這個時代，每個人都在說“機器人”是未來，是潛在機會市場。但實際上，機器人本身不是個新東西——比如它在工業自動化領域早就應用了。只不過傳統機器人開發范式，是從感知到驅動執行，對每個問題建模并尋求合適的數學求解方法。
而這波“機器人”熱潮的關鍵是“具身智能”，或者說是由“Physical AI”所驅動。相較過去傳統機器人的主要差異，就在于AI：藉由LLM大語言模型、LVM視覺大模型，乃至VLAM視覺語言動作大模型，來解決問題。
在我們看來，除了智能程度更高，具身智能更多著眼于對機器人能力的泛化及普適。為什么人形機器人現在那么火？并不在于人們希望機器人長得和人類相似，而在于從商業邏輯角度來看，人形機器人是為數不多能夠以一種形態，覆蓋海量的、多樣化場景的機器人類型。
今年Computex主題演講中，黃仁勛（NVIDIA CEO）說過這樣一段話：“人形機器人令人驚嘆之處，并不僅在于它能做什么，而更在于它相當通用（versatile）。”“技術需要規模化（scale）。絕大部分已有的機器人系統，到目前為止，量都還太少。量少的系統很難做到技術的規模化，并最終走得夠遠、夠快。”所以“人形機器人，很可能會成為下一代萬億美金規模的行業”。
實際上，我們認為并不單純是人形機器人，現在常談論的“具身智能”都著眼于讓機器人具備規模化效應，以期讓機器人在高速發展的基礎上，同時實現成本的降低，適配到更多行業和市場。不過即便是有AI助力，具身智能要達到這種程度的發展也并不是那么簡單——比如過去一年，我們在諸多行業會議、廠商采訪中聽到最多的：機器人訓練模型“缺數據”...
這也成為具身智能機器人市場化程度較低的原因之一。或許在機器人、具身智能的發展之路上，還需要一些別的東西。
3臺計算機中的第二臺，究竟是做什么用的？
對NVIDIA打造機器人生態熟悉的讀者，過去1-2年應該能在各種場合聽到NVIDIA有關“3臺計算機”的闡釋。電子工程專輯在過去1年多的文章里也已經有過反復提及。
簡單來說，一臺計算機用于AI學習——尤其包括前不久我們針對Computex報道中提到的“老黃的AI電腦帝國”；一臺計算機則作為模擬引擎存在——AI能夠在虛擬環境中學習，如何成為合格的機器人；還有一臺就是機器人本體了，或者相關于已有模型的部署。
在NVIDIA的定義中，physical AI的構建就需要這樣3臺計算機：當然physical AI不僅是機器人，汽車、醫療設備等也都可以是基于physical AI技術的。如果具體到NVIDIA的產品，那么第一臺計算機顯然以DGX為代表，用于AI模型的預訓練或后訓練；
第二臺計算機則負責去跑Omniverse + Cosmos，用于對physical AI模型做訓練、測試、驗證的模擬仿真；第三臺計算機，可以是Jetson——比如前不久我們才剛剛試用過作為機器人大腦的Jetson Orin Nano，這一步是將蒸餾之后的模型部署到現實世界的機器人體內。
這是個聽起來還挺符合直覺的解決方案，不過這里有個問題：為什么我們需要第二臺計算機，而不是像常見的數字AI那樣，就是AI模型的開發與訓練+部署與推理。去年的ROSCon上，我們和NVIDIA的工程師簡單對談，對方告訴我們第二臺計算機能有效降低開發成本，且強調這是“3臺計算機”的一大價值。
我們過去對于這一問題的解釋是：對于機器人這種高成本，操作失誤甚至可能具備危險性的設備而言，如果是在現實中直接訓練、試錯，則成本會變得不可控；所以轉而借助Omniverse這樣的虛擬世界去做訓練，顯得更加實際和有效。不過這番解釋可能還是低估了第二臺計算機的價值的。
今年GTC期間的預溝通會上，NVIDIA Omniverse與模擬技術副總裁Rev Lebaredian說了這樣一番話，讓我們加深了對于NVIDIA提出3臺計算機解決方案的理解：
他特別提到，現在很多我們在短視頻里頭看到的機器人那么厲害，實際當應用于生產時，真正的問題往往在于能力的“泛化（或通用化，generalizing）”，即從原本機器人只能以某種設定做某個特定的工作，走向它也能夠在不同環境下、做其他相似的工作負載。
“但因為（傳統）機器人智能是有限的，它們通常基于傳統規則技術做編程，并非魯棒的系統。”“所以此間缺失的一塊拼圖，就是能夠給予它們通用智能的技術。它們因此能夠在不同的情況下實現通用化。這原本就是Transformer、LLM（大語言模型）所能達成的。”
在Rev看來，生成式AI是實現機器人智能泛化、通用智能的基礎技術，“現在最大的挑戰也就變成了，這樣的技術需要海量的數據示例”——機器人大腦的訓練需要喂進大量的數據。那么“為此，我們認為唯一的解決方案就是模擬出足夠準確的現實世界，我們也就有了無窮的數據源，用以構建這樣的機器人大腦”。
所以當代構建機器人的最大挑戰，逐漸轉向了“模擬仿真”技術，也就是3臺計算機中第二臺計算機在嘗試解決的問題。
Omniverse與Cosmos的互補
這是個相當符合現代敘事的邏輯解釋：就像航天領域，為什么人們常說SpaceX星艦相較同類航天產品，在技術上的絕對領先，就在于其打破了火箭研發傳統流程，據說在10年前就已經開始把主要注意力放在仿真技術上，實現了火箭迭代速度的大幅加速，同時還降低了火箭研發的成本。
這也更像是曾經的熱門詞匯“元宇宙”雖然媒體熱度已大不如前，但它似乎正以另外一種更為腳踏實地、服務于行業市場的方式大步向前。所以ROSCon上，NVIDIA的工程師才說，“藉由仿真技術，只需要一臺工作站，用我們的GPU和軟件，很快就有相應的數據，能夠快速驗證算法。這就是NVIDIA AI + Omniverse解決問題的價值了。”
Omniverse前兩年還被我們描述為英偉達的元宇宙。現在雖然在市場宣傳上不大提“元宇宙”了，但它依然是那個構建現實世界數字孿生（digital twin）的虛擬實現——且在諸多尚存的元宇宙里，是對現實世界模擬仿真做得最好的那波。除了已知在協同設計、工業數字孿生等領域發光發熱，它的下個殺手級應用顯然是機器人。
不過在Omniverse之外，從去年下半年到今年上半年，NVIDIA在主推的是一個叫Cosmos的東西。今年GTC的主題演講中，黃仁勛說Omniverse是physical AI的操作系統，而Cosmos則是理解物理世界的生成式AI模型。“用Omniverse來訓練（condition）Cosmos，用Cosmos生成不計其數的（虛擬）環境，構建的數據是基于現實、受控的（grounded）。”
簡單來說，Omniverse是物理級精準的虛擬環境，而Cosmos是基于此的模型。NVIDIA宣傳說這是全球首個“世界基礎模型（world foundation model）”，或者世界基礎模型開發平臺。今年CES的報道中，我們已經詳細介紹過Cosmos。GTC上又發布了幾個新的Cosmos模型，分別是Cosmos Predict、Cosmos Transfer、Cosmos Reason。
Cosmos Predict模型能夠基于多模態輸入來“生成未來”：比如說給它起始幀和結束幀，Cosmos Predict就能生成此間視頻序列的所有幀——這就是個填補Physical AI所需數據空缺的典型示例。而Cosmos Reason“深度理解物理交互”，開發者可以將這些模型用于數據標注和創建，或者可以對Cosmos Reason模型做后訓練，將其蒸餾為VLAM模型或規劃模型（Planner model）。
還有個Cosmos Transfer更具代表性，它能夠基于視頻輸入來進行“世界轉換”——Rev解釋說，Omniverse作為基礎，基于經典模擬仿真算法為Cosmos Transfer提供生成真實環境的支持；通常“最后一公里的模擬仿真（last mile of simulation）”成本高昂、難度巨大，而Cosmos Transfer能夠以低成本做到這一點，基于用戶輸入來生成多樣化的合成數據。
這里我們嘗試對Omniverse與Cosmos的關系，以及Cosmos究竟是什么的問題再做個注解。Rev在媒體問答環節給出的解釋更加全面：傳統的模擬仿真算法，基于人類對物理定律的理解，將其做成算法。“過去這些年，我們開始用AI來做模擬仿真。我們基于現實世界發生的事、觀察到的例子來訓練AI，讓AI基于這些觀察來抽象出物理定律。”“Cosmos則是做成這件事的一大步。”
“（AI技術）發展到一定階段，我們就會得到對應的世界基礎模型——可從不同角度，去完整地理解物理定律，包括牛頓力學、流體力學、電磁學等等各種模態，最終合為一個大模型。”Rev表示，“只不過我們還沒發展到那個程度，還沒有一個模型能理解這一切的。”“我們本身已經知道了不少物理學的相關等式，但做計算相當難；在某些場景下可能更難——創建這樣的世界，初始條件就去做這樣的模擬，將輸入喂給模擬器，得到真實的（realistic）輸出。”
所以“我們將Omniverse和Cosmos做了結合，利用Cosmos的能力，借助世界基礎模型，把它疊加在Omniverse已有的傳統模擬仿真技術之上（layering it on top of the classical simulation techniques that we already have available in Omniverse），或者說將其與Omniverse框架內的其他模擬器做結合。”
“Omniverse里面已經做了不少基礎級別的模擬，比如在城市環境里模擬汽車行駛。我們從中能獲得不少信息，有關于模擬當下的世界狀態。將其輸入到Cosmos里面，做最后一公里的模擬工作（last mile of simulation），令其做到photoreal，看起來更加的物理級精準。”
“因為如果要完全在傳統模擬環境下做成這件事，需要海量的投入——可能構建物理環境、感覺就5%-10%的東西，卻要人類投入100倍的工作。所以，我們選擇用Cosmos接過基礎級別的模擬。而且還能通過快速更改一些提示詞，將一種模擬轉為不同的變體（variation），轉為上萬、百萬量級的數據。”
“可變的包括材料、光照、時間、天氣等等，只需要改一改提示詞就行，而不需要在傳統模擬器里頭做大量工作。”
圍繞3臺計算機生態的添磚加瓦
我們常規認知中，現在的機器人開發很流行運動模仿學習，也就是通過遙操作——比如VR眼鏡、手柄等，由人去做動作，讓機器人去模仿學習。這的確是具身智能開發的重要構成環節。但它仍然很難解決“缺數據”的問題。
黃仁勛在Computex主題演講中的解釋相當明了：“人類的演示很難做到規模化（scalable），提供的數據有限。開發者可以用Cosmos世界基礎模型來放大（amplify）數據。”“放大數據”在我們看來就是在缺數據時代，第二臺計算機嘗試針對最大痛點之一的解決方案。
這里藉由Computex上發布的Isaac GR00T-Dreams再強化一下，流程中模擬仿真技術的重要性。關注NVIDIA機器人生態的讀者應該知道，Isaac GR00T是NVIDIA的人形機器人開發平臺；今年GTC上，NVIDIA還發布了開源的Isaac GR00T N1，這是個通用基礎模型，就是基于合成數據，來生成、學習與模擬仿真。
后續更新的Isaac GR00T N1.5據說在6月份Computex期間就已經達到了6000次的下載量——具體的模型也可以認為是NVIDIA對于上述流程的身體力行了。
而Computex上發布的Isaac GR00T-Dreams是個Blueprint（Blueprint在NVIDIA的定義中是參考工作流，即開發者可參考的定制化參考應用，用于加速生成式AI應用開發）。GR00T-Dreams是建基于Cosmos的一個Blueprint，用于大規模合成軌跡數據生成。
其大致流程是這樣的：首先有了遙操作記錄人的演示，開發者基于此做Cosmos模型的fine-tune。開發者給模型輸入圖像或者新的指令，來生成未來世界狀態的所謂Dreams（夢境）——此過程不再需要通過遙操作抓取新的數據。在生成大量Dreams之后，Cosmos對每個Dream做質量的推理（reason）和評估，選擇其中最好的用于訓練。
不過由于Dreams本質上還只是2D像素，而機器人學習的應該是動作。所以GR00T-Dreams Blueprint會把2D的Dream視頻，生成為3D動作軌跡，也就能用來訓練機器人模型了。
只需要最少的手動遙操作捕捉，就能讓機器人去學習不同的新動作。換句話說Cosmos和對應的Blueprint旨在借助模擬仿真和AI技術，來解決機器人開發“缺數據”的挑戰。如此，我們對Cosmos、NVIDIA為什么要做Cosmos，以及Omniverse和第二臺計算機在這其中扮演何種角色，也有了更為具象的理解。
當然依托“缺數據”來理解第二臺計算機，也只是一個角度。在NVIDIA機器人開發、相關第二臺計算機的生態，除了模擬仿真框架、AI模型、Blueprint還有其他不少關鍵組成部分和持續不斷的技術迭代。
比如說數據：GTC上NVIDIA發布了開源的Physical AI數據集，其中包括有300小時的室內多攝像頭追蹤數據、2000小時的自動駕駛數據、1250份OpenUSD資產，以及320K的人形機器人與機械臂動作軌跡數據——這些數據也相繼發布在了Hugging Face平臺上，據說NVIDIA后續還準備為該生態提供更多的數據。
NVIDIA本身就在用Isaac GR00T用于合成動作生成的Blueprint生成數據，Rev說GR00T N1研究團隊用該Bluerpint，150張L40 GPU，11個小時，就生成了780k合成軌跡數據...相當于人類遙操作演示6500個小時的數據，即100個人每天操作12小時持續一周——這對“缺數據”痛點的解決還是相當具象化的吧。
另外近期，生態內還有個熱點開源技術值得一提：Newton——也是NVIDIA在GTC上發布的開源物理引擎，由NVIDIA Warp加速。Computex上的演示視頻，是個小機器人走在沙地里，機器人的每走一步都帶動了地面上大量沙粒的自然運動。黃仁勛說，Newton未來會成為機器人學習的關鍵。
因為機器人學習所在的虛擬世界本身需要遵守物理定律，“大部分物理引擎并不具備以高準確度，處理剛體和柔體的能力。”所以NVIDIA在7月份開源了Newton。Newton是由Disney Research、NVIDIA和谷歌DeepMind合作打造的。Rev說，DeepMind將Newton融入到下一個版本的MuJoCo中，性能提升了70倍；而Disney Research則是該項目的首個采用者和貢獻者。
走向生產的擴展與未來
最后再談個和機器人相關的Blueprint發布，也能體現NVIDIA在機器人領域的布局還是更前瞻的。GTC期間NVIDIA宣布了針對工業機器人集群模擬的Mega Omniverse Blueprint。Mega是以工業數字孿生的方式測試機器人集群的Blueprint，目前已經進入到早期預覽階段。
面向機器人應用時，Mega主要相關于機器人集群大規模模擬。Rev舉例說“我們期望確保工廠或倉庫中的機器人在OTA升級的時候，不會停止工作，或者做出什么不正確的行為”，“唯一避免停機風險的合理測試方案，就是做模擬。”
所以很顯然Mega也是基于Omniverse的，“可以模擬每個單獨的機器人，或者機器人之間的交互、所有機器人的感知等，是大規模模擬，規模化協作；是機器人在這個世界里，大腦感知、控制與制動的緊密閉環（tight loop）。”
前期已經開始采用該方案的企業諸如KION集團的Dematic，用于其倉庫管理；Accenture、梅賽德斯奔馳、Schaeffler、Agility Robotics、現代汽車（Hyundai Motor Group）等也都開始用Mega做機器人部署的準備工作。
過去一年當NVIDIA更頻繁地宣稱AI是未來基礎設施——地位等同第二次科技革命的電和第三次科技革命的互聯網與信息，而NVIDIA自己則是提供AI基礎設施的工廠之時，當老黃說NVIDIA不僅是一家科技企業，還是一家關鍵基礎設施企業之時，大部分人對這話的理解應該還是在于AI服務器或數據中心，作為token生成的基礎設施；
顯然NVIDIA于AI基礎設施的布局是包含了機器人的，畢竟AI的發展路徑正從Generative AI/Agentic AI走向Physical AI。“我們構建起了三大類AI基礎設施。”黃仁勛在主題演講總結中說，“針對云的AI基礎設施、針對企業的AI基礎設施，和針對機器人的AI基礎設施。”
NVIDIA不想錯過任何一個AI技術突破或階段。就像黃仁勛在財報中說的，機器人即將迎來下一個ChatGPT時刻。而在該時刻到來之前，NVIDIA已經做好了大量準備工作，而且仍然是以構建完整閉環生態的方式。
