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

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、,更有硬核学者在游戏里,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:

尽管有简单和局部的单独更新,该研究提出的 NCA 能够生成复杂的结构,几乎与目标相同。对于增加单独的块类型数量,NCA 也能很好的扩展,如下图 3 所示:

NCA 在复制功能机器方面也很成功,如下图 5 所示:

不过,也有失败的时候:

更多实现细节,请参考论文原文。

参考链接:

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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原标题:《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》