b体育复旦教授讲述元宇宙背后的物理仿真技术—新闻—科学网
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发表时间:
2024-04-10
【编者案】
2023年5月27日，是复旦年夜学118周年校庆。“校庆种种勾当，以促成科学研究为中央。”从1954年校庆前夜时任校长陈望道提出这一主意最先，于校庆时期举办科学陈诉会，就成为复旦的主要学术传统之一。
赓续学术传统，百年弦歌不绝。5月9日起，来自文社理工医各学科的50多位复旦名师将陆续带来学术演讲。
“2023相辉校庆系列学术陈诉”第十六场，由复旦年夜学智能呆板人研究院常务副院长张立华传授以“物理仿真——制造真实数字世界的基石”为题作陈诉。
跟着元宇宙观点的升温，人们对于元宇宙塑造的数字世界布满想象。正如真实世界依照物理纪律运转同样，“真实”元宇宙数字世界的构建离不开现代物理仿真技能的支撑。张立华领导听众回首了物理仿真技能的成长、物理引擎的基本计较历程与当前研究近况和物理仿真技能于工业数字孪生、传神数字人创立、呆板人仿真以及前沿科学研究等方面的运用，并瞻望了物理仿真技能的将来成长趋向。
“元宇宙”的观点从何而来？“元宇宙”（Metaverse）这个词最初是由科幻小说作家尼尔 斯蒂芬森于1992年的小说《雪崩》中创举出来的。那是一个平行在真实世界的赛玻空间（Cyberspace），即戴上研发的耳机以及目镜，找到毗连终端，就可经由过程虚拟两全的体式格局进入由计较机模仿、与真实世界平行的虚拟空间。
张立华先容，元宇宙具备沉浸式体验、虚拟化两全、开放式创举、强社交属性以及不变化体系的特性，其六年夜支撑技能——区块链技能、交互技能、电子游戏技能、人工智能技能、收集及运算技能以及物联网技能（简称“BIGANTb����”），可以根据对于元宇宙的支撑作用进一步归纳为感知、计较、重构、协同以及交互五类。“此中3D衬着与物理仿真引擎是元宇宙的重构根蒂根基支撑技能，”张立华夸大，物理仿真是元宇宙中最要害的支撑技能之一，物理引擎具备极高的贸易价值，科技巨头也视之为主要基石之一。
多年来，张立华领导科研团队于物理引擎的设计以及研发范畴取患了主要结果。张立华是世界三年夜商用物理引擎PhysX的奠定人之一。该引擎被Unreal Engine（空幻引擎）、Unity3D等顶尖游戏开发引擎以及元宇宙仿真平台Nvidia Omniverse所接纳。
“物理仿真能解决甚么问题呢？能让游戏中的人物运动起来，让人物以及场景实现天然的交互以及碰撞。”经由过程播放游戏片断，张立华向各人活泼展示了物理仿真于影片中详细运用。他以为，元宇宙将成为将来互联网的新形态，其更年夜价值于在经由过程真假交互与交融影响人们糊口的真正物理世界。
谈到物理仿真于元宇宙等范畴中的运用，张立华先容了工场数字孪生、照顾护士呆板人以及虚拟数字人的开发以及运用。
说到物理引擎运用在照顾护士呆板人开发的案例时，张立华先容，“物理引擎提供了一个能高度拟真呆板人关照场景的仿真平台，对于呆板人技术进修、虚拟病人建模、勾当场景设计等提供了充实的撑持。”
以游戏《营垒之夜》为例，张立华先容，年夜场景及时仿真是物理引擎成长趋向。美国闻名说唱歌手Travis Scott曾经于《营垒之夜》上举办了一场有2770万人不雅看的虚拟演唱会，沉浸式的体验给所有玩家留下了深刻的印象。可见，基在物理仿真技能所实现的包孕虚拟数字人于内的虚拟场景构建，可以或许带给人们越发真实以及震撼的沉浸感触感染。
怎样让虚拟数字人越发传神？张立华联合图片先容了毛发模仿、肌肉模仿、动作模仿以及服装模仿等数字人中的物理仿真技能。布料仿真与毛发仿真技能可以或许为虚拟数字人增添传神、天然的衣物以及发型，构建越发真正的人物形象。“布料仿真与毛发仿真算法道理相似，但尚且缺少可量化的仿真评价指标。”他暗示，复旦年夜学智能感知与无人体系（IPASS）试验室于总结现有评价指标的根蒂根基上提出了一些新的有针对于性的仿真评价指标，初次构建了较为完备的毛发与布料物理仿真要领的评价指标系统。
“虽然电子游戏技能奠基了元宇宙的数字创举根蒂根基，但元宇宙的运用及其衍生的技能进展远远不止在游戏范畴，而该当成为人们糊口、事情的沉浸式虚拟时空。”张立华暗示，物理仿真虽发源在游戏的需求，但使用规模早已经逾越了游戏，跟着当下元宇宙的鼓起，物理仿真技能更是成为构建元宇宙的要害要素。
“将来面向元宇宙的运用，物理仿真引擎是主要的焦点技能之一。”张立华夸大，为顺应将来场景需求，物理仿真引擎需要设计通用的求解器来撑持刚体、流体、软体等差别类型材质物体之间的不变交互，经由过程云平台的部署来撑持及时、年夜量、高精度的运算求解，并设计漫衍式架构来实现万万量级以上的用户同屏互动。
而当前，海内游戏与元宇宙开发仍重要依靠在外洋的Unreal Engine以及Unity3D等成熟贸易引擎，和英伟达也早已经最先结构元宇宙根蒂根基生态平台Omniverse。张立华以为，于元宇宙时代，咱们急需研发具备彻底自立常识产权的物理仿真引擎，这也是IPASS团队的一个主要研究方针。
于陈诉的末了，张立华传授以芯片散热器设计、医疗影像处置惩罚、景象形象仿真、地动猜测等场景为例，展示了物理仿真技能对于工业设计以及前沿科学研究的主要支撑作用，并先容了AI for Science于年夜范围繁杂物理仿真中的运用。
（原标题：源在游戏、逾越游戏，复旦传授讲述元宇宙暗地里的物理仿真技能）
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