Physique du bâtiment : considérations concrètes pour la conception de mondes virtuels
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Physique du bâtiment : considérations concrètes pour la conception de mondes virtuels
La conception de mondes virtuels nécessite d'équilibrer l'écoulement du temps, les formes des lois physiques numériques et leur champ d'application, afin de créer des environnements à la fois intéressants et efficaces en termes de calcul.
Dédié à des analyses Web3 approfondiesRédaction : bytes
Traduction : MetaCat
En tant que créateurs de mondes virtuels, notre objectif est de concevoir des environnements captivants et intéressants pour les utilisateurs. Cela implique de trouver un équilibre entre la conception de lois physiques numériques permettant l’émergence de comportements complexes et inattendus et la garantie que les infrastructures disponibles peuvent supporter ces comportements. Pour y parvenir, nous devons prendre en compte trois dimensions principales des lois physiques numériques : le temps, la forme de ces lois, ainsi que leur champ d’application.
Nous définissons l’écoulement du temps dans un monde virtuel comme l’application itérative de ses lois physiques sur lui-même. Chaque application discrète constitue un « instant » dans le flux temporel du monde. Une manière de concevoir le temps mondial consiste à le faire progresser continuellement avec le temps externe. Dans un monde virtuel implémenté sur une blockchain, chaque bloc correspond à un certain nombre d’instants écoulés dans le monde, indépendamment des transactions qu’il contient. On parle alors de temps « synchronisé » (synced time). Cette approche peut rendre le monde plus attrayant pour les utilisateurs, car elle leur permet de voir en temps réel les conséquences (impacts) de leurs actions. De plus, elle entraîne un passage constant du temps à l’intérieur du monde, favorisant ainsi l’émergence de comportements intéressants.
Toutefois, cette méthode présente aussi des inconvénients. Des périodes de temps plus longues nécessitent généralement davantage de ressources informatiques, ce qui peut rapidement dépasser la capacité de la chaîne ou du serveur. L’implémentation de ce système sur une blockchain classique peut également s’avérer difficile, car toutes les modifications sur chaîne doivent être initiées par des transactions d’utilisateurs externes.
Une alternative au temps synchronisé est le temps non synchronisé (unsynced time). Dans ce modèle, le temps dans le monde n’avance pas nécessairement au rythme du temps externe. Au contraire, il progresse selon certains événements, généralement des actions utilisateur. Les jeux de société traditionnels sans minuterie relèvent d’une catégorie similaire. Le temps non synchronisé est plus facile à implémenter sur chaîne, car il correspond au modèle supporté par la conception des blockchains. Toutefois, il sacrifie certaines fonctionnalités qui pourraient rendre le monde plus intéressant.
Les concepteurs de mondes doivent également décider si les lois mathématiques régissant le monde virtuel adoptent une forme fermée ou ouverte. Les expressions sous forme fermée comportent un nombre fixe d’opérations. En revanche, dans les expressions ouvertes (ou récursives), le nombre d’opérations augmente selon certaines variables données. Dans le cas d’une expression ouverte, l’état futur du monde ne peut être calculé qu’en appliquant répétitivement les lois du monde à partir d’un état connu. Les environnements complexes en temps réel (comme Dwarf Fortress) relèvent généralement de cette catégorie. À l’inverse, les expressions sous forme fermée permettent de calculer n’importe quel état futur en un temps constant à partir d’un état passé et de la durée écoulée entre les deux (en supposant qu’aucune action ultérieure d’un utilisateur ne modifie l’état), comme la chute d’un bloc dans un jeu de Tetris.
Les expressions ouvertes peuvent rendre un monde virtuel plus intéressant, car, tout comme le monde réel, elles sont finiment prévisibles. La prédiction de l’état futur du monde exige un temps et des ressources informatiques croissants. En outre, des comportements macroscopiques inattendus peuvent émerger à partir d’interactions microscopiques simples. Dans un monde régi par des expressions fermées, ces comportements émergents se produisent généralement uniquement à l’extérieur, via les actions des utilisateurs (dont les comportements propres agissent comme des expressions ouvertes), plutôt que dans le cadre même des lois physiques du monde.
Le compromis entre formes ouvertes et fermées implique un équilibre similaire à celui du temps. Les expressions fermées peuvent réduire le potentiel d’intérêt du monde, mais elles le rendent aussi plus efficace sur le plan computationnel. Les expressions fermées peuvent être combinées avec un temps synchronisé ou non synchronisé. Lorsqu’elles sont mises en œuvre sur une blockchain, elles présentent un avantage significatif par rapport aux expressions ouvertes lorsque le temps est synchronisé. Puisque le coût de toute durée est constant, on peut concevoir le monde de sorte que l’état sur chaîne ne soit mis à jour que lorsqu’un utilisateur envoie une transaction, mais qu’il soit ajusté à l’état correspondant au temps écoulé depuis la dernière mise à jour.
Dans le monde réel, le temps s’écoule simultanément dans un univers potentiellement infini (avec quelques complexités relativistes). Mais dans les mondes virtuels, ce n’est pas le cas.
Premièrement, les mondes virtuels peuvent être clairement limités. À mesure qu’ils grandissent, les possibilités d’intérêt tendent à augmenter : dans un monde composé de 2 milliards de galaxies, davantage de phénomènes intéressants se produiront que dans un monde composé de deux atomes, mais le coût computationnel augmentera également. Ces deux relations sont étroitement liées aux deux compromis mentionnés précédemment : l’écoulement du temps et la forme des lois physiques.
Deuxièmement, le temps dans un monde virtuel n’a pas besoin d’être omniprésent. Pour alléger la charge computationnelle du monde, on peut diviser celui-ci en zones distinctes ayant des rythmes temporels différents. Par exemple, dans les zones actives où des utilisateurs interviennent, on peut appliquer des lois physiques plus complexes et coûteuses, tandis que dans les zones inactives, on utilise des lois simplifiées. Ce modèle comporte deux inconvénients : il peut donner l’impression d’un monde incohérent et manquant d’intégrité, restreindre l’espace de conception des lois du monde, et imposer aux concepteurs la responsabilité d’éviter la confusion des utilisateurs ; il limite également la propagation des effets causaux à travers le monde, car si une zone est figée dans le temps par rapport à une autre, aucune action dans l’une ne peut influencer l’autre. La taille de la zone d’application des lois physiques constitue un paramètre fondamental de conception, influant à la fois sur les ressources requises et sur le niveau d’intérêt pouvant être atteint.
Pour créer un monde virtuel intéressant et captivant, il est essentiel de bien équilibrer efficacité computationnelle et intérêt. Cela inclut le choix du type de temps utilisé (synchronisé ou non synchronisé), ainsi que l’évaluation de la forme que prendront les lois physiques régissant le monde. La taille de la zone d’application des lois physiques est un autre élément clé. En prenant soigneusement ces décisions, les concepteurs de mondes peuvent non seulement atteindre un bon niveau d’intérêt tout en gardant la charge computationnelle maîtrisée, mais aussi offrir aux autres développeurs une base créative extrêmement riche.
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