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你沒有聽錯！

一提到游戲引擎，你肯定會聯想到虛幻5（不自主地再提一次《黑神話：悟空》），Unity，Cocos，但你會想到用來生成圖像的擴散模型也被認為是一種游戲引擎嗎？

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昨晚，谷歌DeepMind發布了一款GameNGen的神經模型，給出的生成效果，讓人們驚呼：世界模型要來了！

據介紹，GameNGen，是首個完全由神經模型驅動的游戲引擎，它能夠在長軌跡中以高質量實現與復雜環境的實時交互。

厲害之處在于，僅僅在單個TPU上，GameNGen就能以每秒超過20幀的速度對經典游戲《毀滅戰士》（DOOM）進行交互式模擬。畫面沉浸感十足！

下一幀預測實現了29.4的峰值信噪比（PSNR），與有損JPEG壓縮相當。在區分游戲短片段與模擬短片段時，人類評分者的表現僅略優于隨機猜測。

馬斯克聽說后，也來迅速圍觀，果斷表示支持：特斯拉也可以利用real world video來做類似的事情。

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一個名為“PRIMEX ”賬號生成所有帖子都是AI制作的，并由Gork提供支持。緊接著就回復道：

Tesla FSD已經在現實世界的模擬中運行，而且比Doom更準確，幀率更高。

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甚至有網友直接幫馬斯克的Grok出主意：Grok要是可以模擬暗黑破壞神并創造無限世界時，這就很瘋狂了。

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1.這款神經模型驅動的游戲引擎谷歌如何做到的？

來看看DeepMind團隊是怎樣精心設計的。

首先是無法大規模進行人類數據收集的難題，這是他們遇到的第一個挑戰。最后他們訓練了可以自動打游戲的Agent（RL Agent），讓這個Agent去打游戲，并保存其訓練過程中的動作和觀察結果，這樣用來訓練模型的數據解決了。

其次，如何保持前后幀之間的視覺穩定性問題？這一點就不得不提他們做了一個精心的挑選，他們沒有用最新的Stable Diffusion 版本，而是選擇v1.4，并進行了技術處理，使其基于一系列之前的動作和觀察結果（幀）進行條件生成。

此外，為了減輕推理過程中的自回歸漂移，研究者還發現了一個有效的方法：在訓練期間向編碼幀添加高斯噪聲，從而破壞上下文幀，可以讓網絡能夠糾正之前幀中采樣的信息，這對于長時間保持視覺穩定性至關重要。

最后，解決圖像偽影問題。他們最后采用了潛在解碼器微調的方法。Stable Diffusion v1.4的預訓練自編碼器將8x8像素塊壓縮為4個潛在通道，但在預測游戲幀時會產生明顯的偽影問題，影響了小細節，特別是底部欄的HUD問題。

為此，研究團隊使用與目標幀像素計算得出的均方誤差（MSE）損失來訓練潛在自編碼器的解碼器，這樣既利用了預訓練知識，同時也提高了圖像質量。

概括來說，GameNGen訓練比較簡單，分為兩個步驟：（1）一個強化學習（RL）代理學習玩游戲，并記錄訓練過程；（2）訓練一個擴散模型來生成下一幀，該模型基于過去幀序列和動作進行條件生成。條件增強功能可實現長軌跡上的穩定自回歸生成。

2.游戲圈內人士看上頭了

一位圈內人士看罷Demo后，認為這個技術太厲害了，不管是在幀之間的“因”、“果”、“順序”方面都大大超出了預期，并盛贊了開放模型的意義，甚至對于云壟斷的谷歌而言也不可或缺。

回到GameNGen，并認為有兩處值得注意：

1）他們通過玩Doom毀滅戰士的Agent獲得了無限的訓練數據，這一點非常有意義；

2）他們在源幀中添加了高斯噪聲并獎勵Agent“糾正”連續幀，并說這對于從模型中獲得長期穩定的“渲染”至關重要。這一點很有趣——模型需要進行錯誤修正/引導它以保持穩定。

當然，他也提到了對于大模型作為渲染引擎的難題：

“這個模型是否容易進行微調以實現“照片真實感”/光線追蹤重塑——我非常好奇”，畢竟懂得如何微調大模型的人很少，如果視為某種Doom的基礎模型，從這個模型中獲得“更漂亮”的渲染得有多難。

當然，也有游戲開發人員，這個新模型的演示存在不少問題，比如模型雖然能夠記住玩家轉身后灰色的墻，這當然很棒，但墻完全改變了位置和方向就有點不合理了。有人反駁：這也會現在盜夢空間題材類的游戲中，因為玩家的任務就是強迫模型生成它，同時又不會在游戲的“夢境”中Over，并表示“我會玩這個游戲玩到零血”。

3.Jim Fan的評價：什么是真正有用的神經模型？數據是關鍵

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“黑客們喜歡在各種稀奇古怪的地方運行《DOOM》已經成為一種傳統：恒溫器、“智能”烤面包機，甚至自動取款機。現在，他們僅用擴散模型就能運行《DOOM》。每一個像素都是生成的。之前我說過“Sora是一個數據驅動的物理引擎”，其實不完全對，因為Sora無法與之互動。你只能設置初始條件（一個文本或初始幀），然后被動地觀看模擬過程。

上圖：網友在游戲《我的世界》中運用《DOOM》

GameNGen 是一個真正的神經世界模型。它將過去的幀（狀態）和用戶的動作（鍵盤/鼠標）作為輸入，并輸出下一幀。它在《DOOM》中的表現是我見過的最令人印象深刻的。

然而，這也帶來了重大缺陷。讓我們深入探討一下：

1. GameNGen 在單個游戲上極度過擬合，它通過訓練 9 億幀（！！）實現了這一點。這個數字極其龐大，幾乎是訓練 Stable Diffusion v1 數據集的 40%。在這種情況下，它很可能記住了《DOOM》在各種場景下的渲染方式。畢竟，《DOOM》本身的內容并不多。

2. GameNGen 更像是一個被吹捧的 NeRF，而不是一個視頻生成模型。NeRF 利用從不同視角拍攝的場景圖像，重建該場景的 3D 表示。NeRF 的基礎版本沒有泛化能力，也就是說，它無法“想象”出新場景。GameNGen 不像Sora：設計上，它無法合成新游戲或交互機制。

3. 這篇論文的難點不在于擴散模型，而在于數據集。作者首先訓練了強化學習（RL）代理在不同技能水平下玩游戲，并收集了 9 億對（幀，動作）用于訓練。大多數在線視頻數據集并不包含動作信息，這意味著這種方法無法外推。數據始終是動作驅動的世界模型的瓶頸。

4. 我認為游戲世界模型有兩個實際用例：（1）編寫提示詞來創建可玩的世界，這些世界通常需要游戲工作室多年才能制作完成；（2）使用世界模型來訓練更好的具身 AI。兩個用例都無法實現。用例（2）不可行，因為用 GameNGen 訓練代理并沒有比直接使用《DOOM》模擬器更有優勢。如果神經世界模型可以模擬傳統手工制作圖形引擎無法實現的場景，那會更有趣。

什么是真正有用的神經世界模型？ @elonmusk 在回復中說過“特斯拉可以用真實世界視頻做類似的事情”。這并不令人意外：Autopilot 團隊可能擁有數萬億對（攝像頭畫面，方向盤動作）。再一次，數據是關鍵！有如此豐富的真實世界數據，完全有可能學習一個涵蓋各種邊緣案例的通用駕駛模擬器，并用它來部署和驗證新的 FSD 構建，而不需要實際的汽車。

GameNGen 仍然是一個非常出色的概念驗證。至少我們現在知道，9 億幀是將高分辨率《DOOM》壓縮到神經網絡中的上限。”

可以看出，GameNGen 讓我們看來了一個新的游戲生成方式，數據不夠就讓AI智能體幫產生數據，效果不夠就挑選合適的方案來提升。“什么是真正有用的神經世界模型”，這一點很有提醒意義。也許很快我們就能看到以擴散模型為游戲引擎的爆款游戲問世了！

參考鏈接：https://arxiv.org/abs/2408.14837

本文轉載自??51CTO技術棧??，作者：言征、伊風