游戏技术-数实融合进程中的技术新集群

飞龙在天 游戏技术的社会时期（2019年—）1 摘要DIGESTDIGEST作为科学研究和技术研发的副产品，电子游戏自诞生之初就充满着科学属性，其发展和产业化进程进一步孕育了独特、完备、成熟的技术体系，是为游戏技术。游戏技术是指在电子游戏中首次实现规模化应用，以丰富和提升人的交互体验为主要目标的技术集群，包括诞生于其他领域但因为在游戏中实现规模化应用而发展起来的引进性技术和诞生于游戏开发过程中的原生性技术两大类。经过了50多年的成长，因其在电子游戏中应用而形成的可交互、高仿真、强沉浸、精渲染等技术特征，游戏技术正在被逐步应用到数字城市、工业设 计、影 视演 艺等更 多领域。在数字经济和实体经济进入更深更广的融合阶段、整个社会即将迎来虚实共生之际，无论是人工智能、计算机图形学等技术系统中与电子游戏相伴相生、相互促进的技术分支，还是游戏引擎、虚拟人等诞生于电子游戏之中的独特技术，游戏技术凭借游戏体验极致追求的历练和打磨而积累的技术优 势，逐 渐成为众 多 数 实 融 合 新业 务、新业 态、新 场 景的 重要底层技术。放眼未来，数字世界和物理世界的交融预示着人类社会迎来深刻变革，人与社会、人与人、人与物等人类社会运行的三组基本关系正在因为数字化的全面介入而发生质变，出现越 来 越 多的数 实融合 新 形态，形成数字 社 会、数字经济、数字治理中的新场景。新场景意味着需要全新的技术工具来维系社会运行，长期致力于建构数字环境、创造数字化身、打造数字资产的游戏技术，将成为社会数实融合进程中实现可持续发展的强大新能源。摘要 目录目录潜龙在渊：游戏技术的科学时期（1950-1972 年）P8功能初定：游戏技术的前期储备阶段（1950-1961）电子游戏是早期AI与计算机科学的呈现面与实验场 游戏成为人工智能新理论新方法的重要验证平台P9见龙在田：游戏技术的产业时期（1972－2019 年）飞龙在天：游戏技术的社会时期（2019 年—）P13P26走向独立与自我生长：游戏技术的集群孕育阶段（1972－1995 年）专业游戏程序和游戏设备问世并以简单复制实现规模应用人工智能前沿研究成果的应用不断丰富游戏技术集群单元P14上世纪90年代以来游戏技术早期跨界探索游戏技术外溢的社会需求与概念引领全真互联网、元宇宙等成为描绘数实交互场景的新概念数字经济与实体经济的深度融合需要全新的技术工具P27P28“游戏技术”由来及其内涵特征前言：数实融合 动能何在？P2P1游戏的本质：由规则与道具塑造的趣味性活动作为科学研究副产品的电子游戏及其技术属性电子游戏开发日益专业化，推动相关技术走向独立作为一个独立新集群的游戏技术P3P4P5P6数实融合社会中游戏技术创新和发展研判及其对策建议游戏技术在数实融合时代的创新和发展研判 趋势一：共融——游戏技术作为数字经济新基建带动相关业态深度融合发展趋势二：共振——游戏技术作为下一代互联网底层技术推动出现新技术生态趋势三：共生——游戏技术推动数字物理世界交融共生塑造生产生活新场景趋势四：共治——游戏技术催动城市数字孪生以扩展管理边界实现全域协同趋势五：共享——游戏技术助力公共文化资源资产数字化实现广泛传播传承P44P45 推动游戏技术引领数实融合时代的建议和对策制定相关政策推动游戏技术实现跨界广泛应用建立游戏技术研发、展示和应用推广服务平台推动行业建设游戏技术跨界应用创新服务平台加强以游戏技术为切入点的数实融合进程研究作为数实融合社会下一代重要基础设施的游戏技术打造有助于显著提升生产效率的数字环境打造有助于便利穿梭虚实空间的数字化身打造有助于公共资源开放共享的数字资产P30在跨界中加速自生长的游戏技术新集群知识图谱P37动能初现：游戏技术的早期萌芽阶段（1961-1972）全新趣味体验让电子游戏开始成为独立的文化产品电子游戏商业化尝试为游戏技术规模应用奠定基础P11技术积累与体系渐成：游戏技术的集群成长阶段（1995－2016 年）专有技术迭出大幅提升游戏交互体验，技术体系逐渐完善互联网普及带来的用户增量推动游戏技术系统性规模应用P15海量需求与智能交互：游戏技术的集群成熟阶段（2016 －2019 年）满足移动互联网用户海量需求的规模应用成为关键技术特征海量数据与设备迭代促进游戏的智慧进化并塑成交互新体验P21CATALOGUEP43 1前言 数实融合 动能何在？数实融合 动能何在？前言PREFACE2022年1月，微软宣布以687亿美元现金收购电子游戏巨头动视暴雪，引起业界轰动。微软总裁萨蒂亚·纳德拉在给员工的邮件中这样解释这起收购案背后的战略考量：“今天，游戏是规模最大、发展最快的娱乐形式。随着数字世界和现实世界的融合，游戏将在元宇宙平台的发展中发挥关键作用”。对于元宇宙的具体形态，众说纷纭。唯一的共识，是我们正处于互联网技术和范式变革的前夜，而虚实融合的元宇宙是大家对下一代互联网形态的概念性想象，是对未来人机交互、人人交互想象的合集。纳德拉如此突出游戏在元宇宙时代的关键意义，有其为收购正名的因素，更有其谋划未来的战略眼光。对于微软来说，收购暴雪，不仅意在保守其游戏产业上的优势，更希望籍此在下一代互联网技术、平台和规则的竞争中占得先机。回顾计算机科学和人工智能的技术发展史，从1948年图灵的开创性的“智能机器”论文，到 香农“计算 机下 棋 程 序 ” 研 究，到大 家 熟 悉 的深 蓝、A lpha G o，信 息 技 术 和 人 工 智 能 的 研究和发展与游戏相伴相生。当代游戏产业不仅仅是计算机技术发展的受益者，也是技术发展的孵化器和推进剂。自上世纪70年代以来游戏已逐渐发展成为一个重要的产业部门，不断扩展、丰富人们的交互空间与交往方式。在50多年的发展历程中，游戏经历了从无到有、从局域网到广域网、从完全虚拟到虚实结合等一系列发展阶段，其间孵化、催生的大量技术外溢到其他产业，其商业和社会价值已经永远超越游戏产业的意义。我国科技界也非常重视对游戏相关技术 的 研 究 。早 在 2 0 0 3 年 ，“ 8 6 3 计 划 ” 中 就 纳入了“网络游戏通用引擎研究及示范产品开发”和“智能化人机交互网络示范应用”两个国家级科研项目。但之后很长一段时间，由于种种原因，在“硅谷”和“好莱坞”之间游走的游戏，被轻易地订上了各种 标 签。当公 众 议 及 游 戏 时，主导 话语的往往情绪而非观点，是道德焦虑而非理性的分析。这种情绪性的价值判断，不利于我们理解游戏及其背后技术的全貌。微软收购案背后的下一代互联网技术和规则竞争，我国数实融合整体战略的明晰，给了我们理性探讨游戏和游戏技术的机会。具体而 言，游 戏 产业的 技 术 图谱，给下一 代互 联网提供了哪些可能性？在数实融合这一技术和社会新形态中，这些技术孕育和满足了哪些新需求？游戏超级数字场景所孕育的技术集群，能 否为 数 实 融 合 提 供 重 要 助 力，并 演 变 为国家创新系统重要组成部分，助力国家间的科技竞争？我们希望以本报告为起点，回到历史，从科技发展史的角度，梳理游戏技术的内涵与特征、发展历程，分析及其在未来数实融合社会中的功能与价值，从而重新认识游戏产业所蕴含的技术创新价值，更好地发挥游戏技术在未来数实融合社会发展过程中的作用。 游戏技术 由来及其内涵特征2由来及其内涵特征游戏技术游戏与人类文明相伴而生，已历经数千年的发展过程，是社会生产力发展到一定阶段而出现的一种社会文化现象。古希腊哲学家柏拉图认为，游戏是人类为满足生存需要而进行的模仿活动。游戏的内容和形式源自于人们的生产生活实践，是对自然界及社会运行规则的一种抽象。在柏拉图看来，游戏是幼儿进入社会之前，为掌握社会技能所进行的一种预前训练。因此游戏中常常会使用现实社会中的规则、技能、工具。从传统社会的机械机器，到数字社会的计算机和智能手机，游戏往往是人们掌握这些新知识、新工具，及新规则的重要途径。 游戏技术 由来及其内涵特征3由规则与道具塑造的趣味性活动游戏的本质游戏的历史可以追溯到人类文明诞生之初，当先民们完成了基本采集渔猎生产活动，在大量的闲暇时间中逐渐出现了早期简单的趣味性活动。位于保加利亚西北部的马古拉洞穴壁画涵盖了旧石器时代后期、新石器时代和青铜时代早期的一些绘画作品，描绘了舞蹈的女人、跳舞和打猎的男人、带有面具的男人、大型动物、太阳、星辰、各种劳动工具和植物，形象地展示了巴尔干半岛独特的舞蹈、宗教仪式、祈祷方式、狩猎场景以及劳动工具。出土于中国河南省舞阳县贾湖遗址距今7800-9000年的骨笛是中国最早的乐器实物，能够吹出有节奏的音符，可以用来演奏现代五声阶曲子。早期先民们拥有很多闲暇时间，在生产活动之余逐渐创造了很多趣味性活动，其中一些有一定的规则、有来有往的互动或博弈形态的活动，我们称之为游戏。游戏是一种非常古老的社会互动的表达形式，英文“Game”中本身包括“规则”“博弈”的含义。游戏常常脱胎于生产活动或者社会交往，如来自于集体狩猎场景的追逐嬉戏，或来自于物物交易的代币博弈，等等。游戏常常作为人类幼儿走入社会的必修课，是获得生产技能和理解社会结构的重要场景。游戏问世之后，便随着人类社会复杂程度的提升而有了越来越多的元素和变化，进而也产生了更丰富的趣味性。诞生于古埃及、距今约有5500年的Senet（可能是世界上最早最为完整和要素齐备的棋盘游戏），2004年伊朗出土的5000年前的六面骰子和双陆棋棋盘，《墨子·公输》中记载的“子墨子解带为城，以牒为械”的类积木等等。这些相比于远古时期已经更为繁复的游戏，开始有了明确的规则设计和简单的活动道具。规则设计与活动道具是游戏重要的两个要素，公平的规则设计与恰当的道具使用都能够提高游戏的趣味性，更好地实现对社会结构和社会活动的模拟，完成社会性习得的主要目的。人们喜欢游戏胜于一般的简单休闲活动，是由于游戏参与方的实时互动游戏变化多端，特别是强弱、胜败等彰显个体身体优势或心智优势的过程，能够挑动人类底层的本能和情感，由此带来的感官愉悦和心理满足进一步增加了游戏的趣味，参与游戏的主体也在这一过程中掌握了更多的社会知识和技能。互动性是游戏区别于其他文化活动的显著特征，游戏来源于社会活动的抽象，因此游戏需要参与者首先认同抽象出来的规则，并在规则约束下及时做出恰当反应，这种认同是没有任何强制力作为保障，如果参与者不能自发认同规则并且通过想象力代入游戏角色，游戏就无法进行下去。因此从这个意义上可以说，游戏是简化后的社会关系，即在一定条件下反映人与社会、人与人、人与物（自然）的关系的一种趣味性活动。 游戏技术 由来及其内涵特征4作为科学研究副产品的电子游戏及其技术属性电子游戏是当今游戏的主要形式，如不做特别说明，本报告中主要讨论的是电子游戏。游戏需要一定的规则设计和道具使用，我们常常用道具来进行游戏类型的划分，如棋类游戏、球类游戏等。在计算机出现以后，人们通常将运行在电子设备平台之上的游戏称之为电子游戏，电子游戏是如今全球最普遍的游戏形态之一，几乎和计算机科学同时出现。1946年计算机诞生，1948年计算机先驱Alan Mathison Turing（艾伦·麦席森·图灵）就在论文中提到了人工智能研究与游戏的关系，认为棋类游戏是展示机器“思维”能力的重要场域。图灵甚至写了一个当时的计算机还无法运行的“游戏规则”代码-国际象棋程序。游戏因其规则的明晰性、边界的严格性及过程的博弈性等属性，天然地成为了研究和验证人工智能的重要工具。这一类用于科学活动的游戏常常被称之为功能性游戏。当时一些人工智能研究先驱为验证、推进其人工智能理论创新（如极小极大搜索法），先后发明了验证和展示人工智能算法的井字游戏、网球游戏、国际象棋、跳棋等，这些研究成果也成为了电子游戏的早期雏形。随着人工智能研究领域愈发成熟，先后出现了启发式搜索法、棋步剪枝法等人 工 智 能 新 发 展 ，与 之 相 适 配 的 电 子 游 戏 形 态 的科研成果也逐渐增多。早期游戏与科学研究两者是一体两面的关系，但有意思的是这些功能性游戏由于采用了计算机作为全新的游戏载体并带来了很好的趣味性体验，