本文作者：北京师范大学系统科学学院副教授张江，授权转载，原文地址。
三、人-机关系与游戏
我们已经对计算机游戏的发展历史、分类以及逻辑内核进行了阐述，相信读者已经对计算机游戏这种特殊的开放式计算系统有了一定了解。下面，我们将针对人-机关系问题对计算机游戏进行更深入的探讨。
可以说，计算机游戏在一开始就同时考虑了人和计算机两个方面。因为任何一款游戏首先必须是一个计算机程序，所以，我们不能抛开计算机可实现的算法来讨论游戏。另一方面，计算机游戏必须能够满足人类的娱乐需要：无论计算机游戏的程序规则多么复杂，如果它不能吸引任何人类玩家的兴趣，它也必定是一个失败的作品。
所以，游戏计算机程序需要给玩家带来欢乐，这被称之为游戏的可玩性[9][10]；另一方面，玩家的玩游戏行为又能够促进游戏的进化。本小节将沿着这两个方向对游戏进行进一步的探讨。
1、可玩性的涌现
游戏的可玩性目前仍然是一个含糊的概念，它就是指一个游戏可玩的程度。但是我们很难从定量的角度来衡量它。粗略地说，游戏的可玩性体现为人类在进行游戏过程中的愉悦性或者持久性。虽然游戏的图形设计、音响效果能够提高它的可玩性，但是游戏的本质则更多地体现为游戏规则层面。
在通常情况下，好玩的游戏通常依赖于那些设计简单，但是变化无穷的游戏规则，少既是多。一个最好的例子就是中国的围棋游戏。
围棋的规则异常简单：黑、白两个玩家交替下棋，当黑色或者白色棋子在几何空间上将另一方棋子包围住就可以把对方的棋子吃掉。最后，通过计算黑白双方的占地面积来判断输赢。
众所周知，这种简单游戏规则蕴含着极其丰富的走法。而复杂的走法并来源规则本身，而是来源于双方玩家在规则的限定下开发出来的策略。也就是说复杂的走法是从简单的限定规则中涌现而出的。因此，可以说围棋是一种涌现计算系统，只不过这个计算系统不是封闭的计算系统，而是一种开放式的允许两个玩家参与的系统。
比较中国围棋和第四章介绍的“生命游戏”程序会发现，它们二者具有一定的相似性。首先，它们都有一个棋盘格世界（即二维世界），其次它们都涉及非常有限的格子状态（“生命游戏”中的格子有黑、白两种状态；围棋的格子（确切说是线的交点）有黑、白、空三种状态）；再有，“生命游戏”和围棋的规则都是局部作用的。每一个方格或者棋子都仅仅对它周围的邻居方格或者棋子造成影响。最后，复杂的、长程的相互作用会在这些局部作用中涌现而出。也就是说，涌现性是围棋和“生命游戏”的最大共同点。
虽然可玩性和涌现性一样是一个无法说清的概念。但是通过游戏设计师们大量的实践摸索，人们渐渐发现要想设计出具有可玩性的游戏，规则中的平衡性[9][10]是一个必不可少的因素。这里，平衡性通常是指游戏的规则或者游戏过程中所体现出来的对称性、均匀性和公平性。
举例来说，围棋的黑棋、白棋在一开始就处于一种完全均匀、公平的状态。再如，很多格斗游戏（例如街头霸王）在不同的角色之间就存在着一种平衡性。
虽然街头霸王中有很多形式各异的角色，但是它们却各有所长。身材庞大的角色虽然力量无穷、攻击力强，但是身体活动的灵活性较差，而身材小巧的角色灵活性强但是攻击力却稍显不足。正是因为不同角色之间存在着这样一种巧妙的公平性，才使得玩家有动力选择不同的格斗角色进行游戏。
这种不同角色之间的能力平衡关系可以用“石头、剪子、布”的博弈表达出来[3][9]，如下图。
其中箭头方向表示的是角色之间的制约关系。只有当这种制约关系能够构成一种非传递图的时候（箭头连接形成的路径构成循环），才能使得各个游戏角色都具有一定的公平性，因此，游戏的可玩性才能体现出来。我们完全可以把石头、剪子、布理解为不同的格斗角色，当石头对战剪子的时候由于石头拥有更高的攻击力因此石头赢。当布对战石头的时候，由于布拥有较高的防御力，因此布会赢。但是，当剪子队战布的时候，由于剪子的灵活性和攻击性可以攻破布的防御力，因此剪子会赢。正是因为存在这样一中均衡制约关系，才是的玩家有动力选择各种不同的角色对战，也才使得这个游戏更加好玩。
但是，均匀性和对称性仅仅构成了游戏平衡性的一个重要因素，另一方面，游戏必须是一个动态的平衡系统，也就是说游戏本身要存在一种破坏游戏平衡的机制（也就是所谓的对称破缺机制）。
让我们仍然用围棋为例，虽然在初始时刻，黑白双方完全处于对称、均匀的地位。但是一旦某一方吃掉了另一方的一大片棋子之后，这种对称性就会在瞬间破缺掉，被吃掉棋子的一方会一下子占据被动地位。正是这样一种打破平衡的机制才使得游戏的可玩性持续的提高。
另外一个例子来源于俄罗斯方块。玩家在游戏的过程中总是要追求一种平衡（落下的物块应该足够均匀的分布，以便能够消掉大量的物块），但是这种平衡很容易就会被新掉下来的物块打破。这样，玩家的游戏过程就体现为一种不断地建立平衡、打破平衡的重复之中。正是这样一种动态的平衡机制使得俄罗斯方块具有很高的可玩性。
当然，游戏中的这种平衡、打破平衡的机制应调节到一定的比例范围内才会好玩。过于均衡的游戏会很容易让玩家生厌，而过多地破坏平衡机制则会让玩家丧失信心。所以，正如复杂的行为诞生于“混沌边缘”的计算系统一样，游戏中的这种建立平衡、打破平衡的交替性也应处在某种“混沌边缘”的临界状态下才能使得游戏的可玩性增加。
总之，游戏中的可玩性是一个非常值得深入探索的概念。
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2、游戏的进化
如果说游戏给玩家带来的是可玩性，那么玩家给游戏带来的则是一种程序上的进化。目前，已经有很多模拟进化类的游戏允许玩家部分直接更改游戏，使得游戏可以朝玩家更满意的角度进化，让我们以这种游戏为例来说明。
一个非常典型的进化游戏是由生物学家Richard Dawkins开发的称之为Blind Watch Maker（盲目的钟表匠）的游戏[11]。玩家可以通过与这个程序的交互而促使用图形表示的虚拟生物体的进化。
如图所示，计算机按照一定的算法生成图中方格内的不同生物形态（由复杂曲线构成的图形）。其中每一个生物形态都是由一组抽象的基因串（一个数字串，例如62013..）表示的，程序根据他们的基因串按照一定的迭代算法生成图形。在相同的迭代算法下，不同的数字串能生成完全不同的生物形态（图中12个方格中的生物形态就具有不同的基因串）。
在初始时刻，计算机随机生成12个基因串画在不同的方格中展现给玩家。玩家可以通过鼠标点选来选择自己喜爱的一个生物体。接下来，这个被选择的生物体就可以把自己的基因串遗传下去，从这个基因串出发，系统可以进一步变异（对字符串进行微小改变）出新的11个生物体，而把之前的未被玩家选择的生物体淘汰掉。这样，玩家面前就有了12个新一代的生物体。由于这些生物体都是第一轮被选中生物体的变种，因此它们会比较相似。但是由于遗传过程中变异效应的存在，这些生物体又会存在着明显的不同。接下来，玩家会重复上一步的操作对生物体进行选择，然后由系统实施遗传、变异的操作，这样不停地重复下去……。
在这里，我们不妨把玩家比喻成上帝，生物形态就比喻成物种，那么玩家的选择行为就促使生物形态的一步步进化。由于不同玩家的偏好不同，所以系统会进化出完全不同的生物形态。有的生物形态是如此栩栩如生，以至很难相信这些就是玩家通过简单的鼠标点选工作完成的。目前，从这个简单的盲目钟表匠程序出发，人们开拓了一个崭新的研究方向：“交互式遗传算法”。通过人与计算机的结合，我们可以完成各种各样的设计工作。
盲目的钟表匠告诉我们玩家的玩游戏行为的确可以促进计算机程序的进化。沿着这个思路，人们还设计出许多类似的计算机游戏。
例如，2008年推出的大型游戏“孢子”（Spore）也是一款模拟生物进化的游戏。玩家通过控制一个物种，使其从单细胞进化成智慧生命，甚至可以探索太空。实际上，从人-机交互的角度看，很多模拟类和养成类的游戏都可以看作是一种玩家可以影响游戏进化的游戏。
但是，不可否认，在一般的游戏中，玩家不具备更改游戏规则的权利，所以游戏的进化也无从谈起。从另一个角度看，任何游戏都是由游戏设计者设计出来的计算机程序，这类程序的目的是为了满足玩家的娱乐需要。如果玩家的用户体验能够反馈给游戏设计者，那么设计者就可以反过来修改游戏的规则使得游戏能够更好的满足玩家的需要。于是，玩家实际上可以通过这样一种间接的方式来影响游戏，从而促使游戏朝向更有利于玩家娱乐的方向改变。所以，从这样一种更广义的反馈角度来看，玩家促成了游戏的进化。
因此，计算机游戏为玩家提供了可玩性，而玩家的操作则促进了计算机游戏的进化。总体来说，计算机游戏体现出了真正人与机器之间的和谐关系。
四、对人-机关系的进一步思考
我们的讨论从开放的计算系统逐渐展开，慢慢引申到了一种人与机器（计算机程序）之间的关系问题。我们发现，计算机游戏其实可以看作一种最简单的人-机结合系统，对这种系统的深入研究，会引发我们深入思考更多的人-机关系的问题。
1、从消费到生产
上一节已经指出，计算机游戏为人类提供了一种新型的游戏场所；人类的玩游戏活动则促进了机器世界的进化。如果说这样一种和谐的人-机关系的确是未来社会的发展方向的话，那么，这种变革必定会反映到我们的日常生活当中，只不过我们并没有注意到。本小节介绍的网络游戏经济学家Castronova的研究工作就启发我们如何观察到这种现象。
我们都知道，现代的经济社会是由消费和生产两种非常重要的人类活动元素组合而成的。人类的生产是一种社会劳动，通过付出自己的体力或者知识赢得社会的回报。而消费则代表了另外一种人类活动，它往往把生产换回来的财富消耗掉，转变成人们需要的物质或者服务。我们可以把人类的生产活动比喻成一个充电的过程，而把消费活动比喻成放电的过程。没有充电不能储存财富，没有放电积累的财富也失去了意义。人类社会正是在生产与消费的不停循环中不断演化、前进的。
通常情况下，玩游戏都被视作一种人类的消费行为，因为游戏可以给人们带来娱乐。但是，按照上一节的论述，其实人类玩游戏的活动可以促使计算机程序的进化，因此，从这个角度说，游戏就是一种生产！也就是说，在游戏世界里，人类的生产和消费角色发生了微妙的变化。
虽然这种从消费到生产的转变看起来很荒谬，但是，Castronova的研究却指出这种转变在网络游戏中的确已经发生，而且他能够为网络游戏王国估算总产值（GDP）[12]。
2001年，美国加州大学的Fullerton分校的经济系教员Edward Castronova对当时正流行的大型网络游戏EverQuest中的经济行为发生了兴趣。他发现，尽管游戏公司并不支持，但是仍然有大量玩家在利益的驱动下将已经通过自己的努力获得很高级别的角色放到eBay网站上进行拍卖，从而获得真实的现金收入。如果我们把整个EverQuest世界看作一个独立的经济系统（因为玩家可以在虚拟世界中进行虚拟的现金和物品交易），那么，真实世界中的玩家购买虚拟的物品（升级的玩家角色）的行为就可以看作是一种从现实世界到虚拟世界的货币流。也就是说，虚拟世界完全可以等同于一个独立的国家，在这个世界中的生产活动(玩家的打怪升级)具备了与现实世界发生现金交易的能力。如下图所示：
如图所示，大圆表示EverQuest虚拟世界，圆外表示现实世界。其中的黑色圆点表示非玩家扮演角色（NPC），白色圆点表示玩家扮演角色（替身，Avatar），虚线箭头表示玩家-玩家之间以及玩家-NPC之间的虚拟现金交易。三角形表示真实的人类玩家，无箭头线表示玩家操控某种虚拟世界中的角色的关系。实箭头线表示的是真实的现金流。如图中所示，玩家A和玩家B通过eBay拍卖网站中介完成了真实的现金流，玩家A将自己通过打怪升级之后的替身A卖给了玩家B，因此玩家B将对替身A进行掌控。这种真实的现金流对应的是虚拟物品的交易，也就是说虚拟世界中的物品具有真实的价值。
Castronova估算到：每个玩家让自己的角色每升级一次平均花费51.4小时，而虚拟角色没升级一级就能在eBay拍卖网站上多卖出13美元。如果我们将玩家的升级活动看作是一种生产的话，那么平均每个小时每个玩家就能创造13/51.4 ≈0.25美元的价值。进一步，当年的EverQuest游戏平均每小时有60381个玩家在线，这样这个虚拟世界的年均GDP就是6038124365*0.25 ≈1亿3千万美元。这个数目在当时的世界各国GDP排名中列第77位。如果将现实世界发生的虚拟物品或者角色的交易看作是EverQuest王国对现实世界的一种商品出口的话，Castronova还计算出EverQuest虚拟世界的年出口总额是500万美元，而美元兑EverQuest中的虚拟货币的汇率则是1:93。
Castronova将自己的估算结果撰写成了一篇题为：《Virtual worlds: A First-Hand Account of Market and Society on the Cyberian Frontier》的文章挂到了网上。开始，该文吸引了一批游戏设计者、游戏运营人员的欢迎；之后，一些经济学者开始读他的文章；最后，越来越多的人开始关注他的工作，甚至还包括经济学诺贝尔奖得主。现在，Castronova已经成为研究虚拟世界中的经济交互行为的领军人物，越来越多的虚拟世界中的科学研究被提到日程上来。2007年，Nature和Science这两本顶级科学杂志分别出版了介绍虚拟世界中社会科学研究的特别报道文章。
我们看到，Castronova研究中的一个关键点就是在于把玩家的打怪升级这种传统意义上的消费行为（为了纯粹的游戏娱乐）看作一种生产，从而把网络游戏不再看成是一种无意义的消费活动，而更是一种全新的生产模式。现在，对于很多玩网络游戏的人来说，这种从消费到生产的认识转变已经不算稀奇，目前已经兴起了一种被称为“打金者”(Gold Farmer)的行业。越来越多的亚洲地区玩家甚至将网络游戏中的打怪升级作为一种职业，他们将虚拟角色提升到一定级别之后再卖给发达国家的玩家换取现金收益。2010年2月的《科学美国人》杂志刊登了一篇题为《Gaming for Profits: Real Money from Virtual Worlds》的文章[13]，专门报道了这个独特的行业。
由此可见，由游戏行业的发展引起的人-机关系问题已经引起了很大的社会效应。在不远的将来，很有可能随着游戏的普及，人类的生产和消费活动不再是一个可以分辨很清楚的两个侧面。人们可以将很多艰苦的生产活动看作是一种纯粹的娱乐消遣，人与机器之间的关系也将变得更加和谐。
2、从《终结者》到《阿凡达》
随着技术的发展，人-机关系问题不仅对我们的社会生活造成了深刻的变化，而且也影响了艺术家的创作活动。最近20年来科幻电影的发展历程就可以体现出这种艺术创作的变化过程。
在人工智能发展的鼎盛时期（20世纪80年代），人们普遍认为人工智能机器即将进化成为一种更新的物种，从而控制、代替人类。人-机关系达到空前的紧张状态。这种思潮体现为一大批以机器人战胜人类为代表的科幻电影。其中，最著名的要算《终结者》系列。该电影幻想了一种恐怖的未来：人工智能机器终于有了自我意识，从而可以反过来掌控整个人类。于是，人和机器展开了一场殊死战争。
到了2000年左右，人工智能技术的发展遇到了很大的瓶颈，科学家们承诺的那种可以战胜人类的机器人不仅没有实现而且进展相当缓慢。取而代之的是，一大批大规模网络游戏的兴起和流行。这种技术上的变化促使人们从更深层次重新思考人与机器的关系问题。难道人类发展人工智能技术仅仅为了创造出一种能够毁灭人类自己的机器吗？这种哲学思考也反映在电影作品上面。其中一个最重要的科幻电影作品就是《黑客帝国》（Matrix）。
虽然电影《黑客帝国》仍然将观众带入了一个充满了黑暗，由机器统治人类的未来社会，但是，《黑客帝国》所倡导的统治方式却与传统的人工智能科幻电影有着巨大的不同。在黑客帝国中，机器为人类创造了一个巨大的虚拟世界（网络游戏），使得人类一出生就生活在这样一款游戏之中。一方面，机器为人类提供了一种可以永久持续下去的生活方式（未来的地球已经变成了垃圾场），另一方面，人类为机器提供了生物能量。因此，虽然机器统治了人类，但是电影所倡导的却是一种人类与机器之间的共生关系：机器需要人类提供能量，人类需要机器创造生存空间和生活的内容。这种人类与机器共生的主题在《黑客帝国》三部曲结束的时候体现得更加淋漓尽致：人类救世主Neo通过牺牲自己帮助机器世界清楚了病毒（Agent Smith），从而说服了机器源头（The source），开创了一种人类和计算机程序和谐共生的局面。虽然，《黑客帝国》仍然以惊天动地的人-机战争为叙事手法，但是电影的落脚点却是人-机的共生。这已经与传统科幻电影中机器人和人类不是你死就是我活的针锋相对局面有了很大的不同。
2009年底，一部旷世奇作《阿凡达》（Avatar）登上了大荧幕，吸引了众多影迷的眼球。这部电影不仅创造了3D电影的奇迹，而且也是一部深入思考人-机关系的佳作。影片叙述了人类为了探索“潘多拉”星球，而设计了一种称之为“阿凡达”的技术。Avatar这个词源于印度教，表示神所拥有的替身。在网络游戏中，每个玩家都有一个可以直接操控的计算机世界中的角色，这种角色就被称之为玩家的替身（Avatar）。
电影假想了各种巧妙的技术手段（DNA合成生物等等），使得主人公可以直接控制他的替身在潘多拉星球完成冒险。我们完全可以把潘多拉星球理解成为一个网络游戏世界，这样每个由人类控制的阿凡达就是投射到这个网络游戏世界中的玩家替身（相当于一个网络社区中的虚拟ID），而那些潘多拉星球上的土著人就是游戏世界中的NPC(Non-player character，非玩家角色)。这样，影片中最后发生的人类与潘多拉星球土著人之间的战争就完全可以映射为真实世界中的人类与虚拟世界玩家角色之间发生的一场战争。
《阿凡达》的胜利结局虽然属于潘多拉星球“游戏世界”，但是人类也并没有完全被消灭或者控制，而是被赶回了地球，最终仍然是预示了一种人和游戏世界的和谐共生。
有趣的是，《阿凡达》与《黑客帝国》等影片最大的不同之处在于，《阿凡达》的叙事第一人称已经完全进入了“阿凡达”的游戏世界，而《黑客帝国》等其他影片的叙事第一人称仍然是处于现实的人类。
我们可以看到电影艺术其实反映了一种人们在解读人与机器之间的关系方面的微妙改变，从《终结者》时代人类对人工智能、机器人的盲目恐惧，到《黑客帝国》人与机器的和谐共生，再到《阿凡达》中，叙事主体从人变到了机器（游戏世界），人-机关系的微妙变化已经在这些电影中体现出来了。
3、从涌现到沉浸
当我们从人-机结合的角度来思考技术的进步就会发现很多日常现象变得很容易理解了。为什么手机的应用越来越普及？为什么电视机的屏幕越做越大？为什么游戏画面作的越来越逼真？从人-机关系的角度来说，这些技术的目的都是为了让人能够更好的“沉浸”到技术所营造的虚拟环境中去。
“沉浸”（Immersion）是一种心理状态，指当一个人在欣赏一件艺术作品或者游戏的时候，完全浸入了这件艺术作品或者游戏当中，而忘记了自我的真实存在。例如，当我们观看一个电影的时候，不知不觉就会被带入电影的情景中，以为电影中的一切都是真实的。艺术家也用“置入感”一词来评价一件艺术作品的好坏（好的艺术作品能够跟观众带来很强烈的置入感）。
心理学家Csikszentmihalyi曾经提出了一种“心流”理论（Flow theory）来描述人类沉浸到某种游戏或者艺术品之中的心理状态[14]。如下图所示：
我们可以将人操作某种机器或者某种游戏的技巧程度当作x轴，将游戏本身的挑战性、难度作为y轴，这样我们可以把人操作机器（艺术作品、游戏）的状态反映到一个坐标平面上，那么不同的区域就对应了不同的人-机状态。所谓的心流（位于右上角的那个区域）就表示玩家的技巧性很高，同时游戏本身的难度也很高的状态。在这种状态下，玩家能够完全沉浸于游戏之中。不仅是玩游戏，包括音乐家进行音乐演奏、运动员进行体育竞技都存在着这样一种完全沉浸的最佳状态。
可以说心流所描述的最佳沉浸状态正是我们常说的一种所谓的人-机合一的状态。当人与机器达到了这样一种合一的状态之后，人和机器也就真正的融为了一体。
从英文构词和字面意思的角度来讲，沉浸（Immersion）这个词与第四章所提到的涌现(Emergence)一词有很多相似之处。首先，沉浸表示的是一种向内的（词头是Im）浸入，而涌现（词头是Em）则表示的是一种向外的浮现。其次，沉浸表示的是一个人“忘我”地浸入到了一个外在的事物中，而涌现表示的是一个外在的事物所表现出吸引人的新奇属性。最后，虽然沉浸和涌现都是一种很难用量化语言说清楚的概念，但是它们都表达了某种很高层次的状态。涌现和沉浸仿佛是一枚硬币的两面，当外在事物发生涌现的时候，一个人才能真正的沉浸到这个事物中去。
如果说涌现是21世纪的复杂性科学的重要关键词，那么沉浸就将成为开放的计算系统，以及人-机结合的重要关键词。因为，沉浸恰恰表达了一种人-机结合的最高境界。
参考文献：
[1] 钱学森, 于景元, 戴汝为: 一个科学新领域--开放复杂巨系统及其方法论. 自然杂志,vol.13(1):3~10, 1990
[2] 爱特金(Atkins，P.W.)著;李思一译从有序到混沌 : 介绍热力学第二定律，北京:科学技术文献出版社 ,1990.1
[3] Crawford C.: 游戏设计理论. 北京希望电子出版社, 2004
[4] http://en.wikipedia.org/wiki/History_of_video_games
[5] 叶展 叶丁，游戏的设计与开发——梦开始的地方，航空工业出版社，2003
[6] 玛丽甘（著），姚晓光（译）：网络游戏开发，机械工业出版社，2004
[7] wavow，游戏的革命——手机定位游戏，程序员：游戏创造，2005年第10期
[8] http://en.wikipedia.org/wiki/Dynamical_system
[9] 罗林斯，莫里斯（著），付煜 等译，游戏的架构与设计（第2版），红旗出版社，2005
[10] K., Salen and E., Zimmerman, Rules of Play, MIT Press, 2003
[11]里查德.道金斯(著，卢允中（译）：自私的基因，吉林人民出版社，1998
[12] Castronova, Edward (December 2001), Virtual worlds: a first-hand account of market and society on the cyberian frontier, CESifo Working Paper No. 618, Munich: CESifo, http://papers.ssrn.com/sol3/papers.cfm?abstract_id=294828, retrieved 2008-03-03
[13] Richard Heeks，Gaming for Profits: Real Money from Virtual Worlds，Scientific America, 2010.1
[14] http://en.wikipedia.org/wiki/Flow_(psychology)
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