方橙蔚

關(guān)鍵詞：元宇宙；電子游戲；虛擬現(xiàn)實(shí)；人工智能

元宇宙的興起將推動(dòng)人類社會(huì)發(fā)展邁進(jìn)新的階段，當(dāng)前技術(shù)與元宇宙技術(shù)的交織融合可能衍生新技術(shù)，誕生新的技術(shù)形態(tài)。本文從大眾化的娛樂(lè)手段——電子游戲人手，簡(jiǎn)述元宇宙和電子游戲之間的聯(lián)系，接著闡述元宇宙環(huán)境下電子游戲市場(chǎng)的現(xiàn)狀，然后以元宇宙中包含的技術(shù)來(lái)分析電子游戲的發(fā)展方向，從而給電子游戲行業(yè)的從業(yè)者帶來(lái)元宇宙的技術(shù)啟發(fā)。

1元宇宙與電子游戲——發(fā)展與融合

1992年，美國(guó)作家Neal Stephenson受到美國(guó)數(shù)學(xué)家和計(jì)算機(jī)專家Vernor Vinge教授的啟發(fā)，在自己的作品Snow Crash中提到Metaverse（元宇宙）一詞。他將Metaverse描述成人類戴上耳機(jī)和目鏡能夠以虛擬分身方式進(jìn)入一個(gè)平行的虛擬空間．從此出現(xiàn)了“元宇宙”這一科幻概念。該科幻概念出現(xiàn)之后，就有大量的互聯(lián)網(wǎng)公司和文學(xué)作品試圖通過(guò)游戲與電影描述出這個(gè)虛擬空間的魅力，直到2021年9月13日，全國(guó)科學(xué)技術(shù)名詞審定委員會(huì)將“元宇宙”定義為“人類運(yùn)用了數(shù)字技術(shù)構(gòu)建的，由現(xiàn)實(shí)世界映射或超越現(xiàn)實(shí)世界，可與現(xiàn)實(shí)世界交互的虛擬世界”。國(guó)外學(xué)者將元宇宙定義為廣義的網(wǎng)絡(luò)空間[1]，而北京科技大學(xué)的學(xué)者王文喜[2]將這一個(gè)概念擴(kuò)展，定義成涵蓋物理空間、社會(huì)空間、賽博空間和人類思維空間，融合了數(shù)字、網(wǎng)絡(luò)、軟硬件設(shè)備等多方面因素的虛擬世界。從技術(shù)角度來(lái)說(shuō)，計(jì)算機(jī)相關(guān)產(chǎn)業(yè)都能在元宇宙這一技術(shù)概念下分得一杯羹。

電子游戲從誕生之初就和元宇宙有著不解之緣。電子游戲主要將硬件設(shè)備作為媒介構(gòu)建一個(gè)幻想的平行時(shí)空平行世界，建立一套與現(xiàn)實(shí)世界不同的虛擬時(shí)空，讓玩家扮演角色進(jìn)行運(yùn)動(dòng)、冒險(xiǎn)、戰(zhàn)爭(zhēng)、格斗等。這個(gè)平行時(shí)空的概念正好對(duì)應(yīng)元宇宙的虛擬時(shí)空。特別是在2018年，電影《頭號(hào)玩家》更是直觀地將元宇宙和游戲深度結(jié)合的未來(lái)展現(xiàn)得淋漓盡致，很好地補(bǔ)充了電子游戲在元宇宙環(huán)境下的未來(lái)暢想。

2電子游戲在元宇宙環(huán)境下的發(fā)展現(xiàn)狀

當(dāng)前，電子游戲已經(jīng)發(fā)展成一個(gè)融合文化、經(jīng)濟(jì)、娛樂(lè)的載體，在人們的生活中成為一種廉價(jià)且時(shí)髦的娛樂(lè)活動(dòng)和社交方式。中國(guó)音數(shù)協(xié)工委（GPC）發(fā)布的2022年報(bào)告顯示，當(dāng)前游戲產(chǎn)業(yè)正在探索應(yīng)用5G、云計(jì)算、人工智能、虛擬現(xiàn)實(shí)等新技術(shù)，向著更加廣泛的領(lǐng)域發(fā)展，深入挖掘精細(xì)化市場(chǎng)，推動(dòng)數(shù)字出版的融合工作不斷前行。中國(guó)游戲市場(chǎng)實(shí)際銷售收入如圖1所示。

根據(jù)報(bào)告分析，在宣布2021年為元宇宙元年之后的2022年上半年，即使受到疫情的影響，存在經(jīng)濟(jì)同比下降的情況，但是游戲產(chǎn)業(yè)在經(jīng)濟(jì)上的表現(xiàn)仍然較樂(lè)觀。據(jù)報(bào)告顯示，其實(shí)際的銷售收入為1477.89億元。

不過(guò)，報(bào)告也指出，就用戶數(shù)量來(lái)說(shuō)，中國(guó)游戲用戶數(shù)量有所減少，同比下降0.13%，當(dāng)前規(guī)模約為6.66億人，如圖2所示。

將圖1和圖2進(jìn)行分析對(duì)比可得，中國(guó)電子游戲市場(chǎng)在疫情暴發(fā)初期的紅利已經(jīng)不復(fù)存在，而在2021年進(jìn)入元宇宙元年后，電子游戲市場(chǎng)規(guī)模略微下降，說(shuō)明電子游戲用戶紅利的時(shí)代已經(jīng)消退，現(xiàn)在進(jìn)入了一個(gè)存量保留的市場(chǎng)環(huán)境狀態(tài)。放眼全球，根據(jù)游戲產(chǎn)業(yè)分析機(jī)構(gòu)Sensor Tower發(fā)布的有關(guān)移動(dòng)游戲的市場(chǎng)調(diào)查報(bào)告顯示，2022年全球元宇宙游戲下載量突破1.1億，并且已經(jīng)涌現(xiàn)出了比較典型的（如Roblox、模擬沙盒游戲Play Togther等）優(yōu)秀受歡迎的模擬游戲，但市場(chǎng)中還是以模擬游戲結(jié)合元宇宙居多[4]，其他類型游戲不多。結(jié)合以上數(shù)據(jù)，我們可以發(fā)現(xiàn)游戲市場(chǎng)的一些困境-2021年后，元宇宙游戲確實(shí)在世界范圍內(nèi)受到了市場(chǎng)歡迎，但在中國(guó)，元宇宙似乎對(duì)游戲市場(chǎng)的影響不大。而且，從世界市場(chǎng)來(lái)看，元宇宙游戲的品類也遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。

3元宇宙游戲發(fā)展的技術(shù)需求

從當(dāng)前市場(chǎng)情況來(lái)看，元宇宙沒(méi)有在電子游戲領(lǐng)域出現(xiàn)井噴式發(fā)展，并且缺少“榜樣”游戲作品來(lái)說(shuō)明元宇宙在電子游戲中的應(yīng)用。針對(duì)這一現(xiàn)象，各位專家眾說(shuō)紛紜。方巍等[5]的元宇宙研究綜述中提出，元宇宙基于的技術(shù)比較多，涉及的技術(shù)有沉浸式互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、人工智能技術(shù)、數(shù)字藏品/NFT（Non-Fungible Token，指非同質(zhì)化通證）、5G/6G、區(qū)塊鏈技術(shù)和數(shù)字孿生技術(shù)，甚至通過(guò)虛擬世界的交換可以影響現(xiàn)實(shí)世界，并且將電子游戲歸為元宇宙技術(shù)的一個(gè)部分。而茍尤釗等[6]的論點(diǎn)將元宇宙技術(shù)劃分為8個(gè)體系，即區(qū)塊鏈技術(shù)、交互技術(shù)、通信技術(shù)、云和邊緣計(jì)算、高性能計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、人工智能技術(shù)，并且沒(méi)有將電子游戲技術(shù)列入技術(shù)體系。但是，齊奐琿等[7]認(rèn)為電子游戲技術(shù)是數(shù)字化技術(shù)和元宇宙技術(shù)的前置條件。下文從幾個(gè)技術(shù)點(diǎn)來(lái)分析電子游戲在元宇宙環(huán)境下的發(fā)展趨勢(shì)。

3.1人機(jī)交互技術(shù)——元宇宙游戲的入口

只要一個(gè)計(jì)算機(jī)用戶在使用計(jì)算機(jī)，即和計(jì)算機(jī)形成了一種交互的關(guān)系。因此，我們建立的元宇宙環(huán)境是無(wú)法脫離計(jì)算機(jī)進(jìn)行的，人機(jī)交互就是打開元宇宙大門的必要條件。當(dāng)前的元宇宙環(huán)境的人機(jī)交互主要分為擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)技術(shù)（Extended Reality，ER）和輸入技術(shù)2類。

擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)技術(shù)主要包括虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）以及混合現(xiàn)實(shí)（Mixed Reality，MR）。這些擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)技術(shù)主要是為了讓用戶在體驗(yàn)輸出技術(shù)時(shí)使虛擬與現(xiàn)實(shí)的界限更加模糊，生成一種現(xiàn)實(shí)與虛擬之間的結(jié)合感，更多的要求在于對(duì)現(xiàn)實(shí)中靜態(tài)物體的定位和圖形圖像的構(gòu)建。從當(dāng)前的技術(shù)調(diào)查來(lái)說(shuō)，更多的互聯(lián)網(wǎng)公司甚至游戲廠商（如Valve）集中于開發(fā)VR設(shè)備和VR游戲，給予玩家更多的輸出體驗(yàn)。游戲廠商將VR游戲的應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行拓展，通過(guò)游戲化模式和游戲技術(shù)，在教育、醫(yī)療等領(lǐng)域進(jìn)行深入開發(fā)。反之，游戲技術(shù)行業(yè)對(duì)于圖形圖像的仿真性要求較高，也推動(dòng)了AR/VR交互技術(shù)的發(fā)展。

不過(guò)，輸入設(shè)備才是游戲廠商當(dāng)前的發(fā)展困境所在。2020年，Valve游戲公司推出了一款VR沉浸式體驗(yàn)射擊游戲《半條命（Half-Life）》，其中的視覺(jué)體驗(yàn)已經(jīng)讓很多玩家拍案叫絕。但該游戲輸入技術(shù)依然局限于手柄輸入指令的徒手交互（freehandinteraction）[8]方式，玩家在游戲內(nèi)的行動(dòng)主要依賴手上的控制器指令，導(dǎo)致游戲人物行為不夠貼近真實(shí)人類行為，從而影響了游戲體驗(yàn)。

輸入方式的革新也是很多互聯(lián)網(wǎng)公司需要考慮的。谷歌提出“雅卡爾計(jì)劃”（project

Jacquard） -研發(fā)和生產(chǎn)數(shù)字紡織品，并通過(guò)數(shù)字紡織品將交互設(shè)備變成“服裝”[9]?？梢韵胂螅磥?lái)人類可以通過(guò)穿上數(shù)字紡織品在元宇宙環(huán)境下輸入交互。而“腦機(jī)接口”（Brain Computer Interface，BCI）這一概念提出了很長(zhǎng)一段時(shí)間，通過(guò)數(shù)字設(shè)備和大腦信號(hào)之間直接進(jìn)行接口交互，但當(dāng)前僅僅實(shí)現(xiàn)了利用腦電圖進(jìn)行打字的簡(jiǎn)單交互行為[10]。因此，輸入方式的革新仍然存在于實(shí)驗(yàn)室階段，到實(shí)踐階段還有很長(zhǎng)的路要走。

電子游戲的很大一部分體驗(yàn)就在于人機(jī)交互的感受上，這正是游戲的輸入和輸出方面需要調(diào)整的。利用各種多樣的輸入和輸出方式，也是為了玩家在游玩日寸更像是一種強(qiáng)烈的角色扮演，而不是和游戲中的角色出現(xiàn)割裂感。這些輸出和輸入的方式會(huì)很大程度上改變電子游戲在元宇宙下的人機(jī)交互體驗(yàn)，但是也帶來(lái)了更多的技術(shù)挑戰(zhàn)。

3.2人工智能和高性能計(jì)算分析——元宇宙游戲的核心動(dòng)力

在當(dāng)前電子游戲發(fā)展和制作過(guò)程中，更多的制作方式還是通過(guò)人工建模進(jìn)行模型創(chuàng)建，難免出現(xiàn)精度不高、模型還原度不夠問(wèn)題，而人工智能的數(shù)字孿生（Digital Twins） [11]通過(guò)將玩家模型復(fù)制孿生的方式，就可以解決這一問(wèn)題。同樣地，人工智能還能解決當(dāng)前電子游戲中（或者元宇宙虛擬環(huán)境中）虛擬人NPC（Non-Player Character，NPC）的智能化和個(gè)性化發(fā)展問(wèn)題。當(dāng)前的游戲NPC行為設(shè)置方式往往是通過(guò)模型師建模，利用程序設(shè)計(jì)進(jìn)行腳本和人物動(dòng)作設(shè)計(jì)，最后通過(guò)設(shè)置好的腳本來(lái)進(jìn)行NPC與玩家之間的互動(dòng)，往往需要大量的人力物力進(jìn)行這些虛擬世界“生命”的設(shè)計(jì)。而人工智能中深度學(xué)習(xí)（DeepLearnin） [12]和強(qiáng)化學(xué)習(xí)（Reinforcement Learning） [13]能讓NPC更加智能化。其中，NPC能夠更加智能地反饋玩家的行為，從而使玩家在元宇宙游戲世界中產(chǎn)生的互動(dòng)社交不僅僅局限于其他玩家，也能發(fā)展到與NPC的互動(dòng)。另外，當(dāng)前NPC的樣貌和玩家的數(shù)字化身只能在程序已有的建模中進(jìn)行選擇，這并不能滿足元宇宙體驗(yàn)的個(gè)性化需求，也會(huì)降低玩家對(duì)元宇宙體驗(yàn)的熱情。同時(shí)，人工智能中的“生成對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)”（Genera-Tive Adversarial Network，GAN） [14]就有了用武之地，該算法能將大量的圖片和貼圖進(jìn)行不斷的訓(xùn)練生成，生成個(gè)性化組合。游戲世界的人物樣貌就是由各種貼圖構(gòu)成，通過(guò)人工智能生成的個(gè)性化貼圖，也能讓玩家在虛擬世界中更加具有個(gè)性化，游戲的黏性也會(huì)更高。

有了大量的人工智能算法，必定要搭配高性能的計(jì)算能力去承載這個(gè)虛擬世界的運(yùn)行。但是，在當(dāng)前的電子游戲產(chǎn)業(yè)上，這種高性能要求還是很難滿足。例如，MMORPG（多人在線角色扮演游戲）的《魔獸世界》同時(shí)在線人數(shù)峰值為1230萬(wàn)人，但是這只是在大量的服務(wù)器下的百人游戲。從硬件角度來(lái)說(shuō)，超過(guò)百人的同屏游戲已經(jīng)達(dá)到了硬件設(shè)備成像的分析極限。從程序設(shè)計(jì)軟件上來(lái)說(shuō)，網(wǎng)絡(luò)游戲中存在的“相位技術(shù)”——實(shí)現(xiàn)大量玩家同屏技術(shù)并不是一個(gè)普及技術(shù)。在元宇宙時(shí)代，有些大型互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)提出利用云計(jì)算和邊緣計(jì)算的結(jié)合，對(duì)于高算力低延遲的解決或許是一種新的途徑和方式，在未來(lái)，也許玩家不需要購(gòu)買價(jià)格高昂的硬件設(shè)備，只需要登錄云端就能獲得體驗(yàn)流暢的元宇宙游戲的樂(lè)趣。

3.3通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)——元宇宙游戲的數(shù)據(jù)紐帶

元宇宙的鑰匙是人機(jī)交互技術(shù)，核心是人工智能和高性能處理，鏈接這些的就是通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。當(dāng)前通信網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，我們使用的是5G，但是這對(duì)于元宇宙環(huán)境來(lái)說(shuō)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。有學(xué)者預(yù)計(jì)元宇宙所需帶寬將超過(guò)5G的可用帶寬[15]，當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)可能還無(wú)法滿足元宇宙需求。一些研究表明，云端游戲在線延遲低至23ms時(shí)，用戶的游玩興趣就會(huì)下降[16]。所以，若用戶在沉浸于元宇宙世界的過(guò)程中感受到噪聲和延遲帶來(lái)的畫面滯后感，則體驗(yàn)將非常糟糕。人類大腦對(duì)觸覺(jué)的反應(yīng)只有1ms，而最低的5G延遲在10ms左右，因此，在網(wǎng)絡(luò)擁堵時(shí)會(huì)出現(xiàn)體驗(yàn)不佳的情況。另外，元宇宙的游戲需求真正被激活時(shí)，傳輸并發(fā)倍增，作為游戲用戶，游戲如果發(fā)生網(wǎng)絡(luò)丟包則會(huì)大大影響感官體驗(yàn)。因此，需要有一個(gè)合理的網(wǎng)絡(luò)帶寬分配方式和設(shè)計(jì)方案，能讓每一個(gè)使用游戲產(chǎn)品的用戶都有一個(gè)良好的體驗(yàn)環(huán)境。

3.4物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)——元宇宙游戲與現(xiàn)實(shí)的交點(diǎn)

模擬型游戲的存在正好能夠和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)聯(lián)系起來(lái)。當(dāng)前新興的MR（混合現(xiàn)實(shí)）技術(shù)以工作空間為接口，通過(guò)機(jī)器人進(jìn)行模擬朋友、家庭成員等，人類可以和機(jī)器人進(jìn)行交互和互動(dòng)。不難想象，當(dāng)玩家在將來(lái)體驗(yàn)元宇宙游戲時(shí)，與之互動(dòng)的不單單是其他玩家，也可能是模擬的機(jī)器人在和玩家交流互動(dòng)，這個(gè)游戲世界將變得無(wú)比的豐富多彩。

3.5區(qū)塊鏈技術(shù)——元宇宙游戲時(shí)代的財(cái)產(chǎn)守護(hù)者

區(qū)塊鏈技術(shù)最大的特性就是不可篡改。這就可以為物品加上唯一性認(rèn)證，任何有價(jià)值的東西都可以在區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行跟蹤和交易，從而降低風(fēng)險(xiǎn)和成本。在元宇宙時(shí)代中，在早期的元宇宙游戲項(xiàng)目《第二人生》中玩家可以在其中生活并擁有財(cái)產(chǎn)，但玩家的虛擬物品和財(cái)產(chǎn)其實(shí)不屬于玩家。當(dāng)游戲關(guān)服后，玩家也將一無(wú)所有，并且游戲的發(fā)行商擁有最終解釋權(quán)，玩家的一切也都可以被游戲公司收回。而區(qū)塊鏈技術(shù)就可以避免這樣的問(wèn)題，近年來(lái)，區(qū)塊鏈技術(shù)在元宇宙下衍生了非同質(zhì)化通證（Non-Fungible Token，NFT），這是一種去除了中心化的架構(gòu)方式，其基于區(qū)塊鏈的基本特性，將用戶的虛擬財(cái)產(chǎn)打上認(rèn)證，讓用戶具有完全的白主權(quán)。比如，游戲玩家在元宇宙游戲中獲得的珍稀裝備、卡片或者其他收集品，就可以通過(guò)NFT方式永久持有，并具有處理權(quán)，也可以在游戲外進(jìn)行交易。

從區(qū)塊鏈的功能上來(lái)說(shuō)，它不依賴中心化的協(xié)調(diào)者，可以直接實(shí)現(xiàn)人和人之間的交互，讓人們?cè)诓皇煜?duì)方的情況下進(jìn)行放心交易，又非常契合元宇宙中人和人之間自由化聯(lián)合的理念。在電子游戲流行的情況下，稀有的游戲收集品經(jīng)常能賣出天價(jià)，但是又往往由于網(wǎng)絡(luò)交易的不透明性而衍生出很多交易糾紛和風(fēng)險(xiǎn)，NFT這種元宇宙游戲下的物品財(cái)產(chǎn)保管方式保證了游戲玩家的虛擬財(cái)產(chǎn)不受侵犯。

4結(jié)束語(yǔ)

本文闡述了元宇宙技術(shù)的技術(shù)要點(diǎn)，將人機(jī)交互輸入／輸出技術(shù)、人工智能技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和區(qū)塊鏈技術(shù)作為元宇宙和電子游戲的結(jié)合點(diǎn)，討論并分析了電子游戲在元宇宙環(huán)境下的發(fā)展定位和未來(lái)的發(fā)展可能性。這給電子游戲產(chǎn)業(yè)提供了一個(gè)發(fā)展目標(biāo)。不過(guò)，技術(shù)的發(fā)展也會(huì)帶來(lái)社會(huì)倫理的矛盾，這也是人類在發(fā)展技術(shù)的過(guò)程中需要考慮和注意的。技術(shù)需要良性的引導(dǎo)，這樣電子游戲在元宇宙環(huán)境下才會(huì)有更加廣闊的前景，從而保證虛擬與現(xiàn)實(shí)之間的環(huán)境實(shí)現(xiàn)互動(dòng)和結(jié)合，并推動(dòng)人類社會(huì)不斷發(fā)展。