摘要
ORCA物理AI仿真系统以自主可控的多物理融合仿真、合成数据生成为核心，聚焦具身智能、工业制造、低空经济、自动驾驶等领域的“数据获取难、成本高、跨场景迁移难”痛点，通过“虚拟训练场+合成数据+小样本微调”模式，为客户提供“低成本、高精度、可复用”的AI训练解决方案，已支撑多个行业标杆案例落地，推动“人工智能+”生态协同。
一、背景：当“卡脖子”从风险变为现实，自主之路成为唯一出路
在机器人技术、先进制造等领域，越来越多的企业和科研机构正积极推进人工智能技术的应用。然而在实际落地过程中，普遍面临两大挑战：
挑战一：AI训练数据获取成本高、效率低
无论是训练机器人完成复杂操作，还是仿真高精度工业装配流程，都依赖海量高质量数据支撑。但在实际操作中，通过物理方式采集数据不仅成本高昂（单场景常达百万元级别）、周期漫长（可至数月），还难以覆盖高温、高压等危险或极端场景，导致AI模型因“数据荒”而训练不足，从实验验证到产线落地进程严重滞后。
挑战二：仿真软件兼容性差，存在供应链风险
目前常用的高精度物理仿真软件多为国外产品，在实际使用中存在两方面问题：
硬件兼容性不足：对国产GPU等特定硬件的适配支持较弱，兼容率普遍偏低，导致客户即使具备算力基础，也难以充分发挥硬件效能，形成“有硬件、无软件”的困局。
供应链存在不确定性：部分关键软件被纳入出口管制讨论范围，长期依赖外部供应商可能带来业务连续性的潜在风险。
ORCA物理AI仿真系统：为AI落地提供数据与仿真支持
为应对上述挑战，松应科技推出ORCA系统，致力于帮助客户突破AI落地的关键瓶颈。该系统具备以下核心能力：
大幅降低数据成本与采集周期：通过高保真仿真技术，高效生成大规模、多样化的合成数据，替代昂贵且耗时的物理采集。用户可在虚拟环境中安全模拟各类极端工况，为模型训练提供充分数据支撑。
提升硬件利用灵活性，支持自主可控路径：ORCA具有良好的硬件兼容性，支持主流及国产算力平台，帮助客户既保障现有硬件投入的有效利用，又在技术选型上拥有更高自主性和安全性。
ORCA系统旨在帮助用户突破数据与软件约束，以更低成本、更高效率推进AI技术在研发与生产环节的实际应用。
二、目标:从技术突围到生态自强
本项目旨在通过系统性建设，达成以下三个层面的具体目标：
为客户提供“开箱即用”的虚拟训练环境：覆盖人形机器人、机械臂、工业产线等多场景，支持毫米级物理仿真与多模态数据生成；
解决“模拟到现实鸿沟（Sim-to-RealGap）”：通过高保真物理对齐（噪声、延迟）与视觉对齐（域随机化），让虚拟训练的模型快速适配真实场景；
推动生态协同：联合上下游伙伴，构建“数据生成-合规流通-高效应用”的全生命周期闭环，以及“国产算力-物理AI系统-行业应用”协同发展的自主生态。
三、主要建设内容及实施效果
ORCA系统构建在一个灵活、开放且自主可控的技术架构之上，旨在为用户提供高效、兼容的AI训练与仿真环境。
（一）系统自主可控：架构与核心功能落地（2021.01-2023.12）
本阶段聚焦于从“0到1”构建ORCA系统的全栈自主技术体系，已形成坚实的技术护城河。
1.底层硬件适配与异构计算突破：完成了对沐曦曦云®C280、摩尔线程MTTS4000、天数智芯天垓BI-V150等主流国产GPU的深度适配与性能优化。为突破单卡性能限制，自主研发了分布式多GPU协同运算架构，相关技术已获《一种多GPU协同渲染方法、系统、装置及存储介质》（专利号:ZL202210819159.0）及《基于多GPU的图像渲染方法、装置及可读存储介质》（专利号:ZL202310164283.2）等多项核心发明专利授权，能够支持万台机器人规模的并行仿真训练，为大规模、高并发的AI任务提供了坚实的算力基础。
2.中层核心模块自研与集成：
- 渲染引擎（ENGINE）：自研OrcaEngine，支持RTX实时光线追踪和PT路径追踪，可构建毫米级精度的超写实3D数字环境，为AI视觉训练提供高保真输入。
- 物理仿真（SIM）：深度整合多种物理引擎，能够高精度模拟刚体动力学、碰撞、摩擦及柔性体等复杂物理效应。
- 数据链路（DATALINK）：基于OpenUSD统一数据格式，原生兼容ROS/ROS2机器人操作系统，并打通主流工业软件接口，实现设计、仿真、训练数据的无缝流转。
3.上层平台封装与AI能力融合：平台集成了“场景建模-数据生成-强化学习”的全流程工具链，并内置主流大模型接口，支持多模态任务生成与仿真，帮助用户实现“开箱即用”的高效开发体验。
（二）关键功能产品化落地与成效验证（2024.01至今）
本阶段将技术成果转化为五大核心产品与服务，并在实际应用中取得了可量化的突破性效果。
1.产品化矩阵形成：围绕“软件-硬件-场景-数据”全链路，形成了一套完整的产品与服务矩阵，满足不同客户需求。
- 核心软件：ORCA物理AI仿真软件。
- 软硬一体：ORCA物理AI仿真一体机（预装ORCA系统，开箱即用）。
- 定制化服务：物理AI虚拟训练场建设、3D物理Ready场景资产服务、具身智能合成数据服务。
2.关键成果与量化指标：
- 数据成本与效率革命：独创“合成预训练-轻量微调”技术范式。在典型应用案例中，仅需不超过50条真实/合成样本数据进行微调，即可在30分钟内训练出抓取成功率超过90%的机器人操作模型。单条数据综合成本低于50元，相较于传统物理采集，实现了成本与效率的数量级优化。
- 高精度物理仿真能力验证：已积累工厂产线、家居、仓储物流等12大类高保真数字场景资产，仿真物理精度达到毫米级，支持人形、四足、轮式机器人及低空飞行器等全形态智能体训练。
- 大规模分布式训练：基于多GPU协同运算专利技术，实现了万台机器人级别的高并发训练。
（三）产业生态协同赋能与标杆案例（近1年内典型案例）
项目积极践行“人工智能+”行动，深度融入并赋能产业生态，通过一系列高规格、高影响力的标杆项目，验证了技术的先进性与生态价值。
1.标杆案例：赋能行业头部客户解决实际问题
- 具身智能领域：与国内众多人形机器人公司深度合作，以ORCA系统为核心，提供高精度仿真环境。不仅优化机器人的运动协调与决策能力，更通过高效率的虚拟数据采集，显著缩短研发周期。
- 工业制造领域：在为某头部机器人企业的合作中，构建虚拟训练场。通过优化的数据策略，成功帮助客户在保障模型性能的同时，将机器人抓取模型的训练成本显著降低。
- 生态协同与赋能：与商汤科技等AI企业合作，向多模态大模型注入精确的物理世界数据（如物体摩擦系数、重量等），提升其在具身智能场景下的决策准确性。与沐曦、摩尔线程、天数智芯等硬件厂商完成技术互认，共同构建稳定、高效的软硬件协同生态。作为北京国际数据交易所《具身智能数据流通合作倡议》的首批成员，共同推动行业数据的合规与高效流转。
2.引领行业标准与荣获权威认可：
- 政府认可：承担上海市经信委新一代人工智能应用“揭榜挂帅”任务，并获评上海市首批“AI+制造”具身智能服务商。
- 行业标杆：2024年，公司被NVIDIA（英伟达）评选为“优秀企业”，标志着技术实力与生态潜力获得国际巨头认可。
关键技术成果：物理AI时代核心技术
实施场景：海量高保真数据场景
完成单位：上海松应科技有限公司
完成人：聂凯旋、黄巍、张小波、郭斯强