文章主题:互联网, 虚拟现实, 人工智能, 元宇宙
元宇宙是当下热门话题。人工智能技术在元宇宙究竟有何作用?最近来自韩国金乌工科大学的学者发布了《人工智能元宇宙》综述论文,全面阐述探索人工智能在元宇宙的建立和发展中的作用,值得关注?
![1705581970547.jpg 元宇宙:人工智能赋能的共享虚拟世界](https://666chatgptcnbj.oss-cn-beijing.aliyuncs.com/1705581970547.jpg)
自20世纪90年代起,伴随着互联网的飞速发展,众多创新技术应运而生,为用户提供了令人叹为观止的网络空间交互体验。从社交网络到虚拟游戏世界,各类服务与应用程序繁多的虚拟环境不断壮大,逐渐演变出具备沉浸式体验和数字转型的环境。然而,多数虚拟环境尚不够统一,无法形成一个完整的平台。为此,人们将目光投向了“Metaverse”,这个融合了“Meta”(元)与“Universe”(宇宙)概念的共享虚拟世界,它由第五代网络、虚拟现实及人工智能(AI)等新兴技术推动。在这些技术中,尤其是人工智能,它在处理大数据以提升沉浸式体验、实现虚拟代理类人智能方面展现出巨大潜力。在本综述中,我们致力于探讨人工智能在元宇宙建立与发展过程中的重要作用。首先,我们简要介绍了人工智能的基本概念,包括机器学习算法和深度学习架构,并阐述其在元宇宙中的价值。接着,我们对基于人工智能的技术方法进行了全方位研究,涵盖六个具有潜力的元宇宙技术领域:自然语言处理、机器视觉、区块链、网络、数字孪生和神经接口,并有望在元宇宙中发挥关键作用。随后,我们展示了这些技术在虚拟世界中的应用实例,如医疗保健、制造业、智能城市和游戏。最后,我们总结了本研究的主要成果,并为元宇宙领域的人工智能研究指出了未来发展的方向。
https://www.zhuanzhi.ai/paper/10cddae6422693500a04b69e1eeeacc5![1705581970850.jpg 元宇宙:人工智能赋能的共享虚拟世界](https://666chatgptcnbj.oss-cn-beijing.aliyuncs.com/1705581970850.jpg)
3D虚拟世界帮助游戏收入增长。
引言
自2021年10月扎克伯格(Mark Zuckerberg)宣布Facebook正式更名为Meta以来,这一革命性的新名称已经在社交媒体上引发了热烈讨论,无论是在学术界还是产业界,都引起了广泛的关注。与此同时,众多大型科技公司在元宇宙领域的投资和开发也日益活跃,例如微软以687亿美元收购了动视暴雪(Activision Blizzard),从而将游戏业务拓展至元宇宙。近期, Metaverse集团——一家大型房地产投资公司,在分散式虚拟现实平台“Decentraland”上以惊人的243万美元价格购买了一块土地,刷新了虚拟房地产的历史纪录。此外,著名说唱歌手Snoop Dogg也在Sandbox元宇宙以45万美元的价格购买了一块土地,用于举办音乐节、音乐会等虚拟活动,为参与虚拟世界的观众带来身临其境的体验。随着元宇宙技术的不断发展,越来越多的企业和技术领导者也开始关注并投入其中。首尔市近期公布了一项名为“Metaverse首尔”的计划,旨在为文化、旅游、经济、教育、市民服务等市政行政领域构建一个完整的虚拟通信生态系统。该计划不仅提供各种业务支持服务和设施,还计划利用扩展现实(XR)技术,为残疾人在安全、便利的环境中享受虚拟世界提供专门的服务。据彭博情报分析显示,全球元宇宙的收入机会将从2020年的5000亿美元增长到2024年的8000亿美元,其中网络游戏行业将占据全球收入的一半。值得一提的是,视频游戏公司和工作室正计划将现有游戏升级为三维虚拟世界,融入社交网络功能,并在游戏外举办各种吸引人的活动,如现场娱乐和媒体广告活动。如图1所示,虚拟现实(VR)硬件和游戏内广告的收入将通过元空间中的虚拟活动得到显著提升。
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图2 1991年至2021年主要事件的元宇宙发展时间表
元宇宙并非新颖的概念,伴随着互联网及科技的进步,它已经历数十年的发展。图2展示了元宇宙发展的时间轴,从互联网诞生、首次在文学中出现,到第一个虚拟世界项目“第二人生”,再到近期微软和Facebook等大型科技公司的元宇宙项目。Metaverse这个词汇由Meta(超越)和Universe(宇宙)组合而成,最早出现在1992年的一部反乌托邦赛博朋克小说《雪撞》中,用以描绘一个名为Matrix的虚拟现实世界。如今,元宇宙被定义为一个共享的虚拟三维空间,甚至包括跨平台的虚拟世界,通过交互和合作活动为用户提供全面的沉浸式体验。除了诸如虚拟场所和建筑等固定在虚拟世界中的元素外,许多其他实体,如物品、用户身份、数字商品等,都可在不同虚拟世界间流动甚至反映至现实世界。近年来,元宇宙实现了空前的迅速增长,主要源于三维游戏的普及,以及硬件(如大数据存储基础设施、无线通信网络、内置传感器和图形处理单元-GPU)和软件(如在通信、语言处理和计算机视觉方面的资源分配)的显著提升,共同为构建更为扎实且富有创意的虚拟世界奠定了基础。相较于传统元宇宙模式因数据不足而导致的沉浸式体验受限,新型元宇宙模式不仅为企业(用户可以自由创作创意内容)提供了庞大的用户和行为数据新来源,还为人工智能(AI)在各领域的应用提供了丰富的素材基础,例如自然语言处理、计算机视觉和神经接口。构建现代元宇宙的标准平台需具备以下特点:虚拟世界、持久性、可扩展性、实时同步、财政支持、去中心化、安全和互操作性。在[4]中,一个元宇宙可以包含多个层次(如图3所示),具体表达式如下:
基础设施: 5G、6G、WiFi、云、数据中心、中央处理器、gpu。人性化界面: 移动、智能手表、智能眼镜、可穿戴设备、头戴显示、手势、语音、电极束。去中心化:边缘计算、人工智能代理、区块链和微服务。空间计算: 3D引擎、VR、增强现实(AR)、XR、地理空间映射和多任务处理。创造者经济: 设计工具、资产市场、电子商务和工作流。发现: 广告网络、虚拟商店、社交管理、评级、头像和聊天机器人。体验: 游戏、社交、电竞、购物、节日、活动、学习、工作。![1705581971202.jpg 元宇宙:人工智能赋能的共享虚拟世界](https://666chatgptcnbj.oss-cn-beijing.aliyuncs.com/1705581971202.jpg)
元宇宙5个层面
在机器学习(ML)算法与深度学习(DL)架构的助力下,AI在各领域的重要性日益凸显。诸如分类与回归模型等带有监督学习和无监督学习的ML算法,在语音识别、语言处理等领域发挥着关键作用,使系统代理具备理解用户指令的能力。借助多种设备(如手机、智能手表等可穿戴设备)收集的基于传感器的信号输入数据,可协助应用程序分析并学习人类活动的复杂模式,如身体活动识别,从而实现对虚拟世界中用户活动和交互的感知。近年来,DL已逐渐成为一种强大的人工智能工具,能应对从庞大且混乱的数据中挖掘复杂模式的挑战。在计算机视觉领域取得巨大成功的DL,如今正被广泛应用于无线通信、人机交互、游戏及金融等多个领域。仅几年前,英伟达(NVIDIA)便推出了DL超级采样(DLSS),这是一项具有突破性的技术,它借助DL及其他人工智能算法的力量,提升帧率的同时保持美观和清晰的画面,从而有望优化元世界的视觉体验。AI通过不断训练监督学习模型,以提高在线多人游戏的平衡性,直至满足设计师和测试者的需求。步入3D设计仿真与协作新时代,我们正在打造一个令人难忘的虚拟现实世界。在元宇宙中,NVIDIA以Omniverse为代表,推出了一个开放且可扩展的平台,具备众多有价值的特性,包括物理精确仿真、多用户设计协作、真实感与实时渲染,以及人工智能加速的工作流程。
这个元宇宙平台通过整合一系列前沿科技建立,旨在为用户提供全身心投入的3D沉浸式体验,让他们在虚拟世界中真实地与他人互动和协同合作。在这个平台上,人工智能在元宇宙的基础构建与进步过程中,虽未直接显露,但其重要性不容忽视。尤其是在AI尚未如XR/VR般以独特方式被提及,亦或如区块链在社交媒体上引发热烈讨论的情况下,对人工智能如何影响和推动元宇宙的理解仍存疑虑。当前,尚无任何研究全面探讨人工智能在元宇宙中的角色及其应用。本文将系统性地回顾现有基于人工智能的工作,并深入挖掘其在元宇宙中的潜力。总的来看,本文的主要贡献包括:
在本文中,我们将对人工智能技术进行概述,重点关注传统的机器学习(ML)算法与创新性的深度学习(DL)框架,并探讨其中所包含的各种学习策略,例如监督学习、无监督学习和强化学习。进一步地,我们将尝试剖析这些技术在元宇宙中的关键应用。
在六个关键领域中,我们对最前沿的人工智能技术进行了深度探讨,这些领域包括自然语言处理、机器视觉、区块链、网络、数字孪生(DT)以及神经接口。这些技术的应用展示了元世界平台巨大的发展潜力和广阔的前景。
在深入探讨当前的AI技术应用现状时,我们可以发现,这些应用途径主要集中在医疗健康、娱乐产业、制造业、智慧城市建设、电子商务领域、房地产业以及去中心化金融行业等方面。特别是在虚拟世界中,这些应用方法受到了更多的关注。
我们介绍了几个有趣的元宇宙项目,它们应用人工智能来增强沉浸式体验和开发面向用户的服务。此外,还对未来元宇宙人工智能的研究方向进行了讨论。AI技术与元宇宙:技术
本部分研究了基于人工智能的六个技术方面的最新技术:自然语言处理、机器视觉、区块链、网络、DTs和神经接口; 图4所示的AI在元宇宙的作用。因此,元宇宙中的用户体验得到了显著增强,虚拟世界和现实世界之间几乎没有边界。
![1705581971362.jpg 元宇宙:人工智能赋能的共享虚拟世界](https://666chatgptcnbj.oss-cn-beijing.aliyuncs.com/1705581971362.jpg)
![1705581971637.jpg 元宇宙:人工智能赋能的共享虚拟世界](https://666chatgptcnbj.oss-cn-beijing.aliyuncs.com/1705581971637.jpg)
AI与元宇宙:应用
本节从四个关键应用的角度介绍了现有的人工智能辅助工作:医疗保健、制造、智能城市和游戏(见图11);此外,还简要讨论了其他一些潜在的应用,包括电子商务、人力资源、房地产和分散金融。
![1705581971890.jpg 元宇宙:人工智能赋能的共享虚拟世界](https://666chatgptcnbj.oss-cn-beijing.aliyuncs.com/1705581971890.jpg)
![1705581972237.jpg 元宇宙:人工智能赋能的共享虚拟世界](https://666chatgptcnbj.oss-cn-beijing.aliyuncs.com/1705581972237.jpg)
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