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香港中文大學(深圳) 蔡瑋教授等人在ACM MM2021上,從宏觀的角度提出了一個三層的元宇宙架構,包括基礎設施、交互和生態系統,并展示了區塊鏈驅動的大學校園元宇宙原型:Metaverse for Social Good: A University Campus Prototype。并提供論文講解視頻

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元宇宙(Metaverse)是利用科技手段進行鏈接與創造的,與現實世界映射與交互的虛擬世界,具備新型社會體系的數字生活空間。 元宇宙本質上是對現實世界的虛擬化、數字化過程,需要對內容生產、經濟系統、用戶體驗以及實體世界內容等進行大量改造。但元宇宙的發展是循序漸進的,是在共享的基礎設施、標準及協議的支撐下,由眾多工具、平臺不斷融合、進化而最終成形。 它基于擴展現實技術提供沉浸式體驗,基于數字孿生技術生成現實世界的鏡像,基于區塊鏈技術搭建經濟體系,將虛擬世界與現實世界在經濟系統、社交系統、身份系統上密切融合,并且允許每個用戶進行內容生產和世界編輯。

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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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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.

 元宇宙寄托了人類對自由探索理想虛擬世界的美好愿景,其部分功能和應用可能得到階段性實現,但其終極形態尚未達成共識,元宇宙最終會是人類得以自在生活其中的第二樂園,還是如《黑客帝國》Matrix一樣的反烏托邦世界?本篇專題報告,依托目前的發展階段和特征,試圖對相關核心問題進行拆解、梳理與展望,主要包括:如何理解元宇宙?理想的元宇宙有何關鍵特征?通往元宇宙需要怎樣的技術底座和制度體系?當前的技術發展現狀距離元宇宙有多遠?如何看待元宇宙產業鏈機會?巨頭的布局情況如何?

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  1、如何理解元宇宙?——理想狀態是自發無邊際的社會體驗

  (1)如何定義元宇宙:從信息傳遞角度,元宇宙將使得人類從傳遞圖文信息、傳遞視頻信息進化到傳遞物理信息,實現在一個虛擬空間傳遞現實的互動行為。元宇宙是整合網絡通信、擴展現實、數字孿生、區塊鏈、人工智能等多種新技術而產生的新型虛實相融的互聯網應用和社會形態,擁有完整的經濟邏輯、數據、物體、內容以及IP,是一個永續在線、不斷被刷新的實時數字世界,并且允許每個用戶進行內容生產和世界編輯。

  (2)理想的元宇宙將實現效率的革命性提升和線上用戶容量的極限擴張。在一個理想的元宇宙世界,物理世界的無限虛擬化使得生產要素無限豐富、生產力無限充足、近乎于0的邊際成本使得社會生產效率得到了巨大的提升;互聯網長期趨勢是規模和時長的持續提升,元宇宙突破兩者在現有條件下的上限,人類線上用戶容量將極限擴張(80億人+、12小時+)。

  (3)實現全AI自動化內容創作是元宇宙需要突破的核心。Metaverse是內容創作的最高階,Metaverse將實現一個AI驅動的虛擬世界,豐富的內容供應近乎無限,虛擬社交活動從有目的性轉變為以人為中心,可以實現自由探索,能夠放手讓AI填補世界,才能真正實現自發宇宙規模無邊際體驗。

  (4)去中心化是理想元宇宙的重要特征,最終是否依然會導致壟斷或中心化仍未可知。元宇宙的去中心化一方面是為了保障UGC獨立、高效地內容創造;另一方面是保障經濟系統的穩定和透明,遏制寡頭和壟斷。然而初始元宇宙本身也是由人類所建立,是否可能會出現由于逐利或其他原因而導致的中心化,仍具有不確定性。要實現完全去中心化的元宇宙理想狀態,可能需要建立后,由不受人性操縱的高階人工智能、智能計算機來幫助管理秩序,實現透明化、規則化運行。還有一種可能是底層去中心化,上層仍然保留中心化組織。

  2、如何通往元宇宙?——技術路徑解析

  理想情況下的元宇宙運行狀態=大規模用戶持續在線+高沉浸感/高仿真+高效內容生產+去中心化信息存儲和認證。為實現這一理想運行狀態,至少需要五層基礎技術底座支撐:網絡及運算技術、仿真交互技術、人工智能技術、創作工具/內容分發平臺和區塊鏈技術。整體來看,我們認為元宇宙是人類對一個能夠自由探索的理想虛擬世界的美好愿景,但目前距離元宇宙得以實現所要求的技術基礎還相去甚遠,未來還有很長的路要走。

  (1)網絡:預計元宇宙至少需要6G以上網絡,6G網絡有望在2030年開始商用。在覆蓋范圍上,6G網絡將是一個地面無線與衛星通信集成的全連接世界,通過將衛星通信整合到6G移動通信,實現全球無縫覆蓋,“萬物互聯”才可能真正實現。具有AI功能的6G有望釋放無線電信號的全部潛力,轉變為智能無線電,為元宇宙用戶提供實時、流暢的沉浸式體驗。

  (2)算力:元宇宙對算力要求是近乎無窮的,目前全球算力遠遠落后于數據和算法增速。人工智能在元宇宙的廣泛應用導致元宇宙對于算力的消耗是指數爆炸增長的,算力支撐著元宇宙虛擬內容的創作與體驗,更加真實的建模與交互需要更強的算力作為前提,大規模用戶的持續在線和創作需要近乎無盡的算力作為支撐。量子計算可能突破摩爾定律解決元宇宙算力問題,但目前還存在許多高難技術瓶頸,預計在2050年以后才有可能實現通用量子計算機,提高量子比特的操縱精度,從而有條件進行面向更廣泛的應用場景。

  (3)物聯網:萬物互聯為元宇宙提供物理現實還原基礎,當前物聯網發展還處于爆發前期階段,可能仍將持續數年。物聯網要實現規模化加速演進必須解決碎片化、安全、成本三大發展難題。要真正實現真正實現萬物互聯,關鍵是建立統一底層IoT系統,實現終端、網絡、設備產品等標準統一化。

  (4)仿真交互:2021年,全球市場VR頭顯預計出貨837萬臺,其中中國市場VR頭顯預計出貨143萬臺,預計全球AR/VR硬件市場出貨量在未來五年呈現穩步增長趨勢,全球市場規模有望在2025年超3500億元。目前,虛擬現實已經有較多垂直領域落地應用場景,產業機會值得關注,然而XR設備尚未實現理想的沉浸式體驗,仍存在價格成本高、使用感差、使用空間限制、便攜性差、續航時間短、設備兼容性較差等問題,距離元宇宙所要求的高沉浸、高便攜度、高兼容性,能夠進行大規模推廣的狀態還相去甚遠,同時在XR設備內容供給上也存在內容品類少、內容數量少、開發節奏慢等問題,內容供給端仍需大量擴充以滿足多人群多場景需求。

  (5)區塊鏈:從發展歷程來看,區塊鏈經歷了去中心化賬本、去中心化計算平臺、去中心化金融,現在已經發展至NFT階段,NFT可能解決元宇宙生產資料和資產所有權問題。近一年來,海外NFT交易平臺火爆,國內互聯網大廠也紛紛試水數字藏品,但國內出于監管考慮目前暫時無法公開自由交易。當前的NFT市場,流動性相對匱乏,應用領域和場景較為單一和小眾,也存在一些炒作行為,暫時沒有實現市場自由定價,距離大規模落地,還需要長期的積累和沉淀。

  3、如何看待元宇宙產業鏈機會?——巨頭涌入,機遇與風險并存

  (1)Roblox:初具元宇宙雛形,在游戲層面實現了內容可編輯性,平臺年輕化的群體和良好的游戲社區氛圍實現高用戶活躍度和粘性,2021Q3Roblox日活躍用戶數4730萬人,人均單日使用時長高達2.63小時。然而在元宇宙的進程中,Roblox還處于比較早期階段,其提供的工具雖然實現了自由創作,仍然具備一定門檻性,限制了人們自由創作的邊界,后續全球化+高齡化的擴張破圈有待觀察。

  (2)騰訊:從消費互聯網到產業互聯網,騰訊對Metaverse的布局已深入底層基礎架構、線上商業平臺、內容版權、社交媒體等各個層面,同時通過對外投資并購進一步打開元宇宙技術邊界。整體來看騰訊在游戲、社交、音視頻解決方案、數字孿生和全息投影、引擎技術等方面都處于行業領先位置,在目前元宇宙相關賽道公司中具備較強優勢,持續看好公司未來在開放世界游戲、云計算、人工智能、仿真交互設備等方向布局。

  (3)字節跳動:短視頻形態產品優勢穩固,全球化能力較強,同時積極布局游戲、虛擬社交、VR等元宇宙細分賽道,包括收購中國版Roblox《重啟世界》母公司,在海外推出主打AI捏臉功能的虛擬社交產品Pixsoul,90億收購國內排名第一的VR廠商Pico等。未來重點關注在游戲和社交領域布局產品增長情況,以及硬件設備Pico出貨和用戶破圈能力。

  (4)Facebook:改名Meta,宣布5年內轉型元宇宙公司,涉足最深最廣,在組織架構、軟件、硬件、內容、數字貨幣等全方位進行元宇宙布局。組織架構上,成立高規格元宇宙產品團隊,由FacebookAR/VR領域副總裁和Instagram現任產品副總裁帶隊;軟件上推出SparkAR、PresencePlatform、Pytorch等底層開發工具,幫助發展和搭建元宇宙社區;硬件上Oculus系列在全球XR設備市場中占據領先地位,最新產品OculusQuest2在2021Q1出貨量高達460萬臺,占據了75%的市場份額;內容上收購多家VR游戲、云游戲開發商,推出HorizonWorlds、HorizonWorkrooms等虛擬社交和辦公平臺;數字貨幣上,繼libra之后積極推廣數字貨幣diem。

  (5)EpicGames:融資10億押注元宇宙賽道,兼具內容和技術優勢,《堡壘之夜》保持高熱度運營并多次探索具有元宇宙體驗的內容形態如線上演唱會、線上電影等,虛幻引擎作為目前行業最強引擎,在模型質量、真實度等方面長期領先。然而高難度的虛幻引擎,開發門檻較高,目前還難以成為元宇宙所要求的低門檻UGC平臺的創作工具,未來關注公司在自動化AI生成等方面技術進展。

  (6)英偉達:在虛擬世界中進行實時協作的計算機圖形與仿真模擬協作平臺Omniverse以其高效、低成本特征,在建筑、傳媒、產品設計、自動駕駛等多個領域得到快速應用,元宇宙在Omniverse的推動下率先在工業領域有了切實的落地,同時英偉達在在AI和高性能計算以及芯片領域有深厚積累,有望為元宇宙底層技術架構添磚加瓦。

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9月16日,由北京師范大學新聞傳播學院、光明日報智庫研究與發布中心主辦的“第35期京師中國傳媒智庫發布”會議在北京師范大學京師大廈舉行。活動中,清華大學新聞與傳播學院新媒體研究中心發布了《2020-2021年元宇宙發展研究報告》。

報告分為《理念篇》《產業篇》《風險篇》,聚焦于2021年大熱的“元宇宙”(metaverse)概念,通過對其的概念梳理、理論構建、行業分析,全面解讀這一互聯網行業新風口的深刻內涵,并研判其發展趨勢和潛在風險。

其中,《理念篇》討論了元宇宙誕生的過程和歷史契機、元宇宙的概念界定、虛擬和現實的關系、元宇宙的價值來源、多維時空的搭建等相關的理論問題,并對元宇宙的運作模式分物理、地理、倫理、事理、心理5個部分進行了論述。

《產業篇》討論了元宇宙的技術基礎,分析了元宇宙的行業生態以及中、美、日、韓四國的元宇宙行業發展現狀,最后提出了元宇宙指數體系。

《風險篇》從生產力、穩健性、組織結構、服務功能、適應性、公平性六大為對元宇宙產業生態健康度進行了多維評估,指出目前元宇宙處于“亞健康”狀態,進一步從輿論、技術、資本、倫理和法律規范等層面對元宇宙產業發展十大風險點進行了討論。

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Graph Convolution Networks (GCNs) manifest great potential in recommendation. This is attributed to their capability on learning good user and item embeddings by exploiting the collaborative signals from the high-order neighbors. Like other GCN models, the GCN based recommendation models also suffer from the notorious over-smoothing problem - when stacking more layers, node embeddings become more similar and eventually indistinguishable, resulted in performance degradation. The recently proposed LightGCN and LR-GCN alleviate this problem to some extent, however, we argue that they overlook an important factor for the over-smoothing problem in recommendation, that is, high-order neighboring users with no common interests of a user can be also involved in the user's embedding learning in the graph convolution operation. As a result, the multi-layer graph convolution will make users with dissimilar interests have similar embeddings. In this paper, we propose a novel Interest-aware Message-Passing GCN (IMP-GCN) recommendation model, which performs high-order graph convolution inside subgraphs. The subgraph consists of users with similar interests and their interacted items. To form the subgraphs, we design an unsupervised subgraph generation module, which can effectively identify users with common interests by exploiting both user feature and graph structure. To this end, our model can avoid propagating negative information from high-order neighbors into embedding learning. Experimental results on three large-scale benchmark datasets show that our model can gain performance improvement by stacking more layers and outperform the state-of-the-art GCN-based recommendation models significantly.

11月14日,北京智源人工智能研究院(簡稱“智源研究院”)召開2020智源論壇,會議期間發布《2020北京人工智能發展報告》(以下簡稱《報告》)。《報告》從政策支持、科技資源、人才發展、科技成果、服務平臺、倫理安全、場景開放、產業生態等十余個維度,系統分析了北京成為中國AI領頭羊的內在動因和發展成效,刻畫了北京AI發展的17個中國“第一”。

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Graph convolutional networks (GCNs) have recently become one of the most powerful tools for graph analytics tasks in numerous applications, ranging from social networks and natural language processing to bioinformatics and chemoinformatics, thanks to their ability to capture the complex relationships between concepts. At present, the vast majority of GCNs use a neighborhood aggregation framework to learn a continuous and compact vector, then performing a pooling operation to generalize graph embedding for the classification task. These approaches have two disadvantages in the graph classification task: (1)when only the largest sub-graph structure ($k$-hop neighbor) is used for neighborhood aggregation, a large amount of early-stage information is lost during the graph convolution step; (2) simple average/sum pooling or max pooling utilized, which loses the characteristics of each node and the topology between nodes. In this paper, we propose a novel framework called, dual attention graph convolutional networks (DAGCN) to address these problems. DAGCN automatically learns the importance of neighbors at different hops using a novel attention graph convolution layer, and then employs a second attention component, a self-attention pooling layer, to generalize the graph representation from the various aspects of a matrix graph embedding. The dual attention network is trained in an end-to-end manner for the graph classification task. We compare our model with state-of-the-art graph kernels and other deep learning methods. The experimental results show that our framework not only outperforms other baselines but also achieves a better rate of convergence.

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