元宇宙如何用AI？韩国学者发布最新《人工智能元宇宙》综述论文，涵盖170篇文献阐述人工智能在元宇宙的六大技术与四类重点应用

2022 年 2 月 28 日 专知

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？

从20世纪90年代到现在，随着互联网的迅猛发展，各种创新技术层出不穷，为用户带来了令人惊叹的网络空间虚拟互动体验。从社交网络到虚拟游戏世界，许多拥有数千种服务和应用程序的虚拟环境已经发展成具有沉浸式体验和数字化转型的环境，但大多数虚拟环境都是不连贯的，而不是整合成一个平台。在这种情况下，将Meta(元)和Universe(宇宙)结合起来的“Metaverse”作为第五代网络及以上技术、虚拟现实、人工智能(AI)等新兴技术推动的共享虚拟世界而被引入。在这些技术中，人工智能已经显示出处理大数据对于增强沉浸式体验、实现虚拟代理类人智能的重要性。在本次综述中，我们做出了有益的努力，探索人工智能在元宇宙的建立和发展中的作用。我们首先介绍了人工智能的初步知识，包括机器学习算法和深度学习架构，以及人工智能在元宇宙中的作用。然后，我们对基于人工智能的方法进行了全面的研究，这些方法涉及有潜力成为元宇宙的6个技术方面: 自然语言处理、机器视觉、区块链、网络、数字孪生和神经接口，并有潜力成为元宇宙。随后，研究将部署在虚拟世界中的几个人工智能辅助应用，如医疗保健、制造、智能城市和游戏。最后，我们总结了本研究的主要贡献，并为元宇宙的人工智能研究开辟了一些未来的研究方向。

https://www.zhuanzhi.ai/paper/10cddae6422693500a04b69e1eeeacc5

3D虚拟世界帮助游戏收入增长。

引言

自从扎克伯格(Mark Zuckerberg)在2021年10月宣布Facebook更名为Meta，这个令人惊叹的新名字已经成为社交媒体上的热门趋势，受到了包括学术界和产业界在内的各个群体的广泛关注和讨论。除了Meta，一些大型科技公司也有一些元宇宙的投资和开发活动，比如微软(Microsoft)以687亿美元收购了视频游戏控股公司动视暴雪(Activision Blizzard)，将游戏业务扩展到元宇宙。最近，大型房地产投资公司Metaverse集团以243万美元的惊人价格在分散式虚拟现实平台“Decentraland”上购买了一块土地，创下了虚拟房地产史上的最高价格。著名说唱歌手Snoop Dogg以45万美元的价格在Sandbox元宇宙中购买了一块地，他可以在其中举办音乐节、音乐会等虚拟活动，通过虚拟现实技术为参与虚拟世界的观众带来身身其境的体验。在不久的将来，元宇宙将成为下一个重要的技术，目前吸引着在线游戏开发商、互联网金融企业、社交网络和其他技术领导者。首尔市最近公布了一项名为“Metaverse首尔”的计划，该计划旨在为文化、旅游、经济、教育、市民服务等所有市政行政领域创建虚拟通信生态系统。“Metaverse首尔”除了提供不同的业务支持服务和设施外，还将提供利用扩展现实(XR)技术，让残疾人在安全、方便的内容中享受乐趣的专门服务。根据彭博情报[1]的分析，全球元世界的收入机会将从2020年的5000亿美元增加到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。值得注意的是，视频游戏公司和工作室已经计划将现有的传统游戏升级为三维虚拟世界，其中包含社交网络，在游戏之外还可以举办一些吸引人的活动，如现场娱乐和媒体广告活动。在图1中，虚拟现实(VR)硬件和游戏内广告的收入通过元空间中的虚拟活动的推进而显著增加。

图2 1991年至2021年主要事件的元宇宙发展时间表

元宇宙并不是一个新概念，因为它已经随着互联网和其他技术的发展流传了几十年。图2描述了包含许多主要事件的元宇宙发展的时间线，从互联网的诞生和第一次在文学中提及到第一个虚拟世界项目的第二人生和最近的大型科技公司如微软和Facebook的元宇宙项目。Metaverse这个词由Meta和Universe[2]组合而成，最早出现在1992年的反乌托邦赛博朋克小说《雪撞》中，用来描述一个名为matrix的虚拟现实世界。目前，元宇宙被定义为一个共享的虚拟3D世界，甚至多个跨平台的世界，可以通过交互和协作活动为用户提供全面的沉浸式体验。除了固定在虚拟世界中的虚拟场所和建筑外，许多其他实体，如物品、用户身份、数字商品等，都可以在不同的虚拟世界之间交换，甚至反映到现实世界[3]中。近年来，元宇宙出现了前所未有的爆炸式增长，主要源自3D游戏，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)的改进和软件(如:在通信、语言处理和计算机视觉方面的资源分配)，以更坚实和创造性地构建虚拟世界。与传统的元宇宙模式因数据不足而严重限制沉浸式体验不同，新元宇宙模式不仅为企业(用户可以自由创作创意内容)产生了巨大的用户和行为数据新来源，而且为人工智能(AI)在各个领域的部署提供了丰富的基础，比如自然语言处理、计算机视觉和神经接口。此外，为现代元宇宙构建的标准平台应该满足以下特征: 虚拟世界、持久性、可扩展性、始终同步、财政支持、去中心化、安全性和互操作性。在[4]中，一个元宇宙可以包含几个层(如图3所示)，其表达式如下:

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。

元宇宙5个层面

通过机器学习(ML)算法和深度学习(DL)架构，不难发现AI在各个层面的重要性。例如，许多带有监督学习和无监督学习的ML算法被应用于分类和回归模型，用于语音识别和其他语言处理任务，使系统代理能够理解用户命令。通过多个设备(如手机、智能手表和其他可穿戴设备)收集的基于传感器的信号的输入数据，可以为一些应用程序分析和学习人类活动的复杂模式，如身体活动识别，允许系统感知虚拟世界中的用户活动和交互。最近，DL已经成为一种强大的人工智能工具，用于处理从庞大而混乱的数据中理解复杂模式的实际问题。随着在计算机视觉领域取得的巨大成功，DL现在正被用于不同的领域，如无线通信、人机交互、游戏和金融。几年前，英伟达(NVIDIA)推出了DL超级采样(DLSS)，这是一项突破性的技术，利用DL和其他人工智能算法的力量来提高帧率，同时保持美丽和清晰的游戏图像，从而有可能改善元世界的视觉体验。AI还通过不断地训练监督学习模型来提高在线多人游戏的平衡性，直到让设计师和测试者满意为止。进入3D设计仿真与协作的新时代，创造一个令人印象深刻的虚拟现实世界。在metaverse中，与真实世界一样丰富的NVIDIA引入了Omniverse，这是一个开放和可扩展的平台，拥有许多有价值的特性，包括物理精确仿真、多用户设计协作、真实感和实时渲染，以及人工智能加速的工作流。

这个元宇宙平台是通过合并许多先进的技术来建立的，为用户带来完全的3D沉浸式体验，在那里他们可以真正地与他人在虚拟世界中互动和协作。在区块链、XR/VR和5G等技术中，人工智能在元宇宙的基础和发展中扮演着无声但重要的角色。然而，对人工智能如何在技术和应用方面影响和贡献元宇宙的理解是值得怀疑的，特别是在它既没有像XR/VR那样以一种奇特的方式被提及，也没有像区块链这样的社交媒体上被热烈讨论的背景下。目前还没有做过任何工作来全面回顾人工智能在元宇宙中的作用和使用。在本文中，我们从技术和应用的角度对现有的基于人工智能的工作进行了全面的综述，并进一步讨论了它们在元宇宙中的潜力。综上所述，本文的主要贡献如下:

我们简要回顾了人工智能技术，包括传统的ML算法和创新的DL架构，以及各种学习策略，如监督学习、无监督学习和强化学习。在此基础上，初步揭示了人工智能在元宇宙中的作用。
我们在6个技术方面考察了最先进的人工智能技术，包括自然语言处理、机器视觉、区块链、网络、数字孪生(DT)和神经接口，显示了元世界平台的巨大潜力。
我们研究现有的AI辅助方法，这些方法依赖于几个应用方面，如医疗保健、游戏、制造、智慧城市、电子商务、房地产和去中心化金融，这些方法在虚拟世界中更受关注。
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。