不久前，在上海舉行的2026全球開發(fā)者先鋒大會(huì)上，可微分物理仿真引擎Fysics正式發(fā)布，該引擎為具身智能、人形機(jī)器人、自動(dòng)駕駛等產(chǎn)業(yè)加快走向規(guī)?；涞靥峁┝擞辛χ?。
項(xiàng)目負(fù)責(zé)人張立華曾長期供職于海外科技企業(yè)，在十五年前回國創(chuàng)業(yè)，目前擔(dān)任復(fù)旦大學(xué)智能機(jī)器人與先進(jìn)制造創(chuàng)新學(xué)院副院長。從游戲世界里的“裙尾擺動(dòng)”，到具身智能所需的“高精度接觸解算”，在這場關(guān)于“物理世界模擬”的自主技術(shù)突圍中，張立華正帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)更多突破。
給數(shù)字世界賦予“物理規(guī)律”
2000年，從清華大學(xué)畢業(yè)的張立華赴海外深造、工作。在國際知名科技企業(yè)任職期間，他專注于物理仿真和異構(gòu)計(jì)算技術(shù)研究?？梢哉f，沒有異構(gòu)計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，包括深度學(xué)習(xí)和大模型在內(nèi)的人工智能技術(shù)難以達(dá)到今天的水平。但彼時(shí)，國內(nèi)掌握異構(gòu)計(jì)算技術(shù)的專業(yè)人才并不多，也為他多年后回國創(chuàng)業(yè)埋下了伏筆。
“中間有一次，我回到母校與同學(xué)們交流。當(dāng)時(shí)全場僅有兩三名學(xué)生舉手表示熟悉該領(lǐng)域，我當(dāng)時(shí)意識(shí)到，其中蘊(yùn)藏的創(chuàng)業(yè)潛力相當(dāng)大?！闭沁@份對(duì)技術(shù)差距的認(rèn)知，讓他萌生了歸國的想法。
2011年，張立華放棄海外工作，先后在北京、長春創(chuàng)業(yè)，聚焦異構(gòu)計(jì)算與人工智能技術(shù)研發(fā)轉(zhuǎn)化。2017年，他受邀參與復(fù)旦大學(xué)新工科建設(shè)，參與創(chuàng)建智能機(jī)器人研究院、卓越工程師學(xué)院等多個(gè)科研與人才培養(yǎng)平臺(tái)。
今年三月下旬，由他擔(dān)任創(chuàng)始人的飛捷科思智能科技（上海）有限公司正式發(fā)布可微分物理仿真引擎Fysics，并同步推出覆蓋仿真訓(xùn)練平臺(tái)、基礎(chǔ)模型及評(píng)測基準(zhǔn)等在內(nèi)的全棧物理AI技術(shù)基座體系。
物理仿真引擎是什么？張立華用一個(gè)形象的例子解釋：“比如游戲中有人物跳舞的畫面，衣服的擺動(dòng)、裙擺的飄動(dòng)、布料的褶皺等等要特別逼真自然。電影里的爆炸特效，看起來也要跟現(xiàn)實(shí)世界中的一樣。這些都不是實(shí)拍畫面，也不是動(dòng)畫師事先設(shè)計(jì)好的動(dòng)畫效果，而是依靠物理仿真引擎在虛擬世界里按照現(xiàn)實(shí)世界中的物理規(guī)律計(jì)算出來的?！?/p>
精度不夠，訓(xùn)練再好也可能“失靈”
“物理引擎解決的就是‘物理真實(shí)’的問題。”張立華表示，“一個(gè)是視覺真實(shí)——用GPU渲染畫面，讓光影效果更加逼真；另一個(gè)是物理真實(shí)——讓物體的運(yùn)動(dòng)符合力學(xué)等真實(shí)物理規(guī)律。兩者加起來，數(shù)字世界才能更接近現(xiàn)實(shí)世界。從3D游戲、電影特效到虛擬現(xiàn)實(shí)、數(shù)字孿生、自動(dòng)駕駛訓(xùn)練，物理仿真技術(shù)一直扮演著關(guān)鍵角色。以自動(dòng)駕駛為例，廠商也會(huì)構(gòu)建虛擬仿真訓(xùn)練場，讓智能駕駛汽車在虛擬環(huán)境里跑幾千萬甚至上億公里，去測試那些現(xiàn)實(shí)中很難復(fù)現(xiàn)的長尾、危險(xiǎn)場景，從而有效提升算法的魯棒性和安全性?！?/p>
然而，當(dāng)產(chǎn)業(yè)界將更多目光投向具身智能和人形機(jī)器人時(shí)，如何更好解決虛實(shí)遷移問題成為難點(diǎn)之一。研究機(jī)器人，繞不開仿真平臺(tái)。
“大家普遍面臨一個(gè)難題：當(dāng)把在虛擬場景里訓(xùn)練的機(jī)器人的算法遷移到真實(shí)的機(jī)器人身上時(shí)，卻發(fā)現(xiàn)沒那么靈。學(xué)界將之稱為‘仿真到現(xiàn)實(shí)遷移’問題。”張立華說。
造成這一問題的原因很多，其中之一便是物理引擎本身的仿真精度不足。張立華解釋：“如果物理引擎模擬出來的物理規(guī)律跟現(xiàn)實(shí)世界存在偏差，那訓(xùn)練出的機(jī)器人自然難以適應(yīng)真實(shí)環(huán)境?！?/p>
例如，若接觸建模不夠精準(zhǔn)，就很難訓(xùn)練出高精度的靈巧操作，這正是制約行業(yè)發(fā)展的瓶頸之一。無論是工廠作業(yè)還是家庭服務(wù)，機(jī)器人的落地應(yīng)用都離不開靈巧手與物體、與人體的接觸操作，這對(duì)傳統(tǒng)物理引擎在接觸建模時(shí)的仿真精度提出了極高的要求。
正是瞄準(zhǔn)這一痛點(diǎn)，張立華團(tuán)隊(duì)研發(fā)的可微分物理仿真引擎Fysics，將“高仿真精度”作為核心突破口之一。
為具身智能落地提供更好支撐
張立華介紹，大語言模型使用的文本數(shù)據(jù)或音視頻數(shù)據(jù)，屬于“觀察者視角”的數(shù)據(jù)，但具身智能需要“交互者視角”的數(shù)據(jù)。一個(gè)符合訓(xùn)練要求的抓取動(dòng)作數(shù)據(jù)，不僅要包含視覺信息，還應(yīng)包含實(shí)時(shí)的力反饋、觸覺感知以及電機(jī)扭矩的連續(xù)變化?！澳壳盎ヂ?lián)網(wǎng)上很少有現(xiàn)成的、能直接映射到機(jī)器人感知與控制鏈路上的‘多模態(tài)指令—?jiǎng)幼鳌瘮?shù)據(jù)集，這正是現(xiàn)階段我們面對(duì)的主要挑戰(zhàn)。”他說。
從技術(shù)層面來看，張立華與團(tuán)隊(duì)希望Fysics引擎能實(shí)現(xiàn)更高精度的接觸解算，從而為具身智能落地提供更好支撐。
“可以這樣理解：傳統(tǒng)物理引擎像一個(gè)純物理計(jì)算系統(tǒng)——給定輸入，它會(huì)算出下一個(gè)時(shí)刻的狀態(tài)，但可微分物理引擎可以告訴人工智能：‘你剛才的輸入讓你離目標(biāo)更遠(yuǎn)了還是更近了’。”張立華介紹，通過梯度反向傳播，可以讓學(xué)習(xí)系統(tǒng)知道哪里錯(cuò)了、該怎么修正，從而大幅提升模型訓(xùn)練效率。
真實(shí)世界有軟體、流體等多種材質(zhì)，現(xiàn)有引擎實(shí)現(xiàn)不同材質(zhì)間的交互時(shí)往往對(duì)不同材質(zhì)分開建模、求解再實(shí)現(xiàn)耦合傳遞，既不準(zhǔn)確也不穩(wěn)定。在這一背景下，張立華團(tuán)隊(duì)采用統(tǒng)一的求解框架處理多種物理材質(zhì)，以提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性和計(jì)算可靠性。
在上海發(fā)展多年，張立華對(duì)這里的科研環(huán)境深有感觸?！吧虾５男屡d產(chǎn)業(yè)政策同時(shí)兼顧了前瞻性和連續(xù)性，為科研與產(chǎn)業(yè)融合提供了優(yōu)質(zhì)土壤。我們做的不只是新一代可微分物理引擎，也希望能為國產(chǎn)GPU打造一套更加自主可控的生態(tài)體系。”張立華說。
