复杂系统与涌现

玩法是涌现属性（第 3 章 Gameplay as an Emergent Property of Games，印刷页约 p.43–45）

• 玩法 (Gameplay) ＝游戏给玩家的挑战＋玩家能执行的动作；与挑战相关的动作由机制管理（实现了跳跃机制，化身才能跳）。
• 可以把每个挑战都配一个唯一解动作（文字冒险），但多数游戏不是这样：《俄罗斯方块》没人去编写所有方块序列，挑战来自随机方块序列与玩家此前应对的组合，每次都不同，玩家对挑战有一定控制；极少的动作应对无限变化的挑战。单人纸牌也一样。
• Harvey Smith（2001 "The Future of Game Design"）主张从"为单个预设挑战做特例方案"转向简单、一致、可有趣组合的机制，哪怕会出现奇怪结果。火箭跳 (Rocket Jumping)：爆炸对附近物体施力，玩家借此跳得更高更远——Smith 视之为机会而非问题，主张围绕表达性系统 (Expressive Systems) 设计更多游戏。
• 一致性胜于真实 (Consistency over Realism)：Steven Poole《Trigger Happy》（2000）——真实的 F1 游戏要练多年才能开，太空射击的武器应像《星球大战》的爆能枪而非光速、不可见的真实激光；玩家玩游戏是为了做现实中不可能或不安全的事。但玩家要求一致：火箭能炸死强敌却炸不开薄木门会让人沮丧。
• 涌现型重玩价值高，每局都是游戏与玩家合作的独特结果；但规则复杂度与行为复杂度的关系不是线性的，加规则不会让游戏更有趣，有时减少规则反而更能得到真正有趣的涌现。

有序与混沌之间（第 3 章 Between Order and Chaos，印刷页约 p.45–48）

"复杂系统"指由许多部件组成的系统，而不是难以理解的系统；部件单独看往往简单，组合后却难以预测——游戏是复杂系统文献中的经典例子。系统行为分四类：

flowchart LR
  O["有序<br/>Ordered"] --> P["周期<br/>Periodic"] --> EM["涌现<br/>Emergent"] --> C["混沌<br/>Chaotic"]

水龙头实验：慢慢拧开→规则滴水（周期）→越滴越快→接近全开前变得不规则（趋向混沌），中间可能出现"两滴快、一停长"之类更复杂的周期，再开大又回到稳定水流（有序）。设计涌现型游戏，就是让上述元素互相平衡，使整体行为落在"涌现"区。

涌现能被设计吗？ 涌现只在系统运转后出现，所以游戏设计高度依赖原型与测试。设计涌现系统是悖论式的：设计师不确切知道系统会产生什么终态，却要设计"到达那里"的体验。但某些机制结构倾向于产生特定结果——识别、利用这些结构正是本书的主题。

结构特征一：活跃且相互连接的部件（第 3 章 Active and Interconnected Parts，印刷页约 p.48–51）

• 元胞自动机 (Cellular Automaton)：一行或一个网格上的格子，各为黑或白；规则只看格子自身与邻居（一维两个、二维八个）。每次迭代先检查所有格子、标记要变的，再一起改变（每次迭代称一"代 (Generation)"）——即双缓冲式同步更新。
• Stephen Wolfram 的一维自动机：每格下一状态由自身与左右邻居决定，2³＝8 种组合，从单个黑格开始逐代向下打印，产生带有明显"随机"特征的图案，规则中却没有任何随机。原书图 3.2 的规则与 Wolfram 的规则 30 (Rule 30) 一致：

（1＝黑。最左一条即"两侧都黑的黑格变白"，第四条即"只有左侧为黑的白格变黑"；8 条中有 4 条改变中格颜色，预示系统活跃。）

Wolfram《A New Kind of Science》（2002）总结动态行为系统的三个关键品质：

这些品质部分能从规则"读"出来。复杂性的门槛出奇地低：只要部件、活跃度与连接足够，简单规则就能产生复杂行为；玩家是系统重要的活跃源，但自动机说明没有人的输入也能涌现。

• 塔防：敌人沿预设路径走，有速度、生命值和少数属性；塔在射程内按射速发射弹丸，有的造成伤害、有的减速、有的增益邻塔。元素由局部机制定义、活跃（敌人移动、塔响应敌人）且相互连接（塔射敌、塔互相增益），与元胞自动机同构。
• 活跃度与连接数是区分涌现型与进程型的好指标：进程型中谜题、角色等元素只与玩家化身交互、彼此不交互，只在出现在屏幕上时才活跃，连接少、只能按预设方式交互——设计师控制力强，但更可预测，预设选项探索完就不好玩了。

结构特征二：反馈回路能稳定或破坏系统（第 3 章 Feedback Loops，印刷页约 p.51–53）

• 捕食者-猎物：猎物多→捕食者增加→猎物减少→捕食者挨饿减少→猎物回升。一处变化的效果在之后"回馈"到同一处，称反馈回路 (Feedback Loop)。
• 负反馈 (Negative Feedback) 维持平衡：恒温器、机器的调速器 (Speed Governor，负载突然消失时也不会危险地超速)。游戏例：《文明》城市人口越多需要的粮食越多，于是稳定在地形与当前科技能支撑的规模。
• 正反馈 (Positive Feedback) 强化引起它的变化：话筒-功放-音箱的啸叫，只有挪开话筒才能停。游戏例：国际象棋吃掉对方一子后再吃子更容易。正反馈造成易变、能快速变化的系统。
• 涌现型游戏中常有多个反馈回路同时运作。详见 反馈回路。

结构特征三：不同尺度上涌现不同的行为模式（第 3 章 Different Behavioral Patterns Emerge at Different Scales，印刷页约 p.53–56）

康威生命游戏 (Conway's Game of Life)：二维无限网格，每格 8 个邻居，生或死。每次迭代：

通常先爆发大量活动，再趋于大致稳定、少数振荡。研究者追问"有没有永远扩张的初始构型"，发现了滑翔机 (Glider)（5 个活细胞，4 代后在一格外复现自身，像在网格上爬行的小生物）和滑翔机枪 (Glider Gun)（原地不动，每 30 代发射一架新滑翔机）。可用开源的 Golly 体验。

结论：最有趣的行为发生在"部件群"的尺度上，而非单个部件。鸟群：个体在"向群中心靠拢、与邻居对齐速度方向、避免太近"之间平衡，群体却有形状、方向与"目的"，规则在两个尺度上同时作用。

《吃豆人》的幽灵：玩家常以为幽灵在合作设陷阱，其实它们互不知晓。游戏在分散 (Scatter)（各回一个角落）与追击 (Chase)（大部分时间）两种状态间切换；追击时在每个路口选择让自己更接近目标的方向，完全无视墙壁：

合起来：Blinky 尾随，Pinky 与 Inky 抢到前方，Clyde 添加噪声——简单而互补的策略在群体尺度上看起来像协同围猎。（实现角度看就是每个幽灵一个小型有限状态机，见 状态模式与有限状态机。）

Fromm 的涌现分类（第 3 章 Categorizing Emergence，印刷页约 p.56–57）

Jochen Fromm（2005 "Types and Forms of Emergence"）用反馈与尺度构建分类：

启示：游戏中多层级的涌现行为常同时存在；反馈回路与多尺度等结构特征对产生复杂而有趣的行为至关重要。

驾驭涌现（第 3 章 Harnessing Emergence in Games，印刷页约 p.57–58）

游戏是能产生不可预测结果、却必须交付精心设计的自然体验的复杂系统。三个结构特征（活跃且互连的部件、反馈回路、多尺度）是 Machinations 框架的第一块基石：之后各章先放大到内部经济（内部经济、Machinations 图示语言），再在第 10–11 章缩小到关卡尺度。

原书问题

• 第 2 章（印刷页约 p.26–27）称"不可能让己方两只象在同色格上"作为不可达状态的例子：实际上通过兵升变为象（低升变）可以合法达到同色双象，所以这不是不可达状态；"己方兵不可能在己方底线"一例是正确的。依据：FIDE《国际象棋规则》(Laws of Chess) 第 3.7 条关于兵的升变：兵到达最远一横排时须换成同色的后、车、象或马。
• 第 2 章称 Shannon（1950）估计"国际象棋和围棋的可能状态比地球上的原子还多"。Shannon 的论文 "Programming a Computer for Playing Chess"（Philosophical Magazine 41(314), 1950）只讨论国际象棋，未涉及围棋；他估计的局面数约 $10^{43}$，少于地球原子数（约 $10^{50}$）；常被引用的 $10^{120}$ 是"博弈树复杂度"（可能对局数，即"香农数"），通常拿来与可观测宇宙原子数（约 $10^{80}$）比较。原书的说法把局面数与对局数混在一起了。

与 Schell 的视角并列

两者都认为简单规则更容易得到优质涌现；Schell 给的是启发式问题清单，Adams & Dormans 给的是可建模的结构语言。

Rogers 的视角："涌现，涌个头！"（Level Up! 第 3 版 Level 19 The Play's the Thing，第 493–495 页；第 1 版在 Level 17）

第 3 版把这段放进讲试玩的章节，并加入了"遮蔽 (obfuscation)"的概念：游戏越大、系统越多，设计师越难"看清"全貌；设计师也可以刻意用遮蔽隐藏系统的运作（如《暗黑破坏神 IV》随机生成的宝物表），玩家终于拿到"好东西"时会很高兴。遮蔽带来涌现——玩家没料到的事发生时的惊喜，这是设计师追求的感受之一：系统复杂或隐蔽到玩家看不出交互，对玩家来说像意外，但其实都可预测。

Rogers 批评"涌现式游戏设计"——相信只要给玩家一套工具和玩耍的机会，玩法就会"自然发生"——是"愚蠢的工作方式"：它叫"设计"是有原因的，游戏里的一切都是有人做出来的，游戏里没有随机，随机系统也是设计出来的；把一堆机制扔在一起指望玩家"找到乐趣"，做出来的是玩具而不是游戏。他的核心命题："涌现是设计师设计、玩家体验的东西；对设计师而言涌现不存在，只对玩家存在。"他认识一位做有 64,000 个系统的游戏的设计师，被问是否知道每个交互的结果时答：知道每个系统做什么、如何与其他系统交互，就能预测结果。设计师没追踪好系统、系统大到不可预测时，bug 就出现了——意外的交互是坏的就是 bug，碰巧是好的就是"特性"。

他自己的例子：在《GTA3》里偷车狂飙，通缉星越多警车越多，他知道某条街上有个大坑、开进去的车出不来，于是把几十辆警车引过去，自己跳车看警车越堆越高——坑是特性、车会卡住是特性、通缉引来警车是系统，三者结合产生了乐趣："可预测但被遮蔽"。所以"找到乐趣"可以在试玩中发生，但别依赖它来设计核心玩法——"随机只是快乐的意外"（试玩方法见 游戏测试）。

版本差异：第 1 版（Level 17，PDF 页 607）只有短短一段，结论是"别依赖涌现玩法让游戏好玩，所有好设计都是预先规划的"；第 3 版移到 Level 19，新增遮蔽、"涌现对设计师不存在"、"玩具而非游戏"、64,000 个系统的设计师和《GTA3》大坑的例子，立场更强硬。

分歧并列：

两者的共同点是都反对"放任不管"：Adams & Dormans 主张有意识地构建能产生涌现的结构并反复测试，Rogers 反对的正是不做这种功课。差异在于对"可预测性"的信心——在系统复杂的游戏中，Adams & Dormans 的立场更符合本 wiki 其他页面的论述；在 Rogers 主要讨论的关卡式动作游戏中，预先规划的比重确实更大。

Totten 的视角：涌现空间（第 10 章，p.436–438）

• Venturi：系统相邻或叠加会产生越来越令人满意的复杂性；Salen & Zimmerman 借 Jeremy Campbell《语法人》说复杂性让系统"做出我们没想到的事"。游戏的独特之处在于性格迥异的人类玩家本身就是系统的一部分，所以把玩家放进奖励不同行为的多种空间，是制造复杂性的好办法。
• 康威 1970 年的生命游戏：读规则无法预测出现的图案。建筑也一样：圣索菲亚大教堂因文化与地理因素成为征服者争夺的象征，这在建筑结构系统之外，却同样是它历史的一部分。
• 桌游设计师 Jason Morningstar 的丰饶虚空 (fruitful void)：游戏规则与玩家性格的交集。两个玩家讲述打败同一只怪物的故事往往很不一样。具体方法见 微缩庭园与日本庭园设计 与 塑形、不确定节点与银河恶魔城。

分歧：Rogers（本页上文）"涌现，涌个头！"警告不要指望涌现代替设计；Totten 把涌现当作玩家依恋和重玩的来源，但他的方法（塑形、边界、符号）同样是设计师预先控制的——两人的差别更多在于强调点。

原书问题（Totten 第 10 章）

• p.437 说圣索菲亚的中央穹顶"坍塌过两次"。穹顶在 558 年地震中完全坍塌，又在 989 年和 1346 年两次部分坍塌（见 Wikipedia "Hagia Sophia" 条目），共三次。同页把生命游戏称为 "cellular automation"，应为 cellular automaton（元胞自动机）。