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自Facebook于2021年10月正式更名為Metaverse以來,Metaverse已經成為社交網絡和三維虛擬世界的新常態。這個元宇宙旨在利用許多相關技術為用戶帶來3D沉浸式和個性化的體驗。盡管有很多關注和好處,但元宇宙中的一個自然問題是如何保護用戶的數字內容和數據。在這方面,區塊鏈是一個很有希望的解決方案,因為它具有去中心化、不可變性和透明性的特點。為了更好地理解區塊鏈在元宇宙中的作用,我們的目標是對區塊鏈在元宇宙中的應用進行廣泛的調研。我們首先對區塊鏈和元域進行了初步介紹,并強調了將區塊鏈用于元域背后的動機。接下來,我們將從技術角度廣泛討論基于區塊鏈的元元空間方法,如數據采集、數據存儲、數據共享、數據互操作性和數據隱私保護等。對于每個透視圖,我們首先討論元存儲的技術挑戰,然后強調區塊鏈可以如何提供幫助。此外,我們還研究了區塊鏈對元宇宙中關鍵支持技術的影響,包括物聯網、數字孿生、多感官和沉浸式應用、人工智能和大數據。我們還介紹了一些主要項目,以展示區塊鏈在元宇宙應用程序和服務中的作用。最后,我們提出了一些有前景的方向,以推動進一步的研究創新和發展,以在未來的元空間中使用區塊鏈。

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 區塊鏈(Blockchain)是由節點參與的分布式數據庫系統,它的特點是不可更改,不可偽造,也可以將其理解為賬簿系統(ledger)。它是比特幣的一個重要概念,完整比特幣區塊鏈的副本,記錄了其代幣(token)的每一筆交易。通過這些信息,我們可以找到每一個地址,在歷史上任何一點所擁有的價值。

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元宇宙是當下熱門話題。區塊鏈技術在元宇宙究竟有何作用?最近來自韓國的學者發布了《人工智能區塊鏈》綜述論文,全面闡述探索區塊鏈在元宇宙的建立和發展中的作用,值得關注

自Facebook于2021年10月正式更名為Metaverse以來,Metaverse已經成為社交網絡和三維虛擬世界的新常態。這個元宇宙旨在利用許多相關技術為用戶帶來3D沉浸式和個性化的體驗。盡管有很多關注和好處,但元宇宙中的一個自然問題是如何保護用戶的數字內容和數據。在這方面,區塊鏈是一個很有希望的解決方案,因為它具有去中心化、不可變性和透明性的特點。**為了更好地理解區塊鏈在元宇宙中的作用,我們的目標是對區塊鏈在元宇宙中的應用進行廣泛的調研。**我們首先對區塊鏈和元宇宙進行了初步介紹,并強調了將區塊鏈用于元宇宙背后的動機。接下來,我們將從技術角度廣泛討論基于區塊鏈的元宇宙方法,如數據采集、數據存儲、數據共享、數據互操作性和數據隱私保護等。對于每個透視圖,我們首先討論元宇宙的技術挑戰,然后強調區塊鏈可以如何提供幫助。此外,我們還研究了區塊鏈對元宇宙中關鍵支持技術的影響,包括物聯網、數字孿生、多感官和沉浸式應用、人工智能和大數據。我們還介紹了一些主要項目,以展示區塊鏈在元宇宙應用程序和服務中的作用。最后,我們提出了一些有前景的方向,以推動進一步的研究創新和發展,以在未來的元宇宙中使用區塊鏈。

引言

元宇宙是數字進化的下一個階段,它可以以驚人的水平革新數字應用,并將服務領域擴展到標準的在線訪問系統之外。在過去的幾十年里,服務數字化已經成為提高商業、娛樂、教育或任何其他可以與在線訪問相結合的系統效率的趨勢。通過遠程數據中心和云平臺的數字系統和在線存儲/處理設施,這些服務和系統得到了最大限度的改進。隨著服務訪問的效率、性能和質量達到其最大潛力,視角已經轉向消費者體驗。因此,對改善服務體驗、增加互動能力的需求不斷增加,服務供應商也熱衷于將現有的服務標準提升到下一個水平。事實上,消費者對數字界面的觸覺和沉浸感的需求,只有在新興的虛擬現實(VR)、增強現實(AR)、混合現實(MR)和擴展現實(XR)[1]技術中才能實現。元宇宙是將所有這些相關技術合并到一起的解決方案。這一概念為它的消費者創造了一個模擬的數字化環境,可以作為身臨其境的虛擬世界。用戶可以通過他們的數字化身與這個虛擬生態系統進行交互,遵循二元性原則[2]。具體來說,化身是用戶的虛擬化身,在元宇宙中具有與在現實世界中的合法權利相同的法律權威; 這使得虛擬角色可以在虛擬域中進行任何交易,并限制拒絕任何承諾的行為。任何擁有支持VR/ AR的沉浸式設備的人都可以獲得訪問權限,例如在最低功能[3]下的耳機或玻璃。相反,像Teslasuit或Holosuit這樣的全身觸覺緊身衣,能夠跟蹤動作、提取觸覺反饋以及先進的生物識別技術,將身臨其境的體驗發揮到極致。

盡管元宇宙正在開發中,并打算擴大社交媒體的能力范圍,但它對其他工業、商業、社會、教育、醫療、軍事和政府部門的潛力是巨大的。缺乏身臨其境的體驗是在線遠程訪問和控制系統的一個眾所周知的缺點。特別是在控制監控和數據采集(SCADA)或基于可編程邏輯控制器(PLC)的遠程自動化系統[4]、服裝、商業地產或建筑感知、理解醫學/工程/或建筑教育中的三維(3D)可視化等方面,遙控無人駕駛的航空/海軍/或地面船只,體驗二維以外的數字娛樂是需要更多創新的領域。盡管AR和VR技術為這些領域提供了獨立的解決方案,但缺乏一個一體化的平臺或環境來組合這些工具。元宇宙向世界提供了這個數字生態系統,并廣泛開放了不可估量的可能性范圍。數字孿生(DTs)的概念使機器或車輛的遠程操作和控制具有更好的可視化和協調性,有利于工業和軍事部門[5]。三維可視化正在引導更好的準確性和上下文的理解,這有利于教育和娛樂應用。此外,基于AR的遠程機器人控制、基于AR的遠程手術等新指令也可以通過元宇宙平臺[6]實現。此外,加密貨幣[7]、數字生物識別技術[8]、可解釋人工智能(XAI)[9]等概念在現實世界中實施時面臨不可避免的挑戰;與現有系統的集成、兼容性、互操作性、法律和倫理差異等問題。由于元宇宙是一個新構建的世界,在設計階段實施這些策略將允許用戶在安全和隱私方面得到更多的保證,并增強服務體驗。

雖然元宇宙是作為未來數字擴張的靈丹妙藥而產生的,但它也存在著挑戰和實際問題。最關鍵的問題是缺乏可服務的數字基礎設施,以提供有保障的服務和具有屬性處理和網絡能力的應用程序。即使存在這樣的基礎設施,提供設想規格所需的接入技術也只有在新興的5G移動技術中才可行,而5G移動技術仍處于試驗階段,尚未在全球部署。在啟動元宇宙之前,需要理解和標準化虛擬世界和物理世界之間的兼容性和互操作性。很明顯,考慮到它與社交媒體主干的潛力和可擴展性,即使在元宇宙引擎上擁有強大的處理能力,資源可能也不足以滿足需求。因此,必須采用最優的處理和操作策略,以降低處理、存儲、網絡和財務方面的成本。這種策略只有通過基于自動化人工智能的方法才能實現,需要更多的同化和研究。因為要想進入元宇宙,至少需要戴上耳機或AR眼鏡,個人投資越高,它就會成為一種特權服務,而不是對所有人開放的系統。此外,用戶的安全和隱私是必要的方面,在現實世界中可能存在的某些隱私法律可能在虛擬領域中不起作用,而在現實世界中突出的生物特征可以在數字領域中復制。因此,在實用主義環境中部署元宇宙需要更多的研究和適當的標準化。

XR顯然是元宇宙開發所需的一項技術,當前的AR和MR技術應該改進到提倡虛擬實體完全集成到超現實的水平,并提高其無所不在的程度。如前所述,人工智能在自動化元宇宙生態系統、將完全控制權交給數字治理方面發揮著關鍵作用。人工智能的參與將進一步確保生產消費者的數字資產和內容安全,這是受他們的化身限制的。現有的計算視覺處理應通過AI集成來增強3D圖像處理,同時可以改進圖像/視頻/3D渲染技術來加速視覺數據和遙測數據的查詢處理。應該在設計階段采用XAI實踐,以確保兼容性的全局遵從性。由于現有的基于云計算的存儲和處理基礎設施缺乏托管元空間應用所需的網絡能力,邊緣計算是一種新興的范式,必須啟動它,因為它的近似性質,可以提高訪問容量以及上下文和位置感知功能。此外,還可以使用網絡切片來組織和構造[2]中給出的八個使能器之間的元宇宙程序。

與比特幣一起推出的區塊鏈,因其獨特的能力形成共享經濟而出名,并奠定了現有數字貨幣市場的基礎。區塊鏈被認為是一項突破性的安全和隱私保護技術[10]。簡單地說,區塊鏈是一個分類帳,存儲已提交的交易,以方便在商業網絡中追蹤數字資產并確保其安全。這些交易或記錄被存儲為塊,使用加密措施或精確的哈希機制連接在一起,確保分類賬的不可變性,并在不安全的環境中支持安全的共享能力。區塊鏈最顯著的特點是,它能夠在不需要集中權限[11]的情況下,對分散的分類賬內容進行操作。由于區塊鏈采用工作證明作為共識機制,該方法本身認為更安全,更適合電商平臺。在元宇宙的背景下,區塊鏈是相關的推動者,旨在對數字生態系統實施問責制。對區塊鏈的需求迫在眉睫,保護所有元空間用戶擁有的數字內容是其主要目的。元宇宙生態系統依賴于區塊鏈來計算其內容和交易,以確保用戶的完整性、隱私和聲譽。

** 區塊鏈在元宇宙中應用**

將區塊鏈和AI融合在一起進行元宇宙開發的想法在[11]中作為一項綜述提出。本文通過由數據層、網絡層、共識層、激勵層、契約層和應用層組成的分層體系結構,討論了元宇宙和區塊鏈之間的潛在關聯。雖然作者提出了四個支持區塊鏈的應用,但他們主要關注區塊鏈的商業應用。區塊鏈和AI對元宇宙的貢獻在[13]中提出,其中對處理和重用高質量/豐富數據、穩定分散網絡、數據隱私和處理經濟相關數據進行了簡要討論。此外,有很多研究[14]-[16]都將區塊鏈作為元宇宙的必要條件,但沒有進行嚴格的討論。表一強調了本文的貢獻。據我們所知,還沒有一項研究討論了區塊鏈在元宇宙應用中的應用。因此,我們的研究提出了區塊鏈集成將提高其效率的元宇宙的各種潛在應用,以及區塊鏈對實現技術的影響。 **本綜述的主要貢獻如下: **

  • 首先,我們簡要介紹了區塊鏈和元宇宙,然后介紹了在元宇宙中集成區塊鏈的動機。

  • 其次,我們討論了區塊鏈的應用,以解決元宇宙的幾個技術方面所面臨的挑戰,包括數據采集、數據存儲、數據共享、數據互操作性和數據隱私保護。

  • 第三,我們討論了區塊鏈對元空間中的一些關鍵實現技術的影響,如物聯網、數字孿生、多感官XR和全息臨場呈現、人工智能和大數據。

  • 第四,我們討論了一些有趣的項目,如Decentraland、Sandbox、axi Infinity和Illuvium,它們在元宇宙中利用了區塊鏈。

  • 最后,我們總結了本文的一些潛在的未來研究方向。

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Metaverse作為下一代互聯網的發展范例,旨在為人類創造一個完全身臨其境、超時空、自我維持的虛擬共享空間,供人們玩耍、工作和社交。在擴展現實、人工智能和區塊鏈等新興技術的推動下,元宇宙正從科幻小說走向即將到來的現實。然而,元宇宙嚴重的隱私侵犯和安全漏洞(繼承自底層技術或出現在新的數字生態中)可能會阻礙它的廣泛應用。與此同時,由于元宇宙的內在特征(如沉浸式現實主義、超時空性、可持續性和異質性),在元宇宙的安全供應中可能會出現一系列根本性的挑戰(如可擴展性和互操作性)。在本文中,我們對元宇宙的基本原理、安全性和私密性進行了全面的研究。具體來說,我們首先研究了一種新型的分布式元空間體系結構及其與三元世界交互的關鍵特征。然后,我們討論了安全性和隱私威脅,提出了元宇宙系統的關鍵挑戰,并回顧了最先進的對策。最后,我們提出了構建未來元宇宙系統的開放研究方向。

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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。

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

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。

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Along with the massive growth of the Internet from the 1990s until now, various innovative technologies have been created to bring users breathtaking experiences with more virtual interactions in cyberspace. Many virtual environments with thousands of services and applications, from social networks to virtual gaming worlds, have been developed with immersive experience and digital transformation, but most are incoherent instead of being integrated into a platform. In this context, metaverse, a term formed by combining meta and universe, has been introduced as a shared virtual world that is fueled by many emerging technologies, such as fifth-generation networks and beyond, virtual reality, and artificial intelligence (AI). Among such technologies, AI has shown the great importance of processing big data to enhance immersive experience and enable human-like intelligence of virtual agents. In this survey, we make a beneficial effort to explore the role of AI in the foundation and development of the metaverse. We first deliver a preliminary of AI, including machine learning algorithms and deep learning architectures, and its role in the metaverse. We then convey a comprehensive investigation of AI-based methods concerning six technical aspects that have potentials for the metaverse: natural language processing, machine vision, blockchain, networking, digital twin, and neural interface, and being potential for the metaverse. Subsequently, several AI-aided applications, such as healthcare, manufacturing, smart cities, and gaming, are studied to be deployed in the virtual worlds. Finally, we conclude the key contribution of this survey and open some future research directions in AI for the metaverse.

韓國先進科學技術研究所、香港科技大學AR/VR頂級專家,發表元宇宙(技術、虛擬生態系統、研究進程)綜述論文(66頁pdf、149頁PPT)。

All One Needs to Know about Metaverse: A Complete Survey on Technological Singularity, Virtual Ecosystem, and Research Agenda,JOURNAL OF LATEX CLASS FILES,2021年。

論文全面講解了元宇宙概念,發展歷史,關鍵技術(物聯網、機器人、人工智能、計算機視覺、區塊鏈、邊緣計算、云計算等),生態體系(內容創建、虛擬經濟、社會可接受度、隱私安全、可信任等)。

“元宇宙”一詞是為了進一步促進我們物質生活各個方面的數字化轉型而創造的。元宇宙的核心是沉浸式互聯網的愿景,它是一個巨大的、統一的、持久的和共享的領域。雖然元宇宙看起來很有未來感,但在擴展現實、5G和人工智能等新興技術的催化下,我們網絡空間的數字“大爆炸”并不遙遠。這篇綜述論文首次嘗試提供一個全面的框架,從最先進的技術和元宇宙生態系統的角度審視元宇宙的最新發展,并說明數字“大爆炸”的可能性。首先,技術是推動當前互聯網向元宇宙轉型的推動力。因此,嚴格綜述了八項賦能技術——擴展現實、用戶交互性(人機交互)、人工智能、區塊鏈、計算機視覺、物聯網和機器人、邊緣和云計算以及未來移動網絡。在應用方面,元宇宙生態系統允許人類用戶在一個自我維持、持久和共享的領域中生活和玩耍。因此,討論了六個以用戶為中心的因素——化身、內容創作、虛擬經濟、社會可接受性、安全和隱私以及信任和責任。最后,提出了一個具體的元宇宙研究議程。

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區塊鏈是由一系列網絡節點構建的一種分布式賬本,本身具有不可篡改性、去中心化、去信任化、密碼算法安全性和不可否認性等安全屬性,本文對基于區塊鏈實現的安全服務進行了綜述,這些安全服務包括數據機密性、數據完整性、身份認證、數據隱私、數據可信刪除.首先介紹了區塊鏈和公鑰密碼學的基礎知識,并圍繞上述五種安全服務,給出了用戶真實場景中面臨的安全問題以及傳統的解決方案,并討論了這些傳統實現方案所面臨的問題,之后介紹了使用區塊鏈技術解決相關問題的實現方案,最后討論了區塊鏈的價值以及面臨的問題.

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題目: Blockchain for 5G and Beyond Networks: A State of the Art Survey

摘要:

第五代(5G)無線網絡即將在全球部署。5G技術的目標是通過連接異構設備和機器,在高服務質量、增加網絡容量和增強系統吞吐量方面進行重大改進,從而支持多種垂直應用。盡管5G將帶來所有這些優勢,但仍然存在需要解決的重大挑戰,包括分散化、透明度、數據互操作性風險、網絡隱私和安全漏洞。區塊鏈是一種新興的顛覆性技術,可以提供創新的解決方案,有效解決5G網絡的挑戰。在5G網絡容量大幅提升和區塊鏈技術近期突破的推動下,區塊鏈5G服務有望快速發展,為未來社會帶來實質性的利益。在這篇論文中,我們提供了一個關于區塊鏈與5G網絡和其他網絡集成的最新研究。在這份詳細的調查中,我們主要關注區塊鏈在支持關鍵5G技術的潛力上的廣泛討論,包括云計算、邊緣計算、軟件定義網絡、網絡功能虛擬化、網絡切片和D2D通信。然后,我們探索和分析了區塊鏈可能為重要的5G服務提供的機會,包括頻譜管理、數據共享、網絡虛擬化、資源管理、干擾管理、聯邦學習、隱私和安全保障。區塊鏈在5G物聯網中應用的最新進展也在智能醫療、智能城市、智能交通、智能電網和無人機等廣泛的用例領域進行了調查。總結了區塊鏈5g合作網絡和服務綜合調查的主要結果,并指出了可能存在的研究挑戰和有待解決的問題。最后,我們通過為未來的發展方向提供新的啟示來完成對這一新興領域的調查研究。

作者簡介:

Dinh C. Nguyen目前是迪肯大學網絡傳感與控制實驗室(NSC)信息安全和隱私(ISP)研究小組的成員,主要研究方向:區塊鏈、物聯網、移動云計算、深度強化學習、5G網絡、無線網絡安全與隱私。

Pubudu N. Pathirana是澳大利亞迪肯大學工程學院教授,研究領域是生物運動學和人體運動捕捉,輔助設備設計,傳感器網絡。

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