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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

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科技產業資訊室(iKnow) - 陳家駿、許正乾 發表於 2024年9月6日
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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.


 

 
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