AI 技術在全真互聯實現過程中的作用分析

蔡依萍，華辰燁，袁慶達

（上海對外經貿大學，上海 201619）

全真互聯是一種將多種終端和形式相結合的技術集合，旨在通過數實融合創新模式來實現對真實世界的全面感知、連接和交互[1]。它融合了網絡通信、物聯網、虛擬現實、區塊鏈和人工智能等多種新技術集成數據、內容、應用場景和社交形式，使用戶能夠實時在線制作和編輯內容。其主要發展特征包括全真體驗、無限連接、自由協同及數實融合，這些特征是全真互聯不斷發展的基石[2]。AI 還可以通過智能化的算法和模型來優化全真互聯系統的性能，并不斷進行學習和進化，以應對不斷變化的環境和需求。因此，AI 在全真互聯實現過程中的作用不可或缺，為全真互聯的成功發展提供了強有力的支持。

1 全真互聯所需的人工智能技術

1.1 機器學習（ML）

機器學習是指不需要直接指導，即可利用數據的數學模型來幫助計算機學習的過程。機器學習技術正朝著技術趨勢方向與計算體系方向飛速發展，未來將朝向即興學習、社會機器學習等技術層面演進。機器學習通過實現智能決策、個性化和自動化，在構建全真互聯世界的過程中發揮關鍵作用。機器學習可幫助實現個性化，其可被訓練來分析用戶數據和行為，從而在全真互聯內創造出高度個性化的體驗。這可能包括對虛擬商品或服務的推薦、個性化的內容或定制的用戶界面。也可幫助進行智能代理、進行預測性分析、實現自動化等等。

1.2 自然語言處理技術（NLP）

處理自然語言的關鍵是要讓計算機“理解”自然語言，而自然語言指英語等人類語言，而不是指計算機語言的形式語言。NLP 框架被設計為有效地處理文本數據，使機器能夠直接理解非結構化文本[3]。在全真互聯世界里，人與人、人與物的交互大多通過自然語言的形式，而讓計算機理解這些自然語言，并對這些語言做出相應的反應，需要自然語言處理技術。甚至可解決全真互聯的一大問題即跨所有語言的即時翻譯，對視覺障礙人士的圖像識別、分解自然語言如英語，將其轉換為機器可讀的格式，從而可做到無差別對話，保障每個人享受全真互聯的權益。

1.3 計算機視覺技術（CV）

計算機視覺技術又稱為圖像理解，是通過計算機進行人類視覺觀察與分析圖像的視覺過程，旨在使計算機和系統能夠從數字圖像、視頻和其他視覺輸入中獲得高水平的理解[4]。全真互聯需要三維世界的立體呈現，人工智能對圖像的處理與呈現如今在二維層面已經可以完成，而三維立體的打造需要更高標準的計算機視覺技術。而計算機視覺框架的搭建在模擬城市建設、虛擬場景布置中有極大的作用。

1.4 數字孿生（DT）

作為數字化的現實世界實體，DT 能夠同步經營性資產、流程和系統及常規操作（如監控、可視化、分析和預測）與現實世界。DT 位于現實世界和虛擬世界通過物聯網連接的中心，因此現實世界中的任何變化都會被反映在數字表示中。由于這些獨特的特性，DT 是虛擬世界的基本構建模塊之一，并且通過創建現實世界的精確副本（包括結構和功能）作為用戶進入和享受虛擬世界服務的入口。利用人工智能技術，DT 可以提高系統性能，簡化流程，最大程度地降低維護成本并優化業務和生產。全真互聯所需的人工智能技術如圖1 所示。

圖1 全真互聯所需的人工智能技術

2 人工智能在全真互聯中的應用

2.1 智慧城市

近年來，智慧城市成為新時代城市發展的一個標志，網絡城市社區建設等為提高城市治理水平和城市服務質量有較大幫助，而一個城市是由多個系統在彼此交織并相互作用的，當加入“人”與“社會”等復雜變量之后，城市就成了一個巨大的社會物理信息系統，而全真互聯可以為兼容并推廣這些社會物理信息系統的下一代人工智能城市模式造勢[5]。而全真互聯智慧城市的建設需要借助數字孿生、通信、AI 這些基本能力，達到人-機-網-城全面一體化，這種城市系統的數字化轉型，需提升城市系統的模擬計算能力，構建全新的數字城市接入模式，通過對人-機-網-城的全面互聯，讓市民和利益相關方以多方式參與到城市運行的決策過程中，用人的智慧彌補機器的智能，將人的智慧與人工智能結合，達成更好的城市建設。

在物理世界和全真互聯中實現智慧城市的不同技術中，人工智能對于實現智能服務的自動化和智能化顯示出巨大的意義。通過混合智能運輸系統（ITS），一個可以控制和管理城市交通的物聯網架構，來進行不同交通服務的實際數據處理和決策，可以為用戶提供高質量的實時服務，并降低運營和維護成本。

可持續農業在智能綠色城市中也引起了更多的關注，而人工智能是重要的信息和通信（ICT）技術之一，它已被廣泛應用于產量預測、質量評價、病蟲害檢測等精準農業系統。歸功于人工智能的技術數據分析功能，在保證數據安全的前提下，通過收集來自多個認證來源的大數據，許多行政服務可以在全真互聯中提供，包括所有的行政服務，如環境、教育、交通、文化和其他民事服務。

2.2 全真互聯游戲

游戲一直是全真互聯中的一個主要應用，其中機器學習和深度學習正在重新定義和革新游戲產業。在過去十年中，機器學習對視頻游戲的開發方式產生了巨大影響。為了構建具有吸引力的挑戰和獨特故事的更真實的世界，視頻游戲開發者和工作室已經越來越多地轉向機器學習，作為一個強大的工具集，幫助系統和非玩家角色（NPC）動態地、合理地響應玩家的行動。在游戲中的決策和學習方面，一些主要的人工智能算法都被部署在不同的游戲開發任務中，可以為游戲建模、調整與定制游戲玩法、策略和控制NPC 行為提供依據。此外，許多基于學習的任務都是基于案例的推理系統完成的，通過對用戶的游戲性和NPC 行為進行分類，識別用戶行為，用以幫助用戶根據個人經驗調整游戲流程。

在實時戰略游戲中，如《星際爭霸》，貝葉斯模型已被用于對多尺度的不確定性和多層次的抽象水平進行建模。這些概率學習模型能夠應對反應式單位控制，從戰術數據中識別目標，并根據戰略信息預測對手的游戲方式。為了達到類似人類的智能反應機制，一些游戲軟件公司已經在設計和開發階段的各種測試任務中應用了人工智能。在一些游戲設計中，設計者的目標已經不僅僅是讓人工智能去控制NPC 的行為，而是讓人工智能掌管整個游戲或者具備設計能力。隨著游戲的進行，人工智能可以為玩家生成隨機的地圖、關卡。例如，在英偉達展示的一種游戲開發工具中，人工智能可以在千萬段影片中學習辨別建筑物、道路等不同物體，再配合攝像頭把拍攝到的汽車、建筑物等制作組成3D場景，從而減少游戲或VR 內容的開發時間和成本。

總而言之，人工智能與傳統的機器學習和創新的深度學習算法在許多方面對游戲體驗進行了前所未有的革命：提高了NPC 的智能性，對復雜系統進行建模，使游戲更加美觀和合理，進行更真實的人與NPC 的互動，降低游戲世界創建的成本，并為開發移動游戲提供更多的機會。

2.3 數字虛擬人

數字虛擬人是指利用計算機圖形學、動作捕捉、機器學習、色彩渲染和語言合成等信息技術創造出的，存在于非物理世界中的個體，其具有外形外貌、語言能力、交互能力等多重人類特征。

數字虛擬人在全真互聯中屬于擁有“生命”的存在，得益于人工智能技術的突破，虛擬人的制作得以簡化、可交互性更強，從而更快地發展。數字虛擬人建立的第一步需要進行前期的形象設計及建模。2D 數字虛擬人需要原畫等形象設計，而3D 數字虛擬人需要額外使用三維建模技術生成數字形象，信息維度增加，所需的計算量更大，無論是基于IP 或者真人設計，都需要進行面捕及身體的建模，這些在計算機視覺技術的不斷發展下會不斷提高，使得虛擬人的形象更為逼真美觀。而數字虛擬人所需的人工智能中的自然語言處理技術，將交互技術充當虛擬人的“外在”，人工智能則憑借算法等處理能力，充當虛擬人“內在”，而NLP 交互技術影響了交互能力。數字虛擬人是否能夠做到自然交流，主要受到語音合成TTS 技術（語音表述在韻律、情感、流暢度等方面是否符合真人發聲習慣）、NLP技術（與使用者的語言交互是否順暢、是否能夠理解使用者需求）、語音識別ASR 技術（能否準確識別使用者需求）等AI 技術的共同影響。在全真互聯的世界里，虛擬偶像、虛擬客服、虛擬助手等對于所有被投射在同一個云端網絡中的人而言，可以成為向導，成為虛擬世界中的服務型人，是智能化趨勢下的新一代人機交互平臺。由此可見，全真互聯的重要組成部分——數字虛擬人需要人工智能的幫助以更好地發揮其作用。

2.4 醫療服務

醫療服務方面也開始運用虛擬現實技術，以降低醫療服務的成本，并擴大醫療服務的范圍。從二維環境到三維虛擬世界，全真互聯允許用戶以身臨其境的方式學習、了解、分享病人的健康狀況和醫療報告。通過VR 系統，人工智能在許多醫療保健和醫療領域發揮著重要作用，例如，在提供診斷方面實現更高的效率，提供更快和更準確的醫療決策，提供更好的實時醫學成像，以及為醫學生支持更方便的模擬環境進行教學指導。在許多用于醫療保健和健康應用和服務的可穿戴設備中，人工智能已被應用于自動識別復雜的感官數據模型，用以支持醫生和健康專家在日常生活援助和早期健康風險意識方面做出決策[6]。此外，基于物聯網的醫療服務提出了一個使用可穿戴設備的跌倒檢測系統，其中開發了一個具有卷積神經網絡（CNN）架構的分層深度學習框架，用于協作處理本地設備和云服務器的感官數據。由于能夠與多種可穿戴設備協同工作，該系統不僅提高了檢測的正確率還可以有效保護數據隱私。除了CNN，循環神經網絡（RNN）和長短期記憶人工神經網絡（LSTM）網絡也被用于處理一些早期健康風險關注的可穿戴感官數據，如跌倒檢測和心衰。

隨著深度學習，特別是CNN 架構在圖像處理和計算機視覺領域的巨大成功，近幾年來，由于與自然圖像分析相比，需要技術人員和醫學專家提供更多的專業知識，因此，深度學習在解決醫學圖像分析的各種挑戰性任務方面出現了巨大的發展。隨著人工智能作為數據分析的核心技術的使用，醫療康復訓練和醫療診斷的應用，如運動康復和磁共振成像神經反饋可以在VR 環境中開發。一些醫療保健和醫療服務也可以在全真互聯中提供，醫學生可以通過在虛擬世界中參加為醫學教育而建立的互動練習課來提高手術技能，或者病人可以通過虛擬醫療中心和醫院的虛擬助手找到一些醫療服務。

2.5 其他潛在應用

2.5.1 電子商務

對于使用價值較高的商品，如食品、日用品、服裝等，全真互聯時代帶來的影響集中在銷售渠道的變革。受限于渠道鋪設成本高、市場教育不足、技術壁壘高等原因，新零售時代的多渠道融合主要集中在線上電商與線下門店的融合，在各個細分生活場景中的渠道鋪設明顯不足。但在全真互聯時代，虛擬現實和增強現實技術將明顯拓寬營銷和銷售渠道的應用場景。沃爾瑪上線的VR 購物體驗館使消費者可通過VR 設備實現云購物，其具備的3D 效果可明顯增強消費者的購物沉浸感；拉夫勞倫推出的3D 虛擬化身可解決線上購物試穿難的痛點，通過虛擬體驗更好地滿足現實需求。

2.5.2 崗位招聘

現在，許多大型科技公司創造性地在全真互聯中舉辦招聘會以吸引年輕人才。潛在的申請者可以通過區塊鏈輔助的認證賬戶登錄到全真互聯，然后控制代表自己的虛擬人與代表公司人力資源經理和項目負責人的其他化身自由討論。對于招聘指導，申請人可以通過基于人工智能的NLP 向虛擬助手詢問或接受幫助。在這類招聘活動中，目標是為招聘者和應聘者創造一個友好的環境，進行自由式的交流，應聘者可以主動發現更多關于工作崗位的信息，而不是被動地接受招聘者的提問。人工智能在全真互聯中的應用如圖2 所示。

圖2 人工智能在全真互聯中的應用

3 結束語

本文在人工智能四大技術的基礎上，分析人工智能對全真互聯的實現過程的作用，旨在支持人工智能技術在全真互聯應用中的發展。全真互聯作為當下對未來世界的展望，為很多現實難以研究的問題，如氣候變化、農作物生長、老齡化等提供了一個平臺，將現實問題建模為虛擬問題來研究解決，對人類的未來發展有極大的幫助。而人工智能在其中發揮著不可替代的作用。本文的創新點在于國內鮮有AI 技術與全真互聯關系的研究，包括AI 技術在全真互聯的實現過程的環節中突破的難題等。今后，希望我國人工智能技術可以更快地發展，為全真互聯世界打下地基，更好地迎接未來。