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元宇宙是當下熱門話題。人工智能技術在元宇宙究竟有何作用？最近來自韓國金烏工科大學的學者發布了《人工智能元宇宙》綜述論文，全面闡述探索人工智能在元宇宙的建立和發展中的作用，值得關注？

從20世紀90年代到現在，隨著互聯網的迅猛發展，各種創新技術層出不窮，為用戶帶來了令人驚嘆的網絡空間虛擬互動體驗。從社交網絡到虛擬游戲世界，許多擁有數千種服務和應用程序的虛擬環境已經發展成具有沉浸式體驗和數字化轉型的環境，但大多數虛擬環境都是不連貫的，而不是整合成一個平臺。在這種情況下，將Meta(元)和Universe(宇宙)結合起來的“Metaverse”作為第五代網絡及以上技術、虛擬現實、人工智能(AI)等新興技術推動的共享虛擬世界而被引入。在這些技術中，人工智能已經顯示出處理大數據對于增強沉浸式體驗、實現虛擬代理類人智能的重要性。在本次綜述中，我們做出了有益的努力，探索人工智能在元宇宙的建立和發展中的作用。我們首先介紹了人工智能的初步知識，包括機器學習算法和深度學習架構，以及人工智能在元宇宙中的作用。然后，我們對基于人工智能的方法進行了全面的研究，這些方法涉及有潛力成為元宇宙的6個技術方面: 自然語言處理、機器視覺、區塊鏈、網絡、數字孿生和神經接口，并有潛力成為元宇宙。隨后，研究將部署在虛擬世界中的幾個人工智能輔助應用，如醫療保健、制造、智能城市和游戲。最后，我們總結了本研究的主要貢獻，并為元宇宙的人工智能研究開辟了一些未來的研究方向。

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3D虛擬世界幫助游戲收入增長。

引言

自從扎克伯格(Mark Zuckerberg)在2021年10月宣布Facebook更名為Meta，**這個令人驚嘆的新名字已經成為社交媒體上的熱門趨勢，受到了包括學術界和產業界在內的各個群體的廣泛關注和討論。**除了Meta，一些大型科技公司也有一些元宇宙的投資和開發活動，比如微軟(Microsoft)以687億美元收購了視頻游戲控股公司動視暴雪(Activision Blizzard)，將游戲業務擴展到元宇宙。最近，大型房地產投資公司Metaverse集團以243萬美元的驚人價格在分散式虛擬現實平臺“Decentraland”上購買了一塊土地，創下了虛擬房地產史上的最高價格。著名說唱歌手Snoop Dogg以45萬美元的價格在Sandbox元宇宙中購買了一塊地，他可以在其中舉辦音樂節、音樂會等虛擬活動，通過虛擬現實技術為參與虛擬世界的觀眾帶來身身其境的體驗。在不久的將來，元宇宙將成為下一個重要的技術，目前吸引著在線游戲開發商、互聯網金融企業、社交網絡和其他技術領導者。首爾市最近公布了一項名為“Metaverse首爾”的計劃，該計劃旨在為文化、旅游、經濟、教育、市民服務等所有市政行政領域創建虛擬通信生態系統。“Metaverse首爾”除了提供不同的業務支持服務和設施外，還將提供利用擴展現實(XR)技術，讓殘疾人在安全、方便的內容中享受樂趣的專門服務。根據彭博情報[1]的分析，全球元世界的收入機會將從2020年的5000億美元增加到2024年的8000億美元，其中網絡游戲行業將占據全球收入的一半。值得注意的是，視頻游戲公司和工作室已經計劃將現有的傳統游戲升級為三維虛擬世界，其中包含社交網絡，在游戲之外還可以舉辦一些吸引人的活動，如現場娛樂和媒體廣告活動。在圖1中，虛擬現實(VR)硬件和游戲內廣告的收入通過元空間中的虛擬活動的推進而顯著增加。

圖2 1991年至2021年主要事件的元宇宙發展時間表

**元宇宙并不是一個新概念，因為它已經隨著互聯網和其他技術的發展流傳了幾十年。圖2描述了包含許多主要事件的元宇宙發展的時間線，從互聯網的誕生和第一次在文學中提及到第一個虛擬世界項目的第二人生和最近的大型科技公司如微軟和Facebook的元宇宙項目。**Metaverse這個詞由Meta和Universe[2]組合而成，最早出現在1992年的反烏托邦賽博朋克小說《雪撞》中，用來描述一個名為matrix的虛擬現實世界。目前，元宇宙被定義為一個共享的虛擬3D世界，甚至多個跨平臺的世界，可以通過交互和協作活動為用戶提供全面的沉浸式體驗。除了固定在虛擬世界中的虛擬場所和建筑外，許多其他實體，如物品、用戶身份、數字商品等，都可以在不同的虛擬世界之間交換，甚至反映到現實世界[3]中。近年來，元宇宙出現了前所未有的爆炸式增長，主要源自3D游戲，硬件(如大數據存儲基礎設施、無線通信網絡、內置傳感器和圖形處理單元- GPU)的改進和軟件(如:在通信、語言處理和計算機視覺方面的資源分配)，以更堅實和創造性地構建虛擬世界。與傳統的元宇宙模式因數據不足而嚴重限制沉浸式體驗不同，新元宇宙模式不僅為企業(用戶可以自由創作創意內容)產生了巨大的用戶和行為數據新來源，而且為人工智能(AI)在各個領域的部署提供了豐富的基礎，比如自然語言處理、計算機視覺和神經接口。此外，為現代元宇宙構建的標準平臺應該滿足以下特征: 虛擬世界、持久性、可擴展性、始終同步、財政支持、去中心化、安全性和互操作性。在[4]中，一個元宇宙可以包含幾個層(如圖3所示)，其表達式如下:

• 基礎設施: 5G、6G、WiFi、云、數據中心、中央處理器、gpu。
• 人性化界面: 移動、智能手表、智能眼鏡、可穿戴設備、頭戴顯示、手勢、語音、電極束。去中心化:邊緣計算、人工智能代理、區塊鏈和微服務。
• 空間計算: 3D引擎、VR、增強現實(AR)、XR、地理空間映射和多任務處理。
• **創造者經濟: **設計工具、資產市場、電子商務和工作流。
• 發現: 廣告網絡、虛擬商店、社交管理、評級、頭像和聊天機器人。
• 體驗: 游戲、社交、電競、購物、節日、活動、學習、工作。

元宇宙5個層面

**通過機器學習(ML)算法和深度學習(DL)架構，不難發現AI在各個層面的重要性。**例如，許多帶有監督學習和無監督學習的ML算法被應用于分類和回歸模型，用于語音識別和其他語言處理任務，使系統代理能夠理解用戶命令。通過多個設備(如手機、智能手表和其他可穿戴設備)收集的基于傳感器的信號的輸入數據，可以為一些應用程序分析和學習人類活動的復雜模式，如身體活動識別，允許系統感知虛擬世界中的用戶活動和交互。最近，DL已經成為一種強大的人工智能工具，用于處理從龐大而混亂的數據中理解復雜模式的實際問題。隨著在計算機視覺領域取得的巨大成功，DL現在正被用于不同的領域，如無線通信、人機交互、游戲和金融。幾年前，英偉達(NVIDIA)推出了DL超級采樣(DLSS)，這是一項突破性的技術，利用DL和其他人工智能算法的力量來提高幀率，同時保持美麗和清晰的游戲圖像，從而有可能改善元世界的視覺體驗。AI還通過不斷地訓練監督學習模型來提高在線多人游戲的平衡性，直到讓設計師和測試者滿意為止。進入3D設計仿真與協作的新時代，創造一個令人印象深刻的虛擬現實世界。在metaverse中，與真實世界一樣豐富的NVIDIA引入了Omniverse，這是一個開放和可擴展的平臺，擁有許多有價值的特性，包括物理精確仿真、多用戶設計協作、真實感和實時渲染，以及人工智能加速的工作流。

這個元宇宙平臺是通過合并許多先進的技術來建立的，為用戶帶來完全的3D沉浸式體驗，在那里他們可以真正地與他人在虛擬世界中互動和協作。在區塊鏈、XR/VR和5G等技術中，人工智能在元宇宙的基礎和發展中扮演著無聲但重要的角色。然而，對人工智能如何在技術和應用方面影響和貢獻元宇宙的理解是值得懷疑的，特別是在它既沒有像XR/VR那樣以一種奇特的方式被提及，也沒有像區塊鏈這樣的社交媒體上被熱烈討論的背景下。**目前還沒有做過任何工作來全面回顧人工智能在元宇宙中的作用和使用。在本文中，我們從技術和應用的角度對現有的基于人工智能的工作進行了全面的綜述，并進一步討論了它們在元宇宙中的潛力。*綜上所述，本文的主要貢獻如下: * 我們簡要回顧了人工智能技術，包括傳統的ML算法和創新的DL架構，以及各種學習策略，如監督學習、無監督學習和強化學習。在此基礎上，初步揭示了人工智能在元宇宙中的作用。

• 我們在6個技術方面考察了最先進的人工智能技術，包括自然語言處理、機器視覺、區塊鏈、網絡、數字孿生(DT)和神經接口，顯示了元世界平臺的巨大潛力。

• 我們研究現有的AI輔助方法，這些方法依賴于幾個應用方面，如醫療保健、游戲、制造、智慧城市、電子商務、房地產和去中心化金融，這些方法在虛擬世界中更受關注。

• 我們介紹了幾個有趣的元宇宙項目，它們應用人工智能來增強沉浸式體驗和開發面向用戶的服務。此外，還對未來元宇宙人工智能的研究方向進行了討論。

AI技術與元宇宙：技術

本部分研究了基于人工智能的六個技術方面的最新技術:自然語言處理、機器視覺、區塊鏈、網絡、DTs和神經接口; 圖4所示的AI在元宇宙的作用。因此，元宇宙中的用戶體驗得到了顯著增強，虛擬世界和現實世界之間幾乎沒有邊界。

AI與元宇宙：應用

本節從四個關鍵應用的角度介紹了現有的人工智能輔助工作:醫療保健、制造、智能城市和游戲(見圖11);此外，還簡要討論了其他一些潛在的應用，包括電子商務、人力資源、房地產和分散金融。