Genessis来了

神级项目开源！可支持4D世界生成，高清物理模拟，一文来看个究竟

探索 Genesis：机器人与人工智能领域的创新力量

在当今科技飞速发展的时代，机器人和人工智能领域不断涌现出令人瞩目的创新成果。今天，我们将聚焦于一个极具潜力的项目——Genesis，它为这两个领域带来了全新的思路和强大的功能。

Genesis 是一个专为通用机器人、具身人工智能以及物理人工智能应用精心打造的综合性物理模拟平台。它集成了多项关键特性，既是一个重新构建的通用物理引擎，能够精准模拟各种各样的材料和复杂物理现象；又是一个轻巧、极速、采用 Python 风格且易于使用的机器人模拟平台；同时还是一套强大且高效的逼真渲染系统；更具备一项独特能力，即能够将用户输入的自然语言描述转化为多种形式的数据模态，堪称一个生成式数据引擎。

目前，其底层物理引擎和模拟平台已率先开源，这为广大开发者和研究人员提供了一个探索和创新的基础。而其生成式框架也将在不久的未来逐步向公众开放，预示着它将在更多领域发挥巨大影响力。

简单来说，Geneiss是一个：

• 从头开始重建的通用物理引擎，能够模拟各种材料和物理现象。
• 一个轻量级、超快速、pythonic和用户友好的机器人仿真平台。
• 一个强大而快速的照片般逼真的渲染系统。
• 一种生成数据引擎，可将用户提示的自然语言描述转换为各种数据模式。

除此之外，Genesis还囊括许多生成模型，可以直接生成3D引擎内置的资产，例如：

• 模型动作；
• 机器人的policy；
• 机器人步行动作（包括四足）；
• 3D物体；
• 软体机器人动作；
• 3D人物面部表情和声音。

卓越性能：突破模拟速度极限

Genesis 凭借先进的 GPU 加速并行计算技术，在模拟性能方面取得了令人惊叹的突破。它采用了一系列优化策略，如高效的碰撞检测机制、智能的自动休眠功能以及创新的接触岛技术等。

这些优化使得 Genesis 在各种模拟场景中展现出了前所未有的速度优势。在模拟一个包含单平面和 Franka 机械臂的操作场景时，其运行速度高达 4300 万帧每秒，相较于实时速度实现了 43 万倍的巨大飞跃。

即使在大规模模拟场景中，它的自动休眠功能也能有效加速处于稳定状态实体的模拟过程（此功能目前正在测试阶段，预计将在 0.1.1 版本正式发布）。通过与其他流行的基于 CPU 和 GPU 的机器人模拟器进行速度对比，Genesis 的优势一目了然，为复杂物理模拟和机器人策略开发提供了高效的解决方案。

4D 动态世界生成：开启数据新维度

Genesis 的物理引擎借助基于视觉语言模型（VLM）的生成代理，充分利用模拟基础设施提供的 API，成功构建出了 4D 动态世界。这一创新成果不仅为模拟环境增添了时间维度，还使其成为了一个丰富的数据源泉。结合专门的相机和对象运动生成模块，Genesis 能够生成高度物理精确且视角一致的视频数据以及其他多种模态的数据。这意味着在机器人学习、环境模拟以及虚拟现实等领域，研究人员和开发者可以获取更加真实、多样化的数据，从而推动相关技术的进一步发展。

应用实例展示：多领域的无限潜力

角色动作生成：栩栩如生的虚拟表演

Genesis 在角色动作生成方面展现出了卓越的能力。

无论是想象一个手持金箍棒的小悟空在桌面上快速冲刺、跳跃并在落地时挥动手臂，还是日本武士进行拳击动作、中国士兵表演江南 style 舞蹈，甚至是罗马士兵如僵尸般行走，Genesis 都能根据自然语言描述精准地生成相应的动画序列。

同时，它还提供了丰富的相机控制功能，从特写角色面部到跟随角色运动并逐渐拉远镜头，以及在角色跳跃至最高点时暂停动作并进行 360 度环绕拍摄且相机缓慢上升等操作，为用户带来了极具创意和视觉冲击力的体验。

机器人策略生成：智能决策的自动化生成

致力于推动机器人技术发展的 Genesis，利用其生成式机器人代理和强大的物理引擎，能够自动生成适应各种场景的机器人策略和演示数据。例如，它可以指挥移动的 Franka 机械臂完成用碗和微波炉加热玉米、将地板上的所有物体准确扔入篮子以及通过推动棕色和白色书籍使其与红色书籍对齐来整理桌面书籍等任务。此外，它还能模拟无人机编队（如 4x6 排列的 24 架无人机）从地面一起起飞并同时进行翻转动作，以及多种四足机器人和人形机器人的运动行为，包括 Unitree Go2 四足机器人在雨中奔跑（模拟）、Unitree H1 人形机器人单脚跳跃（模拟，因实际机器人故障）、Unitree H1 - 2 人形机器人向前行走（模拟到现实）、机械跳跃手像四足动物一样用四个手指向前行走（模拟）、机械影子手仅用食指和中指像人类一样向前行走（模拟），甚至实现四足机器人的各种步态运动（模拟到现实）、双足跳跃（模拟到现实）、用前两条腿倒立（模拟到现实）以及不同基地高度的运动（模拟到现实）等复杂动作。这些实例展示了 Genesis 在机器人自动化控制和智能决策方面的巨大潜力，为机器人在实际应用中的自主操作提供了有力支持。

3D 全互动场景生成：构建虚拟空间的新维度

Genesis 具备生成高度复杂和逼真的 3D 全互动场景的能力。它可以根据用户需求创建包含客厅（含用餐区）、卫生间、书房和卧室的家居室内场景，或者打造一个餐厅室内场景。这些场景不仅在视觉上具有高度的真实感，还具备完全的互动性，用户可以在其中进行各种操作和探索，为虚拟现实、建筑设计、游戏开发等领域提供了强大的工具。

开放世界关节对象生成：拓展创意边界

在开放世界关节对象生成方面，Genesis 突破了传统的限制，能够生成超越人类注释关节对象资产范畴的创新内容。例如，它可以生成软机器人、蠕虫、具有行走能力的茶壶、能够旋转盒子的夹具（连接到 UR5 机械臂），甚至实现软夹具在场景中导航并捡起笔帽的操作。这种能力为设计和开发具有独特功能和形态的机器人及物理对象提供了广阔的创意空间，有望推动机器人在复杂环境中的适应性和灵活性发展。

语音音频、面部动画与情感生成：赋予虚拟角色生命力

Genesis 还在语音音频、面部动画与情感生成领域展现出了强大的能力。

它可以根据给定的文本（如“Genesis 是一个为通用机器人/具身人工智能/物理人工智能应用而设计的物理平台”）生成相应的面部动画和语音，并实现从平静到愤怒再到快乐的情感自然过渡。更为重要的是，它能够在不同的面部角色模型上通用这一功能，为虚拟角色赋予了更加真实和丰富的情感表达能力，在虚拟角色互动、虚拟助手以及娱乐产业等领域具有广泛的应用前景。

Genesis 作为机器人和人工智能领域的创新先锋，以其强大的功能和广阔的应用前景，正在吸引着越来越多的关注。

无论是科研机构探索前沿技术，还是企业寻求创新解决方案，亦或是科技爱好者追踪行业动态，Genesis 都无疑是一个值得密切关注的项目。

项目链接

https://genesis-embodied-ai.github.io/