機器之心報道
作者：杜偉
教 AI 玩遊戲一直是非常有趣的研究課題，《我的世界》也成為了廣大研究者的「實驗田」。近日，哥本哈根資訊科技大學等機構的研究者建立了一個神經網路系統，不僅可以在《我的世界》裡建城堡、公寓樓、大樹等複雜實體，還玩起了影分身。
作為一款風靡全球的沙盒遊戲，《我的世界》（Minecraft）受到越來越多玩家的青睞。近年來，玩家也開創了越來越新穎的玩法。他們可以在遊戲裡舉辦畢業典禮、組建虛擬機器玩 Doom 遊戲，更有硬核學者在遊戲裡搭建神經網路，真是花樣百出。
與此同時，人類已經不滿足於自己玩遊戲了，他們還想要人工智慧（AI）在《我的世界》大展身手。2019 年，Facebook 研發了一款《我的世界》AI 助手 craftassist bot，這是一個智慧協作式的助理機器人，可以執行人類玩家指定的各種任務，如馴服馬匹、建造城市、與村民會面及交易等。
最近，哥本哈根資訊科技大學、紐約大學和上海大學的研究者受到《生命遊戲》中元胞自動機理論的啟發，建立了一個使用 3D 神經元胞自動機（Neural Cellular Automata， NCA）的系統，並將該系統部署在了《我的世界》遊戲裡，發現 NCA 可以
建造毛毛蟲、城堡、公寓樓、樹等複雜的實體
，其中一些實體由 3000 多個塊（block）構成。
蠕動的毛毛蟲。圖源：Science Magazine
城堡。圖源：Science Magazine
公寓樓。
樹。圖源：Science Magazine
據介紹，在《我的世界》遊戲中，研究者教會神經網路從單一立方塊（single cube）發展成為城堡、公寓樓和大樹等包含數千個塊的複雜實體，以及毛毛蟲等功能性機器（functional machine）。此外，當研究者將這些實體一切為二時，它們還會「重生」。
「一分為二」毛毛蟲的重生過程。
目前，這項研究的相關論文已經發表。未來，研究者將進一步訓練這種神經網路系統，希望不僅僅生成預定義的實體，還能夠出現執行特定任務的新設計，如飛行等。
論文地址：https：//arxiv。org/pdf/2103。08737。pdf
論文解讀
神經元胞自動機（NCA）已被證明能有效地模擬形態發展過程，即從極少數起始 cell 連續構建複雜結構。最近關於 NCA 的研究都在 2D 領域，即從單個畫素或無限增長的二維紋理重建目標影象。
為了提高 NCA 在真實世界應用的泛化能力，研究者在 Mordvintsev 等人（2020）研究的基礎上進行了擴充套件，以促進三維複雜結構的生成。
具體來說，該研究開發了一個 3D NCA 來生成 3D 《我的世界》結構和功能機器人，如下圖 1 所示：
該研究訓練 NCA 透過一系列的《我的世界》設計重建任務來生成多達 3584 塊和 50 種獨特的塊型別的複雜結構。《我的世界》對該研究提出的方法具有較好的測試能力，因為它允許建立靜態和動態結構。結果表明，在大多數情況下，NCA 可有效的擴充套件到 3D，能夠從單個 cell 中生成複雜的實體。NCA 也擁有與 2D 版本相同的「再生」特性。
對於不同數量的獨特塊型別（unique block types），NCA 重建結構的能力具有魯棒性，如下圖 2 所示：
儘管有簡單和區域性的單獨更新，該研究提出的 NCA 能夠生成複雜的結構，幾乎與目標相同。對於增加單獨的塊型別數量，NCA 也能很好的擴充套件，如下圖 3 所示：
NCA 在複製功能機器方面也很成功，如下圖 5 所示：
不過，也有失敗的時候：
更多實現細節，請參考論文原文。
參考連結：
https：//hot。cnbeta。com/articles/game/883945。htm
https：//www。youtube。com/watch？v=V8Npzx67Kqw
https：//www。sciencemag。org/news/2021/03/watch-artificial-intelligence-grow-walking-caterpillar-minecraft
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