[논문 리뷰] Artificial Intelligence for the Metaverse: A Survey

Thien Huynh‐The, Quoc‐Viet Pham외 4명|arXiv (Cornell University)|2022. 02. 15.

Virtual Reality Applications and Impacts인용 수 72

한 줄 요약

메타버스를 뒷받침하는 인공지능의 역할에 대한 포괄적 고찰로, 여섯 가지 기술적 측면(NLP, machine vision, blockchain, networking, digital twin, neural interface), AI 기반 응용 분야 및 향후 방향을 다룬다.

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.

연구 동기 및 목표

• 메타버스에 적용 가능한 AI 기법(ML 및 DL)과 학습 패러다임에 대한 간결한 개요를 제공한다.
• 메타버스 플랫폼의 잠재력을 평가하기 위해 여섯 가지 기술적 측면에 걸친 AI 기반 방법을 조사한다.
• 메타버스에 AI를 적용한 AI 기반 응용 사례와 실제 프로젝트를 식별한다.
• 몰입형 가상 세계를 위한 AI 진전을 위한 향후 연구 방향을 논의한다.

제안 방법

• 전통적 및 고급 AI/ML 기법(감독학습, 비감독학습, 준감독학습, 강화학습; RNN, CNN, SOM, 오토인코더와 같은 DL 아키텍처)을 검토한다.
• AI 방법을 여섯 가지 메타버스 관련 기술 측면에 매핑한다: NLP, machine vision, blockchain, networking, digital twin, neural interface.
• AI 기반 응용 분야(헬스케어, 게이밍, 제조, 스마트 시티 등) 및 모범 메타버스 프로젝트를 논의한다.
• 메타버스를 위한 AI의 향후 연구 방향과 개방적 과제를 강조한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 주요 메타버스 기술 계층(NLP, vision, blockchain, networking, digital twin, neural interface)에서 AI의 역할은 무엇인가?
• RQ2 AI 방법이 실제 메타버스 응용 분야와 프로젝트에 어떻게 적용되고 있는가?
• RQ3 AI 기반의 메타버스 플랫폼 발전에 가장 유망한 향후 연구 방향은 무엇인가?
• RQ4 XR/VR, 블록체인 및 네트워킹과의 AI 통합이 몰입형 경험에 어떤 함의를 가지는가?

주요 결과

• ML 및 DL을 포함한 AI 기법이 여섯 가지 기술 측면에 걸친 핵심 메타버스 기능의 기반이다.
• AI 기반 방법은 자연어 에이전트, XR용 컴퓨터 비전, 안전하고 확장 가능한 네트워킹 및 디지털 트윈/신경 인터페이스 통합을 지원한다.
• 가상 세계 내 AI 기반 응용은 헬스케어, 제조, 스마트 시티, 게임, E-commerce, DeFi 등을 다룬다.
• 다수의 메타버스 프로젝트가 AI로 향상된 몰입형 경험과 사용자 지향 서비스를 보여준다.
• 확장 가능하고 안전하며 상호 운용 가능한 메타버스 플랫폼에서 AI 통합을 안내하기 위한 향후 연구 방향이 제안된다.