當前，全球數字經濟蓬勃發展，互聯網、大數據、云計算、人工智能、數字孿生等新技術與各行業加速融合，日益成為經濟社會發展的強大“數字底座”。其中，數字孿生正在成為工業領域數字化轉型與發展的重要力量。
今天，虛擬世界對下一代人工智能起著至關重要的作用。作為人工智能、數字孿生領域的重要代表，NVIDIA在虛擬世界中占有特定的位置。NVIDIA網絡專家崔巖先生表示，NVIDIA從創建之初就致力于虛擬世界的模擬，包括游戲、計算機圖形方面的技術。多年來，隨著互聯的虛擬世界持續推動下一代人工智能工作負載的發展，NVIDIA從工業和工程的角度來重新審視虛擬世界，從而構建了Omniverse，創建和模擬與現實世界無法區分的虛擬世界平臺，為實現數字孿生模型鋪平了道路，并廣泛應用于機器人仿真、數據科學建模、5G應用、自動駕駛汽車、智能工廠和氣候研究等新的應用領域。
NVIDIA Omniverse：幫助企業賦能數字孿生
據介紹，NVIDIA Omniverse數字孿生是對工業資產、流程或環境的大規模精確模擬的平臺，具有多個與現實世界數據流完美同步的自治系統。崔巖表示，真正的數字孿生實際上是一個實物世界的現實翻版，從更大規模的角度看，數字孿生是和物理世界相連接的虛擬世界，真正的數字孿生必須滿足四大特征。一是物理上的準確性和真實性，必須遵循物理定律；二是不間斷的與物理世界進行同步，基本上實現的是即見即所得的同步體驗；三是精準的時間運行，在多個計算節點上實現同步；四是包括多個自制系統，多種的自治系統來支撐數字孿生技術。
崔巖特別以寶馬集團借助 Omniverse 數字孿生構建未來工廠為例，介紹了NVIDIA Omniverse與寶馬集團在數字孿生領域的合作情況。據介紹，寶馬工廠平均每分鐘生產一輛新車，要滿足寶馬不斷改進和創新的需求，需要復雜的生產場景仿真，快速的輸出，提高敏捷性，并從各方面優化效率。NVIDIA Omniverse 能夠隨時隨地在寶馬需要時推出新的仿真功能，以便做出重要決策并引入自動化。
為了實現寶馬工廠的數字孿生應用場景，數字孿生需要利用 NVIDIA 加速計算的全部力量。在今年的 GTC 春季大會上，NVIDIA 對外發布了 OVX 服務器，可以更好的來保持物理上的準確性，遵循物理定律，讓數據中心具備可擴展性、低延時和精準時間的特點，來滿足數字孿生的四大特征，可以更好的支撐 Omniverse 數字孿生平臺，更好的為客戶提供一個專為 Omniverse 數字孿生需求而打造的基礎設施。
據了解，NVIDIA OVX 不僅僅是一臺服務器，它旨在擴展以支持非常苛刻的數字孿生工作負載。據崔巖介紹，OVX 服務器由 8 顆 NVIDIA A40 RTX GPU、3 塊 NVIDIA ConnectX-6 Dx 200Gbps 智能網卡、2顆至強CPU、1TB 系統內存和 16TB NVMe 存儲組成。OVX 加速計算系統可以從由 8 臺至 16 臺 OVX 服務器組成的 OVX POD 擴展到 32 臺 OVX 服務器組成的 OVX SuperPOD，并通過 NVIDIA Spectrum-3 交換網絡架構進行連接，來加速大規模數字孿生模擬。
NVIDIA Spectrum-4為數字孿生賦能網絡功能
據介紹，在 GTC 2022 春季大會上，NVIDIA 發布的全新Spectrum-4 端到端 400Gbps 以太網網絡平臺，除了能提供更高的吞吐量、更好的服務質量、更高安全性、更低功耗和成本外，還能實現納秒級的計時精度，將帶來5-6個數量級的提升。對于整個在OVX SuperPOD或多個SuperPOD組成的數字孿生計算系統架構來講，它提供了一個更精準的、實時性更高的數字孿生基礎設施。崔巖表示，Spectrum-4網絡平臺在云或邊緣數據中心更好的支持Omniverse數字孿生，成為Omniverse計算系統的骨干網絡。
崔巖進一步介紹說，Spectrum-4網絡平臺是一個首款400Gbps端到端以太網網絡平臺，它由四大部分組成，一是Spectrum-4交換機，可以加速云網絡架構；二是ConnectX-7智能網卡，它是一個領先的網絡適配器；三是BlueField-3 DPU，可以編程的數據中心基礎設施；四是NVIDIA Cumulus Linux或SONiC網絡操作系統和DOCA軟件框架，這些硬件和軟件共同組成了Spectrum-4端到端400Gbps以太網網絡平臺。
因此，Spectrum-4網絡平臺具備四大功能，一是加速，提供了很好的硬件性能和云規模的軟件效率，能夠給客戶提供很好的加速網絡平臺；二是創新，在交換芯片設計上優化云、人工智能、存儲工作負載，能夠讓網絡的性能更加加速；三是優化，在整個成本和客戶的投資回報上給客戶優化的方案，讓客戶用相對少的錢得到更好的網絡環境；四是可靠，實現公平性、可預測性和可見性的功能，讓客戶可以看到或預測到一些情況的發生，可以很好的運維網絡。所以說，Spectrum-4網絡平臺可為大規模云計算、企業人工智能、模擬仿真提供性能更優化的端到端以太網網絡平臺，提供極致的性能，高級的安全性、強大的功能，實現大規模、高性能、虛擬化、模擬仿真功能，使現代數據中心具有更完美的能力來支持NVIDIA應用框架。
值得一提的是，在 Spectrum-4 交換機性能與創新方面，NVIDIA Spectrum-4 ASIC 基于 4N 制程工藝，包含千億個晶體管以及經過簡化的收發器設計，具有領先的能效和總擁有成本。憑借支持 128 個 400GbE 端口的 51.2Tbps 聚合 ASIC 帶寬，以及自適應路由選擇和增強擁塞控制機制，Spectrum-4 交換機優化了基于融合以太網的 RDMA（RoCE）網絡架構，并顯著提升了數據中心的應用速度。
眾所周知，在數字孿生實現的過程中對網絡要求非常高。這要求數據中心的網絡必須具備可擴展、低延時和精準時間的特性。崔巖進一步解釋說：“在數字孿生中需要這些能力，隨著數字孿生的應用，數據中心可以隨著這些應用負載增加做擴展，低延時就是要提供更高的網絡性能來保證數字孿生的實時性。尤其是精準時間要更好的同步數字中心的時間標準節奏，使整個虛擬場景跟實際的物理場景保持一個很好的同步。還要支持數據中心一些算力彈性的需求，能夠提供更好的數字孿生體驗，NVIDIA Spectrum-4 400Gbps端到端以太網網絡，可以在自動駕駛汽車、智能工廠、數字孿生方面提供極致的性能，高級的安全性和強大的功能，來實現大規模、高性能、虛擬化和模擬仿真的應用。”
據介紹，Spectrum-4網絡平臺，能夠與NVIDIA DGX、HGX、OVX這些計算系統做連接和整合，給客戶提供一整套加速的數據中心基礎設施，來提供高吞吐量、高端口密度、高交換速率、高安全性開放的骨干網，讓客戶在這些人工智能或者數字孿生應用上有更好的網絡平臺。
崔巖最后表示，當前數據中心的數據流量呈現指數級增長，并且要求數據中心的基礎設施要提供極致的性能、高級安全、強大功能來實現大規模的高性能、高級虛擬化仿真需求。NVIDIA可以為大規模的云計算、人工智能需求的部署模擬仿真、數字孿生等整體設計和服務，結合NVIDIA 計算系統來滿足不同的應用場景需求，從而發揮NVIDIA在AI，元宇宙、數字孿生等方面的能力的優勢，從而助力企業的數字化轉型，和企業一起降本增效，助力企業成長和發展。
