微软模拟飞行——M$的力量

最近这些日子里，我最喜欢做的“放松运动”，就是在MFS（Microsoft Flight Simulator 2020 | 微软模拟飞行2020）里调出一架螺旋桨小飞机（比如屌丝纳172），随机选一个出生地，然后放着旅行音乐，慢悠悠地飞……从哪里出发不重要，去哪里也不重要，重要的是——在路上的感觉

有时我也会飞回那些曾经去过的地方，从天空的视角回忆起那段旅程。比如巴塞罗那的红屋顶，斯图加特的小山丘，柏林的菩提树大街，还有旧金山的跨海大桥……往事涌上心头，想起过去的点点滴滴，心中回荡着那首老歌——What a wonderful world。

美好的瞬间串起了我们的生命，而MFS从另一个角度重现了那些瞬间。

一切都像是故地重游，且置身其中，我震惊于微软是如何做到这一切，所以开始了幕后探索系列。

根据我查到的资料，MFS的地景主要使用了三种方法：人工建模，摄影测量（Photogrammetry），以及AI自动生成。

其中人工建模主要用于地标建筑，比如上海陆家嘴的几栋高楼。它们很显眼，对精度要求也高，但是数量少，人工尚可一战。

摄影测量就是俗称的“照片扫描”技术，通过倾斜摄影等方法将航拍照片转化为3D模型。

相对纯人工建模，摄影测量可以生成更大范围的数据，但是精度和品质都要差一点。另外，虽然摄影测量的效率要比人工建模高，但是仍然需要投入很大的人力物力进行数据采集和清理工作；同时，也不是所有地方都允许采集数据的。所以在MFS中，几乎只有西方城市使用了摄影测量技术。（这也是为什么我之前提到的都是外国地名）。

上述两种方法之外，就是AI的天下了，地球上有很多区域没有地标，只是不断重复的同类建筑。它们看上去大同小异，除了占地面积和高度外，几乎只有颜色和窗户上的区别，对于这种重复性的工作，连摄影测量都显得太贵了。

所以MFS应用了一套AI系统，这套系统能通过航拍数据批量生成常规建筑。

比如下图，左边是游戏中的最终画面，而右边是航拍照片，它展示了AI生成建筑的效果——从空中来看是非常不错的。

下图中这些绿色的盒子就是一栋栋具体的AI建筑，我第一次见到这个画面的时候被震撼地不轻。

那么这套系统是如何工作的呢？简而言之，AI通过读取大量的航拍/卫星照片，学会了判断地球上的区域，比如哪里是建筑，哪里是植被，哪里是道路……

作为一个示例，下图中的白色粗线条就是AI判定的建筑，细圆圈是树木，而粗斜线（可能不太显眼）就是道路。

在判断完成以后，系统就会自动向这些区域填入对应的内容，并且做出“合情合理”的微调。拿刚才的建筑举例，AI所做的，不仅仅是判断出这里“有一幢房子”，还要给出这幢房子的其它关键数据，比如占地面积，建筑形状，建筑类型，高度，甚至屋顶上的细节等等……通过这些数据，AI就能“组装”出一栋栋千奇百怪的建筑，比如下图就是AI生成的一栋典型外国大house：

再稍稍改动一些参数，就能批量生成大片同类建筑：

让我们再看一张对比图，AI生成的建筑不仅丰富多样，还会考虑到各地的建筑风格，比如下图的欧洲老建筑就和美国的小别墅完全不同。此外，你要是飞过埃及，还能看到土黄色的连片小楼房，很有中东风情。

实事求是地说，AI生成的建筑在三种方法中，美术质量是最低的，有时候还会产生一些让人啼笑皆非的错误。比如AI生成的外滩是下图这样的：没有漂亮的近代建筑，全是离谱的赫鲁晓夫楼。

但是AI方法胜在效率高，数量足——当你飞的足够高，离地足够远，一点地面上的小错误不会对你造成任何影响，翱翔云端，你只会感叹于这个世界的广大。

Blackshark.ai

上面提到的这套AI系统是位于奥地利格拉茨（Graz）的Blackshark.ai研发的，借助Bing地图的数据和Azure云服务，研发团队在三年间建造了大约1.5亿幢建筑，3千万平方公里的植被，以及不计其数的其它设施，在此期间，系统使用的数据高达几十PB（1PB=1024TB）！

所以有些文章说这个游戏的容量高达7000万GB（70PB），可能指的就是这部分数据——这种说法倒也没错，但是也不怎么严谨。

我在汽车行业做过很多年Digital Twin，我曾以为数字孪生无非就是这样。直到我在MFS中第一次起飞……那一刻，我感受到了一股强风：真正的Digital Twin，是Twin我们的地球自己啊！

最后，给各位表演一段精彩的特技飞行——横穿浦东开瓶器！

*微软发布的幕后解析视频原版：

https://www.youtube.com/watch?v=ng-mGNqLe6M&list=PL4lYdWP835WGT_pl799O31jkM556fQwC3&index=13&t=1s

*部分使用了摄影测量技术的城市列表：

https://www.fanbyte.com/guides/a-complete-list-of-all-photorealistic-cities-in-microsoft-flight-simulator-2020/

 

彩蛋：格拉茨其实还是阿诺施瓦辛格的老家——想到这里，我瞬间恍然大悟：这个地方既然能造终结者，那搞个摆房子的AI不是轻轻松松啊！