幾十年來，科學家和工程師一直致力於創建能夠像人類一樣行走，說話和互動的人形機器人。儘管已經取得了重大進展，但建造可以適應新環境或學習新技能的機器人仍然是一個複雜且昂貴的挑戰。 NVIDIA正在使用Isaac Gr00t N1來解決這一問題，這是世界上第一個開放且可定制的人類機器人推理和技能的基礎模型。這種創新的模型使機器人具有批判性思考，通過複雜的場景進行推理並適應新挑戰的能力。本文探討了NVIDIA的創新，詳細介紹了GR00T N1的特徵及其對人形機器人技術的影響。
人形機器人技術的當前狀態
近年來，類人形機器人技術已經取得了長足的進步。他們可以穿越不平坦的地形，進行基本的對話，並處理在受控環境中組裝產品等任務。像波士頓動力學這樣的公司已經展示了可以跳舞或表演雜技的機器人。但是，儘管有所有這些進步，但這些機器人在面對特定編程之外的任務時仍會面臨限制。例如，設計用於在倉庫中堆疊箱子的機器人可能難以在沒有大量重新編程的情況下對雜亂無章的儲藏室或交換任務進行分類。主要是，建立一個能夠處理各種任務的人形機器人，每次都需要從頭開始，這一過程可能需要數月甚至數年。
人形機器人技術的基礎模型
Isaac GR00T N1是專為人形機器人設計的基礎模型。它為感知和運動等基本功能提供了一個預建的框架，從而消除了從頭開始開發這些核心功能的需求。這簡化了機器人構建過程，該過程以前要求在機械工程和AI編程等領域以及大量財務資源中提供專業知識。開發人員現在可以服用GR00T N1並自定義特定任務，從而減少時間和成本。這種可訪問性和靈活性可能會推動更廣泛的採用，從而使這些機器人能夠從研究實驗室轉移到現實世界中的應用程序。
像人類一樣思考：雙層系統設計
GR00T N1採用受人認知啟發的雙系統設計。根據雙重過程理論，人類以兩種模式思考：快速而本能（如反射）和緩慢而故意的（如計劃）。遵循這種認知模型，GR00T N1配備了系統1和系統2。System1使GR00T可以處理快速反應，例如躲避障礙物或捕獲移動對象，類似於人類反射。另一方面，System 2允許GR00T處理更複雜的任務，例如處理說明，分析視覺數據或計劃多步操作，例如組織混亂的房間。通過結合這些系統，GR00T N1驅動的機器人可以通過類似人類的靈活性來應對各種挑戰。例如，一個機器人可以在實時適應時，可以拿起分散的物品，確定它們屬於哪裡並導航意外障礙。
培訓GR00T N1
培訓GR00T像人類一樣思考和移動需要大量數據，在現實世界中收集可能會很慢且昂貴。 NVIDIA使用ISAAC GR00T藍圖解決此問題，該工具在虛擬環境中生成合成運動數據。從一小部分人類示範開始，藍圖可以快速產生大型數據集。在一個例子中，NVIDIA在僅11個小時的時間內創建了780,000個合成軌跡（等於6,500小時的人類努力）。與單獨使用實際數據相比，將此合成數據與現實數據結合起來，將GR00T N1的性能提高了40％。這種方法可以加快學習速度，增強適應能力，並在不依賴物理試驗的情況下提高技能。
對人形機器人技術的影響
傳統上，建造一個機器人及其AI是一項緩慢而昂貴的努力。 GR00T N1通過提供在推理和運動中預先訓練的模型來改變這一點，從而使開發人員專注於自定義。這可能會加速在製造，物流和醫療保健等行業中的部署，這些行業越來越需要適應性解決方案。 GR00T N1驅動的機器人可能會移動材料，包裝商品或協助患者護理，並根據需要切換角色。
NVIDIA與限制訪問權限的專有系統不同，已將GR00T N1自由使用。這種開放性使初創企業，研究人員和大型公司可以下載，修改和適應它，從而使資源有限的較小的團隊能夠與行業領導者一起進行創新。
GR00T N1處理多種輸入類型，例如語言和視覺數據，允許機器人解釋口語命令，識別對象並適應不斷變化的環境。這種多功能性對於在人類空間不可預測的現實中運行的人形機器人至關重要。與用於在結構化設置中重複任務的傳統機器人不同，GR00T N1驅動的機器人在動態角色（例如醫療保健援助或物流管理）中表現出色 – 靈活性和自然互動至關重要。
GR00T行動：現實世界應用程序
像波士頓動力學，敏捷機器人技術和1X技術等公司正在測試GR00T N1。在製造業中，這些機器人可以組裝零件或排序包裝並適應生產變化。他們切換任務的能力很容易適合需要靈活性的工廠。
在醫療保健中，他們可以使用護士的語音指導將患者從床上抬到輪椅上。他們還可以通過獲取物品和自然說話來幫助老年人。 GR00T N1對語言和背景的理解使這些互動更加自然和人類。例如，1X Technologies的Neo Gamma機器人使用GR00T N1自主整理房屋。它評估了空間，決定該怎麼做，例如拿起玩具或固定桌子，然後獨自行動。這表明，GR00T驅動的機器人如何成為家庭助手，可以幫助雜務或支持出行性問題的人。
NVIDIA的未來推進人形機器人技術的計劃
除了GR00T，NVIDIA還與Google Deepmind和Disney Research合作開發了牛頓的物理引擎，用於人形機器人技術。該開源工具使機器人開發人員能夠模擬機器人如何與周圍環境進行交互。它可以與Mujoco和Nvidia Isaac實驗室等平台集成，並在實現現實之前實際上有助於測試機器人。這種發展將進一步降低成本，降低風險並加快機器人開發的速度。
底線
NVIDIA的ISAAC GR00T N1通過為推理和運動提供可定制的基礎，在人形機器人機器人方面取得了重大進步。它的雙系統設計使機器人可以快速響應變化並處理複雜的任務，並適應各種環境。通過使用合成數據進行培訓，該模型既減少開發時間和成本。提供GR00T N1作為開放模型，可以鼓勵整個製造業，醫療保健和物流等行業的創新。早期實施表明，該模型可以提高現實世界應用中的靈活性和效率的潛力。
