[论文解读] Fusing Blockchain and AI with Metaverse: A Survey

Qinglin Yang, Yetong Zhao+4 more|arXiv (Cornell University)|Jan 10, 2022

Blockchain Technology Applications and Security被引用 8

一句话总结

本综述研究了区块链与人工智能（AI）在元宇宙中的融合，提出构建一个去中心化、安全且高性能的数字经济体生态系统。该研究综合了元宇宙各组成部分、数字货币、AI驱动的虚拟应用以及区块链赋能系统的前沿研究成果，识别出构建开放、公平且理性的数字世界所面临的关键挑战与未来研究方向。

ABSTRACT

Metaverse as the latest buzzword has attracted great attention from both industry and academia. Metaverse seamlessly integrates the real world with the virtual world and allows avatars to carry out rich activities including creation, display, entertainment, social networking, and trading. Thus, it is promising to build an exciting digital world and to transform a better physical world through the exploration of the metaverse. In this survey, we dive into the metaverse by discussing how Blockchain and Artificial Intelligence (AI) fuse with it through investigating the state-of-the-art studies across the metaverse components, digital currencies, AI applications in the virtual world, and blockchain-empowered technologies. Further exploitation and interdisciplinary research on the fusion of AI and Blockchain towards metaverse will definitely require collaboration from both academia and industries. We wish that our survey can help researchers, engineers, and educators build an open, fair, and rational future metaverse.

研究动机与目标

• 分析区块链、人工智能与元宇宙技术在数字货币、虚拟经济和去中心化应用等关键组件中的当前整合状态。
• 识别可扩展性、治理、安全与隐私等方面的关键挑战，这些挑战阻碍了统一、开放且公平的元宇宙的发展。
• 评估现有区块链平台与共识机制在满足未来元宇宙应用对高吞吐量、低延迟需求方面的局限性。
• 探讨人工智能在虚拟环境中实现智能内容生成、化身行为建模与沉浸式用户体验方面的角色。
• 倡导学术界与产业界开展跨学科合作，以应对系统性挑战，塑造可持续的去中心化未来元宇宙。

提出的方法

• 对区块链、人工智能与元宇宙系统领域的近期文献与技术进展进行全面调研。
• 对现有元宇宙中区块链赋能的应用进行分类与分析，包括NFT市场、去中心化金融（DeFi）以及Axie Infinity等虚拟世界平台。
• 评估当前共识机制（如PoW、PoS）在支持元宇宙所需高容量、低延迟交易方面的性能与局限性。
• 提出需要开发专为元宇宙工作负载优化的新一代区块链平台与共识算法，强调低延迟、高吞吐量以及离线交易支持。
• 调研专为保护元宇宙中的数字身份、虚拟资产与用户数据而设计的密码学技术与隐私保护机制。
• 研究大规模元宇宙生态系统中的治理模式，包括企业协作激励机制与合规框架，以防止市场操纵与欺诈行为。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何有效融合区块链与AI，以在元宇宙中实现安全、可扩展且智能的数字经济体？
• RQ2 现有区块链平台与共识机制在支持元宇宙所需的高交易量与低延迟方面存在哪些关键技术局限？
• RQ3 人工智能如何通过智能内容生成、化身行为建模与实时交互，增强元宇宙中的用户体验？
• RQ4 为确保公平性、防止市场操纵并维护用户隐私，去中心化的元宇宙需要怎样的治理与监管框架？
• RQ5 为保护元宇宙中的数字资产、身份与交易记录，需要哪些新型密码学与隐私保护机制？

主要发现

• 现有区块链平台与共识机制（如PoW与PoS）由于高延迟、低吞吐量与高计算成本，难以满足元宇宙的需求。
• 元宇宙需要具备更高性能特征的新一代区块链平台，包括低延迟交易处理、高吞吐量以及对离线支付的支持。
• 人工智能可推动高级虚拟世界应用的发展，例如实时手势与语音到动作的映射、通过深度学习与聚类技术实现的化身情感表达与动态内容生成。
• 以Axie Infinity为代表的当前数字货币与NFT经济模式证明了去中心化虚拟经济的可行性，但在某些司法管辖区仍面临监管与可及性挑战。
• 元宇宙的安全与隐私保护需要专门的密码学机制，以防范数字资产、用户身份与交易记录的盗窃、欺诈与未授权访问。
• 统一元宇宙的治理需要主要企业与监管机构协同合作，建立公平规则，防止垄断控制，并降低洗钱与市场操纵等风险。