AI、6G、そしてメタバース?アイルランドの Donli が「人工知能、6G、メタバース: 基本原則、課題、将来の研究動向」に関する最新のレビューを発表

Facebook が Meta に名前変更されて以来、メタバースとは何か、メタバースがどのように機能するか、メタバースを悪用する可能性のある方法について、多くの注目、議論、探求が激化しました。

メタバースは、インターネットの次の進化を構成するテクノロジー、ユースケース、機能、エクスペリエンスの連続体として急速に出現すると予想されています。

この目的を達成するために、アイルランドのサウスイースト工科大学は、AI、6G、そしてメタバースの没入型体験の実現における両者の役割について、包括的かつ詳細なレビューを提供します。

論文アドレス: https://arxiv.org/abs/2208.10921

まず、著者は拡張現実 (AR)、仮想現実について紹介します。 (VR) )、複合現実 (MR)、空間コンピューティングについて説明した後、AI と 6G の技術的側面を紹介します。次に、著者は、ディープラーニング、コンピューター ビジョン、エッジ AI の最先端テクノロジーをレビューすることで、メタバースにおける AI の役割を調査します。

次に、著者はメタバース向けの B5G/6G の有望なサービスを調査し、6G ネットワークにおける AI の役割と、メタバース アプリケーションをサポートするための 6G ネットワークにおける AI の役割を決定しました。最後に著者らは、メタバースにおける進歩の重要性を強調するために、既存および潜在的なアプリケーション、ユースケース、プロジェクトについて説明します。

さらに、研究者に潜在的な研究の方向性を提供するために、著者は、上記のテクノロジーの文献レビューから得られた課題、研究のギャップ、および教訓を列挙しています。

はじめに

2021 年、メタバースは、i) パンデミックのライフスタイル、ii) メタ、Amazon、Apple、Netflix、Google (MAANG) の影響により現実世界に影響を及ぼし始めます。のユーザーがメタバースに関連する機能やプロジェクトを投稿しました。

それ以来、メタバースは学界と産業界から絶対的な注目を集めるようになりました。現時点では、メタバースは一般に、人間とそのデジタル対応者が完全に没入型の方法で対話する拡張現実 (XR) 空間のプールとして見ることができます。

最近の調査によると、ほとんどのテクノロジー専門家は、2040 年までにメタバースの運用がより完全かつシームレスになり、世界中の人々がその完全没入型機能に完全に参加できるようになると信じています。彼らの日常生活の不可欠な部分です。

本質的に、メタバースは、B5G/6G、クラウドおよびエッジ コンピューティング、ソーシャル メディア、オンライン ゲーム、拡張現実 (AR)、仮想現実 (VR) などのサイバースペースまたは World Wide Web のすべての重要な側面を統合することが期待されています。 、暗号通貨、ユーザーが仮想的に対話できるようにする人工知能 (AI)/機械学習 (ML)/深層学習 (DL) のプラットフォームとアプリケーション。

Roblox、VRChat、Zepeto、Second Life などのメタバースの初期のアプリケーションの一部では、ユーザーが友達を作ったり、新しい仮想キャラクターと交流したりするなど、「異なる」生活やシミュレートされた生活を過ごすことがすでに可能になっています。これらのプラットフォームには、メタバースのいくつかの要素として AR、VR、MR がすでに組み込まれています。

仮想現実テクノロジーは、さまざまなソフトウェアやヘッドマウント ディスプレイ (HMD) などの通信デバイスを使用して、ユーザーの周囲の現実世界をコンピューターで生成されたデジタル シーンに置き換えます。 AR では、仮想世界と現実世界がシームレスに接続され、新しいインタラクティブな体験が生まれます。最後に、MR は AR と VR、およびその基礎となるテクノロジーを組み合わせたものとして登場しました。

これらのテクノロジーの人気により、ユーザー エクスペリエンスの品質 (QoE) が継続的に向上しながら、AR および VR デバイスが手頃な価格で普及していることは注目に値します。

しかし、スムーズで没入感のある体験を提供する VR サービスに必要な処理能力と通信速度を実現するために、ほとんどの HMD は依然としてユーザーを PC またはゲーム コンソールに接続する必要があります。この束縛から逃れることができる唯一のデバイスは、Meta の Oculus Quest です。今後数年間で、プロセッサの高速化と無線通信技術の遅延の解消に伴い、モバイル デバイス上のビジュアル コンテンツや接続不要のエクスペリエンスが大幅に改善されるでしょう。

特に 5G の存在により、ネットワークに接続されるデバイスの数が急増し、メタバースの成長に大きな影響を与えることになります。 5G により、接続されたすべてのデバイス間のリアルタイム通信と情報交換が低遅延で可能になります。

5G が 4G よりも高速であることは明らかですが、最も重要なのは、速度以外にもさまざまな利点があることです。具体的には、メタバース開発者は、360° コンテンツをほぼリアルタイムでストリーミングするアプリケーションを作成することで、5G の低遅延の恩恵を受けることができます。

メタバースは、人間中心/データ中心のインテリジェント システムの開発トレンドも促進します。この傾向により、既存の 5G 通信システムに多くの制限が課せられ、効率が低下し、信頼性が低下しています。

たとえば、テレポートやテレオペレーションなどの触覚ベースのメタバース アプリケーションの 0.1 ミリ秒の遅延要件を考慮すると、5G は 1 ミリ秒未満のエア インターフェイス遅延しか提供できませんが、これはそのようなアプリケーションにとっては重要ではありません。

さらに、Cisco によると、モバイル データ トラフィックは過去 5 年間で 17 倍に増加しており、今後も増加すると予想されています。特に、5G トラフィックは 2022 年までに世界の総モバイル トラフィックの 12% を占めると予想されます。

5G ネットワークは、ミリ波 (最大 300 GHz) などの広範囲のスペクトルをカバーするように設計されているため、大量の無線トラフィックを処理できます。

メタバースでは、Tbps を超えるデータ レートを必要とする可能性のある一部のアプリケーションが提供されるため、ホログラフィック プレゼンス (HT)、触覚感覚通信、ブレイン コンピューター インターフェイス (BCI) などのミリ波システムには当てはまらない可能性があります)。そしてXR。したがって、Tbps データレートの目標を達成するために、研究者はテラヘルツ (THz) 周波数帯域 (0.1 ～ 10 THz) の調査を開始しました。

6G 通信システムは、オンライン ゲーム、高解像度ビデオのライブ ブロードキャスト、ホログラフィック コンテンツの送信、リアル-時間アバターインタラクション。 6G はまた、ユビキタスなカバレッジと超低遅延 (1 ミリ秒未満) を提供し、宇宙、航空、地上、海洋のネットワークを統合することで約 100 km/h のモビリティ機能をサポートします。

しかし、仮想教育とトレーニング、正確なナビゲーションと測位、没入型ゲーム、遠隔医療アプリケーションなどのメタバース アプリケーションはすべて AI と 6G を通じて実現され、メタバースはさらに成功するでしょう。特に、コンピュータ ビジョンの最先端の技術を使用して、3 次元のアニメーション人間モデルやリアルなアニメーションの顔を提供したり、ホログラムを作成したりすることもできます。

ただし、3D コンテンツをメタバース サービスに導入する際の主な課題は、既存のインフラストラクチャのスケーラビリティです。したがって、メタバースの台頭により、プラットフォームや目的に関係なく、メタバース開発者がより優れた、よりスケーラブルな 3D/AR/VR エクスペリエンスを構築できるようにする重要なツールとインフラストラクチャを開発することが重要になっています。

原則として、研究者はメタバース環境でスケールするために、人工知能の教師あり学習パラダイムから一歩離れ、強化学習や自己教師あり学習などの多様な学習戦略を採用する必要があります。さらに、6G ネットワークのエッジ コンピューティング機能を AI と組み合わせてエッジ インテリジェンスを提供できるため、メタバースでの QoE が強化され、ネットワーク遅延とプライバシーの問題が軽減されます。

著者らは、既存のテクノロジーと予見可能な課題を原動力に、メタワールドの文脈で AI と 6G の最先端テクノロジーを調査し、次の質問に答えます。AI、6G、およびテクノロジーをどのように活用するかより優れた持続可能なメタワールド体験を提供するための継続的な進歩?

上記の議論から、既存の研究の中には、AI、6G、および関連テクノロジーの非常に狭い視野に焦点を当てているものがある一方で、メタバース効果の社会的、経済的、デジタル的価値を調査しているものがあることは明らかです。対照的に、このレビューでは、著者は次の重要な貢献を提供します。

• 著者は、メタバースの基礎となるコンポーネント、つまり VR、MR、AR、空間コンピューティングについて説明します。この記事では、読者が完全に没入型のメタバースを実現するための技術的側面と最先端の技術を理解できるように、上記のテクノロジに関する詳細な背景を説明します。
• 著者は、人工知能の最先端テクノロジーを広範にレビューし、メタバースの実現における人工知能の役割を考察します。基本的に、著者らはメタバースの階層化アーキテクチャにおける人工知能の役割を定義し、その後、コンピュータ ビジョン アプリケーション、学習パラダイム、メタバース向けのエッジ AI のための最先端の技術を定義します。
• 著者は、最初に次の重要な質問に答えることで、メタバースの実現における B5G/6G の役割を説明します: i) B5G/6G には 1 時間かかりますか? ii) B5G/6G はメタバースにどのようなサービスを提供できますか?次に、著者らは、特に 5G-NR、URLLC、ミリ波、MEC、thzcomm とそれらの相互作用を考慮して、没入型エクスペリエンスとワイヤレス ホログラフィック テレプレゼンスのための最新テクノロジーをレビューします。
• 著者は、メタバースの実現における AI と 6G の組み合わせた役割についても考察しています。原則として、著者らは 6G ネットワークおよび AI 対応メタバース用の 6G ネットワークにおける AI の可能性を調査します。次に、著者らは、前述の技術的コンテキスト内でメタバースの持続可能性を調査し、その後、潜在的なアプリケーションとユースケース、および進行中のプロジェクトを調査します。最後に、著者らは、この調査から得られた教訓とともに、課題と今後の研究の方向性を提示します。

「メタバース」という用語は、接頭語「meta」（「その先」を意味する）と接尾語「verse」（「universe」の略語）を組み合わせたものです。 ")。したがって、それは物質世界を超えた宇宙を指します。この「超越宇宙」とは、物理的現実を超えた形而上学的または神秘的な概念的領域ではなく、コンピューターによって生成された環境を指します。

メタバースは、すべてのオンライン空間を指すサイバースペースとは異なり、完全に没入型の 3 次元デジタル環境です。

メタバースとは、物理的現実をデジタル領域に変換することを指すため、物理的現実とデジタル領域が混在する場合があります。 AR、VR、MRなどの領域。

持続可能なメタバース

参考: https://arxiv.org/abs/2208.10921

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