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微軟Muse秒生游戲登Nature，10億級畫面練出最強AI！千億游戲市場重洗牌

新智元 整合編輯：太平洋科技 發(fā)布于：2025-02-27 14:37

同一天，微軟放出兩個核彈，首個拓撲量子芯片，還有首個世界與人類行動模型。

AI離數(shù)秒生成游戲視頻的未來，又近了一步。

今天，微軟團隊首次引入了「世界與人類行動模型」（WHAM），并冠以希臘藝術女神「繆斯」（Muse）之名。

它可以生成游戲視覺效果、控制器動作，甚至可以全都要。最新研究登上Nature期刊。

論文地址：https://www.nature.com/articles/s41586-025-08600-3

在相同的10幀（1秒）真實游戲玩法的條件下，Muse生成了行為和視覺多樣性的樣例。

同時，這也是首個基于Ninja Theory的多人對戰(zhàn)游戲Bleeding Edge，超10億張畫面訓練的GenAI模型。從單個V100集群，成功scaling到多達100個GPU上完成訓練。

Muse AI強大核心在于，對3D游戲世界的深度理解。

它不僅僅是一個簡單視頻生成工具，而是能夠精準模擬游戲中物理規(guī)則、玩家行為。

比如，當玩家按下手柄某個按鍵時，Muse AI可以預測游戲世界動態(tài)變化，并生成與之匹配的連貫畫面。

傳統(tǒng)上，游戲開發(fā)需要數(shù)月甚至數(shù)年，進行角色設計、動畫制作和游戲測試。而如今，Muse能夠將這一周期從幾個月縮短至幾分鐘。

對于游戲開發(fā)者來說，它的出現(xiàn)無疑是一場革命，是顛覆千億游戲產業(yè)革命的存在。

就連馬斯克在AI游戲上押下重注，據(jù)稱其創(chuàng)辦AI游戲工作室即將要官宣。

AI重塑游戲開發(fā)，全球30億玩家狂歡

Muse AI誕生之前，還有這么一段精彩的故事。

2022年12月，微軟研究院游戲智能團隊的負責人Katja Hofmann剛剛結束產假，回到工作崗位。

她忽然發(fā)現(xiàn)，在自己休假這段時間里，機器學習領域發(fā)生了翻天覆地的變化——

OpenAI發(fā)布ChatGPT，這一基于Transformer架構的生成模型，展示出令人驚嘆的能力，尤其是在處理大量文本數(shù)據(jù)時。

這一突破，讓Hofmann開始思考，生成式AI的崛起，對于AI與視頻游戲的交叉領域意味著什么？

他們發(fā)現(xiàn)，盡管GenAI展現(xiàn)出巨大的潛力，但多項研究表明，其能力往往達不到創(chuàng)意人員的期望值。

特別是，在3D游戲開發(fā)這種高難度復雜領域，LLM的應用還面臨著諸多的挑戰(zhàn)。

眾所周知，3D游戲開發(fā)是一個需要多樣化創(chuàng)意技能的過程，會涉及到角色設計、場景構建、劇情編寫、互動機制等多個方面。

在Hofmann看來，豐富且多樣化的游戲玩法數(shù)據(jù)，為進一步創(chuàng)新提供了關鍵數(shù)據(jù)。

這種時間相關、多模態(tài)的數(shù)據(jù)能夠探索日益復雜的任務，從而生成更高質量3D世界、與NPC互動和游戲機制。

更重要的是，游戲產業(yè)作為全球娛樂產業(yè)最大領域，已經覆蓋了超30億人口。

GenAI的出現(xiàn)，為世界游戲玩家們，甚至游戲工作室提供了一個絕佳的機會。

那么，微軟團隊是如何打造出Muse AI？

Xbox真人實戰(zhàn)，超10億張圖像

微軟的游戲智能團隊，擁有非常不同的數(shù)據(jù)來源。

多年來，研究團隊與Xbox游戲工作室的Ninja Theory（與游戲智能研究團隊一樣，位于英國劍橋）合作，收集2020年發(fā)布的Xbox游戲《Bleeding Edge》的游戲數(shù)據(jù)。

《Bleeding Edge》是一款4對4的在線游戲。經玩家同意EULA后，比賽會被記錄下來。

研究團隊與Ninja Theory的同事以及微軟合規(guī)團隊密切合作，確保數(shù)據(jù)的收集符合道德規(guī)范，并且僅用于研究目的。

Bleeding Edge部分游戲角色

Ninja Theory的技術總監(jiān)Gavin Costello，見證了相關研究，感到非常高興：

在黑客馬拉松中，首次將AI集成到《Bleeding Edge》中，而這只是開始：此后，從構建行為更像人類玩家的AI智能體，再到世界和人類行為（WHAM）模型在人類指導下，能夠構想出全新的《Bleeding Edge》玩法。

能見證這項技術的潛力，讓人大開眼界。

Muse訓練數(shù)據(jù)

當前的Muse模型是在Xbox游戲《Bleeding Edge》的人類游戲玩法數(shù)據(jù)（視覺和控制器操作）上訓練的。

下圖左顯示的是訓練當前模型的300×180像素分辨率。在超過10億張圖像和控制器操作上，Muse（使用WHAM-1.6B）已經進行了訓練，相當于人類連續(xù)玩7年多游戲。

下圖右是相關研究團隊，一起體驗《Bleeding Edge》游戲。

直到2022年底，游戲智能團隊一直將《Bleeding Edge》視為類人導航（human-like navigation）實驗平臺，還沒有真正利用手中大量的人類玩家數(shù)據(jù)。

在文本模型的啟發(fā)下，研究團隊開始思考：「如果我們使用基于transformer的模型來訓練這些海量的游戲數(shù)據(jù)，我們能夠取得什么樣的成果？」

擴大模型訓練

隨著團隊開始深入研究，面臨的一個關鍵難題是如何擴大模型訓練的規(guī)模。

最初，使用了一個V100集群，并成功驗證了如何擴展到在多達100個GPU上進行訓練。這為后續(xù)在H100上進行更大規(guī)模訓練奠定了基礎。在項目初期，做出了一些關鍵的設計決策，主要是關于如何充分利用大語言模型（LLM）社區(qū)的見解，包括如何有效地表示控制器操作和圖像。

擴大訓練規(guī)模努力的第一個成果是一個令人印象深刻的演示。

當時Game Intelligence的研究員Tim Pearce整理了一些訓練初期與后期的對比示例�？粗@些演示，就像看著模型學習一樣。

這為后續(xù)展示這些模型中如何出現(xiàn)縮放法則奠定了基礎。

Muse訓練中的一致性

給模型的提示是：輸入1秒的人類游戲玩法（視覺和控制器操作）和9秒的真實控制器操作。

在這種設定下，Muse如果能夠生成與真實情況非常接近的視覺圖像，那么它已經捕捉到了游戲動態(tài)。

隨著訓練的進行，觀察到生成的視覺圖像質量明顯提高。

在早期訓練（10k訓練更新）中，看到了初步的成果，但質量迅速下降。

在100k訓練更新后，模型在時間上保持一致，但尚未捕捉到游戲動態(tài)中相對不常見的場景，如飛行機制。

隨著額外訓練的進行，與真實情況的一致性繼續(xù)提高。例如，在1M訓練更新后，模型學懂了飛行機制。

真實的人類游戲玩法（左）與Muse生成的視覺圖像（使用WHAM-206M）的比較

跨學科合作：一開始就讓用戶參與

很早以前，研究團隊就開始探索評估這類模型，比如下列3個項目：

研究實習生Gunshi Gupta和高級研究科學家Sergio Valcarcel Macua，推動了對線性探測學習到的表征的理解。

高級研究科學家Raluca Georgescu，負責探索了在線評估的方式。

研究實習生Tarun Gupta，主導了既有視覺特效又有動作的內容生成的研究。

但要系統(tǒng)地評估Muse，需要更廣泛的見解。更重要的是，需要了解人們如何使用這些模型，以便知道如何評估它們。

這就是跨學科研究變得至關重要的地方。

研究團隊已經與高級首席研究經理Cecily Morrison和Teachable AI Experiences團隊合作了幾個月，討論了這項工作的各個方面。

在Cecily、設計研究員Linda Wen和首席研究軟件工程師Martin Grayson推動下，團隊還與游戲創(chuàng)作者合作，調查在創(chuàng)意實踐中，游戲創(chuàng)作者希望如何使用GenAI。

Cecily說：「這是一個很好的機會，在早期階段就聯(lián)合起來，讓模型滿足創(chuàng)作者的需求，而不是試圖改造已經開發(fā)的技術�！�

關于如何處理這項工作，Linda提供了一些寶貴見解：

我們已經看到技術驅動的AI創(chuàng)新如何顛覆創(chuàng)意產業(yè)——通常讓創(chuàng)作者措手不及，讓許多人感到被排斥。

之所以從一開始就邀請游戲創(chuàng)作者，共同塑造這項技術，這就是原因。

北半球主導了AI創(chuàng)新。認識到這一點，我們還優(yōu)先考慮招募來自代表性不足的背景和地區(qū)的游戲創(chuàng)作者。我們的目標是創(chuàng)造一個惠及所有人的技術——不僅僅是那些已經處于特權地位的人。

WHAM Demonstrator解鎖新創(chuàng)意

現(xiàn)在，隨著模型逐漸顯現(xiàn)的能力和用戶的反饋，是時候將所有部分整合在一起了。

在微軟內部的黑客馬拉松中，不同團隊共同合作，探索Muse可以解鎖的新交互范式和創(chuàng)意應用場景。

最終，開發(fā)了一個原型，命名為WHAM Demonstrator，它允許用戶直接與模型進行交互。

Martin 說：「全球黑客馬拉松是一個完美的機會，大家齊聚一堂，構建了了第一個工作原型。我們希望為WHAM模型開發(fā)一個界面，這樣就能探索它的創(chuàng)意潛力，并開始測試從與游戲開發(fā)者的訪談中得到的想法和應用。」

為了與諸如Muse之類的AI模型進行互動，WHAM Demonstrator提供了與WHAM實例互動的視覺接口。

模型架構與評估

使用WHAM演示器親身體驗Muse的能力，并從用戶研究中獲得見解，研究團隊系統(tǒng)地確定了在使用像Muse這類生成模型時，游戲創(chuàng)作者所需的關鍵能力：一致性、多樣性和持久性。

一致性：指的是模型生成游戲玩法時，能夠尊重游戲的動態(tài)特性。例如，角色的移動與控制器操作一致，不會穿過墻壁，通常反映了游戲底層的物理特性。

多樣性：指的是模型在給定相同的初始提示時，能夠生成多種游戲玩法變體的能力。

持久性：指的是模型能夠將用戶修改（或「持久」）整合到生成的游戲玩法中的能力，例如將一個角色復制粘貼到游戲中。

模型架構設計

建模設計反映了識別出的模型能力，如下圖所示。

一致性：一個順序模型，能夠準確捕捉游戲視覺和控制器操作之間依賴關系。

多樣性：能夠生成數(shù)據(jù)并保留視覺和控制器操作序列條件分布。

持久性：基于（修改過的）圖像和/或控制器操作，通用條件化的預測模型得以實現(xiàn)。

在全部三個能力中，選擇提供可擴展性的組件，這意味著模型應該從大量訓練數(shù)據(jù)和計算資源中受益。

WHAM設計如圖所示，它建立在transformer架構上，作為其序列預測骨干。

新方法的關鍵在于將數(shù)據(jù)框定為離散token序列。

為了將圖像編碼為令牌序列，使用VQGAN圖像編碼器。用于編碼每張圖像的令牌數(shù)量是一個關鍵的超參數(shù)，它在預測圖像的質量、生成速度和上下文長度之間進行權衡。

對于Xbox控制器操作，盡管按鈕天生是離散的，將左和右搖桿的x和y坐標離散化為11個桶。然后訓練一個僅解碼Transformer來預測交織的圖像和控制器操作序列中的下一個token。

然后，該模型可以通過自回歸采樣下一個token來生成新序列。

還可以在生成過程中修改令牌，允許對圖像和/或操作進行修改。也就是說控制器操作或直接編輯圖像本身，可以控制（或提示）生成的能力，這評估持久性的先決條件。

WHAM架構概覽

一致性

通過使用真實的游戲玩法和控制器動作來提示模型，并讓模型生成游戲視覺效果來評估一致性。此處展示的視頻是使用Muse（基于 WHAM-1.6B）生成的，展示了模型生成長達兩分鐘的一致游戲玩法序列的能力。

在論文中，還使用FVD（Fréchet Video Distance，視頻生成社區(qū)中一個既定的指標）將生成的視覺效果與真實的視覺效果進行了比較。

多樣性

在總共102,400個動作（1,024 條軌跡，每條軌跡100個動作）中，對10,000個人類和模型動作進行子采樣，并計算它們之間的距離。

重復此過程十次，并繪制平均值 ± 1個標準差。越接近人與人之間的基線越好。均勻隨機動作的距離為5.3。所有模型都通過訓練得到改進，并且可以通過增加動作損失的權重來進一步改進。

圖a：三種WHAM變體的多樣性，通過與人類動作的Wasserstein距離來衡量。

在下圖b中，看到行為多樣性（玩家角色在生成位置附近盤旋與直接前往 Jumppad）和視覺多樣性（玩家角色安裝的懸浮滑板具有不同的皮膚）的示例。

圖b：使用相同起始上下文生成的1.6B WHAM的三個生成示例。

持久性

下列視頻展示了Muse（基于WHAM-1.6B）如何保持修改的一些示例。

首先，取自原始游戲數(shù)據(jù)的一張視覺圖像，然后將另一個角色的圖像編輯到這張圖像中。

生成的游戲序列展示了該角色是如何被融入到生成的游戲序列中的。

開源資源

與此同時，為了幫助其他研究人員，研究團隊決定將開源 Muse 的權重、樣本數(shù)據(jù)，并提供WHAM Demonstrator可執(zhí)行文件——這是一個概念原型，提供了一個可視化界面，用于與 WHAM 模型進行交互，并支持多種方式的模型提示。

項目鏈接：https://huggingface.co/microsoft/wham

像Muse這樣的模型，能夠學習到的游戲世界的豐富結構，更重要的是，新研究還展示了如何通過研究洞察來支持生成性AI模型在創(chuàng)意領域的應用。

參考資料：

https://www.nature.com/articles/s41586-025-08600-3

https://www.microsoft.com/en-us/research/?p=1122837&preview=1&_ppp=a1d85840fc

本文來源：新智元

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