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一、複雜現實與遊戲未來
人類不斷地在探索與發現中認識世界，我們都想從充滿複雜性的混沌當中尋找基本的普世規律，然而我們在微觀尺度上找到了個體所遵循的基本規則，卻又無法解釋其在宏觀尺度上產生的複雜行為（現象）。這就是複雜的現實世界，但對此人類仍樂此不疲。
我們可以觀察到沒有指揮中心的椋鳥的舞蹈，分工協作湧現出集體智慧的蟻群，上億神經元反應集成的人腦意識，無數人類個體交互所組成的人類社會等等，這些微觀組成都遵循著最簡單的規則，卻在宏觀層面湧現出令人讚嘆的複雜智慧現象。
我們不停息地思考著這些問題，尋找著解開世界奧義的答案，但為什麼這些思考的發出者是人類而不是機器呢？或者說為什麼只有人類有目的，而計算能力更強的機器就沒有呢？
創立複雜系統研究的 Stephen Wolfram 認為，目的有兩種，一種是遵循物理機制自然會產生的結果，另一種則是努力要去實現的目標。自然界的計算能力完全可以和人腦相匹敵，但自然界的目的全都是前者，而如果我們希望得到類人智能，必須要有類人的目的。
比如湍流，或者木星大氣表面的漩渦，它們都在做各種各樣繁複的計算，恐怕比人類的大腦更加的複雜—至少是運算量更大，但它看起來並未獲得我們所說的智能，因為我們唯一知道的智能，就是人類智能。
所以我們窮其所有也只能去探索與發現這些在現實世界當中已經被「設定」好的規則，並且只能不斷的逼近這些規則，無法突破規則的束縛，但是在另一個世界：虛擬世界或遊戲世界當中，我們也許可以創造出具有類人目的的類人智能去幫助我們進一步的思考與發現，我們甚至可以創造與定義新的規則，模擬湧現現象。
Keith Burgun 在其著作 Clockwork Game Design中提到，遊戲設計中的交互系統是人類為了體驗特定類型的學習而參與的規則系統。對於所有交互式系統，我們要做的就是探索其邊緣以理解它。當我們建立起我們以前不了解的「某項工作原理」的聯繫時，就會得到多巴胺的釋放，既增強了促使我們學習的行為，又幫助我們記住了新信息。
因此，與交互系統的交互學習過程會使我們獲得更高層次的感受。當系統中有一些要教給我們的東西，並且我們覺得這些內容在我們的掌控或理解範圍之內時，我們會感到興奮與激動。而當它幾乎沒有什麼可以教給我們時，我們就會開始失去興趣，逐漸覺得這件事很「無聊」。
而創造這樣的交互系統就需要引入湧現機制，不斷地為玩家帶來新的體驗。Keith Burgun 指出，儘管每個遊戲設計師都認為湧現複雜性很重要，並且很多遊戲都至少使用過某種程度的湧現複雜性，但目前很少有具有高度湧現複雜度的遊戲，可以被稱為「優雅」。所謂「優雅」，就是一款遊戲易於被玩家學習但難以被掌握。在設計遊戲時，設計師應以最少的組件複雜度（規則）獲得最多的湧現複雜性（唯一的遊戲狀態）。兩種複雜性之間的差距越大，它變得越優雅，就越「易於學習且難以掌握」。
這就為遊戲的未來指明了一個方向：通過遊戲模擬更加真實的現實世界，讓玩家在與遊戲的交互過程中不斷的進行新的創造，並在交互中不斷的學習，探索新的規律。現在的遊戲技術已經能夠為玩家提供更高質量的畫面，更豐富的遊戲元素，更多的敘事內容以及更多樣的玩法，這當然會是遊戲發展過程中持續的的方向，但一個遊戲真正的生命力應體現在玩家對之的二次創作上，遊戲越具有湧現性，其生命力越強。所以玩家能夠自主在遊戲中創造出更多的遊戲內容，並完成真正意義上對遊戲的二次創作，才是遊戲未來所需要探索的方向。
二、複雜系統、湧現與複雜科學
霍金在千禧年之交接受採訪時說，下一個世紀將是「複雜性」的世紀。
所謂複雜性，就是這些不存在中央控制的系統，能通過個體簡單行為的規則，以難以預測的方式產生出複雜的集體行為和信息處理機制，這就是「湧現秩序」和「自組織行為」；而這些組成系統的多個元素，要適應它們自己創造出的模式。
而對於這樣的研究方向，存在著一個專門的研究機構—聖塔菲研究所（Santa Fe Institute）。該所成立於 1984 年，由一批從事物理、經濟、理論生物、計算機科學的著名的研究人員所組成。他們的研究內容從人類學、考古學、經濟學，跨越生物醫學、生命科學，直到數學、計算機科學和物理學，力圖突破學科之間的束縛，以全新的視角來重新對待各個領域。
關於複雜系統的定義，前聖塔菲研究所所長 Geoffrey West 在《規模》一書中提到，一個典型的複雜系統是由無數個個體成分或因子組成的，它們聚集在一起會呈現出集體特性，這種集體特性通常不會體現在個體的特性中，也無法輕易地從個體的特性中預測。
例如，你遠遠不是組成你肌體的細胞的集合體那麼簡單；同樣，你的細胞也遠遠不是組成它們的分子的集合體那麼簡單。你所認為的你自己（你的意識、你的個性、你的性格）是你大腦中的神經元和突觸多次發生相互作用的集合表現。它們會和你肌體內的其他細胞持續不斷地相互作用，而這些細胞則是心臟或肝臟等半自主性器官的組成部分。
此外，所有這些都在不同程度上持續不斷地與外界環境相互作用著。有些自我矛盾的是，這些組成你肌體的約 100 萬億個細胞都不具備你所認為的自己身上的特性，它們也沒有意識，不知道自己是屬於你的一部分。
可以說，每個細胞都有其自身特性，遵循其自身的行為和相互作用的規則，如此一來，它們近乎奇蹟般地與其他細胞組合在一起，構成了「你」。儘管涵蓋了巨大的範圍，但無論是在時間上還是在空間上，它們都在你的體內運行著，從微觀分子層面到宏觀規模層面，與你至多 100 年的日常生活相輔相成。你便是一個卓越的複雜系統。
總的來說，複雜系統的普遍特點是整體大於其組成部分的簡單線性總和，而且整體通常也與其組成部分存在極大的不同。在許多情況下，整體似乎會自行發展，幾乎與其組成個體的特性相分離。
此外，即便知道組成個體（無論是細胞、螞蟻還是人）之間如何相互作用，我們也不太可能預測出它們所組成的整體的系統行為。這一整體的系統行為被稱作「湧現行為」，即一個系統所表現出來的特性與它的組成個體簡單相加所表現出來的特性存在很大不同，或者說湧現就是個體遵循基本的簡單規則，在更宏觀的尺度裡添加了一些新的屬性。
而湧現的出現並不是簡單的規則設定，湧現的發生是存在條件的，關鍵在於達到混沌的邊緣（Edge of chaos），如果我們把混沌的力量看作一種破壞系統的張力，而秩序的力量看作是阻止破壞、形成有序結構的凝聚力，那麼只有當兩種力量相互鬥爭平衡的時候，系統才剛好能夠發生湧現，並創造層出不窮的複雜結構。
單峰映射（logistic map）便是一個由簡單非線性方程產生混沌現象的經典範例，當 r 的值超過某一具體值時，x 值的變化開始出現複雜現象，變得混沌。
三、遊戲中的湧現
正如之前所說，人類在複雜的現實世界當中探索各樣的湧現現象，而計算機模擬為人們提供了一種新的方式去認識複雜系統與湧現，只要設置幾行最基本的規則代碼，程序就能夠運行出程式設計師難以解釋的湧現現象。而對於計算機中的湧現模型，這就不得不提到計算機中著名的模型：康威的生命遊戲。
生命遊戲運行在一個二維的方格世界之上，每一個方格都代表著細胞的兩種狀態：生存與死亡。而每一個細胞的存活與否要取決於周圍細胞的個數：生命不能夠太過孤獨，也不能太過擁擠。
細胞的生存與死亡遵循基本的三條規則：
生存：一個活的細胞（黑色）要繼續生存（保持黑色），至少需要 2 到 3 個活的鄰居，因為生命需要其它生命的支持；死亡：如果一個細胞（黑色）的活的鄰居多於 3 個，它就會死亡（黑色變成白色），因為生命的資源有限，過度的擁擠導致細胞存在競爭，最終沒有足夠的資源生存而死；誕生：如果一個未被佔據的方格（白色）恰好具有 3 個活的鄰居，生命就會在那裡出現（白色變為黑色）。
當我們設置好細胞的初始生命狀態，不需要做任何其他的幹預，然後只要靜靜的觀察這些細胞的生存、死亡以及繁衍的過程，就可以觀察到各種各樣的生命形態。
有一些生命狀態經過無限次的迭代，仍保持著最初始的狀態，這樣的生命稱之為靜止生命（Still-Lifes）。
而一些生命狀態經過不斷的迭代呈周期性的震蕩，這樣的生命狀態稱之為振蕩器（Oscillators）。
還有一些細胞狀態總是保持初始細胞數量不變，但不斷的朝某個方向移動。例如滑翔機，總是保持 5 個細胞生存的狀態，並且每四個回合向右下方平移一格。而還有一種結構的生命狀態比他的移動速度更快，叫做輕重量飛船，每四個回合可以向右移動平移兩格，並且這種生命結構被證明是生命遊戲中最快的運動速度，我們可以理解為是這個二維網格宇宙當中的「光速」。
1970 年，生命遊戲的創造者康威提出了一個假設：對於有限數量的細胞，無論其初始狀態有多麼的複雜，最終一定會收斂到有限數量的族群。因為對於生命遊戲來講，我們只能通過對結果的觀察去判斷所做的假設，無法從算法上推斷出最終的生命形態。於是康威提出了這樣的假設，供眾多愛好者們來進行驗證，對此，他還提供了 50 美元的獎金，供給第一個證明其假設錯誤的人。
當然，這個假設不到兩個月就被一名MIT的學生證明是錯誤的了，他發現了一種生命結構可以源源不斷的製造滑翔機，也就是可以產生無限數量的細胞，因為發現該結構的學生名叫做 William Gosper，所以這個結構也叫作 Gosper glider gun。
除此之外，該模型已經被證明是圖靈完備的，即經典計算機可以完成的計算，使用生命遊戲也可以完成。我們甚至可以用生命遊戲構造生命遊戲。
以上生命遊戲中各樣的生命形態給了我們一種全新的視角去看待和理解遊戲中的設計。遊戲與複雜系統中的湧現也一定存在著某種特定的關係，使得遊戲的體驗能夠不斷地得到進化。
1. 遊戲的結構：漸進和湧現
現在基於對複雜系統和湧現的理解，我們可以輕易地判斷，遊戲中必然也存在著典型的複雜系統以及湧現規律。我們可以將其中具有突出湧現特質的遊戲稱為湧現型遊戲（game of emergence）。
在具體討論遊戲的複雜系統之前，我們可以從生命遊戲中「湧現」的概念出發，將現有遊戲的玩法分為：漸進式玩法（progressive gameplay）和用湧現式玩法（emergent gameplay）。這種劃分，與遊戲本身的不同種類的機制也密切相關。（進一步了解遊戲機制，詳見 rct 出品的《萬字深度解析：遊戲規則、機制與玩法的關係和底層發展邏輯》）
對於遊戲設計師來講，這兩種玩法是塑造「遊戲可玩性」的兩個重要基礎。
為了便於理解，其中「漸進式玩法」是指玩家按照遊戲設計師精密的設定進行遊戲體驗，包括關卡、玩家在每個關卡中會面臨的具體挑戰、以及這些挑戰和關卡的排序等細節。在 The Open and the Closed: Games of Progression and Games of Emergence 的作者 Jesper Juul 看來，任何有著可參照的、詳細的、較為固定的「通關攻略」的遊戲，都是漸進式的。典型的有以《超級馬裡奧》（Super Mario）為代表的有限關卡的闖關遊戲，和互動式電影為代表的敘事性遊戲。
相比較而言，「湧現式玩法」並不事先設計好遊戲中的挑戰、關卡、流程或事件等，而都由玩家玩遊戲的過程中顯現。用較為簡單的規則和流程等設計來實現。類似前面所討論的元胞自動機，只要給予每一個元胞最基本的規則設定，在大量元胞的不同交互下就會湧現出複雜的宏觀現象。一些典型的桌上遊戲、沙盒遊戲、策略遊戲、模擬類遊戲和動作遊戲的玩法也都是湧現式的。
目前來說，越來越複雜的大型電子遊戲通常會對這兩者進行結合，即遊戲系統中有些子系統是漸進式的，有些子系統是湧現式的。就像 Jesper Juul 在 Half-Real 中舉例的，由故事驅動的第一人稱射擊遊戲《殺出重圍》（Deus Ex) 就是一個兩種玩法相結合的案例。
因為當玩家進入遊戲時，既可以根據策劃提前設計好的故事情節按照主線向下發展，也可以在較為固定的故事主線下的關卡障礙中，自行運用多種不同的戰術和策略來應對挑戰。既可寫出一份圍繞故事展開的攻略，又有非常多種策略和路線來完成遊戲。
再如《俠盜獵車手 5》（Grand Theft Auto V），在這個以線性劇情推進的遊戲中，玩家也能夠在一個開放世界中和周圍環境的物件發生互動。遊戲中最普通的 NPC 會遵循簡單的規則，根據周邊環境的變化採取不同的行動，進而對整體環境產生影響，產生一定社會系統。
例如玩家開車迎面撞到了對面車輛，NPC 有概率被判定死亡，車輛停止。周圍 NPC 有概率撥打 911 通知警察和救護車，肇事玩家可能會被通緝。在車流量較大的路口，一輛車的停止可能致較大規模的堵車，堵車中的 NPC 在一定時間後會試圖對這個事情做出處理，例如衝過去把停止的車輛開走。如果車輛損壞，則會被叫來的市政服務車拖走。
2. 湧現型遊戲和其複雜系統
接下來，我們將進一步探討湧現遊戲中複雜系統的特點，以及從玩家體驗的角度來看它是否具備獨特性和優勢。這個部分的討論會基於對湧現型遊戲與漸進型遊戲的對比，且依託於我們先前討論的有關其他複雜系統的特點之上。在此之前，需注意的是在一個遊戲中，湧現可以表現為規則、玩法、機制和可玩性的湧現性。
2.1 湧現型遊戲的特點
作為一個複雜系統，湧現型遊戲也像其他複雜系統一樣，核心特質就是，整體系統呈現出來的效果無法通過它的各個組成部分直接推導出來，也就是整體大於部分之和。遊戲組成部分中重要的一部分就是「遊戲規則」，湧現的體現在於複雜性是由「規則」之間的各種關聯和相互作用產生的，而不是僅僅大量地堆砌「規則」。
同時，像之前提到的，複雜系統雖然具有其內部本身精巧複雜的特性，但建構或呈現一個複雜系統只需要相對非常簡單的元素。在遊戲中亦是如此。例如，遊戲《俄羅斯方塊》，每一個單個設計構成的基礎元素相當簡單，然而玩家依然可以在玩法湧現特性的作用下體驗到單個組成部分間互相作用產生的複雜的遊戲策略，從而帶來的有趣體驗。
此外，湧現型遊戲不可忽略的一個特點就是「遊戲狀態」之多。提到遊戲狀態，不可避免的需要簡單介紹一下遊戲作為「狀態機」的存在。「狀態機」就是一種由玩家提供輸入，能在假設情況下的不同狀態之間進行轉換的假想機器。拿西洋棋來舉例，所有棋盤上可以存在的棋子擺放方式都可被稱作不同的遊戲狀態。
然而因為象棋規則的限制，例如乙方的兩個象不可能處於同色的格子中，不是所有的棋子擺放方式（狀態）都可以被實現。因此，如象棋這樣的湧現型遊戲，即使只擁有相對較小量級的規則，其可創造的「狀態」規模是遠超出預期的。
就像 C.E.Shannon 在 Programming a Computer for Playing Chess一文中提到，「西洋棋和圍棋中可能產生的遊戲狀態比地球上的原子數量還要多」。超出預期大規模的遊戲狀態來源於遊戲規則的湧現性。
除了遊戲「狀態」，另一個基於遊戲「規則」所產生湧現特性的就是遊戲「軌跡」（trajectory），也就是每一個玩家在遊戲中體驗不同遊戲狀態時的集合。然而，也因為這種湧現性，我們通常是無法單純地從一個遊戲的規則看出來其遊戲軌跡和產生的可玩性。與此同時，遊戲「軌跡」與遊戲的「可玩性」（gameplay）高度相關，「可玩性」代表了遊戲給予玩家的挑戰和玩家可以在一款遊戲中自行運行的所有狀態。
2.2 湧現型遊戲 & 玩家體驗
結合以上探討的湧現型遊戲和其中複雜系統的特性，我們可以從玩家體驗的維度來進一步了解這一類遊戲相比較於純漸進型遊戲，有什麼不同特徵，且是否具有優勢。
首先，湧現型遊戲具有利用較少的遊戲規則就可以達到大量遊戲狀態這個特質。當一個遊戲的遊戲狀態越多，且相對應玩家所需要掌握的遊戲規則較少時，相比較於一些複雜規則的遊戲，玩家會在初始階段更容易理解和掌握這個遊戲。
並且，只有當玩家學習掌握一個遊戲的門檻不會過高時，玩家才會更有動力和興趣去繼續深入探索該遊戲，從而在與遊戲的交互過程中不斷地進行新的交互和創造，最終提升玩家整體的交互和遊戲體驗。
與此同時，另一個遊戲規則的湧現性體現在對遊戲「軌跡」規模的擴大。在此基礎上，通常遊戲的軌跡越多樣，越有趣，該遊戲的可玩性也就越高。也因此會帶給玩家更多的探索空間以及探索欲，從而優化整體的遊戲體驗。
另外，在前面提到的遊戲規則的湧現性之上，我們此處還不得不討論與之密切相關的一個點—當遊戲的規則複雜度超過某一臨界點後，遊戲玩法的複雜性也會隨之迅速增大。這種現象被稱之為「複雜性屏障」（complexity barrier）。當規則的複雜度超越過某一點後，由已有遊戲規則間的相互作用產生的效應，就被稱為「概率空間激增「（explosion of probability space）。而概率空間也是決定了一款遊戲的「重玩性」或「重玩價值」的關鍵因素。
因為對於玩家來講，一款遊戲能否在每次體驗的過程中碰到不一樣甚至是超出預期的路徑和體驗，可以很大程度地增大遊戲在玩家心中的吸引力，以及該遊戲對於玩家的價值。從另一邊來看，漸進型遊戲則截然相反。漸進型遊戲會使玩家選擇事先設計好的不同節點，縮小了概率空間。
3. 湧現型遊戲 & 設計
以上我們探討了遊戲中的湧現性和複雜系統，以及湧現性對玩家體驗可產生的積極作用和帶來的附加值。那麼接下來，我們將從遊戲設計的角度，進一步去了解這樣可超出預期的帶有湧現性的遊戲是否可以被設計出來。如果可以，那麼在設計的過程中需要注意什麼，最理想化的湧現型遊戲是什麼樣子的，又可以如何被打造出來。
如何設計湧現型遊戲？
單純的從遊戲設計的角度來講，設計湧現型遊戲這件事情本身是與讓設計師的想法從構思到動手實現的過程相矛盾的。因為與很多其他作品不同，遊戲中的複雜系統和其中的湧現現象只有當實際運轉時才可以完全地展現出來。這也是為什麼遊戲設計中的原型構建和測試可以很大程度地決定了遊戲的最終效果。
雖然說設計一個湧現型的遊戲是充滿挑戰的，但就像前面提到的，一個理想的湧現型遊戲可以更好地為玩家提供豐富有趣且自然合理的玩家體驗。所以對於遊戲設計師來講，通過控制遊戲中一些結構上的要素從而直接或間接地實現遊戲中出色的湧現性，將對打造一款具有生命力的遊戲至關重要。
理想的湧現型遊戲
在描述一個最理想狀態下的湧現型遊戲之前，需要明確的一點是，湧現性在遊戲中的存在為遊戲和玩家帶來正向價值有一個重要前提，就是湧現性的機制是否可以通過遊戲設計相連接起來，使其在結構上具備一種美感，也被 《體驗引擎》的作者 Tynan Sylvester 稱之為「優雅」。這種優雅的湧現性構建方式，也可被認為是將湧現性在遊戲中的優勢淋漓盡致地體現出來的理想狀態了。
如何打造「優雅」的湧現型遊戲？
Keith Burgun 也在 Clockwork Game Design 裡面提到過「優雅的遊戲」（Elegant Game）和「拼湊的遊戲」（Patchwork Game）兩種遊戲設計類型。
上面兩張圖中，通過對比兩個類型的遊戲設計，我們可以看到就像在前文中湧現型遊戲特點中討論過的，當遊戲規則越少而不同機制間連結越多時，湧現性體現的越好。這也就越是一種「優雅的遊戲」的體現。為了進一步實現這種優雅性，設計師不僅需要將不同層級的元素通過合理的方式連結起來，還需要在構建「連結」時考慮以下幾點：
理解性：這裡是指遊戲中的規則易於理解，且遊戲是由簡單而不是繁瑣的子系統組成的，子系統間存在高度關聯性。例如，在 Minecraft 這樣的規則簡單，信息不易被扭曲的遊戲中，湧現性才能更好的體現。排他性：在一個遊戲中，每一個功能，以及功能的使用場景，應具有不重複、獨立的排他性。節奏性：相比較於傳統棋牌類遊戲受到物理或時間上的限制來為玩家提供節奏感，電子遊戲需要遊戲設計師刻意地帶入「收斂性」在遊戲機制中，為玩家選擇遊戲中每一個開始和結束適當的節點。或者，設計師也可以通過加入「周期性」為玩家提供「緊張—放鬆—緊張」等不同節奏的循環來把控故事性遊戲的節奏。最後，對於戰略類遊戲，「觸髮式」節奏通常被廣泛應用。自解釋性：指玩家可以通過理解遊戲的規則，進一步地了解關於遊戲更多的背景等信息。
四、寫在最後
現實世界是由無窮的微小子系統共同構造的巨大複雜系統，從細胞到個體，個體到社群，社群到社會，社會到國家等等，無窮無盡。每個子系統下不同的微觀規則使得系統之間的複雜性也存在差異，這些子系統之間相互連接相互影響，從而構造出了宏觀尺度上更大的複雜系統。
我們每個人都身處在現實世界的複雜漩渦之中，微觀上不同的個人動機、選擇與行為會導致宏觀上不同的現象，這是一個非線性的系統，永遠充滿意外與驚喜，我們無法預測我們個人人生劇本的走向，更無法預測世界未來的發展，這就是現實世界之中的現實。
而正是這現實世界的動態與不確定性讓我們產生了對未來的渴望，同時這一份好奇與探索欲望也引領著我們向世界的邊界不斷地前進。對於遊戲來說，設計出「萬物皆可交互」的世界無疑是更加逼近對現實世界的模擬，而複雜系統與湧現設計則是加速該可能性實現的一種可行途徑。
參考文獻&資料
West G B. Scale: the universal laws of growth, innovation, sustainability, and the pace of life in organisms, cities, economies, and companies[M]. Penguin, 2017.
Burgun K. Clockwork game design[M]. CRC Press, 2015.
Game of life cellular automata[M]. London: Springer, 2010.
Jesper Juul, The Open and the Closed: Games of Progression and Games of Emergence
Jesper Juul, Half-Real