從原子,分子,甚至質子,夸克的角度模擬真實世界,考慮到計算量太大,可以模擬微觀的現實世界。

結合力學,熱學,電磁學,量子力學和固體物理等知識寫出相應演算法,模擬大約1~10^6個原子尺度的真實世界(不知道現在的計算機性能可以模擬多少數量級的?隨著計算機性能提高可以模擬更大的數量級)。

可以操作單個原子,去創造一些分子或結構。甚至可以用超級計算機模擬病毒,細菌等等。也可以自己創造晶元,特定的分子,晶體等等。

製作出這種遊戲的難點在何處?是計算機性能,演算法,還是物理學限制,亦或是二者結合的困難?(註:不考慮成本)


不能,那不叫遊戲,叫科研。就幾個原子的世界叫個毛遊戲。你想要這種遊戲,隨便找個人就能做個看起來物理規律差不多但實則相當精簡的遊戲。但如果要補充出中間的所有細節,你會得到一個和剛才差不多但極其耗費資源的玩意兒。

也可以另闢蹊徑,在科研中心放一盆土,然後裝個攝像頭,你花錢買這個攝像頭的使用權,然後可以操縱機械臂挖土,可能是最經濟實惠的方式。

一個粒子的模擬必然需要遠大於1的粒子進行計算 ,而一個小東西的粒子數量就是你窮盡一生都數不盡的,還需要上?倍的這個數量的粒子構建計算機。

對於科研,可以用很多計算機硬懟,造個龐大的超算,用分散式,姑且可以儘可能模擬粒子的行為,但你的前提是遊戲,遊戲意味著要在1/60秒內完成所有粒子的模擬計算。而處理器、內存也不是加的越多越有效的,計算機過於龐大,數據在處理器和內存之間距離過遠,也會因為傳播速度的極限產生時延(請將責任怪到有限的光速頭上去),同步不同處理器也需要時間,你造一個工廠一樣大的計算機以目前的水平來看很難打遊戲(CPU0警告)。(當然做科研做超算還是很強的,但超算不是一般的家用計算機)最理想的情況是一顆粒子有一個CPU進行處理。

還有一個問題就是,假設粒子進行了一個普朗克時間的運動,為了遊戲的實時性,你需要用若干個粒子在一個普朗克時間內完成這個虛擬粒子的計算,但由於是多個粒子之間傳輸信息的距離不為0,即使以光速傳播,仍然需要遠大於1個普朗克時間進行計算。因此這個世界的速率天生和現實不對等,也就不能稱為和現實完全一樣了。

如果你想好玩,想加入你自己都不知道原理的魔法元素…………emm…………

所以想玩和現實一樣的遊戲,最好的方法是承包一塊地,找設計師設計成你想要的樣子,因為這樣你想模擬的粒子和實際模擬的粒子比為1:1,毫無資源浪費。再開個黑科技,用機器人替代你的視角,這樣死了也沒關係。場景破壞了,讀檔間隙,讓工人重新造一個,反而最划算。

當然未來誰知道呢。


邏輯上來說就不可能:

和現實世界完全一樣,意味著,無限套娃,結果就是,堆棧溢出


不可以。

許多答主可能會從諸如測不準定理等物理角度出發來告訴樓主物理世界不可精確描述。但是畢竟我們對物理了解有限,題主可能會陷入「如果以後能做到XXX」的迷思,因此我這裡直接從理論出發斷了題主的念想。

假設樓主自底向上完全構造了一個遊戲,力求擬真。為了降低難度,計算效率方面不作要求。現在想證明這個遊戲和現實世界完全一致。

計算理論有一個重要定理:哥德爾不完全性定理

第一定理

任意一個包含一階謂詞邏輯與初等數論的形式系統,都存在一個命題,它在這個系統中既不能被證明為真,也不能被證明為否。第二定理如果系統S含有初等數論,當S無矛盾時,它的無矛盾性不可能在S內證明。

一階謂詞邏輯與初等數論你粗略理解成「若..則、否、加減乘除」之類的東西就行,總之是很基本的。

如果你這個遊戲跟現實世界完全一致,那麼意味著任何邏輯問題在兩者都有相同的答案。但是根據第一定理,你這個遊戲必定存在一個問題既無法證明為真又無法證明為假,又如何與現實世界一致呢?如果你的遊戲是完備的,即包含現實世界所有事物,那麼它一定是不自洽的,即存在衝突。如果你的遊戲是自洽的,那麼它一定無法包含所有事物。

簡而言之,你永遠也沒法證明你的遊戲與現實一致。此計算之極限也。


當然理論比較晦澀,下邊在上一個實例:停機問題。

既然遊戲要與現實完全一致,那麼自然是可以模擬一切東西了。

那麼,模擬一個「判斷任意一個程序是否能在有限的時間之內結束運行的程序」,怎麼樣?

假設這個機器名為H,對於任意程序P和任意輸入I,H(P,I)是H的返回結果。當程序P執行輸入I陷入死循環的時輸出"死循環",反之輸出"停機"。

既然是對任意程序都可以,那麼自然對程序U也一樣了。程序U是這樣的,對於一個程序P,如果H(P,P)輸出死循環,則U(P)輸出停機,否則U(P)進入死循環。

聽起來很棒!但是,如果我一不留神把U輸入了H,會怎麼樣?

H(U,U)的值到底是啥?

假設H(U,U)輸出停機,根據U程序,U應當死循環,矛盾。

假設H(U,U)輸出死循環,那麼根據U程序,U應當直接停機,矛盾。

這這這,卡住了啊……

失 去 同 步

W A S T E


其實上邊在論證時悄悄進行了簡化。如果引入邏輯是否在物理中存在blablabla之類的,估計能把人頭都證明大了。我都已經退了一步了好伐,逼急了小心我手搓神諭機了!哼!


不可能,參考模擬飛行2020

那個配置要求,神仙機器能帶的動全模型在本地的啊?

何況虛擬現實的高需求處理器和儲存數據需求呢?


目前廣泛使用相對精確的DFT(量子泛函)模擬, 一般量級時幾百個原子, 所使用的電腦是幾十核心的工作站.

如果把全世界的計算資源都使用了, 約莫個可以計算個幾十萬個原子在幾ns的行為吧吧. 不過幾十萬個C原子所組成的.立方體邊長也不過20nm左右.

除非開發出更先進的數學演算法, 或全新的計算機設計思路, 不然這類模擬永遠會卡在這裡, 不是單純堆錢堆運算量可以解決的.


前提是人類完全了解現實,然而人類連自己的大腦都沒研究透徹,更別說完全了解現實世界了。暗物質,量子力學沒有任何一個人類理解其原理。


憑什麼你認為「現實世界」不是另一個高級智慧模擬出來遊戲呢?


無意義

你這個叫模擬


假設是可以的,那麼在這個完美模擬現實的遊戲裡面就也有可能做出和那個現實完美一樣的,也就是和我們的現實一樣的遊戲。按照這個邏輯,可以層層遞歸進去,這顯然是不可能的。因為用來表示遞歸中間結果的存儲空間,在計算機裡面往往是棧空間,一定是有限的,所以完美的遊戲必然是不可能的,我們的宇宙能夠存儲和表達的信息是有限的


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