建築物理学：仮想世界設計における現実的な考慮
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建築物理学：仮想世界設計における現実的な考慮
仮想世界の設計では、時間の経過、法則の形式および適用範囲といったデジタル物理法則をバランスさせることで、面白さと計算効率の両立した環境を創出する必要がある。
Web3業界の深掘り報道に専念し潮流を洞察執筆：bytes
翻訳：MetaCat
仮想世界の創造者として、私たちの目標はユーザーにとって魅力的で興味深い環境を創出することです。そのためには、複雑かつ予期しない行動が生じ得るようなデジタル物理法則の設計と、これらの行動を支えるインフラの実用的な制約との間でバランスを取る必要があります。このバランスを実現するには、デジタル物理法則の3つの主要な次元—時間、その法則の形式、そしてそれらの法則が適用される範囲—を考慮しなければなりません。
仮想世界における時間の経過とは、世界自身の物理法則が反復的に適用されるプロセスであると定義します。それぞれの離散的な適用が、世界の時間の流れにおける一つの「瞬間」です。時間設計の一つの方法は、外部時間とともに継続的に進行させるというものです。ブロックチェーン上に実装された仮想世界では、各ブロックが世界内での一定数の「瞬間」の経過に対応し、そのブロックに含まれるトランザクションの内容に関わらず時間が進みます。これを「同期時間（synced time）」と呼びます。この方式は、ユーザーの行動の結果（影響）をリアルタイムで確認できるため、ユーザーの関心を高めます。また、世界の内部でも時間が絶えず更新されるため、興味深い振る舞いの発生を促進します。
しかし、この方法にも欠点があります。より長い時間スパンを扱うには、通常、より多くの計算リソースが必要となり、すぐにチェーンやサーバーの処理能力を超えてしまいます。また、従来のブロックチェーン上での実装は困難である可能性があります。なぜなら、すべてのチェーン上の変更は外部ユーザーのトランザクションによって引き起こされなければならないからです。
同期時間の代替案が「非同期時間（unsynced time）」です。この方式では、外部時間の進行に伴って世界の時間が自動的に進むわけではありません。代わりに、特定のイベント（通常はユーザー操作）に応じて時間が前進します。タイマーを使わない伝統的なボードゲームは、これに近いカテゴリに属します。非同期時間は、ブロックチェーンの設計モデルに適合するため、チェーン上での実装が容易です。しかし、その一方で、世界をより面白くするいくつかの機能を犠牲にしてしまいます。
世界の設計者は、仮想世界を支配する数学的法則が「閉形式」か「開形式」かも決定しなければなりません。閉形式の式は、固定された数の演算で構成されます。一方、開形式（または再帰的）な式では、与えられた変数に応じて演算の数が増加します。開形式の式では、世界の未来の状態を求めるには、既知の状態に対して世界の法則を繰り返し適用していくしかありません。『ドワーフォートレス』のような複雑なリアルタイム環境は、典型的にこのタイプに該当します。一方、閉形式の式では、過去の状態と経過時間から、恒常的な時間内に任意の未来の状態を計算することが可能です（将来のユーザー操作が状態を変えないという前提のもと）。テトリスのピースが落ちていく様子などが、まさにこれに当たります。
開形式の式は、仮想世界をより面白くすることができます。なぜなら、現実世界と同じように、有限の予測可能性しかもたないからです。世界の未来の状態を予測するには、ますます多くの時間と計算リソースが必要になります。また、単純なミクロの相互作用から、思いがけないマクロな振る舞いが生まれることもあります。閉形式の式で支配された世界では、こうした突発的振る舞いは、通常、外部—つまりユーザーの行動（彼ら自身の行動が開形式のように機能する）—を通じてのみ発生し、世界自体の物理法則の中ではあまり見られません。
この開形式と閉形式の間のトレードオフは、時間に関するものと同様のバランスを含んでいます。閉形式の式は世界の潜在的な面白さを低下させる可能性がありますが、計算効率は高まります。閉形式の式は、同期時間でも非同期時間でも使用可能です。ブロックチェーン上での実装において、時間の同期が行われる場合、開形式の式よりも明らかに有利です。なぜなら、任意の長さの時間に対するコストが一定であるため、ユーザーがトランザクションを送信したときだけチェーン上の状態を更新するよう設計でき、その際、前回の更新以降に経過した時間が反映された状態に設定できるからです。
現実世界では、時間は無限に近い宇宙全体で同時に流れています（相対論的な複雑さを除けば）。しかし、仮想世界ではそうではありません。
まず、仮想世界は明確に有限であることがあります。規模が大きくなるにつれ、面白さの可能性は一般的に増大します。20億の銀河からなる世界では、2つの原子からなる世界よりもはるかに多くの面白いことが起こるでしょう。ただし、計算コストも比例して増加します。この二つの関係は、前述した二つのトレードオフ—時間の経過の仕方と物理法則の形式—と密接に関連しています。
第二に、仮想世界の時間はどこでも均一である必要はありません。世界の計算負荷を軽減するために、世界を離散的な領域に分割し、それぞれ異なる方法で時間を進行させることができます。例えば、ユーザーが活動している領域では、より複雑で高価な物理法則を用い、活動のない領域では簡易な法則を使用するのです。この方法の欠点は二つあります。第一に、世界が不整合で一貫性に欠けるように見えるリスクがあり、世界法則の設計の自由度を制限し、設計者がユーザーを混乱させないように注意しなければならないという負担を生じます。第二に、ある領域と別の領域の空間的つながりが時間的に停止している場合、因果関係が伝播できなくなるため、世界内での因果関係の広がり方が制限されます。物理法則が適用される領域の大きさは、重要な設計上の検討事項であり、必要なリソース量と達成可能な面白さのレベルに直接影響を与えます。
魅力的で没入感のある仮想世界を創出するには、計算効率と面白さの間で慎重なバランスを取る必要があります。これには、使用する時間の種類（同期／非同期）の決定、世界を支配する物理法則の形式の評価が含まれます。物理法則が適用される領域の大きさも、もう一つの重要な要素です。これらの選択を真剣に考えることで、世界の設計者は計算負荷を管理しつつ面白さを実現できるだけでなく、他の開発者にとって極めて豊かな創造的基盤を提供することもできるのです。
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