[논문 리뷰] AI and 6G into the Metaverse: Fundamentals, Challenges and Future Research Trends

Muhammad Zawish, Fayaz Ali Dharejo외 5명|arXiv (Cornell University)|2022. 08. 23.

Advanced Wireless Communication Technologies인용 수 20

한 줄 요약

본 고찰은 AI와 6G가 메타버스 경험을 가능하게 하는 방법을 분석하고, AR/VR/공간 컴퓨팅, 에지 AI, 지속 가능성, 활용 사례 및 향후 연구 방향을 탐구한다.

ABSTRACT

Since Facebook was renamed Meta, a lot of attention, debate, and exploration have intensified about what the Metaverse is, how it works, and the possible ways to exploit it. It is anticipated that Metaverse will be a continuum of rapidly emerging technologies, usecases, capabilities, and experiences that will make it up for the next evolution of the Internet. Several researchers have already surveyed the literature on artificial intelligence (AI) and wireless communications in realizing the Metaverse. However, due to the rapid emergence and continuous evolution of technologies, there is a need for a comprehensive and in-depth survey of the role of AI, 6G, and the nexus of both in realizing the immersive experiences of Metaverse. Therefore, in this survey, we first introduce the background and ongoing progress in augmented reality (AR), virtual reality (VR), mixed reality (MR) and spatial computing, followed by the technical aspects of AI and 6G. Then, we survey the role of AI in the Metaverse by reviewing the state-of-the-art in deep learning, computer vision, and Edge AI to extract the requirements of 6G in Metaverse. Next, we investigate the promising services of B5G/6G towards Metaverse, followed by identifying the role of AI in 6G networks and 6G networks for AI in support of Metaverse applications, and the need for sustainability in Metaverse. Finally, we enlist the existing and potential applications, usecases, and projects to highlight the importance of progress in the Metaverse. Moreover, in order to provide potential research directions to researchers, we underline the challenges, research gaps, and lessons learned identified from the literature review of the aforementioned technologies.

연구 동기 및 목표

• 메타버스의 기본 구성 요소(VR, MR, AR, 및 Spatial computing)를 설명하여 기술적 이해의 기반을 다진다.
• 메타버스에서의 AI에 대한 철저한 검토를 제시하여 6G 요구사항을 도출하고 엔드투엔드 지능형 시스템을 가능하게 한다.
• 몰입형 메타버스 경험을 가능하게 하는 B5G/6G의 역할을 설명하고 그들이 제공할 수 있는 서비스를 식별한다.
• 메타버스를 위한 AI와 6G의 통합 역할을 탐구하고 지속 가능성, 응용 분야, 프로젝트, 도전과제 및 얻은 교훈을 논의한다.

제안 방법

• 메타버스와 관련된 AI, 컴퓨터 비전, 학습 패러다임 및 Edge AI의 최첨단 현황을 검토한다.
• 계층화된 메타버스 아키텍처에서 AI의 역할을 정의하고 6G 통신 요구사항을 도출한다.
• 5G-NR, URLLC, mmWave, MEC, THz 통신 및 이들 간의 상호 작용을 통해 몰입형 경험과 홀로그램 원격 현현을 분석한다.
• 6G 네트워크에서 AI의 활용 방법과 Metaverse 애플리케이션을 위한 AI 지원을 6G가 어떻게 가능하게 하는지 조사한다.
• 지속 가능성, 잠재적 응용 분야/사용 사례, 진행 중인 프로젝트를 평가하여 진전과 기회를 강조한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 메타버스에 대해 근 가까운 시기에 B5G/6G가 필요한가, 그리고 메타버스 애플리케이션에 어떤 서비스를 제공할 수 있는가?
• RQ2 특히 몰입형 경험과 홀로그램 텔레프레런스에 대해 B5G/6G가 메타버스에 어떤 서비스와 기능을 제공할 수 있는가?
• RQ3 지속 가능하고 보편적이며 저지연의 메타버스 경험을 실현하기 위해 AI와 6G를 어떻게 통합할 수 있는가?
• RQ4 메타버스 배치를 위한 지속 가능성 고려사항과 잠재적 아키텍처/기술적 솔루션은 무엇인가?
• RQ5 AI와 6G로 가능해진 메타버스에서의 주요 응용 분야, 사용 사례 및 진행 중인 프로젝트는 무엇인가?

주요 결과

• AI와 6G를 함께 활용하면 메타버스에 보편적 지능, 촉각 피드백, 자기 최적화 기능을 가능하게 할 수 있다.
• 6G는 Tbps 데이터 속도, 1 ms 미만의 지연, 광범위한 이동성을 목표로 하여 메타버스 요구를 충족하려 한다.
• 에지 컴퓨팅과 에지 AI는 지연을 줄이고 프라이버시를 해결하여 메타버스 서비스의 QoE를 향상시킨다.
• 다양한 응용 분야와 사용 사례가 식별되었고, 진행 중인 프로젝트와 시연이 함께 제시되어 실용적 진전을 보여준다.
• 본 고찰은 AI-6G-메타버스 통합의 향후 연구를 안내하기 위해 도전과제, 격차 및 얻은 교훈을 식별한다.