生成式AI賦能重塑元宇宙 系列2 生成式AI賦能虛擬化身&數位孿生
科技產業資訊室(iKnow) - 陳家駿、許正乾 發表於 2024年9月6日
圖、生成式AI賦能重塑元宇宙 系列2 生成式AI賦能虛擬化身&數位孿生
在元宇宙中以AI塑造互動式虛擬化身
（一）AI與虛擬化身客製化表達
在元宇宙中，虛擬化身是現實生活中使用者的一種數位化表達，而AI能提升這些虛擬化身在虛擬世界中，更沉浸式地表現自己。AI驅動虛擬化身功能包括：
- 進階客製化： AI讓使用者創造與現實外觀或完全相像的虛擬化身，包括微小的細節。
- 富有表現力：利用AI讓虛擬化身可表現出各種逼真的表情和肢體語言，反映使用者的情緒和動作。
在元宇宙中，使用者透過數位化的虛擬化身，不僅可以彰顯出自己的物理外觀，還能捕捉對方的動作、語音和表情中的個人特徵，這種個性化頭像和角色，在虛擬領域中試圖創造出一種認同感。
（二）AI與數位孿生的應用
虛擬化身和數位孿生(digital twin)都是數位世界中的表現形式，前者通常指在數位環境中產生使用者的圖像或角色，以彰顯其個性或個人特色的化身，並且在虛擬世界中進行創作、遊戲、社交或商業交易等互動。然而，數位孿生是在虛擬世界中創造一個現實世界的數位模擬，將現實世界當下正在發生的情境，完全映射至虛擬世界。例如，一個工廠可能有一個數位孿生，該數位孿生模擬工廠的所有機器、流程和系統，以做為監控系統效能與預測問題的發生，進而改善下一次的工作流程或設計。
「數位孿生」這個術語，通常用於描述數據的即時收集，例如從流程、機器或建築物中收集數據，通常包括3D模型、位置和空間資訊，這些資訊可在其他數位應用程式中使用，以理解或管理這些流程、機器或建築物的實體版本。「數位孿生」由於需要透過多個物聯網(IoT)感測器進行數據採集，其採集系統要綜合考慮應用需求，確定採集的數據類型、採集頻率和歸檔需求等。
此外，「數位孿生」也用於描述數位優先設計(digital-first design)，在這種設計中，決策、模擬甚至訓練可以在實體建構之前進行，以反映可操作的實體建構。舉例來說，幾年前就已喊得震天價響的元宇宙中的「智慧工廠」，正是數位孿生的概念。AI對數位孿生的開發極為重要，因其不僅提升虛擬環境的真實性，還改變使用者與虛擬世界的互動方式，提供更豐富和個性化的體驗。
（三）NVIDIA Omniverse實現數位孿生平台
以輝達NVIDIA現站在AI產業的最前線，黃仁勳執行長認為AI產業的未來發展，「虛擬世界」將浮現於該公司擘劃已久的願景—NVIDIA Omniverse，而此此又與數位孿生(Digital Twin)和元宇宙密不可分，若要驅動數位孿生和元宇宙，更少不了生成式AI技術。NVIDIA Omniverse的概念最早可追溯到2019年，NVIDIA在當年的GTC(GPU Technology Conference)上首次展示Omniverse平台的原型，並介紹其願景和目標。當時設計Omniverse平台的初衷，是為了解決創作者和設計師在多種軟體之間或跨平台協作的困難，並利用NVIDIA的AI技術，如物理模擬、電腦視覺和自然語言處理，來提升創作與工作效率。
根據輝達執行長黃仁勳2024年6月2日，在台大體育館的主題演講｢AI如何帶動全球新產業革命發展｣內容，數位孿生是反映真實世界的一種虛擬模型，讓人們能從今天的行為來預設對未來世界的影響，並舉例一種叫做Earth-2的AI模型可精準預測地球上天氣的巨大變化，其概念就是創造出數位孿生地球，以模擬地球上的氣候變遷，甚至利用NVIDIA自家在WRF數值模擬的基礎上，訓練的生成式AI模型CorDiff，以12倍更高的解析度，可以從過去解析度25公里提高到2公里；未來還能以「公尺」為單位來預測颱風對城市中建築物（如台北101大樓）或街道的致災風險有多高。
其並展示目前鴻海、台達電、緯創、和碩、西門子等許多企業的工廠，正逐漸透過NVIDIA Omniverse平台和其AI套件導入數位孿生科技，企圖將極度複雜的真實世界轉化為虛擬世界，從而在可以反覆試錯的虛擬世界中模擬情境與洞察問題，進而優化真實世界的決策。由此可見，NVIDIA Omniverse正結合AI技術，一步步地實現數位孿生，而非只是概念上的空想。
（四）數位孿生是通往元宇宙的捷徑
物理學上常稱「蟲洞」是通往宇宙另一端的捷徑，那麼數位孿生應該就像蟲洞那樣，正通往元宇宙的捷徑！虛擬化身和數位孿生實際的運作上有些不同。早在元宇宙的概念被擴展至遊戲、社交、娛樂、商業等各項領域之際，人們普遍的認知是，在一個虛擬世界中透過一個虛擬化身，來表彰在真實世界的自己，從而進行遊戲、社交、娛樂與商業等各種活動，甚至在虛擬世界從事如文學、藝術、音樂等各種創作，然後再透過鑄造非同質化代幣NFT(Non-fungible Token)，保存在區塊鏈以等待交易。
然而，黃仁勳並不這麼想，他在洞察各行各業對元宇宙的實際需求後，深刻理解到元宇宙並不單純只是讓虛擬化身在虛擬世界中進行遊戲、社交、娛樂與商業等活動，而是應展現NVIDIA自身GPU在算力方面的優勢，結合AI演算法等技術：(1) 提供一個共同的數位空間，讓創作者、工程師、設計師和決策管理者能無縫地共享和協作；以及(2) 轉化複雜的真實世界成為虛擬世界，從而在其中模擬情境、反覆試錯與洞察問題，進而優化真實世界的決策，遂推出Omniverse平台。該平台歷經多次迭代後，已有許多企業將之導入，建構屬於自己企業屬性的數位孿生，有人認為這就是「工業元宇宙」。也就是說，透過零距離、沉浸、互動的虛擬環境或工廠，就能即時解決生產、研發、維護、測試、會議、除錯等工作。這些正是當今企業在效益與成本的考量下，確實有高度需求與實質意義。
更進一步地，元宇宙是一個由VR虛擬實境、AR擴增實境、MR混合實境，和其他數位技術構建的沉浸式虛擬世界，使用者可在其中互動、創作和交流。既然現在許多企業已逐漸導入數位孿生，基本上要從數位孿生跨入至元宇宙是遲早的事，而生成式AI正加速數位孿生的部署，儼然一場新的工業革命正在演化，即將徹底重塑各行業的運作方式，從而創造更多商機和創新可能。因此，元宇宙並沒有消失，而是正藉由數位孿生的捷徑通往元宇宙，只不過現在才剛啟程罷了。
（五）AI賦能虛擬化身和數位孿生
若能理解虛擬化身和數位孿生的相異之處，那就應可理解生成式AI在元宇宙中會有多重要。經AI賦能(AI-powered)的數位孿生或虛擬化身，透過擬真的互動、行為和情感，來增強元宇宙的真實性和複雜性。更進一步來說，數位孿生可透過AI演算法，隨著使用者的操作來調整虛擬環境，從而創造更具吸引力和互動性的體驗。簡而言之，虛擬化身主要用於在虛擬世界中，表彰使用者的圖像與個性並對方產生互動；而數位孿生的概念則是真實世界存在什麼，虛擬世界就完全一樣地複製模擬，就可輕易診斷出真實世界的問題，而這試錯成本和風險是相對低很多的。如此一來，可減少真實世界不當設計或人為失誤所帶來的生命和財產損失。(2500字；圖1)
參考資料
The Key Innovations and Trends in the Future of AI in the Metaverse. SearchMyExpert. 2024/01/19.
Exploring the Role of Generative AI in the Metaverse. Engage. 2023/12/07.
Metaverse and Generative AI: Envisioning the Future of Human-Computer Interaction. S&P Global. 2023/11/07.
Metaverse AI: Crafting Tomorrow' s Virtual Realities Today. AutoGPT. 2024/02/20.
作者資訊：
陳家駿律師 台灣資訊智慧財產權協會理事長
許正乾執行長 因子數據股份有限公司共同創辦人
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