最近一個新的AI框架橫空出世，可以結合物理現象與人工智能生成更真實的視覺效果。在這篇文章中，將對 Genesis 進行概述。

Genesis 是一個前沿的物理平臺，旨在推動通用機器人、具身人工智能和物理人工智能應用的進步。作為一個多功能工具集，包含：

• 通用物理引擎：一款從頭開始精心重新設計的最先進物理引擎，用于模擬多種材料和復雜的物理現象。
• 機器人仿真平臺：一個輕量級、超快速、Pythonic 和用戶友好的界面，旨在實現無縫的機器人仿真。
• 照片真實感渲染系統：一個強大且快速的渲染系統，能夠提供高質量的視覺效果。
• 生成數據引擎：一個變革性工具，將自然語言提示轉換為各種數據模式。

在其核心，Genesis 將多個先進的物理求解器集成到一個統一的框架中，提供無與倫比的仿真能力。這一強大的基礎得到了一個生成代理框架的補充，旨在自動化數據生成，推動機器人研究及其他領域的邊界。

主要特點

• 統一物理模擬：基于通用物理引擎，Genesis 匯集了最先進的求解器，以卓越的準確性和保真度模擬各種物理場景。
• 生成框架：生成代理框架作為一個模塊化系統運作，結合了各種生成模塊以處理多樣的數據模式。這些模塊由一個高級代理進行路由， seamlessly 整合現有研究和正在進行的開發。
• 開源無障礙：物理引擎和模擬平臺是開源的，允許研究人員和開發者自由探索、實驗和創新。生成特性將逐步推出以便更廣泛的訪問。
• 照片級真實感渲染：Genesis 結合了超快速的渲染能力和視覺上令人驚嘆的結果，使模擬更加身臨其境和真實。

使命

Genesis 受到一套遠見卓識的目標的指導：

• 可及性：降低物理模擬的障礙，民主化機器人研究，促進創新的包容性環境。
• 統一：在一個統一的框架內整合多種物理求解器，以虛擬方式復制物理世界，具有無與倫比的物理、視覺和感官真實感。
• 自動化：最小化人類在數據生成中的努力，促進機器人和其他領域的自主和自我維持的數據生態系統。

安裝

先決條件

• Python: 3.9+
• Pytorch

各個系統支持的功能如下：

pip install genesis-world

代碼示例

import genesis as gs
gs.init(backend=gs.cpu)

后端設備

Genesis 本質上是跨平臺的，支持各種后端設備。默認情況下，它使用 gs.cpu，如果需要 GPU 加速的并行仿真，可以切換到其他后端，例如：

• gs.cuda：支持 CUDA 的 NVIDIA GPU。
• gs.vulkan：基于 Vulkan 的后端
• gs.metal：針對蘋果硅設備進行了優化。
• gs.gpu：一個方便的快捷方式，Genesis 為系統選擇最佳后端（例如，如果可用則為 gs.cuda ，或對于 Apple Silicon 則為 gs.metal ）。

精度等級

Genesis 默認為 f32 精度。對于需要更高精度的應用，可以通過在設置中指定 precision='64' 來選擇 f64。

日志級別

一旦初始化，Genesis 將在終端中提供日志輸出，分享詳細的系統信息和與 Genesis 相關的更新，例如其當前版本。可以控制此輸出的詳細程度：

• Default：詳細日志
• Reduced output：將 logging_level='warning' 設置為抑制詳細日志，僅顯示警告和錯誤。

配色方案

Genesis 的日志記錄器支持可自定義的顏色主題，以適應不同的終端環境：

• dark：默認主題，針對深色背景終端進行了優化。
• light：適用于明亮背景的終端的較淺色調。
• dumb：適合喜歡簡約風格用戶的黑白輸出。

通過這些靈活的選項，Genesis 確保在多樣化的環境和工作流程中提供無縫且個性化的用戶體驗。

scene = gs.Scene()

場景是一個封裝兩個關鍵組件的包裝器：

• 模擬器對象 Simulator Object：處理所有底層物理求解器以管理物理模擬。
• 可視化對象 Visualizer Object：管理與可視化相關的概念和渲染。

在設置場景時，可以配置各種物理求解器參數以自定義模擬。以下是一個演示更復雜配置的示例：

scene = gs.Scene(
    sim_options=gs.options.SimOptions(
        dt=0.01,
        gravity=(0, 0, -10.0),
    ),
    show_viewer=True,
    viewer_options=gs.options.ViewerOptions(
        camera_pos=(3.5, 0.0, 2.5),
        camera_lookat=(0.0, 0.0, 0.5),
        camera_fov=40,
    ),
)

plane = scene.add_entity(gs.morphs.Plane())
franka = scene.add_entity(
    gs.morphs.MJCF(file='xml/franka_emika_panda/panda.xml'),
)

在 Genesis 中，所有對象和機器人都被表示為實體。Genesis 是完全面向對象的，允許通過這些實體對象的方法直接與它們交互，而無需依賴句柄或全局分配的 ID。

add_entity 的第一個參數是 morph。在 Genesis 中，morph 是一個混合概念，封裝了實體的幾何形狀和姿態信息。通過使用不同的 morph，可以從形狀原語、網格、URDF、MJCF、地形或軟機器人描述文件創建 Genesis 實體。

franka = scene.add_entity(
    gs.morphs.MJCF(
        file  = 'xml/franka_emika_panda/panda.xml'
        pos   = (0, 0, 0),
        euler = (0, 0, 90), # we follow scipy's extrinsic x-y-z rotation convention, in degrees,
        # quat  = (1.0, 0.0, 0.0, 0.0), # we use w-x-y-z convention for quaternions,
        scale = 1.0,
    ),
)

scene.build()
for i in range(1000):
    scene.step()

一旦所有內容都添加完畢，就可以開始模擬。在運行之前，需要通過調用 scene.build() 來構建場景。此步驟至關重要，因為 Genesis 使用即時編譯 (JIT) 技術動態編譯每次模擬運行的 GPU 內核。 scene.build() 過程通過以下方式初始化這一點：

• 將所有組件放到位。
• 分配設備內存。
• 創建模擬所需的數據字段。

構建場景后，將啟動一個交互式查看器以可視化模擬。查看器提供各種鍵盤快捷鍵以增強可用性，包括以下選項：

• Video recording 視頻錄制。
• Taking screenshots 截屏。
• 在不同的可視化模式之間切換。

在不同的可視化模式之間切換。

Genesis 代表著一個不斷發展的生態系統。雖然基礎物理引擎和仿真平臺已經作為開源工具可用。請繼續關注創世紀的發展，以塑造物理仿真和機器人技術的未來。