[論文レビュー] Artificial Intelligence for the Metaverse: A Survey

Thien Huynh‐The, Quoc‐Viet Pham+4 more|arXiv (Cornell University)|Feb 15, 2022

Virtual Reality Applications and Impacts被引用数 72

ひとこと要約

AIがメタバースを支える総合的な調査で、六つの技術的側面（NLP、機械ビジョン、ブロックチェーン、ネットワーキング、デジタルツイン、ニューロインタフェース）、AI搭載アプリケーション、そして今後の方向性を網羅。

ABSTRACT

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.

研究の動機と目的

• メタバースに適用可能なAI技術（MLとDL）と学習パラダイムの簡潔な概要を提供する。
• 六つの技術的側面にわたるAI駆動手法を調査し、メタバースプラットフォームの可能性を評価する。
• AI搭載のアプリケーションと、メタバースへAIを適用した実世界のプロジェクトを特定する。
• 没入型仮想世界を進化させるための今後の研究方向性を議論する。

提案手法

• 監修・高度なAI/ML技術をレビュー（監督型、非監督型、半教師あり学習、強化学習；DLアーキテクチャとしてRNN、CNN、SOM、オートエンコーダ）
• NLP、機械視覚、ブロックチェーン、ネットワーキング、デジタルツイン、ニューロインタフェースの六つのメタバース関連技術側面にAI手法を対応づける。
• AI対応アプリケーション（医療、ゲーム、製造、スマートシティ等）と実例のメタバースプロジェクトについて議論する。
• メタバースにおけるAIの統合に関する将来の研究方向性と未解決の課題を強調する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 AIは主要なメタバース技術レイヤー（NLP、ビジョン、ブロックチェーン、ネットワーキング、デジタルツイン、ニューロインタフェース）でどのような役割を果たしているか？
• RQ2 AI手法は実世界のメタバースアプリケーションやプロジェクトにどのように適用されているか？
• RQ3 AI対応のメタバースプラットフォームを進化させるために最も有望な将来の研究方向は何か？
• RQ4 没入型体験のためのXR/VR、ブロックチェーン、ネットワーキングのAI統合はどのような影響をもたらすか？

主な発見

• MLとDLを含むAI技術は、六つの技術的側面を横断してコアとなるメタバース機能を支える。
• AI対応手法は自然言語エージェント、XR向けのコンピュータビジョン、セキュアでスケーラブルなネットワーキング、デジタルツイン/ニューロインタフェース統合をサポートする。
• 本調査は医療、製造、スマートシティ、ゲーム、Eコマース、不動産、DeFiにおける仮想世界内のAI搭載アプリケーションを論じている。
• いくつかのメタバースプロジェクトは、AI強化型没入体験とユーザー志向のサービスを実証している。
• 今後の研究方向は、拡張性・セキュリティ・相互運用性を備えたメタバースプラットフォームへAIを統合する指針として提案されている。