Vật lý kiến trúc: Những cân nhắc thực tế trong thiết kế thế giới ảo
Tuyển chọn TechFlowTuyển chọn TechFlow
Vật lý kiến trúc: Những cân nhắc thực tế trong thiết kế thế giới ảo
Thiết kế thế giới ảo cần cân bằng tốc độ trôi của thời gian, hình thức định luật và phạm vi áp dụng của các quy tắc vật lý kỹ thuật số, nhằm tạo ra môi trường vừa thú vị vừa hiệu quả về mặt tính toán.
Chuyên sâu báo cáo Web3Tác giả: bytes
Dịch: MetaCat
Là những người sáng tạo ra thế giới ảo, mục tiêu của chúng ta là xây dựng một môi trường hấp dẫn và thú vị cho người dùng. Điều này có nghĩa là phải tìm được sự cân bằng giữa việc thiết kế các quy luật vật lý số cho phép xuất hiện các hành vi phức tạp và bất ngờ với việc đảm bảo cơ sở hạ tầng có thể hỗ trợ những hành vi đó. Để làm được điều này, chúng ta cần xem xét ba khía cạnh chính của các quy luật vật lý trong thế giới ảo: thời gian, hình thức của các quy luật này và phạm vi áp dụng của chúng.
Chúng tôi định nghĩa dòng chảy thời gian trong thế giới ảo là quá trình các quy luật vật lý của thế giới tự lặp lại và áp dụng liên tục. Mỗi lần áp dụng rời rạc như vậy tạo thành một "khoảnh khắc" trong dòng chảy thời gian của thế giới. Một cách thiết kế thời gian là để nó tiến lên liên tục cùng với thời gian bên ngoài. Trong các thế giới ảo được triển khai trên blockchain, mỗi khối (block) tương ứng với một khoảng thời gian nhất định trôi qua trong thế giới, bất kể khối đó chứa những giao dịch nào. Đây được gọi là thời gian đồng bộ (synced time). Phương pháp này khiến người dùng hứng thú hơn với thế giới vì họ có thể thấy ngay lập tức hậu quả (tác động) từ hành động của mình. Ngoài ra, nó còn thúc đẩy việc cập nhật liên tục thế giới, từ đó khuyến khích sự phát sinh của các hành vi thú vị.
Tuy nhiên, phương pháp này cũng có nhược điểm. Khoảng thời gian dài hơn thường đòi hỏi nhiều tài nguyên tính toán hơn, điều này nhanh chóng vượt quá khả năng xử lý của chuỗi hoặc máy chủ. Việc triển khai hệ thống này trên blockchain thông thường cũng có thể rất khó khăn, vì mọi thay đổi trên chuỗi đều phải được khởi tạo bởi giao dịch từ người dùng bên ngoài.
Một giải pháp thay thế cho thời gian đồng bộ là thời gian không đồng bộ (unsynced time). Theo phương án này, thời gian trong thế giới không nhất thiết phải tiến lên khi thời gian bên ngoài trôi đi. Thay vào đó, thời gian sẽ được đẩy về phía trước dựa theo một số sự kiện nhất định (thường là thao tác của người dùng). Các trò chơi cờ bàn truyền thống không dùng đồng hồ đếm giờ thuộc nhóm tương tự. Thời gian không đồng bộ dễ triển khai trên chuỗi hơn vì nó phù hợp với mô hình mà blockchain được thiết kế để hỗ trợ. Tuy nhiên, nó cũng đánh đổi một số tính năng có thể khiến thế giới trở nên thú vị hơn.
Những người xây dựng thế giới cũng phải quyết định xem các định luật toán học điều khiển thế giới ảo nên tuân theo dạng đóng hay dạng mở. Biểu thức dạng đóng có số lượng phép toán cố định. Tuy nhiên, với biểu thức dạng mở (hay đệ quy), số lượng phép toán sẽ tăng lên tùy theo các biến đầu vào. Với biểu thức dạng mở, trạng thái tương lai của thế giới chỉ có thể được tính toán bằng cách liên tục áp dụng các định luật vật lý vào trạng thái hiện tại. Những môi trường thời gian thực phức tạp (ví dụ như Dwarf Fortress) thường thuộc nhóm này. Ngược lại, biểu thức dạng đóng cho phép tính toán trạng thái tương lai bất kỳ trong thời gian hằng số (giả sử không có hành động người dùng nào trong tương lai làm thay đổi trạng thái), giống như các mảnh ghép rơi xuống trong trò chơi Tetris.
Biểu thức dạng mở có thể làm cho thế giới ảo trở nên thú vị hơn, bởi vì giống như thế giới thực, chúng chỉ có thể dự đoán được ở mức độ hữu hạn. Việc dự đoán trạng thái tương lai của thế giới đòi hỏi ngày càng nhiều thời gian và tài nguyên tính toán. Hơn nữa, các hành vi vĩ mô bất ngờ có thể xuất hiện từ những tương tác vi mô đơn giản. Trong một thế giới được điều khiển bởi biểu thức dạng đóng, những hành vi phát sinh này thường chỉ xảy ra từ bên ngoài, thông qua hành động của người dùng (chính hành vi của họ hoạt động như một biểu thức dạng mở), chứ không diễn ra bên trong bản thân các quy luật vật lý của thế giới.
Sự đánh đổi giữa biểu thức dạng mở và dạng đóng liên quan đến một sự cân bằng tương tự như với yếu tố thời gian. Biểu thức dạng đóng có thể làm giảm tiềm năng thú vị của thế giới, nhưng lại giúp tiết kiệm tài nguyên tính toán. Biểu thức dạng đóng có thể được sử dụng cùng với cả thời gian đồng bộ hoặc không đồng bộ. Khi triển khai trên blockchain, nếu thời gian được đồng bộ, chúng có lợi thế rõ rệt so với biểu thức dạng mở. Vì chi phí tính toán cho bất kỳ khoảng thời gian nào là hằng định, nên có thể thiết kế thế giới sao cho trạng thái trên chuỗi chỉ được cập nhật khi người dùng gửi giao dịch, nhưng trạng thái đó sẽ phản ánh đúng tình huống sau khoảng thời gian đã trôi qua kể từ lần cập nhật trước.
Trong thế giới thực, thời gian trôi qua đồng thời trong toàn bộ vũ trụ – vốn có thể vô hạn (với một vài phức tạp do thuyết tương đối). Nhưng trong thế giới ảo thì không như vậy.
Thứ nhất, thế giới ảo có thể rõ ràng là hữu hạn. Khi quy mô mở rộng, khả năng thú vị thường gia tăng; một thế giới gồm 2 tỷ thiên hà sẽ có nhiều điều thú vị hơn một thế giới chỉ gồm hai nguyên tử, nhưng chi phí tính toán cũng tăng theo. Hai mối quan hệ này đều liên quan mật thiết đến hai yếu tố đánh đổi đã đề cập ở trên: dòng chảy thời gian và hình thức của các định luật vật lý.
Thứ hai, thời gian trong thế giới ảo không cần thiết phải trôi khắp nơi. Để giảm nhẹ gánh nặng tính toán cho thế giới, có thể chia thế giới thành các khu vực riêng biệt, mỗi khu vực có cách trôi của thời gian khác nhau. Ví dụ, các khu vực có hoạt động người dùng có thể áp dụng các định luật vật lý phức tạp và tốn kém hơn, trong khi các khu vực không có hoạt động lại dùng các định luật đơn giản hơn. Nhược điểm của phương pháp này là kép: nó khiến thế giới trông thiếu nhất quán và mất đi tính toàn vẹn, đồng thời thu hẹp không gian thiết kế cho các định luật vật lý, đặt gánh nặng lên người xây dựng thế giới trong việc tránh gây nhầm lẫn cho người dùng; nó cũng hạn chế cách thức nhân quả lan truyền trong thế giới, bởi nếu một khu vực bị "đóng băng" về mặt thời gian so với khu vực khác, thì hành động trong khu vực này sẽ không ảnh hưởng đến khu vực kia. Kích thước vùng áp dụng các định luật vật lý là một yếu tố thiết kế chính, ảnh hưởng trực tiếp đến tài nguyên cần thiết cho thế giới cũng như mức độ thú vị mà nó có thể đạt được.
Để tạo ra một thế giới ảo thú vị và hấp dẫn, cần phải cân bằng cẩn thận giữa hiệu quả tính toán và mức độ thú vị. Điều này bao gồm việc lựa chọn loại thời gian sử dụng (đồng bộ hay không đồng bộ), cũng như đánh giá hình thức của các định luật vật lý sẽ điều khiển thế giới. Kích thước vùng áp dụng các định luật vật lý là một yếu tố then chốt khác. Bằng cách đưa ra những lựa chọn cẩn trọng như vậy, những người xây dựng thế giới không chỉ có thể đạt được mức độ thú vị trong khi vẫn kiểm soát được gánh nặng tính toán, mà còn có thể tạo ra một nền tảng sáng tạo phong phú cực kỳ cho các nhà phát triển khác.
Chào mừng tham gia cộng đồng chính thức TechFlow
Nhóm Telegram:https://t.me/TechFlowDaily
Tài khoản Twitter chính thức:https://x.com/TechFlowPost
Tài khoản Twitter tiếng Anh:https://x.com/BlockFlow_News
@autonomousworld
