激進遊戲創新的歷史,成就了多少科學神話?

如果我們說一個公司叫「核彈工廠」,你覺得它在建什麼?

在科技界,英偉達獲此殊榮:起初「核彈」指的是英偉達性能破解的遊戲顯卡。隨著深度學習的興起,英偉達的GPU被用於加速各種AI任務,其「造核彈」的能力在各個領域遍地開花。

這一切的起點是英偉達創始人黃仁勛對視頻遊戲發展的深刻洞察。在世界上存在GPU之前,黃仁勛意識到視頻遊戲中對圖形計算的需求將呈指數增長。果不其然,高歌猛進的消費市場需求讓英偉達開始挑戰更強大的計算技術,終於讓其在圖形計算和GPU上的巨額投資得到了回報。在AI時代,從新藥研發到自動駕駛,從自然語言處理到計算機視覺,GPU都可以提供強大的計算能力支持。GPU的成功證明了遊戲市場的巨大需求足以驅動一個新興技術的誕生和完善。

不僅如此,電子遊戲的高度創新性和生命力可以為其他科技、經濟和文化發展提供養分充足的沃土。遊戲背後的生態價值逐漸被各種經濟共同體放在越來越重要的戰略位置。11月10日,歐洲議會以壓倒性票數通過了《歐洲遊戲法案》,旨在制定長期的歐洲電子遊戲戰略,幫助歐洲「電子遊戲生態系統」的發展。這項決議的主要推動者、歐洲議會議員勞倫斯·法倫(Laurence Farreng)說:「電子遊戲是我們文化經濟中最具活力的部分,也是新冠肺炎疫情危機中唯一正增長的領域。對於超過一半的歐洲人來說,電子遊戲是他們文化生活的重要組成部分。」

為什麼電子遊戲會成為潛在引領全球創新和國際競爭的重要引擎?如果我們站在21世紀的時間節點上,試著回顧一下這款遊戲以及其背後的遊戲技術來製造一枚「核彈」,我們可以發現,遊戲是最容易讓科學家和科技巨頭伸腿的跑道。

天然的技術基因,計算機科學家和工程師們「瞎搞」的副產物自然技術基因,計算機科學家和工程師「鬼混」的副產品

今天,我們可以在世界各地找到電子遊戲的足跡,但正如歷史上許多最偉大的技術突破來自實驗室一樣,電子遊戲也在這個地方留下了第一個足跡。

在20世紀50年代,在那些有計算機研究項目的大學和機構中,一群最有創造力的人調動他們的智慧創造了一個簡單的視頻遊戲原型。

需要注意的是,這些發明基本上不是為了娛樂,而是為了展示與計算相關的新技術是如何工作的。

例如,英國計算機科學家克里斯托弗·斯特雷奇(Christopher Strachey)曾經讓跳棋遊戲在Nimrod計算機上運行。英國教授AS Douglas在他的劍橋大學博士論文中創造了OXO,一個移植到EDSAC計算機上的經典遊戲「井字遊戲」。

因為目的不是為了娛樂,所以這兩次早期的嘗試並不被公認為第一次真正意義上的電子遊戲,但足以證明遊戲本身與科技圈的天然親和力。

那麼,我們現在比較熟悉的電子遊戲「娛樂是目的,科技是手段」是從哪里產生的呢?

1958年,美國著名的布魯克海文國家實驗室曼哈頓計劃電子部門負責人威廉·阿爾弗雷德·希金波坦(William Alfred Higinbotham)希望開發一種交互式顯示器,以吸引參觀者參觀原子能展覽。

他的靈感也來自計算機,更確切地說,是一本計算彈道導彈彈道的計算機手冊。

威廉·阿爾弗雷德·希金波坦(William Alfred Higinbotham)將所有預先存在的組件集成到一個功能性視頻遊戲系統中,並將其命名為「雙人網球」。這個系統由一個示波器組成,兩個人可以在上面來回敲擊一個光點。雙人網球一經展出就成功吸引了大量遊客。

之後雙人網球被遺忘了20年,直到後來者在研究比賽歷史時發現,雙人網球可以計算擊球軌跡,充當球網的衝擊屏障,甚至這些擊球的風阻。這是早期視頻遊戲中最複雜的存在,所以它也被認為是第一個純粹為娛樂而設計的視頻遊戲。

可惜當時沒人意識到這樣的機器可能會帶來什麼樣的商業價值,甚至影響全人類。

在科學家和工程師眼里,遊戲只是某種研究的工具,其生態價值卻很少被發掘。

也許這就是高校科研工作者的常態,一個新生事物如何推動技術研究往往是他們最關心的問題。但是,技術的發展離不開需要有人關心如何用新事物賺錢。

1966年,國防設備製造商桑德斯聯合公司(Sanders Associates)的員工拉爾夫·貝爾(Ralph Baer)正在構思這樣一個「新奇」的想法——在電視上玩視頻遊戲有可能嗎?

拉爾夫·貝爾關注這個問題已經很久了。這個猶太人在二戰後獲得了芝加哥美國電視技術學院的電視工程學士學位。這種專業的學習讓他對電視產生了不滿:今年美國大約有4000萬台電視,只有下午6點以後的電視節目。電視用戶需要更多的娛樂。

最後,他在紐約汽車站寫下了第一個電子遊戲計劃。一年後,Baer推出了Brown Box,這是一款具有多人功能和多個程序的遊戲機,也就是現代視頻遊戲機的雛形。1968年,拜爾申請了棕色盒子的專利。貝爾通常被稱為電子遊戲之父。

拜爾的工作直接推動了第一個家庭視頻遊戲系統Magnavox Odyssey的誕生。後者是歷史上第一台商用視頻遊戲機。

早期通常作為科研項目副產品出現的電子遊戲,走出了學校實驗室和極客圈子,走上了作為家庭娛樂活動的進化之路,影響了全球數十億人的生活。

2008年,貝爾獲得了GDCA協會頒發的「遊戲開發者選擇先鋒獎」。他說,「如果我聽了40年前那些勸阻我鬼混(發明電子遊戲機)的勸誡,那麼我今天就不可能站在這里,一切都會不同。」

所以,別忘了,遊戲是這些科技潮人「鬼混」的結果,它帶著科技的基因來到這個世界。

一個對體驗創新、技術創新無止境追求的行業一個無止境追求體驗創新和技術創新的行業。

《奧德賽》商業成功後,拉開了電子遊戲爭霸的大幕。

水面之上,我們可以看到80年代到90年代末到2000年代初街機遊戲中的PC主機和移動互聯網。SONY和微軟公司異軍突起,競相發布功能強大的專用電腦(遊戲機)。從Magnavox Odyssey到微軟Xbox Series X和PlayStation 5,現代電子遊戲正式成為娛樂行業的巨頭。

同樣,「科技與遊戲」的故事線也從未缺席。

之所以被稱為「暗潮」,是因為遊戲的娛樂屬性太強了,所以在最廣泛的大眾視野中,娛樂屬性總是取代技術屬性成為遊戲的第一印象。

但遊戲的發展永遠離不開技術天才的創新實踐。他們信仰和實踐的信條是,遊戲從來不是玩物,創造新遊戲的技術本身就是改變現實世界的手段。

隨著遊戲、商家、消費者之間的關係越來越緊密,如何用技術提升遊戲體驗幾乎是所有遊戲公司必須回答的問題。

即使是喬布斯這樣公認的天才,在正式創辦蘋果之前,也被這個問題「折磨」過。

1971年,得益於英特爾公司推出的新處理器,在Ampex公司工作的一位不知名的工程師布什內爾(bushnell)開發了一款名為Ping Pong(簡稱Pong)的雙人遊戲主機。他把遊戲機帶到一個小酒吧,但放在那里沒多久,遊戲機就壞了:硬幣填滿了機器的投幣口。由此,布什內爾看到了巨大的商機。那一籃子硬幣也被戲稱為當今千億遊戲市場的第一桶金。

不久後,布什內爾辭去工作,成立了世界上第一家電腦遊戲機製造商雅達利。

公司成立兩年後,20多歲的喬布斯作為雅達利的第40名員工加入,負責開發Pong等視頻遊戲。

雅達利留給喬布斯一個技術難題:當時街機遊戲機沒有電腦主機,只能在芯片上集成晶體管電路,讓晶體管控制電路開關。但是因為晶體管價格高,每多一個都是真金白銀。雅達利一直希望在遊戲設計中減少芯片中的晶體管數量。

喬布斯作為負責人,需要將第一代街機的電路板從150到170個優化控制到50個以內。最終,喬布斯和他的天才好友沃茲尼亞克完成了這項技術挑戰,開發出了單機版遊戲《乒乓》,耗時僅4天,使用了44個晶體管。

這大大加速了Pong arcade在當時的流行,激發了喬布斯成為企業家的夢想。當然,最直接的是,喬布斯創辦蘋果的資金來源於他在雅達利的積累。

除此之外,雅達利的遊戲開發經驗幫助喬布斯完成了他在商業和設計道路上的入門課程。

在雅達利期間,喬布斯意識到了追求簡單的價值。比如雅達利從來不提供已發布遊戲的操作手冊,他們的遊戲系統必須簡化,讓任何初學者都能立刻掌握。這種風格和蘋果在第一本宣傳冊上寫的「簡單是終極的複雜」一模一樣。

以遊戲公司起家的喬布斯創造了影響整個科技界的iPhone。隨著每一代人的進步,遊戲一直是創新的主要焦點。在他改變世界的一生中,這段加入雅達利的經歷功不可沒。

實際上,視頻遊戲行業一直是關於創新、新技術和新體驗的。

自人類誕生以來,人類就通過在想像中構建新世界來應對現實世界的複雜性,改造現實世界。遊戲技術的發展為我們提供了更多的維度來做這件事。

遊戲是一種體驗塑造和豐富人類感官的技術。其對技術創新和體驗創新的無止境追求不亞於任何一個科技行業,其技術深度不亞於任何一個歷史悠久的科技學科。

在眾多遊戲技術中,計算機圖形學在2019年獲得了兩項圖靈獎:帕特里克·m·漢拉漢(Patrick M. Hanrahan)和埃德溫·e·卡特穆爾(Edwin E. Catmull)。這也是圖靈獎一個新的歷史記錄:第一次有圖形領域的學者因為對圖形的貢獻而被授予圖靈獎。

計算機圖形學是研究計算機如何在硬件和軟件的幫助下創建計算機圖形的一門學科。Patrick M. Hanrahan和Edwin E. Catmull獲得圖靈獎認可的技術成就極大地發展了計算機圖形技術。

正如微軟亞洲研究院研究員童欣曾經說過的:「縱觀計算科學的應用,早期的大部分領域都是在解決現實世界的問題。只有計算機圖形學通過計算機技術充分做到了人類的各種想像,並為此創造了一系列全新的藝術表現形式,如電影中的特效、電腦三維動畫長片、電腦三維遊戲等。讓想像中的美好變成現實。也許這是他們理應成為圖靈獎獲得者的一個原因。」

IBM和微軟也是計算機圖形學發展的受益者。IBM發展初期,希望個人電腦能快速引入家庭。他們的想法是,他們可以開發一些包含彩色圖形和交互功能的程序,以顯示操作系統的易用性。於是一系列的微軟遊戲誕生了,比爾·蓋茨甚至出現在鏡頭里拍攝電視廣告。因此,遊戲的存在也改變了計算機圖形界面的發展方式。

現在,計算機圖形學的發展催生了專用圖形處理器GPU的出現和普及。在軟件方面,圖形的基本繪制管道已經成為操作系統的一部分,為各種計算機平台提供顯示和圖形處理。

無論你是否是遊戲玩家,這是不可否認的:許多重要的技術創新都來自遊戲開發的過程。

創新溢出:遊戲技術將無處不在創新:遊戲技術將無處不在。

目前,電子遊戲行業是整個科技行業中最活躍、最令人興奮的創新領域之一。英偉達等以遊戲業務起家的科技公司,正在引領整個科技行業最激進的技術革命。

之所以稱之為「激進」,是因為對它的投入不一定能在短時間內帶來最直觀的經濟效果。

2007年,為了在技術上更加方便開發者,Nvidia推出了集成通用開發工具的CUDA架構。這種架構在當時技術上過於先進,導致成本急劇上升。在硬件產品的設計中,不僅需要服務CUDA的邏輯電路,還需要協同支持各個產品的軟件驅動。因此,Nvidia每年在CUDA上的R&D成本占公司總收入的1/6。

與此同時,英偉達的外部環境也越來越險惡。在CUDA推出的第二年,AMD收購了英偉達的老對手ATI,目的是推出CPU與GPU整合的新方案。此外,越來越多的競爭對手試圖在自己的芯片中集成3D圖形加速器。

在咄咄逼人的技術投入和外部壓力的雙重疊加下,英威達當年營收暴跌16%,股價從37美元跌至6美元左右。

但這些並沒有阻止黃仁勛對CUDA技術的評判和推廣。果然,基於CUDA的通用GPU在高性能計算領域下足了功夫。隨著Nvidia在大數據和自動駕駛領域相繼推出新的產品線,GPU成為更通用的計算設備,尤其是在AI深度學習的浪潮中。GPU是所謂「AI三駕馬車」的計算力代表——數據、算法、計算力。

30年來,正是這些被反復視為技術冒險的舉措,一步步將英偉達推上了計算技術和市場的「鐵王座」:

一方面,遊戲顯卡開發的動態高分辨率、動態超頻、光線追蹤、DLSS等技術也成為NVIDIA GPU的關鍵底層能力,在電影、自動駕駛、醫療、能源、製造等諸多領域得到廣泛應用。

另一方面,其市值也從2011年的80億美元飆升至2021年的峰值8000多億美元,位列2021年全球市值最大的芯片公司榜首。

由此,作為高科技產業邊界的開創者之一,英偉達從一家圖形芯片創業公司轉變為端到端行業解決方案激活者的命運,也重新定義了遊戲技術的產業邊界:遊戲技術從最初簡單的圖像和命令組合,成長為一棵包含人工智能、圖形生成、計算平台等前沿方向的龐大技術樹。

正如英偉達首席執行官黃仁勛所說,「視頻遊戲是計算領域最具挑戰性的問題之一,但同時也有著巨大的銷量。它就像一個飛輪,載著我們不斷向前推進更深層次的研發,解決大規模計算問題,最終到達更大的市場。」

本世紀以來,被視為全球科技風向標的微軟、亞馬遜、蘋果、臉書、Google紛紛布局遊戲技術,並以前所未有的力度投入其中。

尤其是在AI領域,AlphaGo的一鳴驚人讓我們意識到,電子遊戲是一個非常成功的訓練系統,AI可以在遊戲中突破智能極限。電子視頻遊戲已經悄然成為訓練和測試AI/AGI的新標桿,這還是本世紀的頭幾十年。近年來,遊戲技術因強化學習的發展而得到加強。

用投資人、亞馬遜影業前全球戰略總監馬修·鮑爾(Matthew Ball)的話說,「與其他類別相比,遊戲更受技術(和技術變革)的影響」。從雲遊戲到虛擬現實和增強現實,遊戲技術領域有這麼多令人興奮的方向。

不僅如此,遊戲技術的「創新溢出」帶來的連鎖反應已經越來越明顯,不同的行業開始採用電子遊戲技術和實踐來改善他們的產品和體驗:

2010年,美國空軍事實驗室使用1700台PS3大型計算機組成了一台性價比高、能力強大的「禿鷲群」超級計算機,並用它來處理來自無人偵察機的圖像。但這可能是PS3和整個PS家族在超算史上最後的輝煌;

2016年4月14日,專攻癌症手術的沙菲·艾哈邁德醫生在倫敦皇家醫院用VR錄影機完成了手術,這是醫學發展史上首例VR手術;

2019年6月,蛋白質中的折疊遊戲Foldit的第一個研究成果發表在《自然》雜誌上。這款遊戲特別支持玩家將蛋白質可視化,創新蛋白質設計。甚至在新冠肺炎疫苗的研究過程中,醫學科學家也通過這款遊戲輔助學術研究…

遊戲技術可以用來「製造核彈」,並將繼續打破虛擬世界和物理世界之間的壁壘。——在可預見的未來,我們會越來越習慣這種描述。

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