毛毛虫「忍者」：AI在《我的世界》中建城堡、公寓楼，还玩起了影分身

2021 年 3 月 28 日 机器之心

机器之心报道

作者：杜伟

教 AI 玩游戏一直是非常有趣的研究课题，《我的世界》也成为了广大研究者的「实验田」。近日，哥本哈根信息技术大学等机构的研究者创建了一个神经网络系统，不仅可以在《我的世界》里建城堡、公寓楼、大树等复杂实体，还玩起了影分身。

作为一款风靡全球的沙盒游戏，《我的世界》（Minecraft）受到越来越多玩家的青睐。近年来，玩家也开创了越来越新颖的玩法。他们可以在游戏里举办毕业典礼、组建虚拟机玩 Doom 游戏，更有硬核学者在游戏里搭建神经网络，真是花样百出。

与此同时，人类已经不满足于自己玩游戏了，他们还想要人工智能（AI）在《我的世界》大展身手。2019 年，Facebook 研发了一款《我的世界》AI 助手 craftassist bot，这是一个智能协作式的助理机器人，可以执行人类玩家指定的各种任务，如驯服马匹、建造城市、与村民会面及交易等。

最近，哥本哈根信息技术大学、纽约大学和上海大学的研究者受到《生命游戏》中元胞自动机理论的启发，创建了一个使用 3D 神经元胞自动机（Neural Cellular Automata, NCA）的系统，并将该系统部署在了《我的世界》游戏里，发现 NCA 可以 建造毛毛虫、城堡、公寓楼、树等复杂的实体 ，其中一些实体由 3000 多个块（block）构成。

蠕动的毛毛虫。图源：Science Magazine

城堡。图源：Science Magazine

公寓楼。

树。图源：Science Magazine

据介绍，在《我的世界》游戏中，研究者教会神经网络从单一立方块（single cube）发展成为城堡、公寓楼和大树等包含数千个块的复杂实体，以及毛毛虫等功能性机器（functional machine）。此外，当研究者将这些实体一切为二时，它们还会「重生」。

「一分为二」毛毛虫的重生过程。

目前，这项研究的相关论文已经发表。未来，研究者将进一步训练这种神经网络系统，希望不仅仅生成预定义的实体，还能够出现执行特定任务的新设计，如飞行等。

论文地址：https://arxiv.org/pdf/2103.08737.pdf

论文解读

神经元胞自动机（NCA）已被证明能有效地模拟形态发展过程，即从极少数起始 cell 连续构建复杂结构。最近关于 NCA 的研究都在 2D 领域，即从单个像素或无限增长的二维纹理重建目标图像。

为了提高 NCA 在真实世界应用的泛化能力，研究者在 Mordvintsev 等人（2020）研究的基础上进行了扩展，以促进三维复杂结构的生成。

具体来说，该研究开发了一个 3D NCA 来生成 3D 《我的世界》结构和功能机器人，如下图 1 所示：

该研究训练 NCA 通过一系列的《我的世界》设计重建任务来生成多达 3584 块和 50 种独特的块类型的复杂结构。《我的世界》对该研究提出的方法具有较好的测试能力，因为它允许创建静态和动态结构。结果表明，在大多数情况下，NCA 可有效的扩展到 3D，能够从单个 cell 中生成复杂的实体。NCA 也拥有与 2D 版本相同的「再生」特性。

对于不同数量的独特块类型（unique block types），NCA 重建结构的能力具有鲁棒性，如下图 2 所示：