Дизайн фізичних законів віртуального світу: баланс між цікавістю та обчислювальною ефективністю

Як творці у цифровій сфері, ми прагнемо створити для користувачів захоплююче та цікаве віртуальне середовище. Це вимагає від нас пошуку балансу між проектуванням цифрових фізичних правил, які дозволяють виникати складним та неочікуваним поведінкам, та забезпеченням того, щоб інфраструктура могла підтримувати ці поведінки. Для досягнення цієї мети ми повинні врахувати три ключові виміри цифрових фізичних законів: час, форму правил та сферу застосування правил.

Протікання часу у віртуальному світі насправді є ітеративним застосуванням фізичних законів до самого себе. Кожне дискретне застосування представляє собою "мить" у потоці світового часу. Один із способів проектування світового часу полягає в синхронізації його з реальним часом. У віртуальному світі на базі блокчейну кожен блок відповідає певній кількості митей, що минули в світі, незалежно від того, які транзакції містяться в блоці. Цей метод, відомий як "синхронізований час", може підвищити інтерес користувачів до світу, оскільки вони можуть в реальному часі спостерігати результати своїх дій. Крім того, це призводить до безперервного протікання часу в світі, світ постійно оновлюється, що сприяє виникненню цікавих дій.

Однак цей підхід також має недоліки. Довші часові проміжки зазвичай потребують більше обчислювальних ресурсів, що швидко може перевищити можливості системи. Реалізація такої системи на звичайному блокчейні також може зіткнутися з викликами, оскільки всі зміни в ланцюгу повинні бути ініційовані транзакціями зовнішніх користувачів.

Як альтернатива синхронному часу, асинхронний час не вимагає, щоб світовий час йшов вперед разом з реальним часом. Натомість час просувається вперед відповідно до певних подій (зазвичай дій користувача). Традиційні настільні ігри, які не включають таймер, належать до цієї категорії. Асинхронний час легше реалізувати в блокчейні, оскільки він відповідає моделям, підтримуваним дизайном блокчейну. Однак він також жертвує деякими функціями, які могли б зробити світ більш цікавим.

Світобудівники також повинні вирішити, чи буде контроль математичних правил віртуального світу відкритою чи закритою формою. Закриті формули мають фіксовану кількість операцій. У випадку відкритих формул (або рекурсивних) кількість операцій збільшується в залежності від заданих змінних. У рамках відкритих формул майбутній стан світу можна обчислити лише шляхом повторного застосування правил світу до відомого стану. Складні реальні середовища зазвичай належать до цієї категорії. З іншого боку, закриті формули дозволяють обчислити будь-який майбутній стан за постійний час, виходячи з минулих станів і витраченого часу (при умові, що жодні майбутні дії користувачів не змінять стан).

Відкриті вираження можуть зробити віртуальний світ більш цікавим, оскільки вони подібні до реального світу, обидва є обмежено передбачуваними. Щоб передбачити майбутній стан світу, потрібно все більше часу та обчислювальних ресурсів. Крім того, неочікувана макро поведінка може виникнути з простих мікроінтеракцій. У світі, контрольованому закритими вираженнями, ці спонтанні поведінки зазвичай відбуваються лише зовні, через дії користувачів, а не в фізичних межах самого світу.

Цей компроміс між відкритими та закритими формами вираження пов'язаний із балансом, подібним до часу. Закриті форми вираження можуть зменшити потенційний інтерес світу, але вони також роблять його обчислювально більш ефективним. Закриті форми вираження можуть використовуватися разом із синхронізованим або не синхронізованим часом. Коли їх впроваджують у блокчейн, у разі синхронізації часу закриті форми вираження мають значну перевагу над відкритими формами. Оскільки витрати на будь-яку тривалість часу є постійними, світ можна спроектувати так, щоб оновлювати статус в ланцюгу лише тоді, коли користувач надсилає транзакцію, але він налаштовується на статус, що минув з моменту останнього оновлення.

У реальному світі час одночасно тече в можливому безмежному всесвіті (хоча існують деякі складнощі теорії відносності). Але у віртуальному світі ситуація не така.

По-перше, віртуальний світ може бути очевидно обмеженим. Зі збільшенням масштабу можливості розваг зазвичай зростають, у світі, що складається з великої кількості галактик, розваги відбуватимуться частіше, ніж у світі, що складається з невеликої кількості атомів, але також зростатимуть витрати на обчислення. Обидва ці зв'язки тісно пов'язані з двома компромісами, згаданими раніше: плином часу та формою фізичних правил.

По-друге, час у віртуальному світі не обов'язково має бути всюди. Щоб зменшити обчислювальне навантаження світу, його можна розділити на дискретні області, в яких час плине по-різному. Наприклад, в областях з активністю користувачів можна використовувати більш складні та дорогі фізичні закони, тоді як в областях без активності можна застосовувати більш прості фізичні закони. Недолік цього підходу подвійний: він робить світ несумісним і позбавленим цілісності, що також обмежує простір дизайну світових законів і створює для творців світу тягар уникнення плутанини для користувачів; він також обмежує спосіб поширення причинно-наслідкових зв'язків у світі, оскільки якщо простір між однією областю та іншою заморожений у часі, то дії в одній області не вплинуть на іншу. Розмір області, в якій застосовуються фізичні закони, є основним фактором дизайну, який вплине на ресурси, необхідні для світу, та на рівень його цікавості.

Щоб створити цікавий і захоплюючий віртуальний світ, необхідно ретельно збалансувати обчислювальну ефективність і розважальність. Це включає в себе визначення типу часу, який буде використовуватися (синхронний чи асинхронний), а також оцінку форми фізичних правил, які будуть контролювати світ. Розмір фізично застосовної області є ще одним ключовим фактором. Ретельно обираючи ці варіанти, творці світів можуть не лише досягти розважальності, зберігаючи обчислювальне навантаження світу під контролем, але й створити надзвичайно багатий творчий фундамент для інших розробників.