游戲技術(shù)-數(shù)實(shí)融合進(jìn)程中的技術(shù)新集群

1、目錄 CATALOGUEP1 前言：數(shù)實(shí)融合 動(dòng)能何在？P2 “游戲技術(shù)”由來及其內(nèi)涵特征P3 游戲的本質(zhì)：由規(guī)則與道具塑造的趣味性活動(dòng) P4 作為科學(xué)研究副產(chǎn)品的電子游戲及其技術(shù)屬性P5 電子游戲開發(fā)日益專業(yè)化，推動(dòng)相關(guān)技術(shù)走向獨(dú)立 P6 作為一個(gè)獨(dú)立新集群的游戲技術(shù)P8 潛龍?jiān)跍Y：游戲技術(shù)的科學(xué)時(shí)期（1950-1972 年）P9 功能初定：游戲技術(shù)的前期儲(chǔ)備階段（1950-1961）電子游戲是早期 AI 與計(jì)算機(jī)科學(xué)的呈現(xiàn)面與實(shí)驗(yàn)場游戲成為人工智能新理論新方法的重要驗(yàn)證平臺(tái)P26 飛龍?jiān)谔欤河螒蚣夹g(shù)的社會(huì)時(shí)期（2019 年）P27 上世紀(jì) 90 年代以來游戲技術(shù)早期跨界探索 P28 游戲技

2、術(shù)外溢的社會(huì)需求與概念引領(lǐng)全真互聯(lián)網(wǎng)、元宇宙等成為描繪數(shù)實(shí)交互場景的新概念數(shù)字經(jīng)濟(jì)與實(shí)體經(jīng)濟(jì)的深度融合需要全新的技術(shù)工具P30 作為數(shù)實(shí)融合社會(huì)下一代重要基礎(chǔ)設(shè)施的游戲技術(shù)打造有助于顯著提升生產(chǎn)效率的數(shù)字環(huán)境打造有助于便利穿梭虛實(shí)空間的數(shù)字化身打造有助于公共資源開放共享的數(shù)字資產(chǎn)P37 在跨界中加速自生長的游戲技術(shù)新集群知識(shí)圖譜P13P11 動(dòng)能初現(xiàn)：游戲技術(shù)的早期萌芽階段（1961-1972）全新趣味體驗(yàn)讓電子游戲開始成為獨(dú)立的文化產(chǎn)品電子游戲商業(yè)化嘗試為游戲技術(shù)規(guī)模應(yīng)用奠定基礎(chǔ)見龍?jiān)谔铮河螒蚣夹g(shù)的產(chǎn)業(yè)時(shí)期（1972 2019 年）P14 走向獨(dú)立與自我生長：游戲技術(shù)的集群孕育階段（1972

3、 1995 年）專業(yè)游戲程序和游戲設(shè)備問世并以簡單復(fù)制實(shí)現(xiàn)規(guī)模應(yīng)用人工智能前沿研究成果的應(yīng)用不斷豐富游戲技術(shù)集群單元P15 技術(shù)積累與體系漸成：游戲技術(shù)的集群成長階段（1995 2016 年）專有技術(shù)迭出大幅提升游戲交互體驗(yàn)，技術(shù)體系逐漸完善互聯(lián)網(wǎng)普及帶來的用戶增量推動(dòng)游戲技術(shù)系統(tǒng)性規(guī)模應(yīng)用P21 海量需求與智能交互：游戲技術(shù)的集群成熟階段（2016 2019 年）滿足移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)用戶海量需求的規(guī)模應(yīng)用成為關(guān)鍵技術(shù)特征海量數(shù)據(jù)與設(shè)備迭代促進(jìn)游戲的智慧進(jìn)化并塑成交互新體驗(yàn)P43 數(shù)實(shí)融合社會(huì)中游戲技術(shù)創(chuàng)新和發(fā)展研判及其對(duì)策建議P44 游戲技術(shù)在數(shù)實(shí)融合時(shí)代的創(chuàng)新和發(fā)展研判趨勢一：共融游戲技術(shù)作為數(shù)

4、字經(jīng)濟(jì)新基建帶動(dòng)相關(guān)業(yè)態(tài)深度融合發(fā)展趨勢二：共振游戲技術(shù)作為下一代互聯(lián)網(wǎng)底層技術(shù)推動(dòng)出現(xiàn)新技術(shù)生態(tài)趨勢三：共生游戲技術(shù)推動(dòng)數(shù)字物理世界交融共生塑造生產(chǎn)生活新場景趨勢四：共治游戲技術(shù)催動(dòng)城市數(shù)字孿生以擴(kuò)展管理邊界實(shí)現(xiàn)全域協(xié)同趨勢五：共享游戲技術(shù)助力公共文化資源資產(chǎn)數(shù)字化實(shí)現(xiàn)廣泛傳播傳承P45 推動(dòng)游戲技術(shù)引領(lǐng)數(shù)實(shí)融合時(shí)代的建議和對(duì)策制定相關(guān)政策推動(dòng)游戲技術(shù)實(shí)現(xiàn)跨界廣泛應(yīng)用建立游戲技術(shù)研發(fā)、展示和應(yīng)用推廣服務(wù)平臺(tái)推動(dòng)行業(yè)建設(shè)游戲技術(shù)跨界應(yīng)用創(chuàng)新服務(wù)平臺(tái)加強(qiáng)以游戲技術(shù)為切入點(diǎn)的數(shù)實(shí)融合進(jìn)程研究目錄前言PREFACE數(shù)實(shí)融合 動(dòng)能何在？2022 年 1 月，微軟宣布以 687 億美元現(xiàn)金收購電子游戲巨

5、頭動(dòng)視暴雪，引起業(yè)界轟動(dòng)。微軟總裁薩蒂亞納德拉在給員工的郵件中這樣解釋這起收購案背后的戰(zhàn)略考量：“今天，游戲是規(guī)模最大、發(fā)展最快的娛樂形式。隨著數(shù)字世界和現(xiàn)實(shí)世界的融合，游戲?qū)⒃谠钪嫫脚_(tái)的發(fā)展中發(fā)揮關(guān)鍵作用”。對(duì)于元宇宙的具體形態(tài)，眾說紛紜。唯一的共識(shí)，是我們正處于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和范式變革的前夜，而虛實(shí)融合的元宇宙是大家對(duì)下一代互聯(lián)網(wǎng)形態(tài)的概念性想象，是對(duì)未來人機(jī)交互、人人交互想象的合集。納德拉如此突出游戲在元宇宙時(shí)代的關(guān)鍵意義，有其為收購正名的因素，更有其謀劃未來的戰(zhàn)略眼光。對(duì)于微軟來說，收購暴雪，不僅意在保守其游戲產(chǎn)業(yè)上的優(yōu)勢，更希望籍此在下一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、平臺(tái)和規(guī)則的競爭中占得先機(jī)?；仡櫽?jì)

6、算機(jī)科學(xué)和人工智能的技術(shù)發(fā)展史，從194 8 年圖靈的開創(chuàng)性的“智能機(jī)器”論文，到香農(nóng)“計(jì)算機(jī)下棋程序”研究，到大家熟悉的深藍(lán)、Alpha Go，信息技術(shù)和人工智能的研究和發(fā)展與游戲相伴相生。當(dāng)代游戲產(chǎn)業(yè)不僅僅是計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的受益者，也是技術(shù)發(fā)展的孵化器和推進(jìn)劑。自上世紀(jì) 70 年代以來游戲已逐漸發(fā)展成為一個(gè)重要的產(chǎn)業(yè)部門，不斷擴(kuò)展、豐富人們的交互空間與交往方式。在 50 多年的發(fā)展歷程中，游戲經(jīng)歷了從無到有、從局域網(wǎng)到廣域網(wǎng)、從完全虛擬到虛實(shí)結(jié)合等一系列發(fā)展階段，其間孵化、催生的大量技術(shù)外溢到其他產(chǎn)業(yè)，其商業(yè)和社會(huì)價(jià)值已經(jīng)永遠(yuǎn)超越游戲產(chǎn)業(yè)的意義。我國科技界也非常重視對(duì)游戲相關(guān)技術(shù)的研究。早

7、在 2003 年，“863 計(jì)劃”中就納入了“網(wǎng)絡(luò)游戲通用引擎研究及示范產(chǎn)品開發(fā)”和“智能化人機(jī)交互網(wǎng)絡(luò)示范應(yīng)用”兩個(gè)國家級(jí)科研項(xiàng)目。但之后很長一段時(shí)間，由于種種原因，在 “硅谷”和“好萊塢”之間游走的游戲，被輕易地訂上了各種標(biāo)簽。當(dāng)公眾議及游戲時(shí)，主導(dǎo)話語的往往情緒而非觀點(diǎn)，是道德焦慮而非理性的分析。這種情緒性的價(jià)值判斷，不利于我們理解游戲及其背后技術(shù)的全貌。微軟收購案背后的下一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和規(guī)則競爭，我國數(shù)實(shí)融合整體戰(zhàn)略的明晰，給了我們理性探討游戲和游戲技術(shù)的機(jī)會(huì)。具體而言，游戲產(chǎn)業(yè)的技術(shù)圖譜，給下一代互聯(lián)網(wǎng)提供了哪些可能性？在數(shù)實(shí)融合這一技術(shù)和社會(huì)新形態(tài)中，這些技術(shù)孕育和滿足了哪些新需求

8、？游戲超級(jí)數(shù)字場景所孕育的技術(shù)集群，能否為數(shù)實(shí)融合提供重要助力，并演變?yōu)閲覄?chuàng)新系統(tǒng)重要組成部分，助力國家間的科技競爭？我們希望以本報(bào)告為起點(diǎn)，回到歷史，從科技發(fā)展史的角度，梳理游戲技術(shù)的內(nèi)涵與特征、發(fā)展歷程，分析及其在未來數(shù)實(shí)融合社會(huì)中的功能與價(jià)值，從而重新認(rèn)識(shí)游戲產(chǎn)業(yè)所蘊(yùn)含的技術(shù)創(chuàng)新價(jià)值，更好地發(fā)揮游戲技術(shù)在未來數(shù)實(shí)融合社會(huì)發(fā)展過程中的作用。前言數(shù)實(shí)融合 動(dòng)能何在？2由 游來 戲及 技其 術(shù)內(nèi)涵特征游戲技術(shù)由來及其內(nèi)涵特征 游戲與人類文明相伴而生，已歷經(jīng)數(shù)千年的發(fā)展過程，是社會(huì)生產(chǎn)力發(fā)展到一定階段而出現(xiàn)的一種社會(huì)文化現(xiàn)象。古希臘哲學(xué)家柏拉圖認(rèn)為，游戲是人類為滿足生存需要而進(jìn)行的模仿活動(dòng)。游

9、戲的內(nèi)容和形式源自于人們的生產(chǎn)生活實(shí)踐，是對(duì)自然界及社會(huì)運(yùn)行規(guī)則的一種抽象。在柏拉圖看來，游戲是幼兒進(jìn)入社會(huì)之前，為掌握社會(huì)技能所進(jìn)行的一種預(yù)前訓(xùn)練。因此游戲中常常會(huì)使用現(xiàn)實(shí)社會(huì)中的規(guī)則、技能、工具。從傳統(tǒng)社會(huì)的機(jī)械機(jī)器，到數(shù)字社會(huì)的計(jì)算機(jī)和智能手機(jī)，游戲往往是人們掌握這些新知識(shí)、新工具，及新規(guī)則的重要途徑。游戲的本質(zhì)由規(guī)則與道具塑造的趣味性活動(dòng)游戲的歷史可以追溯到人類文明誕生之初，當(dāng)先民們完成了基本采集漁獵生產(chǎn)活動(dòng)，在大量的閑暇時(shí)間中逐漸出現(xiàn)了早期簡單的趣味性活動(dòng)。位于保加利亞西北部的馬古拉洞穴壁畫涵蓋了舊石器時(shí)代后期、新石器時(shí)代和青銅時(shí)代早期的一些繪畫作品，描繪了舞蹈的女人、跳舞和打獵的男

10、人、帶有面具的男人、大型動(dòng)物、太陽、星辰、各種勞動(dòng)工具和植物，形象地展示了巴爾干半島獨(dú)特的舞蹈、宗教儀式、祈禱方式、狩獵場景以及勞動(dòng)工具。出土于中國河南省舞陽縣賈湖遺址距今 7800-9000 年的骨笛是中國最早的樂器實(shí)物，能夠吹出有節(jié)奏的音符，可以用來演奏現(xiàn)代五聲階曲子。早期先民們擁有很多閑暇時(shí)間，在生產(chǎn)活動(dòng)之余逐漸創(chuàng)造了很多趣味性活動(dòng)，其中一些有一定的規(guī)則、有來有往的互動(dòng)或博弈形態(tài)的活動(dòng)，我們稱之為游戲。游戲是一種非常古老的社會(huì)互動(dòng)的表達(dá)形式，英文“Game”中本身包括“規(guī)則”“博弈”的含義。游戲常常脫胎于生產(chǎn)活動(dòng)或者社會(huì)交往，如來自于集體狩獵場景的追逐嬉戲，或來自于物物交易的代幣博弈，等

11、等。游戲常常作為人類幼兒走入社會(huì)的必修課，是獲得生產(chǎn)技能和理解社會(huì)結(jié)構(gòu)的重要場景。游戲問世之后，便隨著人類社會(huì)復(fù)雜程度的提升而有了越來越多的元素和變化，進(jìn)而也產(chǎn)生了更豐富的趣味性。誕生于古埃及、距今約有 5500 年的Senet（可能是世界上最早最為完整和要素齊備的棋盤游戲），2004 年伊朗出土的 5000 年前的六面骰子和雙陸棋棋盤，墨子公輸中記載的“子墨子解帶為城，以牒為械”的類積木等等。這些相比于遠(yuǎn)古時(shí)期已經(jīng)更為繁復(fù)的游戲，開始有了明確的規(guī)則設(shè)計(jì)和簡單的活動(dòng)道具。規(guī)則設(shè)計(jì)與活動(dòng)道具是游戲重要的兩個(gè)要素，公平的規(guī)則設(shè)計(jì)與恰當(dāng)?shù)牡谰呤褂枚寄軌蛱岣哂螒虻娜の缎裕玫貙?shí)現(xiàn)對(duì)社會(huì)結(jié)構(gòu)和社會(huì)活動(dòng)

12、的模擬，完成社會(huì)性習(xí)得的主要目的。人們喜歡游戲勝于一般的簡單休閑活動(dòng)，是由于游戲參與方的實(shí)時(shí)互動(dòng)游戲變化多端，特別是強(qiáng)弱、勝敗等彰顯個(gè)體身體優(yōu)勢或心智優(yōu)勢的過程，能夠挑動(dòng)人類底層的本能和情感，由此帶來的感官愉悅和心理滿足進(jìn)一步增加了游戲的趣味，參與游戲的主體也在這一過程中掌握了更多的社會(huì)知識(shí)和技能?；?dòng)性是游戲區(qū)別于其他文化活動(dòng)的顯著特征，游戲來源于社會(huì)活動(dòng)的抽象，因此游戲需要參與者首先認(rèn)同抽象出來的規(guī)則，并在規(guī)則約束下及時(shí)做出恰當(dāng)反應(yīng)，這種認(rèn)同是沒有任何強(qiáng)制力作為保障，如果參與者不能自發(fā)認(rèn)同規(guī)則并且通過想象力代入游戲角色，游戲就無法進(jìn)行下去。因此從這個(gè)意義上可以說，游戲是簡化后的社會(huì)關(guān)系，即

13、在一定條件下反映人與社會(huì)、人與人、人與物（自然）的關(guān)系的一種趣味性活動(dòng)。游戲技術(shù)由來及其內(nèi)涵特征作為科學(xué)研究副產(chǎn)品的電子游戲及其技術(shù)屬性電子游戲是當(dāng)今游戲的主要形式，如不做特別說明，本報(bào)告中主要討論的是電子游戲。游戲需要一定的規(guī)則設(shè)計(jì)和道具使用，我們常常用道具來進(jìn)行游戲類型的劃分，如棋類游戲、球類游戲等。在計(jì)算機(jī)出現(xiàn)以后，人們通常將運(yùn)行在電子設(shè)備平臺(tái)之上的游戲稱之為電子游戲，電子游戲是如今全球最普遍的游戲形態(tài)之一，幾乎和計(jì)算機(jī)科學(xué)同時(shí)出現(xiàn)。194 6 年計(jì)算機(jī)誕生，194 8 年計(jì)算機(jī)先驅(qū) Alan Mathison Turing（艾倫麥席森圖靈）就在論文中提到了人工智能研究與游戲的關(guān)系，認(rèn)為

14、棋類游戲是展示機(jī)器“思維”能力的重要場域。圖靈甚至寫了一個(gè)當(dāng)時(shí)的計(jì)算機(jī)還無法運(yùn)行的“游戲規(guī)則”代碼 - 國際象棋程序。游戲因其規(guī)則的明晰性、邊界的嚴(yán)格性及過程的博弈性等屬性，天然地成為了研究和驗(yàn)證人工智能的重要工具。這一類用于科學(xué)活動(dòng)的游戲常常被稱之為功能性游戲。當(dāng)時(shí)一些人工智能研究先驅(qū)為驗(yàn)證、推進(jìn)其人工智能理論創(chuàng)新（如極小極大搜索法），先后發(fā)明了驗(yàn)證和展示人工智能算法的井字游戲、網(wǎng)球游戲、國際象棋、跳棋等，這些研究成果也成為了電子游戲的早期雛形。隨著人工智能研究領(lǐng)域愈發(fā)成熟，先后出現(xiàn)了啟發(fā)式搜索法、棋步剪枝法等人工智能新發(fā)展，與之相適配的電子游戲形態(tài)的科研成果也逐漸增多。早期游戲與科學(xué)研究兩

15、者是一體兩面的關(guān)系，但有意思的是這些功能性游戲由于采用了計(jì)算機(jī)作為全新的游戲載體并帶來了很好的趣味性體驗(yàn)，電子游戲開始作為一種傳統(tǒng)意義上的游戲?yàn)槿怂P(guān)注，直到 1962 年出現(xiàn)了第一款非研究屬性的電子游戲Space War（! 太空大戰(zhàn)）。由此，電子游戲誕生，這是計(jì)算機(jī)科學(xué)與人工智能的研究過程中的一次有趣意外。傳統(tǒng)游戲中體現(xiàn)的人與社會(huì)、人與人、人與物的關(guān)注，在電子游戲中直接表現(xiàn)為人機(jī)交互。計(jì)算機(jī)和人工智能為電子游戲帶來了更為豐富的內(nèi)容變化和趣味體驗(yàn)，作為休閑而不是科研的電子游戲開始流行于美國計(jì)算機(jī)科學(xué)相關(guān)研究的各大高校和科研院所師生之間。1972 年第一款家用游戲機(jī)出現(xiàn)，電子游戲正式成為一個(gè)獨(dú)

16、立產(chǎn)業(yè)門類，與之相關(guān)的技術(shù)體系也開啟了獨(dú)立化進(jìn)程。計(jì)算機(jī)科學(xué)中將“ 參與活動(dòng)的對(duì)象，可以相互交流，雙方面互動(dòng)”這樣一種形式定義為“ 交互（interactive）”，即電子游戲所表現(xiàn)出來的狀態(tài)和界面，其中既包括人與計(jì)算機(jī)設(shè)備、軟件的交互，以及人與計(jì)算機(jī)其他用戶的交互。交互是電子游戲的重要屬性，也是電子游戲相關(guān)技術(shù)長期致力于解決和優(yōu)化的主要問題，電子游戲的交互持續(xù)優(yōu)化的過程，就是相關(guān)技術(shù)不斷創(chuàng)新和迭代的過程。交互的優(yōu)化首先表現(xiàn)為主要由互聯(lián)網(wǎng)特別是廣域互聯(lián)網(wǎng)帶來的交互數(shù)量激增。網(wǎng)絡(luò)讓參與到游戲之中的用戶隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)步和成熟呈現(xiàn)出指數(shù)級(jí)增長，1974 年的電子游戲Spasim最多只能支持 32 名

17、玩家。今天，手機(jī)游戲王者榮耀的同時(shí)在線人數(shù)可以達(dá)到 9800 萬人。在這千萬級(jí)實(shí)時(shí)在線用戶的背后，是以億為單位的注冊(cè)用戶數(shù)量。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，電子游戲的相關(guān)技術(shù)已能夠支撐起實(shí)時(shí)海量多元交互的網(wǎng)絡(luò)社會(huì)運(yùn)行。其次，交互的變化還表現(xiàn)為精細(xì)化和智能化。一方面，網(wǎng)絡(luò)游戲的故事設(shè)計(jì)內(nèi)容與形式日益豐富，畫面日益精細(xì)和逼真，如 ACT（動(dòng)作冒險(xiǎn)）、CAG（卡牌）、TCG（養(yǎng)成類）、RTS（實(shí)時(shí)戰(zhàn)略）、MMORPG（大型多人在線角色扮演）等，在玩家之外出現(xiàn)了大量的 NPC 以提高游戲的故事完整性和互動(dòng)性，越來越復(fù)雜的游戲世界和越來越多的參與者帶來了非常新奇的可玩性。另一方面，1958 年著名核物理學(xué)家威廉希金

18、博坦用一臺(tái)示波器和一個(gè)金屬盒子控制器，組成了較為原始的“網(wǎng)球游戲”，示波器上的一個(gè)亮點(diǎn)代表網(wǎng)球，一條線代表球場。而 2011 年在 XBOX 平臺(tái)上線的虛擬網(wǎng)球 4已經(jīng)擁有了和現(xiàn)場直播相似的畫質(zhì)，參與者通過體感控制器，可以在數(shù)字場景中獲得接近真實(shí)物理世界的運(yùn)動(dòng)體驗(yàn)。游戲技術(shù)由來及其內(nèi)涵特征電子游戲開發(fā)日益專業(yè)化，推動(dòng)相關(guān)技術(shù)走向獨(dú)立電子游戲相關(guān)技術(shù)通過不斷優(yōu)化交互來提升游戲體驗(yàn)，形成新的愉悅感和成就感，游戲行業(yè)因此成為最熱衷于交互創(chuàng)新的領(lǐng)域之一。這種優(yōu)化既包括對(duì)游戲規(guī)則的創(chuàng)造，不斷形成新的故事或新的玩法，也包括很多技術(shù)性試驗(yàn)，力求再次創(chuàng)造出“副產(chǎn)品”的歷史性變革，與眾多數(shù)字技術(shù)齊頭并進(jìn)，通過原

19、始創(chuàng)新或組合式創(chuàng)新的新技術(shù)應(yīng)用到游戲之中重塑游戲業(yè)態(tài)，使電子游戲的面貌不斷煥然一新。當(dāng)游戲有了技術(shù)驅(qū)動(dòng)的內(nèi)生力量，一些原發(fā)于游戲場域之中的技術(shù)創(chuàng)新或其他領(lǐng)域尚未形成廣泛應(yīng)用的新技術(shù)就被大量引入游戲這個(gè)數(shù)百萬人沉浸在數(shù)字復(fù)雜環(huán)境中進(jìn)行實(shí)時(shí)交互的超級(jí)場景，從而首次實(shí)現(xiàn)了技術(shù)的規(guī)?；瘧?yīng)用。游戲開發(fā)越來越專業(yè)，相關(guān)技術(shù)區(qū)別于其他技術(shù)體系的特征也越來越明顯，甚至出現(xiàn)了一對(duì)游戲體驗(yàn)的要求越高，游戲世界的界面和內(nèi)容也就越接近于現(xiàn)實(shí)世界，游戲相關(guān)技術(shù)的內(nèi)在發(fā)展動(dòng)力也就越強(qiáng)。上世紀(jì) 90 年代中后期到 21 世紀(jì)初期大型電子游戲和圖形處理器相互推動(dòng)的發(fā)展史至今仍為用戶們津津樂道。一方面高品質(zhì)電子游戲?qū)е铝擞螒蛞?/p>

20、擎等游戲領(lǐng)域?qū)映霾桓F的技術(shù)原創(chuàng)和廣泛應(yīng)用；另一方面也對(duì)算力開發(fā)、芯片運(yùn)算、機(jī)器學(xué)習(xí)、圖像渲染、網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)雀黜?xiàng)技術(shù)提出了更些技術(shù)外溢，在游戲外的領(lǐng)域形成了一些應(yīng)用，讓游戲開發(fā)相關(guān)技術(shù)成為了若干領(lǐng)域的創(chuàng)新引領(lǐng)者。如游戲引擎技術(shù)，在大型 3D 游戲中逐漸成熟以后，在數(shù)字孿生、虛擬仿真、智慧工業(yè)、數(shù)字文保等多領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)應(yīng)用；在游戲中以各種精細(xì)尺度塑造個(gè)性化人物形象并作為用戶數(shù)字化身的虛擬人技術(shù)，如今也在很多消費(fèi)場景中得以應(yīng)用并帶來全新消費(fèi)體驗(yàn)。 2020 年游戲行業(yè)共實(shí)現(xiàn)營業(yè)收入約 2786.87 億元，對(duì)游戲體驗(yàn)的要求越高， 游戲世界的界面和內(nèi)容也就越接近于現(xiàn)實(shí)世界貢獻(xiàn)稅收約為 696.72 億元，就

21、業(yè)崗位約 150 萬個(gè)，成為了重要的數(shù)字經(jīng)濟(jì)部門。據(jù)課題組計(jì)算，游戲技術(shù)直接或間接創(chuàng)造了 1379.5 億元的收入、344.88 億元的稅收和約 74.25 萬個(gè)就業(yè)崗位，說明了游戲行業(yè)是典型的技術(shù)密集型行業(yè)，游戲技術(shù)的進(jìn)步和應(yīng)用是行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的決定性力量。高的要求，游戲?yàn)楹芏嗥渌I(lǐng)域的新技術(shù)提供了首次規(guī)?；瘧?yīng)用場景，也在應(yīng)用中逐漸形成了一些用于游戲開發(fā)和運(yùn)行的專屬技術(shù)。一個(gè)服務(wù)于電子游戲的技術(shù)系統(tǒng)日漸成熟并實(shí)現(xiàn)了獨(dú)立。電子游戲作為一個(gè)兼顧現(xiàn)實(shí)性和想象力的數(shù)字場域，成為很多數(shù)字技術(shù)的天然孵化器和試驗(yàn)田，一批新技術(shù)在游戲仿真的虛擬環(huán)境與海量交互數(shù)據(jù)的孕育和錘煉下逐漸成熟與定型。游戲技術(shù)由來及其

22、內(nèi)涵特征加速的實(shí)時(shí)流體仿真從電影頭號(hào)玩家和失控玩 家到臉書的“元宇宙” 模型，電子游戲?qū)ι鐣?huì)的仿真程度越來越高，現(xiàn)實(shí)世界在數(shù)字化進(jìn)程之中出現(xiàn)了越來越多與游戲形式相仿的數(shù)字場景。數(shù)字世界和物理世界的融合趨勢逐漸深入，引發(fā)了人類傳統(tǒng)交互形式和內(nèi)容的重大變化。幾千年來人們都在和由元素周期表上的物質(zhì)構(gòu)成的對(duì)象在交互，是一個(gè)純物理形態(tài)的世界，受到時(shí)間、空間、經(jīng)典物理學(xué)、經(jīng)典化學(xué)等各種客觀規(guī)律的約束，即便是工業(yè)革命后人們開始和機(jī)器進(jìn)行交互進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)，傳統(tǒng)形態(tài)的人與社會(huì)、人與人、人與物關(guān)系仍未發(fā)生質(zhì)變，直到計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)。計(jì)算機(jī)出現(xiàn)，人類開啟了社會(huì)數(shù)字化進(jìn)程，一個(gè)以“0 和 1”構(gòu)成的數(shù)字世界出現(xiàn)，人們開

23、始與這個(gè)全新的對(duì)象進(jìn)行交互。到今天，這樣的交互漸成主流，與傳統(tǒng)交互形式并行而立，成為當(dāng)代人的重要社會(huì)屬性。傳統(tǒng)交互有其對(duì)應(yīng)的技術(shù)系統(tǒng)，新的數(shù)實(shí)交互也急需一批相對(duì)成熟的技術(shù)來支撐，這是以滿足交互為主要目的的游戲相關(guān)技術(shù)作為獨(dú)立集群登上歷史舞臺(tái)的客觀條件和時(shí)代機(jī)遇。傳統(tǒng)社會(huì)的交互主要發(fā)生在以化學(xué)元素為基礎(chǔ)單元構(gòu)成的物理世界之中，數(shù)字社會(huì)的交互則主要發(fā)生在以“信息的 DNA 正在迅速取代原子而成為人類生活中的基本交換物”1 的數(shù)字社會(huì)，數(shù)實(shí)融合社會(huì)之中人們穿梭于數(shù)字世界和物理世界，迫切需要能夠在化學(xué)元素和數(shù)字代碼之間進(jìn)行自由轉(zhuǎn)換和信息編碼的工具。在滿足交互從一元世界走向二元世界的同時(shí)，新技術(shù)也需要滿

24、足由于交互產(chǎn)生重大變化而帶來的效率、公平等其他更為基本的社會(huì)追求。在這樣的大背景下，電子游戲底層支撐技術(shù)在數(shù)字社會(huì)大潮中逐漸從后臺(tái)走向前臺(tái)，從輔助走向核心，從隱性走向顯性。游戲技術(shù)由來及其內(nèi)涵特征G PU 美 尼古拉尼葛洛龐帝（Nicholas Negroponte）. 數(shù)字化生存 M. 電子工業(yè)出版社 , 2007:2-5.作為一個(gè)獨(dú)立新集群的游戲技術(shù)以交互為特征的電子游戲相關(guān)技術(shù)在數(shù)實(shí)融合社會(huì)的重要性，決定了這個(gè)已經(jīng)出現(xiàn)并自我生長了半個(gè)世紀(jì)的數(shù)字技術(shù)集群的研究價(jià)值。長期以來，盡管誕生于計(jì)算機(jī)科學(xué)研究的電子游戲天然帶著技術(shù)創(chuàng)新的基因，電子游戲的進(jìn)步也和相關(guān)數(shù)字技術(shù)的創(chuàng)新和迭代密不可分，但作為

25、一個(gè)技術(shù)密集型行業(yè)，游戲卻始終徘徊于故事設(shè)計(jì)為先的“好萊塢”模式與技術(shù)實(shí)現(xiàn)為先的“硅谷”模式之間，而作為數(shù)字技術(shù)集群的技術(shù)功能和社會(huì)價(jià)值并不受重視。數(shù)實(shí)融合社會(huì)的到來引發(fā)了交互的重大變化，并由此帶來社會(huì)其他生產(chǎn)生活各個(gè)領(lǐng)域的重大變化。專注于交互的這個(gè)技術(shù)集群能夠并且需要在這個(gè)劇烈變化著的時(shí)代發(fā)揮更大的作用，需要重視和把握電子游戲相關(guān)技術(shù)這個(gè)技術(shù)集群。為了更好地進(jìn)行分析，課題組提出“游戲技術(shù)”的概念，并定義其為：在電子游戲中首次實(shí)現(xiàn)規(guī)模化應(yīng)用，以豐富和提升人的交互體驗(yàn)為主要目標(biāo)的功能質(zhì)性技術(shù)集群。因其可交互、高仿真、強(qiáng)沉浸、精渲染等技術(shù)特性，正在被逐步應(yīng)用到社會(huì)經(jīng)濟(jì)多個(gè)領(lǐng)域，成為推進(jìn)數(shù)實(shí)融合發(fā)展

26、的重要技術(shù)工具箱。游戲技術(shù)是以計(jì)算機(jī)和從計(jì)算機(jī)衍生出來的電子設(shè)備（ 游戲主機(jī)、手機(jī)、AR / VR 設(shè)備等）為載體和工具，以計(jì)算機(jī)語言和算法設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、軟硬件架構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)調(diào)試與適配、交互（輸入和輸出）設(shè)備等為主要領(lǐng)域，主要服務(wù)于電子游戲的開發(fā)和運(yùn)維，是數(shù)字技術(shù)系統(tǒng)的重要組成部分。隨著全球數(shù)字社會(huì)建設(shè)步伐的加快，游戲技術(shù)在因提升游戲體驗(yàn)而解決人機(jī)交互和虛實(shí)交互問題過程中形成的仿真、沉浸、渲染、延遲等相關(guān)技術(shù)特性和技術(shù)優(yōu)勢，將逐漸被應(yīng)用到國民經(jīng)濟(jì)多個(gè)領(lǐng)域，并開拓出更多的交叉前沿方向，為數(shù)字技術(shù)系統(tǒng)的深入發(fā)展提供可能性。游戲技術(shù)有三個(gè)特征：1、“首次實(shí)現(xiàn)規(guī)?；瘧?yīng)用”是游戲技術(shù)的價(jià)值標(biāo)桿。2、“

27、以優(yōu)化交互為主要目的”是游戲技術(shù)的功能屬性。3、“功能質(zhì)性集群”是游戲技術(shù)的存續(xù)形態(tài)。由于游戲是一個(gè)應(yīng)用型領(lǐng)域，因而考察其技術(shù)體系應(yīng)當(dāng)從功能應(yīng)用而不是知識(shí)生產(chǎn)的角度。因此，游戲技術(shù)可分為兩類：原生性技術(shù)和引進(jìn)性技術(shù)“。原生性技術(shù)”是指首次在游戲領(lǐng)域中出現(xiàn)并得到規(guī)模化應(yīng)用的創(chuàng)新技術(shù)；“引進(jìn)性技術(shù)”是指盡管并不是誕生于游戲研發(fā)的過程，但首次在游戲中實(shí)現(xiàn)規(guī)模化應(yīng)用的技術(shù)。考察游戲技術(shù)主要關(guān)注其是否解決了游戲在研發(fā)和運(yùn)維過程中出現(xiàn)的某一問題。由于游戲是以交互為主要特征的活動(dòng)，因而游戲技術(shù)總體上是以解決游戲中以交互為主要目的的一系列問題的技術(shù)單元。另外，我們從功能角度考察游戲技術(shù)，游戲技術(shù)的技術(shù)單元既可

28、以單獨(dú)發(fā)揮功能，也可以通過組合形成任一參與組合的技術(shù)都不具備的功能，后者是游戲技術(shù)的主要存在形式，游戲技術(shù)通常需要多個(gè)技術(shù)單元組合而成，且這些技術(shù)單元相互關(guān)聯(lián)、協(xié)作形成“ 技術(shù)集簇”，具有集群特征，并將之稱為游戲技術(shù)的“功能質(zhì)性集群”?；谟螒蚣夹g(shù)的定義，能夠看到一個(gè)游戲技術(shù)的“三階遞進(jìn)”模型。其整體呈現(xiàn)三個(gè)發(fā)展階段：（1）“游戲技術(shù)的可實(shí)現(xiàn)性”階段，即一些原生型游戲技術(shù)（ 首次出現(xiàn)于游戲領(lǐng)域內(nèi)）和他領(lǐng)域的引進(jìn)型技術(shù)（ 首次出現(xiàn)于游戲領(lǐng)域外）開始在游戲領(lǐng)域中運(yùn)用以保證電子游戲的運(yùn)行。這一階段游戲技術(shù)的主要目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)游戲的一些規(guī)則設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)游戲的基本功能為主，游戲在這一階段也發(fā)展為主機(jī)形態(tài)；（

29、2）“游戲技術(shù)的專業(yè)迭代”階段，這一階段游戲相關(guān)技術(shù)的開發(fā)重點(diǎn)在于提升交互以優(yōu)化玩家在游戲中的體驗(yàn)，由于游戲獨(dú)特的海量實(shí)時(shí)交互環(huán)境，一批新出現(xiàn)的技術(shù)在游戲場域中實(shí)現(xiàn)首次規(guī)?；瘧?yīng)用，網(wǎng)絡(luò)游戲和手機(jī)游戲是這一階段游戲的主要形態(tài)；（3）“游戲技術(shù)的功能外溢”階段，即游戲領(lǐng)域中的一些技術(shù)逐漸成熟，開辟形成獨(dú)立的研究領(lǐng)域，成為游戲之外不同場景的解決方案，功能外溢能力顯現(xiàn)?？傮w來看，無論是數(shù)實(shí)融合社會(huì)到來引起的交互新變化，還是游戲技術(shù)清晰的技術(shù)進(jìn)步范式能夠成為其他領(lǐng)域技術(shù)創(chuàng)新和轉(zhuǎn)化應(yīng)用非常重要的路徑參考，游戲技術(shù)作為一個(gè)獨(dú)立研究對(duì)象都有明確的學(xué)理價(jià)值和研究價(jià)值。游戲技術(shù)由來及其內(nèi)涵特征8游 潛戲 龍技 在

30、術(shù) 淵的科學(xué)時(shí)期（1950- 1972年）潛龍?jiān)跍Y游戲技術(shù)的科學(xué)時(shí)期（1950-1972 年）游戲技術(shù)的誕生是 20 世紀(jì) 50 年代人工智能領(lǐng)域推進(jìn)、驗(yàn)證創(chuàng)新性理論的“副產(chǎn)品”，是一個(gè)“美麗的意外”。游戲技術(shù)源自于早期人工智能領(lǐng)域中的博弈棋類游戲研究，主要承擔(dān)科學(xué)研究功能，是人工智能界為展示、試驗(yàn)、完善新理論、新方法的重要平臺(tái)?？茖W(xué)時(shí)期中出現(xiàn)的用于開發(fā)和支撐電子游戲的技術(shù)是游戲技術(shù)的前技術(shù)階段，為游戲技術(shù)成為一個(gè)獨(dú)立集群做好了準(zhǔn)備，打下了基礎(chǔ)。功能初定游戲技術(shù)的前期儲(chǔ)備階段（1950-1961）電子游戲是早期AI 與計(jì)算機(jī)科學(xué)的呈現(xiàn)面與實(shí)驗(yàn)場早在 1947 年， 人工智能先驅(qū) Alan Ma

31、thison Turing（艾倫麥席森圖靈）就為了推進(jìn)人工智能研究而寫下了第一行游戲代碼。1948 年，在其開創(chuàng)性論文“智能機(jī)器”（Intelligent Machinery）一文中，圖靈指出能夠展示機(jī)器“思維”能力的重要場域包括棋類游戲（跳棋、國際象棋等）、語言翻譯、加密等。21950 年，Claude Elwood Shannon（克勞德艾爾伍德香農(nóng)）在哲學(xué)雜志發(fā)表“計(jì)算機(jī)下棋程序”一文，開啟了下棋程序理論研究先河。加拿大工程師 Josef Kates（約瑟夫凱特）于 1950 年推出的井字棋游戲“大腦伯蒂”（Bertie the Brain）， 這一游戲機(jī)器高四米，并有一個(gè)由電燈組成的大

32、屏幕進(jìn)行展示。1951 年， 編程語言設(shè)計(jì)先驅(qū) Christopher Strachey（克里斯托弗斯特雷奇）利用曼徹斯特大學(xué)的電子計(jì)算機(jī) Ferranti Mark 1，編寫了一個(gè)跳器程序。在 1951 年 5 月 5 日的不列顛節(jié)上，倫敦科早期棋類游戲程序比較 6學(xué)館展示了一款叫做“Nimrod”的電腦，可專門玩尼姆游戲。與此同時(shí)，圖靈于 1951 年編寫了第一個(gè)國際象棋程序 TURBOCHAMP，但它無法在計(jì)算機(jī)平臺(tái)上運(yùn)行，1952 年圖靈手動(dòng)運(yùn)行了這一程序。3 也是在這一年，IBM 的計(jì)算機(jī)專家 Arthur Samuel（亞瑟薩繆爾）構(gòu)建了具有學(xué)習(xí)能力的跳棋程序，也是最早的機(jī)器學(xué)習(xí)程

33、序之一。1950 年代初，新墨西哥州洛斯阿拉莫斯科學(xué)實(shí)驗(yàn)室 (Los Alamos Scientific Laboratory) 的一個(gè)小組，基于IBM MANIAC 1 機(jī)器，開發(fā)出最早的可在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的國際象棋程序。 41957 年，IBM 研究人員Alex Bernstein（阿萊克斯斯伯恩斯坦）等，在 IBM701 上開發(fā)出第一個(gè)功能齊全的國際象棋智能程序。5 此后，許多科研機(jī)構(gòu)（如 MIT、斯坦福大學(xué)、蘭德公司等）紛紛組建了棋類游戲研究小組。博弈類游戲成為人工智能研究不可分割的一部分，為電子游戲的出現(xiàn)埋下了伏筆。潛龍?jiān)跍Y 游戲技術(shù)的科學(xué)時(shí)期（年）1950 - 1972Alan Ma

34、thison Turing1951Kister,Stein,Ulam, 等 (Los Alamos)1956Bernstein,Robert,Arbuckle,Belskey(Bernstein)1957Newell,Shaw,Simon1958關(guān)鍵統(tǒng) 計(jì)數(shù)據(jù)時(shí)間棋盤88668888所使用計(jì)算機(jī)手工模擬MANIAC-I,11000ops./secIBM704,42000ops./secRand Johnniac,20000ops./sec國際象 棋程序分析深度直至將死所有動(dòng)作，2 步深度7 個(gè)可能的動(dòng)作，2 步深度直至將死，每個(gè)目標(biāo)都會(huì)產(chǎn)生動(dòng)作靜態(tài)評(píng)估數(shù)字式，多因素?cái)?shù)字式，“子力”，棋子的靈活

35、性分?jǐn)?shù)數(shù)字式，“子力”，棋子的靈活性分?jǐn)?shù)，區(qū)域控制，王翼防御數(shù)字式，值向量，目標(biāo)接受評(píng)估函數(shù)極小極大極小極大極小極大極小極大最終棋步選擇由子力控制，否則便選擇最佳值最佳值最佳值1. 第一可接受；2. 雙重函數(shù)編程語言-機(jī)器碼機(jī)器碼IPL-IV數(shù)據(jù)方案-單板，無記錄單板， 集中式 table， 再計(jì)算單板，去中心化，列表結(jié)構(gòu)，再計(jì)算Time space數(shù)分鐘12 分鐘 / 棋步8 分鐘/ 棋步1-10 小時(shí) / 棋步結(jié)果下棋經(jīng)驗(yàn)1 game3 games2 games0 games描述輸給較弱人類棋手擊敗較弱的人類棋手合格的業(yè)余愛好者水平一些手動(dòng)模擬A.M.Turing. Intelligent

36、 Machinery. 1948.https:/weightagnostic.github.io/papers/turing1948.pdfA Jenery (2008). A Short History of Computer Chess. link https:/ HYPERLINK /article/view/a-short-history-of-computer-chess /article/view/a-short-history-of-computer-chessA Jenery (2008). A Short History of Computer Chess. link htt

37、ps:/ HYPERLINK /article/view/a-short-history-of-computer-chess /article/view/a-short-history-of-computer-chessBernstein, A., & Roberts, M. D. V. (1958). Computer v chess-player. Scientific American, 198(6), 96-105. HYPERLINK /projects/chess/related_materials/text/2-2.Computer_V_ChessPlayer.Bernstein

38、_Roberts.Scientific_American.June- /projects/chess/related_materials/text/2-2.Computer_V_ChessPlayer.Bernstein_Roberts.Scientific_ American.June- 1958/Computer_V_ChessPlayer.Bernstein_Roberts.Scientific_American.June-1958.062303059.sm.pdf)Allen Newell, Cliff Shaw, Herbert Simon (1958). Chess Playing

39、 Programs and the Problem of Complexity. IBM Journal of Research and Development, Vol. 4, No. 2, pp. 320-335游戲成為人工智能新理論新方法的重要驗(yàn)證平臺(tái)20 世紀(jì) 50 年代，為了說明機(jī)器同樣可完成人腦的某些思維工作，人工智能界的先驅(qū)開辟了許多新的研究方向，如機(jī)器翻譯、機(jī)器定理證明，而博弈棋類游戲研究同樣也是重要組成部分，是人工智能理論與方法的重要驗(yàn)證平臺(tái)。從博弈棋類游戲的早期發(fā)展可以看出，游戲技術(shù)與科學(xué)（人工智能研究）是一體兩面關(guān)系，本身便是科學(xué)研究的組成部分，且在科學(xué)發(fā)展過程中發(fā)揮著重

40、要作用。（1）游戲是展示、運(yùn)行人工智能新理論的重要平臺(tái)之一。香農(nóng)曾在 1949 年的美國無線電工程師協(xié)會(huì)大會(huì)上，解釋了為何要進(jìn)行棋類游戲研發(fā)，強(qiáng)調(diào)國際象棋機(jī)是一個(gè)理想的研究人工智能的開始，7 如它具有明確的走步及輸贏判定規(guī)則，其離散結(jié)構(gòu)非常適合現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的數(shù)字特性等。（2）棋類游戲研發(fā)過程中科學(xué)家提出了許多創(chuàng)新性理論。如 1959 年，被譽(yù)為“ 機(jī)器學(xué)習(xí)之父”的塞繆爾發(fā)表論文“使用跳棋游戲進(jìn)行機(jī)器學(xué)習(xí)的一些研究，”在文中首次提出“機(jī)器學(xué)習(xí)”概念。8 香農(nóng)在其 1950年的論文中，提出專門用于雙人棋類對(duì)弈的極小極大搜索法（Minimax）；1958 年，John Mc Carthy（約翰 . 麥

41、卡錫）專門為減少棋類游戲搜索量，發(fā)明了alpha-beta 修剪法，等等。這些人工智能的新成果以游戲的形式出現(xiàn)和展示，一方面便于其他研究人員和公眾理解人工智能背后的邏輯，也在無意間創(chuàng)造出了一種全新的游戲方式，使人類第一次能夠與會(huì)思考、能交互的機(jī)器進(jìn)行游戲。潛龍?jiān)跍Y游戲技術(shù)的科學(xué)時(shí)期（年）1950 - 1972人機(jī)棋類游戲爭霸史 9Shannon, C. E. (1988). Programming a computer for playing chess (pp. 2-13). Springer New York. / chess/programming-a-computer-for-play

42、ingchess.shannon.062303002.pdfA.L. Samuel. Some Studies in Machine Learning Using the Game of Checkers. 1959./stamp/stamp. jsp?tp=&arnumber=5392560.https:/ HYPERLINK /writing/ai/a-brief-history-of-game-ai/Andrey /ww HYPERLINK /writing/ai/a-brief-history-of-game-ai/Andrey /writing/ai/a-brief-history-

43、of-game-ai/Andrey Kurenkov.A Brief History of Game AI Up To AlphaGo. April 18, 2016.1950 年開先河之后，功能性游戲?qū)θ斯ぶ悄苎芯康闹匾饬x一直延續(xù)至今。而且也正因?yàn)橛螒虻闹庇^和易懂，才能讓 21 世紀(jì)以后的人工智能每一次重大突破都成為公眾熱議的焦點(diǎn)。1966 年麥卡錫領(lǐng)導(dǎo)麻省理工學(xué)院的一群學(xué)生，開發(fā)出基于 Minimax 和 alpha-beta 修剪法的國際象棋程序，并與莫斯科理論與實(shí)驗(yàn)物理研究所 (ITEP) 所研制的棋類游戲進(jìn)行多次對(duì)決。1968 年，Alfred Zobrist（阿爾弗雷德佐比斯特）

44、所發(fā)明的一款圍棋程序，它不依賴于樹搜索，而是運(yùn)用了“ 視覺組織的模擬模型”10，這與 AlphaGo 類 似。20 世紀(jì) 60 -70 年 代，美 蘇圍繞下棋程序研發(fā)進(jìn)行多次對(duì)弈，以顯示本國的技術(shù)競爭力。直到 1998 年 和 2016 年 先后出現(xiàn)的“深藍(lán)”和“Alpha Go”，其都屬于功能性游戲，也都引起了公眾對(duì)人工智能的高度關(guān)注和興趣，這種輿論氛圍極大地推動(dòng)了人工智能的前沿研究和應(yīng)用。動(dòng)能初現(xiàn)游戲技術(shù)的早期萌芽階段（1961-1972）伴隨著示波器上以趣味性活動(dòng)為主要目的的第一款游戲出現(xiàn)，電子游戲有了全新的社會(huì)功能，開始朝著獨(dú)立成長的方向發(fā)展。在這一過程中電子游戲也先后催生了 UNIX

45、 系統(tǒng)等重要計(jì)算機(jī)科學(xué)的研究成果，同時(shí)也因其能夠與智能機(jī)器交互的趣味性體驗(yàn)，短時(shí)間內(nèi)就從計(jì)算機(jī)科學(xué)家的專屬休閑活動(dòng)，成為了流行的商業(yè)化產(chǎn)品。全新趣味體驗(yàn)讓電子游戲開始成為獨(dú)立的文化產(chǎn)品1958 年，物理學(xué)家 William Higinbotham（威廉辛吉勃森）發(fā)明了一款叫做Tennis for Two（雙人網(wǎng)球）的游戲，這款游戲運(yùn)行在示波器上，可以支持兩個(gè)人對(duì)戰(zhàn)，這是目前公認(rèn)的第一款具有當(dāng)代電子游戲形式的游戲雛形。這是一個(gè)沒有明確研究目的的程序，因此電子游戲從此開啟了另一條與科學(xué)研究并行發(fā)展的路徑，獨(dú)立于科學(xué)研究之外并在成長早期成為流行于計(jì)算機(jī)科學(xué)家和計(jì)算機(jī)愛好者之間的休閑方式。1961 年

46、，麻省理工學(xué)院的學(xué)生 Steve Russell（ 史蒂夫 拉塞爾）和同學(xué)在學(xué)院的一部 DEC潛龍?jiān)跍Y游戲技術(shù)的科學(xué)時(shí)期（年）1950 - 1972Zobrist, A. L. (1969, May). A model of visual organization for the game of Go. In Proceedings of the May 14 -16 , 1969, spring joint computer conference ( pp. 103 -112).PDP-1 電腦及其遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng) PPLATO 上，編寫果與工作生活的副產(chǎn)品，其中絕大部分在游戲進(jìn)入了名為（Spa

47、ce War（!太空大戰(zhàn)）的電子游戲，產(chǎn)業(yè)化時(shí)代后被改編成了游戲機(jī)游戲和 PC 游戲。能夠?qū)崿F(xiàn) 2 人遠(yuǎn)程連線。太空大戰(zhàn)被認(rèn)為是第一個(gè)廣為流傳及具影響力的電子游戲，并在 1969年進(jìn)一步發(fā)展成為第一個(gè)網(wǎng)絡(luò)游戲，承載太空大戰(zhàn)的 PLATO 系統(tǒng)已經(jīng)能夠承載 1000 多人在線，這也為游戲的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)交互特性打下了早期基礎(chǔ)。由于運(yùn)行游戲的主機(jī) DEC PDP-1 體積碩大、售價(jià)高昂，只有高校和科研機(jī)構(gòu)才有機(jī)會(huì)配備。即便如此，這款游戲靠著在學(xué)生中的流行，最終也運(yùn)行到了上千臺(tái)設(shè)備之上，甚至 PDP-1 生產(chǎn)商將該游戲預(yù)置進(jìn)了系統(tǒng)中，隨機(jī)附送。此后，基于 PDP-1 和 PLATO 系統(tǒng)的連線游戲越來越多

48、，這些游戲大多是程序員利用業(yè)余時(shí)間開發(fā)并免費(fèi)發(fā)布。值得一提的是，這些科學(xué)家研究成1966 年，被譽(yù)為電玩之父、全球首款游戲主機(jī)發(fā)明人的 Ralph Baer（拉爾夫貝爾）發(fā)明了可在標(biāo)準(zhǔn)電視上顯示的游戲Chase（ 追擊），此后他幫助 Bill Harrison（比爾哈里森）一起制造了光線槍，這也是最早的除游戲主機(jī)以外的人體工程學(xué)控制器。1968 年，二人研發(fā)出可進(jìn)行桌球及射擊等不同游戲的原型機(jī)，預(yù)告了趣味性電子游戲的獨(dú)立出現(xiàn)。1969 年，C 語言發(fā)明人之一的 Kenneth Lane Thompson（肯尼斯藍(lán)湯普森）編寫出可在 Multics 系統(tǒng)上運(yùn)行的游戲Space Travel（ 太

49、空旅行），后來他在改用 PDP-7 編寫游戲的過程中，創(chuàng)造出了 UNIX 操作系統(tǒng)，太空旅行也因此成為 UNIX 第一個(gè)應(yīng)用程序。電子游戲商業(yè)化嘗試為游戲技術(shù)規(guī)模應(yīng)用奠定基礎(chǔ)在計(jì)算機(jī)科學(xué)和 AI 研究過程中，這些研究者看到了這些功能性游戲的趣味屬性，也看到了這個(gè)全新的游戲交互形式巨大的產(chǎn)業(yè)前景，于是一些計(jì)算機(jī)科學(xué)家開始嘗試推動(dòng)電子游戲成為一個(gè)商業(yè)產(chǎn)品，他們也成為了游戲產(chǎn)業(yè)的早期探索者。1971 年 9 月，模 仿太空 大 戰(zhàn)游 戲 的 初代小蜜蜂游戲被安裝在斯坦福大學(xué)的一個(gè)學(xué)生活動(dòng)中心里，這 是第一個(gè)投幣式電子游戲機(jī)器。同年 Nolan Bushnel l（ 諾蘭 布什內(nèi)爾）與 Ted Bab

50、ne y（ 泰 德 巴內(nèi)）合 作 研發(fā) 出 太 空大戰(zhàn)投幣式街機(jī)版本電 腦空間（C omputer Space）， 而 后 美 國 街 機(jī) 廠 商 Nutting Associates 取得該游戲授權(quán)并大量制造，并于 1971 年 11 月正式發(fā)行，最終生產(chǎn)、銷售 1500 部。這是電子游戲機(jī)器的首次規(guī)?；虡I(yè)推廣，也是游戲技術(shù)首次集成在一臺(tái)機(jī)器之中，成為專門為游戲趣味體驗(yàn)獲得而開發(fā)的技術(shù)體系。由于游戲過于復(fù)雜，這款游戲及其設(shè)備最終沒有成功，但是卻拉開了電子游戲產(chǎn)業(yè)化大幕。伴隨著這一序幕，游戲技術(shù)也正式登上歷史舞臺(tái)。1972 年Ralph Henry Bae（r 拉爾夫亨利貝爾）研制出了第一款

51、家用游戲機(jī)的原型機(jī) The BrownBox（ 棕盒子），隨 后他與 Magnavox（ 米羅華公司）合作共同生產(chǎn)了棕盒子的正式版 Magnavox Odyssey（“ 奧德賽”）。這 款游戲主機(jī)共支持 12款游戲，其中就包括引起轟動(dòng)的Pong（兵乓）的原型，這款用最原始點(diǎn)和線構(gòu)成，模仿乒乓球的游戲是史上最早的商業(yè)化電子游戲之一。機(jī)器售價(jià)為 99 美元，推出后 4 個(gè)月賣出 10 萬臺(tái)，到 1975年共賣出了 30 萬臺(tái)。奧德賽的發(fā)布和成功引起了 “乒乓熱潮”，大量公司開始生產(chǎn)“乒乓游戲機(jī)”，其中就有世界上第一家專業(yè)游戲機(jī)公司雅達(dá)利，由 1972 年布什內(nèi)爾與巴內(nèi)創(chuàng)立，并于同年推出第一款面向普

52、通消費(fèi)者的游戲街機(jī) Odyssey（ 奧德賽）及游戲Pong（乒乓）。趣味性游戲主機(jī)的出現(xiàn)，讓與電子游戲相關(guān)的技術(shù)首次集成于專業(yè)性的設(shè)備平臺(tái)，開始作為獨(dú)立的技術(shù)系統(tǒng)服務(wù)于游戲的趣味性和用戶體驗(yàn)。以往的電子游戲主要作為計(jì)算機(jī)科學(xué)如 AI、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的研究思路驗(yàn)證和研究成果展示等科學(xué)活動(dòng)，并不太關(guān)注游戲本身的趣味性和游戲參與者的人機(jī)交互體驗(yàn)。但全新的游戲形態(tài)和全新的交互形式，使得游戲不僅作為計(jì)算機(jī)研究人員業(yè)余休閑活動(dòng)廣泛流行，還在商業(yè)化開發(fā)的推動(dòng)下，成為人類社會(huì)一個(gè)龐大的文化產(chǎn)業(yè)門類。潛龍?jiān)跍Y游戲技術(shù)的科學(xué)時(shí)期（年）1950 - 197213游 見戲 龍技 在術(shù) 田的產(chǎn)業(yè)時(shí)期（1972- 201

53、9年）見龍?jiān)谔镉螒蚣夹g(shù)的產(chǎn)業(yè)時(shí)期（1972 2019 年）游戲技術(shù)在游戲成為一個(gè)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域并實(shí)現(xiàn)了技術(shù)的規(guī)?；瘧?yīng)用后，基本具備了成為一個(gè)獨(dú)立技術(shù)集群的若干要素。這一時(shí)期的游戲技術(shù)圍繞著從視頻游戲機(jī)到電腦再到手機(jī)的載體變化，不斷優(yōu)化著交互體驗(yàn)以提高游戲的趣味性。游戲技術(shù)從早期計(jì)算機(jī)科學(xué)相關(guān)研究中完全出來形成獨(dú)立體系，是奠定其以滿足趣味交互體驗(yàn)需求為主的重要技術(shù)特征。在提升游戲體驗(yàn)質(zhì)量、豐富人機(jī)交互等需求持續(xù)推動(dòng)下，20 世紀(jì) 90 年代出現(xiàn)游戲技術(shù)開發(fā)熱潮，以游戲引擎、3D 顯卡、智能NPC（非人類玩家角色）控制等原生性技術(shù)為代表，游戲技術(shù)集群在這一時(shí)期逐漸成型與完善，極大豐富了交互的方式、內(nèi)容、

54、質(zhì)量，為未來的功能應(yīng)用跨界奠定了技術(shù)、場景、數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。走向獨(dú)立與自我生長：游戲技術(shù)的集群孕育階段1972 1995 年1972 年以后游戲進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，推動(dòng)了專用游戲技術(shù)體系的孕育。為了更高質(zhì)量地實(shí)現(xiàn)游戲創(chuàng)意，一方面游戲領(lǐng)域開始孕育出一些專有技術(shù)，如游戲機(jī)、游戲卡、游戲控制器等；另一方面以人工智能為代表的等其它領(lǐng)域新出現(xiàn)理論、新方法，也通過首次應(yīng)用于游戲領(lǐng)域而帶來了游戲的新變化。專業(yè)游戲程序和游戲設(shè)備問世并以簡單復(fù)制實(shí)現(xiàn)規(guī)模應(yīng)用Atiri 成立后，年僅 19 歲的前蘋果總裁 Steve Jobs（ 史蒂夫喬布斯）于 1974 年加入雅達(dá)利并負(fù)責(zé)開發(fā)電子游戲，1976 年推出了Atiri260

55、0，這是第一部真正意義上的商業(yè)化家用游戲機(jī)主機(jī)系統(tǒng)。而同年出現(xiàn)在計(jì)算機(jī)平臺(tái)的Empire（帝國），則是第一款同時(shí)允許 32 人進(jìn)行遠(yuǎn)程連線的在線游戲，但此時(shí)的計(jì)算機(jī)載體游戲，可玩性還遠(yuǎn)不如專業(yè)的家用游戲機(jī)。為更高質(zhì)量地展示游戲畫面，一些創(chuàng)新性的圖形顯示技術(shù)被研發(fā)出來并被用到已經(jīng)是以萬為銷售單位的家用游戲機(jī)上，首次實(shí)現(xiàn)了規(guī)?；瘧?yīng)用。如 1977 年 Atiri 推出 AtariVCS，創(chuàng)造了 Sprite 技術(shù)（即多重 2D 子畫面建構(gòu)）；1979年 Atiri 與日本中村制作所聯(lián)合推出Galaxian（小蜜蜂），是最早采用 RGB 彩色圖形技術(shù)的視頻游戲之一，同時(shí)也是第一個(gè)使用基于圖塊的硬件系

56、統(tǒng)（tile-based hardware system）的游戲。這些技術(shù)都是今天計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的基礎(chǔ)性技術(shù)。上世紀(jì) 80 年代至 90 年代，世界游戲產(chǎn)業(yè)的重心移到日本，Nintendo（任天堂）、SEGA（世嘉）， Nintendo 的 FC（ 紅 白 機(jī)） 和 SEGA 的 Mega Drive（世嘉五代）是當(dāng)時(shí)游戲機(jī)市場的壟斷者，大量的游戲卡帶一度成為時(shí)代標(biāo)簽。數(shù)以萬計(jì)的游戲先后問世、推陳出新，游戲技術(shù)也在這一進(jìn)程中逐漸實(shí)現(xiàn)著技術(shù)積累和進(jìn)化迭代。家用游戲機(jī)的演化進(jìn)路，一方面是基于 8 進(jìn)制和 16 進(jìn)制的故事編程技術(shù)，另一方面是用于交互的控制器，家用游戲機(jī)控制器得益于人體工程學(xué)的發(fā)展和市

57、場反饋，在人機(jī)交互上取得很大進(jìn)步。從旋鈕到搖桿，從按鍵到觸控，從整體造型到震動(dòng)反饋，家用游戲機(jī)控制器的人機(jī)交互設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，為人機(jī)交互行業(yè)提供了借鑒。如當(dāng)前大數(shù)據(jù)中控臺(tái)的控制界面、無人機(jī)及無人駕駛汽車的操作平臺(tái)等，都能看到游戲機(jī)控制器的影子。2012 年，美國時(shí)代周刊評(píng)選出年度最佳發(fā)明，在任天堂游戲機(jī)手柄啟發(fā)下問世的“自感應(yīng)”聰明螺絲刀，與谷歌眼鏡一并入選。游戲天然的計(jì)算機(jī)屬性，決定了游戲技術(shù)必然會(huì)成為計(jì)算機(jī)設(shè)備和軟件系統(tǒng)的重要內(nèi)容組成。1993 年，距離英特爾推出第一款 32 位處理器Intel 80386 已過去 8 年，世界上第一臺(tái) 32 位游戲機(jī) FM Towns Marty 問世，由于

58、使用了 32 位處理器，F(xiàn)M Towns Marty 在硬件性能上已經(jīng)介于計(jì)算機(jī)和電腦之間，且通用 FM Towns 電腦的大部分軟件。游戲技術(shù)從專業(yè)性游戲技術(shù)轉(zhuǎn)向計(jì)算機(jī)，也宣告了專業(yè)游戲機(jī)的式微，更具擴(kuò)展性的計(jì)算機(jī)與專業(yè)游戲的再次結(jié)合，為雙方都帶來了更有利的成長條件。人工智能前沿研究成果的應(yīng)用不斷豐富游戲技術(shù)集群單元20 世紀(jì) 70 年代，雖然隨著游戲產(chǎn)業(yè)的出現(xiàn)，學(xué)術(shù)共同體（ 人工智能界）逐漸與游戲領(lǐng)域相脫離。但是，為了更好的呈現(xiàn)游戲故事創(chuàng)意，人工智能領(lǐng)域中的一些理論、方法，被引入到游戲領(lǐng)域之中，并在游戲中獲得新的存在形態(tài)。20 世紀(jì) 70 年代 初 的 游 戲，如Star Trek（197

59、1）、Speed Race（1974）、Qwak（1974）、Pursuit（1975）等，均使用了AI 領(lǐng)域中的一些技術(shù)，如有限狀態(tài)機(jī)、 A* 等。這些技術(shù)可用來（：1）生成非游戲角色 (NPC)，如 AI 敵人；（2）定義 NPC 的某些行為，如攻擊、見龍?jiān)谔镉螒蚣夹g(shù)的產(chǎn)業(yè)時(shí)期（年）1972 - 2019漫游或奔跑；（3）人類玩家和 NPC 的尋路。正如Evolution Of AI In Video Games: Transition From Cheating To Smarts作者 Anirudh VK所提到的“在 1970 年代初期的視頻游戲開始時(shí)雖然所有這些游戲都以不同的類型運(yùn)行

60、，但它們使用了 50 年代的計(jì)算方法，為屏幕上的精靈賦予了智能的外表”11，這些源自于 AI 領(lǐng)域的技術(shù)，可以使游戲中 NPC 的行為顯得更為智能，極大提升了游戲的趣味性。人機(jī)交互不再是冰冷的人與機(jī)器簡單互動(dòng)，而是使人類找到了一個(gè)能夠做出思考性反饋的游戲“對(duì)手”，深化了游戲趣味體驗(yàn)。20 世紀(jì) 70 年代末至 80 年代的游戲，逐漸改變了此前 NPC 角色過度依賴固定角本的局限性做法，將更多的計(jì)算 和隨機(jī)元素疊加到 NPC的角色塑造過程中，如增加了 NPC 協(xié)作模式，創(chuàng)造出更富個(gè)性的 NPC 等。代 表性的游戲，如Space Invaders(197 8)、G alaxian(197 9)、P