협동 로봇 팔 등을 포함한 다양한 종류의 로봇을 가르쳤습니다.
3.4 로봇 배치
Isaac AMR은 에지에서 클라우드에 이르는 소프트웨어 서비스, 컴퓨팅, AMR 팀을 시뮬레이션, 검증, 배포, 최적화 및 관리하기 위한 참조 센서 및 로봇 하드웨어를 포함하는 차세대 AMR 팀을 만드는 플랫폼으로, 대형, 고동적, 비구조화된 환경에서 첨단 측량, 자율 및 시뮬레이션 능력을 보장합니다.Isaac AMR이 제공하는 청사진을 통해 최첨단 AMR을 보다 저렴하고 빠르게 배포할 수 있습니다.NVIDIA Nova Orin 참조 아키텍처를 기반으로 한 Isaac AMR은 입체 카메라, 어안 카메라, 2D 및 3D 레이저 레이더와 같은 여러 센서와 강력한 NVIDIA Jetson AGX Orin 시스템 모듈을 통합하고 최첨단 인공 지능 및 하드웨어 가속 알고리즘을 부분적으로 획득하여 실시간으로 에지에서 275TOPS의 계산력으로 이러한 알고리즘을 수행하여 Isaaca의 "두뇌 상태"와 함께"좋은 AMR"의 상황을 학습하는 좋은 순간"뇌가되었습니다.타사 기업과 같은 개발자는 Isaac AMR을 기반으로 자체 수요와 결합하여 2차 개발도 할 수 있다.
그림: 엔비디아 Isaac AMR 배포 설명도
자료 출처: 엔비디아 기업 솔루션 위챗 대중번호, 민생증권연구원
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