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最近一个新的AI框架横空出世，可以结合物理现象与人工智能生成更真实的视觉效果。在这篇文章中，将对 Genesis 进行概述。

Genesis 是一个前沿的物理平台，旨在推动通用机器人、具身人工智能和物理人工智能应用的进步。作为一个多功能工具集，包含：

• 通用物理引擎：一款从头开始精心重新设计的最先进物理引擎，用于模拟多种材料和复杂的物理现象。
• 机器人仿真平台：一个轻量级、超快速、Pythonic 和用户友好的界面，旨在实现无缝的机器人仿真。
• 照片真实感渲染系统：一个强大且快速的渲染系统，能够提供高质量的视觉效果。
• 生成数据引擎：一个变革性工具，将自然语言提示转换为各种数据模式。

在其核心，Genesis 将多个先进的物理求解器集成到一个统一的框架中，提供无与伦比的仿真能力。这一强大的基础得到了一个生成代理框架的补充，旨在自动化数据生成，推动机器人研究及其他领域的边界。

主要特点

• 统一物理模拟：基于通用物理引擎，Genesis 汇集了最先进的求解器，以卓越的准确性和保真度模拟各种物理场景。
• 生成框架：生成代理框架作为一个模块化系统运作，结合了各种生成模块以处理多样的数据模式。这些模块由一个高级代理进行路由， seamlessly 整合现有研究和正在进行的开发。
• 开源无障碍：物理引擎和模拟平台是开源的，允许研究人员和开发者自由探索、实验和创新。生成特性将逐步推出以便更广泛的访问。
• 照片级真实感渲染：Genesis 结合了超快速的渲染能力和视觉上令人惊叹的结果，使模拟更加身临其境和真实。

使命

Genesis 受到一套远见卓识的目标的指导：

• 可及性：降低物理模拟的障碍，民主化机器人研究，促进创新的包容性环境。
• 统一：在一个统一的框架内整合多种物理求解器，以虚拟方式复制物理世界，具有无与伦比的物理、视觉和感官真实感。
• 自动化：最小化人类在数据生成中的努力，促进机器人和其他领域的自主和自我维持的数据生态系统。

安装

先决条件

• Python: 3.9+
• Pytorch

各个系统支持的功能如下：

pip install genesis-world

代码示例

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

后端设备

Genesis 本质上是跨平台的，支持各种后端设备。默认情况下，它使用 gs.cpu，如果需要 GPU 加速的并行仿真，可以切换到其他后端，例如：

• gs.cuda：支持 CUDA 的 NVIDIA GPU。
• gs.vulkan：基于 Vulkan 的后端
• gs.metal：针对苹果硅设备进行了优化。
• gs.gpu：一个方便的快捷方式，Genesis 为系统选择最佳后端（例如，如果可用则为 gs.cuda ，或对于 Apple Silicon 则为 gs.metal ）。

精度等级

Genesis 默认为 f32 精度。对于需要更高精度的应用，可以通过在设置中指定 precision='64' 来选择 f64。

日志级别

一旦初始化，Genesis 将在终端中提供日志输出，分享详细的系统信息和与 Genesis 相关的更新，例如其当前版本。可以控制此输出的详细程度：

• Default：详细日志
• Reduced output：将 logging_level='warning' 设置为抑制详细日志，仅显示警告和错误。

配色方案

Genesis 的日志记录器支持可自定义的颜色主题，以适应不同的终端环境：

• dark：默认主题，针对深色背景终端进行了优化。
• light：适用于明亮背景的终端的较浅色调。
• dumb：适合喜欢简约风格用户的黑白输出。

通过这些灵活的选项，Genesis 确保在多样化的环境和工作流程中提供无缝且个性化的用户体验。

scene = gs.Scene()

场景是一个封装两个关键组件的包装器：

• 模拟器对象 Simulator Object：处理所有底层物理求解器以管理物理模拟。
• 可视化对象 Visualizer Object：管理与可视化相关的概念和渲染。

在设置场景时，可以配置各种物理求解器参数以自定义模拟。以下是一个演示更复杂配置的示例：

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，所有对象和机器人都被表示为实体。Genesis 是完全面向对象的，允许通过这些实体对象的方法直接与它们交互，而无需依赖句柄或全局分配的 ID。

add_entity 的第一个参数是 morph。在 Genesis 中，morph 是一个混合概念，封装了实体的几何形状和姿态信息。通过使用不同的 morph，可以从形状原语、网格、URDF、MJCF、地形或软机器人描述文件创建 Genesis 实体。

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()

一旦所有内容都添加完毕，就可以开始模拟。在运行之前，需要通过调用 scene.build() 来构建场景。此步骤至关重要，因为 Genesis 使用即时编译 (JIT) 技术动态编译每次模拟运行的 GPU 内核。 scene.build() 过程通过以下方式初始化这一点：

• 将所有组件放到位。
• 分配设备内存。
• 创建模拟所需的数据字段。

构建场景后，将启动一个交互式查看器以可视化模拟。查看器提供各种键盘快捷键以增强可用性，包括以下选项：

• Video recording 视频录制。
• Taking screenshots 截屏。
• 在不同的可视化模式之间切换。

在不同的可视化模式之间切换。

Genesis 代表着一个不断发展的生态系统。虽然基础物理引擎和仿真平台已经作为开源工具可用。请继续关注创世纪的发展，以塑造物理仿真和机器人技术的未来。