10 jaar training in één uur dankzij Genesis: The Matrix wordt werkelijkheid voor robots

Genesis is gemaakt door een consortium van 19 universiteiten en bedrijven, waaronder gerenommeerde instellingen als MIT, Imperial College London, Peking University en technologiebedrijven als Nvidia en het MIT-IBM Watson AI Lab. De simulator stelt robots in staat om in virtuele omgevingen te trainen en leersnelheden te bereiken die in de echte wereld onhaalbaar zouden zijn. Volgens de ontwikkelaars leren robots in Genesis tot 430.000 keer sneller dan met conventionele methoden.

Deze enorme versnelling wordt mogelijk gemaakt door verschillende innovatieve functies. Een daarvan is de mogelijkheid om 3D-omgevingen te creëren met behulp van AI en tekstaanwijzingen. Onderzoekers en ontwikkelaars kunnen zo snel en eenvoudig complexe scenario's genereren, zoals fabriekshallen, appartementen of stedelijke omgevingen, door het systeem tekstgebaseerde instructies te geven. De onderliggende fysica-engine van Genesis is vanaf nul ontwikkeld en is in staat om een breed scala aan materialen en fysische fenomenen te simuleren, variërend van het botsen van objecten tot de interactie van vloeistoffen en gassen.

Een ander voordeel van Genesis is de hoge snelheid die bereikt kan worden zonder dat er supercomputers nodig zijn. Op een standaard Nvidia GeForce RTX 4090 grafische kaartzijn tot 43 miljoen frames per seconde (FPS) mogelijk in bepaalde simulaties. Dit wordt mogelijk gemaakt door een combinatie van efficiënte code en platformoverschrijdende compatibiliteit van de simulator. De physicsimulator werkt met Nvidia en AMD grafische kaarten, conventionele CPU's en Apple's Metal, waardoor hij toegankelijk is voor een breed scala aan gebruikers. Eén uur rekentijd in de simulator staat gelijk aan tot wel tien jaar training in de echte wereld, wat de ontwikkelingscycli van robots drastisch kan verkorten.

Het project is open source en is gepubliceerd onder de Apache Licentie, Versie 2.0. Dit geeft ontwikkelaars een grote vrijheid in het gebruiken en aanpassen van de code. De broncode en verdere informatie zijn beschikbaar op GitHub.

Genesis heeft een breed scala aan toepassingen. In de industrie zou de simulator gebruikt kunnen worden om productielijnen en robotbewegingen te optimaliseren, inclusief taken zoals lassen, verven of assembleren. Bij de ontwikkeling van huishoudrobots maakt Genesis het mogelijk om navigatiealgoritmen in virtuele huizen te testen en interacties met objecten en mensen te simuleren. Bij onderzoek en ontwikkeling kan Genesis gebruikt worden om nieuwe robotontwerpen en nieuwe besturingsmethoden te onderzoeken en om experimenten in veilige virtuele omgevingen uit te voeren. Genesis biedt ook potentieel op het gebied van rampenbestrijding, zoals het trainen van robots voor gebruik in gevaarlijke omgevingen, waarvan het zoeken naar begraven slachtoffers een voorbeeld is.

Indrukwekkende resultaten van de simulaties zijn te zien op op de projectpagina. Op video's daar is een vierpotige robot te zien die met behulp van Genesis heeft leren kruipen, in galop kan rennen, op twee benen kan springen en zelfs een salto achterover kan doen. Het neurale netwerk dat de robot bestuurt, werd waarschijnlijk in slechts een paar uur getraind. Het hulpprogramma RoboGen, dat in Genesis draait, werd hiervoor gebruikt.

Genesis kan ook interessant zijn voor de filmindustrie en spelontwikkelaars. De simulator kan gemakkelijk animaties van vloeistoffen en gassen maken die anders moeilijk te programmeren zouden zijn. Genesis kan ook complexe bewegingssequenties op het gebied van karakterontwerp simuleren, waardoor karakteranimaties er realistischer uitzien.