تصميم قوانين الفيزياء للعالم الافتراضي: تحقيق التوازن بين المتعة وكفاءة الحساب

كمنشئي مجال الرقمية، نحن ملتزمون بإنشاء بيئات افتراضية جذابة وممتعة للمستخدمين. يتطلب ذلك منا البحث عن توازن بين تصميم قوانين الفيزياء الرقمية التي تسمح بظهور سلوكيات معقدة وغير متوقعة وضمان أن البنية التحتية يمكن أن تدعم هذه السلوكيات. لتحقيق هذا الهدف، يجب علينا النظر في ثلاثة أبعاد رئيسية لقوانين الفيزياء الرقمية: الزمن، شكل القوانين، ونطاق تطبيق القوانين.

إن مرور الوقت في العالم الافتراضي هو في الواقع تطبيق متكرر للقوانين الفيزيائية على نفسها. كل تطبيق منفصل يمثل "لحظة" في تدفق الوقت في العالم. إحدى الطرق لتصميم زمن العالم هي جعله يتقدم بالتزامن مع الزمن الحقيقي. في العالم الافتراضي القائم على blockchain، يرتبط كل كتلة بكمية معينة من اللحظات التي تمر في العالم، بغض النظر عن نوع المعاملات التي تحتوي عليها الكتلة. هذه الطريقة المعروفة باسم "الوقت المتزامن" يمكن أن تعزز اهتمام المستخدمين بالعالم، حيث يمكنهم مراقبة نتائج أفعالهم في الوقت الحقيقي. بالإضافة إلى ذلك، سيؤدي ذلك إلى استمرار مرور الوقت داخل العالم، مما يؤدي إلى تحديث العالم باستمرار وبالتالي تعزيز حدوث سلوكيات مثيرة للاهتمام.

ومع ذلك، فإن لهذه الطريقة عيوباً أيضاً. غالباً ما تتطلب الفترات الزمنية الأطول المزيد من موارد الحساب، مما يمكن أن يتجاوز بسرعة قدرة النظام على التحمل. كما أن تنفيذ هذا النظام على سلسلة الكتل التقليدية قد يواجه تحديات، حيث يجب أن يتم تشغيل جميع التغييرات على السلسلة من خلال معاملات المستخدمين الخارجيين.

كبديل للوقت المتزامن، لا تتطلب الوقت غير المتزامن أن يتقدم الوقت العالمي مع تقدم الوقت الفعلي. بدلاً من ذلك، يتقدم الوقت بناءً على أحداث معينة (عادةً ما تكون عمليات المستخدم). تنتمي ألعاب اللوحة التقليدية التي لا تتضمن مؤقتاً إلى هذه الفئة. الوقت غير المتزامن أسهل في التنفيذ على السلسلة لأنه يتوافق مع النموذج الذي تدعمه تصميمات blockchain. ومع ذلك، فإنه يضحي أيضًا ببعض الميزات التي قد تجعل العالم أكثر إثارة للاهتمام.

يحتاج بناة العوالم أيضًا إلى اتخاذ قرار بشأن ما إذا كانت القواعد الرياضية التي تتحكم في العالم الافتراضي يجب أن تتبع الشكل المفتوح أو الشكل المغلق. التعبيرات في الشكل المغلق لها عدد ثابت من العمليات. أما بالنسبة للتعبيرات في الشكل المفتوح (أو التكراري)، فإن عدد العمليات يتزايد بناءً على المتغيرات المعطاة. في ظل التعبيرات في الشكل المفتوح، لا يمكن حساب الحالة المستقبلية للعالم إلا من خلال تطبيق قواعد العالم بشكل متكرر على الحالة المعروفة. عادةً ما تنتمي البيئات المعقدة في الوقت الحقيقي إلى هذه الفئة. من ناحية أخرى، تتيح التعبيرات في الشكل المغلق حساب أي حالة مستقبلية في وقت ثابت بناءً على الحالة السابقة والوقت المنقضي (بافتراض عدم وجود أي عمليات مستخدم مستقبلية ستغير الحالة).

يمكن أن تجعل التعبيرات المفتوحة العالم الافتراضي أكثر إثارة، لأنها تشبه العالم الحقيقي، حيث كلاهما قابل للتنبؤ بشكل محدود. يتطلب التنبؤ بالحالة المستقبلية للعالم مزيدًا من الوقت وموارد الحوسبة. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن تنشأ سلوكيات ماكرو غير متوقعة من تفاعلات ميكرو بسيطة. في عالم تسيطر عليه التعبيرات المغلقة، تحدث هذه السلوكيات المفاجئة عادةً فقط في الخارج، من خلال تصرفات المستخدم، وليس ضمن النطاق الفيزيائي للعالم نفسه.

تتعلق الموازنة بين أشكال التعبير المفتوحة والمغلقة بتوازن مشابه للوقت. قد تقلل أشكال التعبير المغلقة من الاهتمام المحتمل للعالم، لكنها تجعلها أكثر كفاءة من الناحية الحسابية. يمكن استخدام أشكال التعبير المغلقة مع الوقت المتزامن أو غير المتزامن. عند تنفيذها على blockchain، إذا كان الوقت متزامنًا، فإن أشكال التعبير المغلقة لها فوائد كبيرة مقارنة بأشكال التعبير المفتوحة. نظرًا لأن تكلفة أي فترة زمنية هي ثابتة، يمكن تصميم العالم بحيث يتم تحديث حالة السلسلة فقط عندما يرسل المستخدم معاملة، لكنها تُضبط على الحالة التي مرت منذ آخر تحديث.

في العالم الحقيقي، يمر الوقت في كون قد يكون غير محدود (على الرغم من وجود بعض التعقيدات النسبية). لكن في العالم الافتراضي، الوضع ليس كذلك.

أولاً، قد تكون العوالم الافتراضية محدودة بشكل واضح. مع زيادة الحجم، غالبًا ما تزداد إمكانيات المرح، في عالم يتكون من عدد كبير من المجرات، سيكون المرح أكثر حدوثًا مما هو عليه في عالم يتكون من عدد قليل من الذرات، ولكن ستزداد تكاليف الحساب. ترتبط هاتان العلاقتان ارتباطًا وثيقًا بالتوازنين المذكورين سابقًا: مرور الوقت وشكل القواعد الفيزيائية.

ثانياً، لا يجب أن يكون الوقت في العالم الافتراضي موجوداً في كل مكان. لتخفيف العبء الحسابي على العالم، يمكن تقسيم العالم إلى مناطق منفصلة، حيث تختلف طريقة مرور الوقت في هذه المناطق. على سبيل المثال، يمكن استخدام قوانين فيزيائية أكثر تعقيداً وتكلفة في المناطق التي تشهد نشاطاً من المستخدمين، بينما يمكن استخدام قوانين فيزيائية أبسط في المناطق الخالية من النشاط. العيب في هذه الطريقة مزدوج: فهي تجعل العالم يبدو غير متناسق ويفتقر إلى الكمال، مما يحد أيضاً من مساحة تصميم قوانين العالم، ويشكل عبئاً على منشئي العالم لتجنب إرباك المستخدمين؛ كما أنها تحد من كيفية انتشار السببية في العالم، لأنه إذا كان هناك تجميد زمني بين منطقة وأخرى، فلن تؤثر الأفعال في إحداهما على الأخرى. حجم المنطقة التي تنطبق عليها القوانين الفيزيائية هو اعتبار تصميم رئيسي، لأنه سيؤثر على الموارد المطلوبة للعالم ومستوى المرح الذي يمكن أن يحققه.

لإنشاء عالم افتراضي مثير وجذاب، يجب تحقيق توازن دقيق بين كفاءة الحساب والمتعة. وهذا يشمل تحديد نوع الوقت المستخدم (متزامن أو غير متزامن)، بالإضافة إلى تقييم شكل القواعد الفيزيائية التي ستتحكم في العالم. حجم منطقة التطبيق الفيزيائي هو عنصر رئيسي آخر. من خلال اتخاذ هذه الخيارات بعناية، يمكن لبناة العوالم تحقيق المتعة مع الحفاظ على عبء الحساب للعالم تحت السيطرة، كما يمكنهم خلق قاعدة إبداعية غنية للغاية للمطورين الآخرين.