[論文レビュー] From Internet and Extended Reality to Metaverse: Technology Survey, Ecosystem, and Future Directions

Lik‐Hang Lee, Tristan Braud+7 more|arXiv (Cornell University)|Oct 6, 2021

Virtual Reality Applications and Impacts被引用数 3

ひとこと要約

本論文は、拡張現実（XR）、AI、ブロックチェーン、5Gなどの8つのコアな技術と、バーチャル経済やプライバシーを含む6つのユーザー中心のエコシステム要因を分析することで、メタバースの包括的フレームワークを提案する。本研究は、現在の分散化したデジタル環境から統合的で持続的かつ没入的なメタバースへの移行を導くための研究アジェンダを確立する。

ABSTRACT

Since the popularisation of the Internet in the 1990s, the cyberspace has kept evolving. We have created various computer-mediated virtual environments including social networks, video conferencing, virtual 3D worlds (e.g., VR Chat), augmented reality applications (e.g., Pokemon Go), and Non-Fungible Token Games (e.g., Upland). Such virtual environments, albeit non-perpetual and unconnected, have bought us various degrees of digital transformation. The term `metaverse' has been coined to further facilitate the digital transformation in every aspect of our physical lives. At the core of the metaverse stands the vision of an immersive Internet as a gigantic, unified, persistent, and shared realm. While the metaverse may seem futuristic, catalysed by emerging technologies such as Extended Reality, 5G, and Artificial Intelligence, the digital `big bang' of our cyberspace is not far away. This survey paper presents the first effort to offer a comprehensive framework that examines the latest metaverse development under the dimensions of state-of-the-art technologies and metaverse ecosystems, and illustrates the possibility of the digital `big bang'. First, technologies are the enablers that drive the transition from the current Internet to the metaverse. We thus examine eight enabling technologies rigorously - Extended Reality, User Interactivity (Human-Computer Interaction), Artificial Intelligence, Blockchain, Computer Vision, Edge and Cloud computing, and Future Mobile Networks. In terms of applications, the metaverse ecosystem allows human users to live and play within a self-sustaining, persistent, and shared realm. Therefore, we discuss six user-centric factors -- Avatar, Content Creation, Virtual Economy, Social Acceptability, Security and Privacy, and Trust and Accountability. Finally, we propose a concrete research agenda for the development of the metaverse.

研究の動機と目的

• 現在のインターネットからメタバースへの進化を支える技術的基盤を分析すること。
• 没入的で持続的かつ共有可能な仮想環境を支える8つの主要な支援技術を特定・評価すること。
• メタバースの持続可能性と採用に不可欠な6つのユーザー中心のエコシステム要因を検討すること。
• 技術的および社会的次元の両面からメタバース開発を前進させる構造的な研究アジェンダを提示すること。
• 統合的で持続的かつ没入的なデジタル領域としてのメタバースを包括的に理解すること。

提案手法

• 拡張現実、ユーザーインタラクティビティ、人工知能、ブロックチェーン、コンピュータビジョン、エッジおよびクラウドコンピューティング、将来のモバイルネットワークの8つのコア技術を体系的にサーベイおよび評価する。
• アバター、コンテンツ作成、バーチャル経済、社会的受容性、セキュリティとプライバシー、信頼と責任の6つのユーザー中心要因を通じてメタバースエコシステムを分析する。
• 技術的支援要因とエコシステム要因の間の相互作用をマッピングし、相乗効果とギャップを同定する。
• 統合された知見を基に、学術的および産業的研究の今後の方向性を明確にする構造的な研究アジェンダに要約する。
• メタバースをデジタル「ビッグバン」としての実現可能性と発展軌道を評価する多次元フレームワークを用いる。
• 技術とエコシステムの二軸分析を適用して、新興システムの成熟度と統合可能性を評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 拡張現実、AI、ブロックチェーンといった新技術が、一貫的かつ没入的なメタバースへの移行をどのように共同で実現可能にするか。
• RQ2 メタバースプラットフォームの持続可能性と採用を決定づける主要なユーザー中心要因は何か。
• RQ3 エッジコンピューティング、5G、コンピュータビジョンの統合が、リアルタイムでスケーラブルかつインタラクティブな仮想環境をどのように支援するか。
• RQ4 バーチャル経済と信頼メカニズムは、メタバースにおける長期的ユーザー参加を促進するために果たす役割は何か。
• RQ5 統合的かつ共有可能なメタバースを実現するために解決すべき、重要な研究開発のギャップは何か。

主な発見

• 拡張現実、AI、ブロックチェーン、5Gの統合は、持続的で没入的かつインタラクティブな仮想環境の構築を可能にする。
• アバターのパーソナライズ、バーチャル経済、プライバシー保護策といったユーザー中心の要因は、長期的なユーザー参加とエコシステムの持続可能性にとって不可欠である。
• エッジおよびクラウドコンピューティングとコンピュータビジョンの統合により、大規模な仮想世界における低遅延でリアルタイムのレンダリングとインタラクションが実現可能である。
• ブロックチェーン技術は、透明性と安全性を確保するバーチャル経済を支え、デジタル取引における信頼と責任を高める。
• 現在のメタバース開発状況は断片的であり、相互運用性、標準化、クロスプラットフォームでの持続的動作の面で顕著なギャップが存在する。
• 技術的・社会的・倫理的次元の両方をカバーする将来のイノベーションを導くための構造的な研究アジェンダが提示された。