بررسی کاربرد محاسبات لبه‌ای در متاورس برای بهبود سرعت و دقت تعاملات آنی(بخش دوم)

فهرست مطالب

• مقدمه

• کاربردهای محاسبات لبه‌ای در متاورس

• • کاهش تأخیر در تعاملات آنی

• • شخصی‌سازی تجربه کاربری

• • بهبود گرافیک و رندرینگ بلادرنگ

• • ارتباطات کم‌هزینه و پرسرعت با فناوری‌های 5G و IoT

• • پشتیبانی از اقتصاد متاورسی و تراکنش‌های دیجیتال

• • ارتقاء تجربه اجتماعی در متاورس

• • کاربرد در محیط‌های سلامت و درمان

• تکنولوژی‌های پشتیبان

• • شبکه‌های 5G

  • اینترنت اشیا (IoT)

• • هوش مصنوعی لبه‌ای ( Edge AI ) 

• • بلاکچین در متاورس

• منابع

 

 

 

مقدمه

در عصر کنونی که تعاملات مجازی و دنیای دیجیتال به سرعت در حال گسترش هستند، متاورس به‌عنوان یک فضای مجازی نوآورانه و تعاملی با ویژگی‌هایی همچون واقعیت مجازی (VR) ، واقعیت افزوده ((ARو اینترنت اشیا (، (IoTجایگاه ویژه‌ای در تحول نحوه ارتباطات انسانی پیدا کرده است. این محیط دیجیتال می‌تواند برای فعالیت‌های مختلفی از جمله بازی، آموزش، تجارت، و سلامت کاربرد داشته باشد. اما با وجود پتانسیل‌های فراوان، تحقق این فناوری به چالش‌های فنی متعددی نیاز دارد که یکی از مهم‌ترین آن‌ها تأخیر در پردازش داده‌ها و تعاملات آنی است.

در این راستا، محاسبات لبه‌ای (Edge Computing) به‌عنوان یک راه‌حل نوآورانه برای رفع این چالش‌ها مطرح می‌شود. با انتقال پردازش داده‌ها به نزدیک‌ترین نقطه ممکن به منابع داده، محاسبات لبه‌ای می‌تواند تأخیر شبکه را کاهش داده و تجربه‌های آنی و بلادرنگ را در متاورس امکان‌پذیر کند. این مقاله به بررسی کاربردهای محاسبات لبه‌ای در بهبود سرعت و دقت تعاملات آنی در متاورس پرداخته و به تحلیل تأثیرات آن در کاهش تأخیر، افزایش کارایی شبکه و شخصی‌سازی تجربه‌های کاربران می‌پردازد.

در ادامه، فناوری‌های پشتیبان نظیر شبکه‌های 5G، IoT، هوش مصنوعی لبه‌ای ( (Edge AIو بلاکچین، که به تقویت زیرساخت‌های متاورس کمک می‌کنند، مورد بررسی قرار می‌گیرند. در نهایت، چالش‌های موجود و فرصت‌های نوظهور این فناوری‌ها در صنعت متاورس تحلیل شده و راهکارهای نوآورانه‌ای برای توسعه آینده آن پیشنهاد می‌شود.

 

 

کاربردهای محاسبات لبه‌ای در متاورس

محاسبات لبه‌ای (Edge Computing) یکی از فناوری‌های کلیدی است که قابلیت‌های متاورس را از طریق کاهش تأخیر، افزایش سرعت پردازش، و بهبود تعاملات بلادرنگ به طور چشمگیری ارتقا می‌دهد. این فناوری می‌تواند در طیف وسیعی از کاربردها به بهبود عملکرد متاورس کمک کند. در ادامه، کاربردهای اصلی محاسبات لبه‌ای در متاورس با جزئیات بررسی می‌شود:

• کاهش تأخیر در تعاملات آنی

یکی از بزرگ‌ترین چالش‌های متاورس، نیاز به پاسخگویی بلادرنگ است. کاربران انتظار دارند تعاملات در محیط مجازی به همان سرعت و دقت دنیای واقعی باشد. محاسبات لبه‌ای با پردازش داده‌ها در نزدیکی منبع تولید، زمان تأخیر را به طور چشمگیری کاهش می‌دهد.

1. مثال در بازی‌های چندنفره واقعیت مجازی (VR): در این بازی‌ها، حرکت یک بازیکن باید به‌طور فوری برای سایر کاربران منعکس شود. با استفاده از محاسبات لبه‌ای، داده‌های حرکتی بازیکنان به سرعت در نزدیک‌ترین سرور پردازش و در همان لحظه به دیگر کاربران منتقل می‌شود.
2. تحلیل آماری: تحقیقات نشان داده‌اند که استفاده از محاسبات لبه‌ای می‌تواند تأخیر در محیط‌های متاورسی را تا 50 درصد کاهش داده و تجربه کاربری را به طور قابل توجهی بهبود بخشد【1†source】【2†source】.

• شخصی‌سازی تجربه کاربری

محاسبات لبه‌ای امکان پردازش محلی داده‌های کاربران را فراهم می‌کند، که این امر به ایجاد تجربه‌های شخصی‌سازی‌شده منجر می‌شود.

1. تحلیل رفتار کاربران: با استفاده از هوش مصنوعی لبه‌ای (Edge AI)، داده‌های مربوط به رفتار، ترجیحات، و تعاملات کاربران در زمان واقعی تحلیل می‌شود.
2. نمونه در متاورس آموزشی: در یک کلاس مجازی، محاسبات لبه‌ای می‌تواند محتواهای آموزشی را بر اساس پیشرفت و نیازهای هر دانش‌آموز به صورت آنی تطبیق دهد.
3. امنیت داده‌ها: از آنجا که داده‌ها در لبه پردازش می‌شوند، خطر افشای اطلاعات شخصی کاربران کاهش می‌یابد و حریم خصوصی بهتر حفظ می‌شود.

• بهبود گرافیک و رندرینگ بلادرنگ

در متاورس، محیط‌های گرافیکی پیچیده نیازمند رندرینگ بلادرنگ هستند. این فرآیند، که معمولاً به حجم بالای پردازش نیاز دارد، با استفاده از محاسبات لبه‌ای تسریع می‌شود.

1. نمونه در شبیه‌سازی‌های صنعتی: در طراحی و شبیه‌سازی صنعتی، مدل‌های سه‌بعدی به کمک محاسبات لبه‌ای به سرعت رندر شده و در اختیار کاربران قرار می‌گیرند.
2. واقعیت افزوده (AR): در برنامه‌های واقعیت افزوده، داده‌های محیط واقعی به‌سرعت پردازش و با محتوای مجازی ترکیب می‌شود، که تجربه‌ای یکپارچه و واقعی ارائه می‌دهد【1†source】【2†source】.

• ارتباطات کم‌هزینه و پرسرعت با فناوری‌های 5G و IoT

محاسبات لبه‌ای با بهره‌گیری از فناوری‌های 5G و اینترنت اشیا (IoT) می‌تواند ارتباطات پرسرعت و با پهنای باند بالا را تسهیل کند.

1. مثال در خانه‌های هوشمند متاورسی: دستگاه‌های هوشمند متصل به IoT، داده‌های محیطی را به‌سرعت پردازش و به متاورس منتقل می‌کنند. این قابلیت به کاربران اجازه می‌دهد محیط‌های مجازی را با دنیای واقعی خود هماهنگ کنند.
2. ارتقاء پهنای باند: استفاده از 5G در کنار محاسبات لبه‌ای، انتقال داده‌ها را سریع‌تر کرده و مشکلات ناشی از ازدحام شبکه را کاهش می‌دهد【1†source】.

 

 

• پشتیبانی از اقتصاد متاورسی و تراکنش‌های دیجیتال

محاسبات لبه‌ای با فراهم‌سازی زیرساختی امن و سریع، امکان مدیریت تراکنش‌های بلادرنگ در اقتصاد متاورسی را فراهم می‌کند.

1. استفاده در بازارهای NFT: کاربران می‌توانند دارایی‌های دیجیتال خود را در زمان واقعی معامله کنند، در حالی که داده‌های مربوط به این تراکنش‌ها با استفاده از بلاکچین در لبه پردازش و ثبت می‌شود.
2. پرداخت‌های خرد (Microtransactions): محاسبات لبه‌ای امکان انجام پرداخت‌های خرد با سرعت بالا و کارمزد کم را فراهم می‌کند، که برای خریدوفروش کالاها و خدمات مجازی حیاتی است【2†source】.

• ارتقاء تجربه اجتماعی در متاورس

محاسبات لبه‌ای می‌تواند تعاملات اجتماعی در متاورس را تقویت کند.

1. کنفرانس‌ها و رویدادهای مجازی: در محیط‌هایی مانند کنفرانس‌های مجازی، داده‌های صوتی و تصویری کاربران به سرعت پردازش شده و تعاملات آن‌ها در زمان واقعی نمایش داده می‌شود.
2. شبکه‌های اجتماعی متاورسی: در شبکه‌های اجتماعی سه‌بعدی، محاسبات لبه‌ای می‌تواند تعاملات کاربران، از جمله پیام‌ها و فعالیت‌های تعاملی، را بهینه‌سازی کند【1†source】【2†source】.

• کاربرد در محیط‌های سلامت و درمان

در حوزه سلامت، محاسبات لبه‌ای می‌تواند درمان‌های واقعیت مجازی (VR) و واقعیت افزوده (AR) را بهبود بخشد.

1. مثال در توان‌بخشی: با استفاده از محاسبات لبه‌ای، داده‌های حرکتی بیماران در زمان واقعی پردازش و بازخورد به آن‌ها ارائه می‌شود.
2. تشخیص از راه دور: پزشکان می‌توانند با استفاده از داده‌های بلادرنگ، وضعیت بیماران را در متاورس نظارت کرده و درمان‌های مناسب را ارائه دهند.

 

تکنولوژی‌های پشتیبان

محاسبات لبه‌ای (Edge Computing) به تنهایی قادر به پاسخگویی به تمامی نیازهای متاورس نیست و برای دستیابی به پتانسیل کامل این فناوری، نیازمند ادغام با دیگر فناوری‌های پیشرفته است. در این بخش، فناوری‌های پشتیبان کلیدی که به عنوان ستون‌های زیرساختی متاورس و محاسبات لبه‌ای عمل می‌کنند، به تفصیل بررسی می‌شوند.

• شبکه‌های 5G

شبکه‌های 5G و اینترنت اشیا (IoT) به‌عنوان زیرساخت‌های اصلی ارتباطی، نقش حیاتی در ایجاد متاورس دارند.

5G نسل جدید ارتباطات بی‌سیم است که با ارائه پهنای باند بالا، تأخیر کم، و پایداری شبکه، نیازهای ارتباطی متاورس و محاسبات لبه‌ای را پشتیبانی می‌کند.

1. سرعت و تأخیر کم: با کاهش تأخیر به کمتر از 1 میلی‌ثانیه، 5G امکان تعاملات بلادرنگ در محیط‌های مجازی را فراهم می‌کند. این ویژگی برای بازی‌های چندنفره و شبیه‌سازی‌های صنعتی بسیار حیاتی است.
2. ظرفیت بالا: 5G می‌تواند میلیون‌ها دستگاه متصل را به‌صورت همزمان مدیریت کند، که برای محیط‌های پیچیده متاورس با کاربران و دستگاه‌های متعدد ضروری است.
3. کاربرد در متاورس: در خانه‌های هوشمند متصل به متاورس، 5G داده‌های حسگرها و دستگاه‌های IoT را به سرعت پردازش و به محیط مجازی ارسال می‌کند【1†source】【2†source】.

• اینترنت اشیا (IoT)

IoT نقش کلیدی در جمع‌آوری داده‌های دنیای واقعی و انتقال آن‌ها به متاورس دارد.

1. اتصال فیزیکی و دیجیتال: IoT امکان ارتباط بین دستگاه‌های فیزیکی و فضای مجازی را فراهم می‌کند، به طوری که کاربران می‌توانند محیط‌های مجازی را با دستگاه‌های واقعی کنترل کنند.
2. کاربردها در متاورس: 

1. 1. حمل‌ونقل هوشمند: داده‌های ترافیکی جمع‌آوری شده توسط حسگرهای IoT می‌توانند به شبیه‌سازی دقیق جاده‌ها در متاورس کمک کنند.
   2. سلامت و درمان: دستگاه‌های پوشیدنی IoT وضعیت سلامت کاربران را در زمان واقعی به محیط متاورس منتقل می‌کنند.

 

• هوش مصنوعی لبه‌ای (Edge AI)

هوش مصنوعی لبه‌ای ترکیبی از هوش مصنوعی و محاسبات لبه‌ای است که امکان پردازش داده‌های پیچیده در نزدیکی منبع تولید را فراهم می‌کند.

1. تحلیل بلادرنگ داده‌هاEdge AI با تحلیل داده‌های بلادرنگ، تعاملات در متاورس را بهینه‌سازی می‌کند.
   1. شخصی‌سازی تجربه کاربری: الگوریتم‌های یادگیری ماشین، داده‌های کاربران را به صورت محلی تحلیل کرده و محتوا و تجربیات متناسب با ترجیحات آن‌ها را ارائه می‌دهند.
   2. پردازش پیشرفته تصاویر: در محیط‌های واقعیت افزوده و واقعیت مجازی، Edge AI به شناسایی اشیا و پردازش تصاویر با سرعت بالا کمک می‌کند.
2. امنیت و حریم خصوصیهوش مصنوعی لبه‌ای با پردازش داده‌ها در محل، خطر انتقال اطلاعات حساس به سرورهای مرکزی را کاهش می‌دهد و امنیت و حریم خصوصی کاربران را تضمین می‌کند.

   تشخیص تهدیدات Edge AI می‌تواند فعالیت‌های غیرعادی را شناسایی کرده و از حملات سایبری جلوگیری کند.

3. کاربردها در متاورس

1. آموزش: Edge AI رفتار دانش‌آموزان را تحلیل کرده و محتواهای آموزشی را به صورت بلادرنگ تنظیم می‌کند.
2. سرگرمی: در بازی‌های متاورسی، Edge AI شخصیت‌های غیرکاربر (NPC) را به گونه‌ای طراحی می‌کند که رفتارشان طبیعی‌تر و هماهنگ‌تر با محیط باشد【1†source】【2†source】.

• بلاکچین در متاورس

بلاکچین به عنوان یک فناوری اساسی در متاورس، شفافیت، امنیت، و مالکیت دیجیتال را تضمین می‌کند.

1. مالکیت دارایی‌های دیجیتال

   بلاکچین امکان مالکیت امن دارایی‌های دیجیتال نظیر NFTها را فراهم می‌کند.

   1. NFTها: کاربران می‌توانند دارایی‌های دیجیتال خود، مانند آثار هنری یا آیتم‌های بازی، را خریدوفروش کنند. این دارایی‌ها به لطف بلاکچین دارای گواهی مالکیت غیرقابل تغییر هستند.
   2. کاربردها در متاورس: در یک بازار مجازی، کاربران می‌توانند زمین‌های دیجیتال، آیتم‌های بازی، یا کالاهای مجازی دیگر را معامله کنند.
2. تراکنش‌های ایمن و شفاف
   1. پرداخت‌های خرد: کاربران می‌توانند با هزینه‌های پایین، خدمات یا کالاهای مجازی را خریداری کنند.
   2. مدیریت قراردادها: قراردادهای هوشمند به کاربران اجازه می‌دهند تعاملات خود را به صورت خودکار و بدون واسطه مدیریت کنند.تراکنش‌های ایمن و شفافبلاکچین امکان انجام تراکنش‌های سریع و شفاف را در محیط‌های متاورسی فراهم می‌کند.
3. امنیت داده‌ها

بلاکچین داده‌های کاربران را رمزگذاری کرده و از حملات سایبری محافظت می‌کند. این ویژگی برای حفظ اعتماد کاربران در متاورس بسیار حیاتی است【2†source】.

1. رندرینگ ابری و ترکیب با محاسبات لبه‌ای

رندرینگ بلادرنگ در متاورس یکی از چالش‌های اصلی است که نیازمند ترکیب محاسبات ابری و لبه‌ای است.

1. 1. رندرینگ ابری: وظایف سنگین رندرینگ در سرورهای ابری انجام شده و داده‌ها به دستگاه‌های کاربران منتقل می‌شوند.
   2. رندرینگ لبه‌ای: محاسبات لبه‌ای وظایف پردازش محلی را انجام می‌دهد تا تأخیر کاهش یابد و تجربه کاربری بهبود یابد.

 

 

این نمودار ارتباط بین فناوری‌های پشتیبان متاورس را نشان می‌دهد:

1. 5G : برای اتصال پرسرعت و کاهش تأخیر.
2. IoT : برای ارتباط بین دستگاه‌های فیزیکی و محیط دیجیتال.
3. Edge AI: برای پردازش و تصمیم‌گیری بلادرنگ در لبه شبکه.
4. Blockchain: برای امنیت، شفافیت، و مالکیت دیجیتال.

تمام این فناوری‌ها در کنار هم، زیرساخت متاورس را تشکیل می‌دهند و تجربه‌ای تعاملی و کارآمد ایجاد می‌کنند.

 

منابع

1. Patra, A., Pandey, A., Hassija, V., Chamola, V., & Mishra, R. P. (2024). A Survey on Edge Enabled Metaverse: Applications, Technological Innovations, and Prospective Trajectories. IEEE Access. DOI: 10.1109/ACCESS.2024.3452184 
2. Hatami, M., Qu, Q., Chen, Y., Kholidy, H., Blasch, E., & Ardiles-Cruz, E. (2024). A Survey of the Real-Time Metaverse: Challenges and Opportunities. Future Internet. DOI: 10.3390/fi16100379 

 

 

منبع:[Exploring the Application of Edge Computing in the Metaverse for Enhancing Speed and Accuracy of Real-Time Interactions (Part Two) –]