Genie 2 – 谷歌DeepMind推出的最新一代基础世界模型

一、Genie 2的定义

Genie 2是谷歌旗下的人工智能公司DeepMind在2024年推出的第二代基础世界模型。它是一种能够基于单张图片或文字描述生成长达一分钟一致性3D环境的模型，可生成具有多样化特征的3D世界，适用于多种场景下智能体的训练，被视为生成一致性3D虚拟游戏世界的新里程碑，为AI虚拟世界创作开启了新的篇章。

二、Genie 2的特点

（一）与Genie 1相比的维度提升

Genie 2相对于前代产品Genie 1有很大提升，Genie 1仅能生成二维世界，而Genie 2在生成三维世界、模拟虚拟世界动态方面有出色表现，能够在生成多样化3D世界、处理复杂的虚拟世界情况方面展现出卓越性能。

（二）基于大规模视频数据集的训练成果

1. 涌现能力
   • 经过大规模视频数据集训练，Genie 2展示出了优秀的涌现能力，例如在物体交互、复杂角色动画和物理效应等方面的表现。这意味着它能够在生成的3D虚拟世界里准确地展现物体之间相互作用的效果，诸如物理碰撞、角色根据场景做出合理动作等。
   • 在场景的真实性方面，当模拟诸如枪战场景时，可以精准表现出枪响之后，油罐桶会爆炸；汽车在靠近悬崖边缘时，会因为重力而坠落悬崖；汽车驶入水路段时，轮胎后面会激起水花等符合物理规律的场景，并且还能处理复杂的光照、反射和烟雾效果等各种场景细节，像随着视角变化，屋里镜子反光的合理呈现等。
2. 智能响应与操作连贯性
   • Genie 2可以智能地响应用户通过键盘输入的动作，确保角色动作的连贯性和环境的完整性，从而提高虚拟场景的真实感。例如，在用户操作角色在虚拟世界中移动时，角色的动作能够与虚拟场景完美融合，不会出现与环境脱节的现象，像是角色穿越地形时地形的自然响应等。
3. 生成反事实情境和长时记忆能力
   • 在训练过程中，Genie 2能够生成反事实情境，这表示它可以从相同的起始画面生成多个不同的发展场景。同时，还具备保持长时间记忆的功能，在场景重新进入视野时能够精确还原，这对于创建复杂的虚拟世界剧情或者多轮交互场景非常重要，如在创建一个冒险游戏场景时，玩家多次回到之前的区域时，场景的布局和状态能够保持与之前一致且符合逻辑发展。
4. 广泛的场景生成支持
   • Genie 2支持生成广泛的虚拟环境，涵盖从第一人称的真实场景到第三人称的驾驶环境等诸多类型。研究者展示了其在一张图片的提示下生成的各种互动场景，比如对具身智能体在不同语境下的表现进行测试，并且创建多种视角的虚拟世界，甚至可以生成可互动的虚拟角色（NPC），极大地增强了虚拟世界的交互性和真实感。
5. 为创意验证和新型流程提供便利
   • 该模型为艺术家和设计师快速验证创意提供了便利，使得交互式体验原型设计的新型流程成为可能。艺术家和设计师能够利用Genie 2快速制作概念研究的环境原型，缩短设计周期，例如设计师要创建一个未来感的游戏场景，可以迅速通过Genie 2生成一个基础框架进行评估和改进。
6. 性能方面的表现与局限
   • 在性能上，Genie 2已经展示出了较高的水准，画面的连贯性和一致性超出预期。然而，目前仍存在一些有待改进的地方，比如画质较为模糊，生成速度较慢等。

三、Genie 2的应用领域

（一）游戏开发

1. 多样化场景快速生成
   • Genie 2在游戏开发领域有着巨大的潜力。由于其能够迅速根据图片或文字描述生成多样化的3D世界，游戏开发者可以借助它快速创建游戏中的各种场景，从宏观的地貌地形，如山川、河流、城市等，到微观的室内场景、道具布置等。例如，开发一款冒险游戏时，可以迅速生成神秘的古老遗迹场景或者充满奇幻生物的森林场景等，节省大量的场景构建时间。
2. 游戏角色和情节设计
   • 能够生成可互动的虚拟角色（NPC）这一特性，对于游戏角色设计非常有帮助。游戏开发者可以利用Genie 2更轻松地创建具有不同性格、外观和行为模式的NPC，这些NPC可以与玩家的角色进行自然互动，如按照玩家的操作做出反应或者自主地在游戏世界里进行活动。并且，Genie 2生成反事实情境和长时记忆能力对于构建游戏情节线很有利，像是创建一个多分支剧情的游戏，通过Genie 2生成不同剧情走向下的场景和角色反应等。
3. 玩家体验提升
   • Genie 2对玩家操作的智能响应以及场景和角色的连贯性处理，能大大提升玩家在游戏中的沉浸感。在玩家操作角色时，能够获得流畅的游戏体验，像是在动作游戏中的战斗操作，角色动作与场景反馈是自然一体的。这种高质量的游戏体验能够吸引更多玩家，提高游戏的吸引力。

（二）影视制作

1. 场景和背景构建
   • 在影视制作方面，Genie 2可以快速生成各种虚拟的场景作为拍摄的背景或者特效场景的基础。例如，制作一个科幻电影时，可以生成宏大的外星景观或者未来都市的景象。对于一些历史题材的影视制作，也能够根据历史资料迅速还原出古代的建筑、城市等场景，减少搭建实景的成本和时间。
2. 特殊效果制作
   • Genie 2处理复杂光照、反射、烟雾效果以及物理效应等的能力，可以用于影视制作中的特效制作。比如生成逼真的火焰、爆炸场景，或者模拟出物体在特殊物理环境下的运动轨迹，像模拟在外太空失重状态下的物体漂浮等效果，提高影片视觉效果的质量和真实性。

四、Genie 2的发展历程

Genie 2由谷歌旗下的DeepMind于2024年推出。虽然暂时没有更多关于其研发过程中更早阶段信息的公开报道，但可以从Genie 2展现出的成果推测其研发进程相关情况。

1. 技术基础构建
   • 它基于大规模视频数据集进行训练，这个训练过程是构建Genie 2强大能力的核心。通过使用可能包含大量不同场景、动作、角色等元素的视频数据，让Genie 2学习到关于世界的多种信息，进而能够准确地生成具有连贯性、符合逻辑和物理规律的3D虚拟世界，这个训练过程大概率花费了大量的计算资源和时间来优化模型参数，以达到最终的性能表现，例如学习到物体的物理效应如重力、碰撞等的正确表现形式以及角色动画合理制作方式等。
2. 功能拓展与优化
   • Genie 2相对前代Genie 1实现了从二维世界生成到三维世界生成的重大飞跃，这种维度的跨越需要在模型的架构、算法等多方面进行升级和改进。研发人员可能探索了新的神经网络结构或者对现有的架构进行修改适应3D场景的构建需求，同时解决了在3D世界中物体交互、角色动画、视角切换等复杂功能的实现问题。并且，对于在训练过程中生成反事实情境和保持长时间记忆等功能，也是经过精心的技术研发才得以实现的，比如研发出能够记录场景状态并在再次调用时精确还原的机制等。
3. 与AI技术发展的融合
   • Genie 2的出现是AI技术不断发展的成果之一，它借鉴了当前先进的AI技术成果，如大数据处理技术使其能够处理大规模视频数据集；在处理场景生成方面可能采用了类似于Transformer的架构技术来处理顺序信息、适应自回归潜在扩散技术的要求以逐帧生成画面；同时它也是AI向更加理解现实世界物理和逻辑关系方向发展的体现，能够为智能体训练提供更加逼真的虚拟世界环境，从而推动AI技术在虚拟世界创作、智能体训练等多个方面的发展进步。

五、Genie 2与同类产品的比较

目前还难以确切指出Genie 2在所有同类产品中的绝对比较优势和劣势，但可以从已知信息进行初步分析：

（一）与前代Genie 1对比

1. 维度差异
   • Genie 1只能生成二维世界，而Genie 2能够生成三维世界，这是一个根本性的提升，使得Genie 2在虚拟世界的创作上具有更接近现实世界的能力，能够处理在3D空间中的各种物体关系、视角转换等复杂问题，而Genie 1则相对局限在平面世界的构建上。
2. 能力新增
   • Genie 2在模拟虚拟世界动态方面展示了Genie 1所不具备的能力，如动态物理效应（如重力、碰撞等）、复杂角色动画、生成反事实情境和保持长时间记忆等功能等方面都是在Genie 2中才展现出来的创新点，这使得Genie 2能够创造出更复杂、更动态、交互性更强的虚拟世界。

（二）与游戏相关的特定生成模型对比

1. 场景生成
   • 之前的一些游戏实时生成模型大多基于单个游戏进行开发，Genie 2则是一个基础世界模型，可以用于多种游戏类型，并且不是针对单个游戏定制。这意味着Genie 2具有更高的通用性，可以在不同风格和类型的游戏开发中被广泛运用，而其他一些特定于单个游戏的生成模型则只能应用于该特定游戏情境下，功能和应用范围相对较为狭窄。
2. 可扩展性
   • Genie 2具有很强的多样性和可扩展性，适用于多种场景的智能体训练，为不同类型的智能体创建不同类型的虚拟世界环境，还能根据不同需求生成不同视角、不同互动场景等，其可扩展性远超一些单一功能的游戏场景生成模型。而一些特定的游戏相关生成模型可能仅仅专注于某一种游戏功能场景的生成，如仅能生成特定风格的游戏地图或者特定类型的游戏角色等，缺乏应对多种需求的能力。

六、Genie 2的未来展望

（一）技术改进方向

1. 图像质量提升
   • Genie 2目前画质较为模糊，未来很可能朝着提高画质的方向进行改进，采用更高级的图像渲染算法或者提升模型对图像细节的学习能力。例如，可以借鉴一些专业图像渲染软件的技术思路，或者在模型中增加更多关于图像细节处理的神经网络层等，从而使生成的3D虚拟世界具有更加清晰、逼真的视觉效果，满足对视觉质量要求较高的游戏、影视等行业的需求。
2. 生成速度提升
   • 由于目前Genie 2的生成速度较慢，在未来提高生成速度也是重要的发展方向。这可能涉及模型优化算法，减少不必要的计算步骤、采用计算效率更高的神经网络结构或者使用更高效的数据处理方式等。比如探索全新的基于并行计算的架构或者采用特殊的数据预加载和预分析技术，加快生成速度以满足实时交互或者大规模应用于商业产品开发的需求。

（二）拓展应用领域

1. 教育领域
   • 在教育领域有着潜在的应用前景。例如，利用Genie 2创建虚拟的历史场景，让学生身临其境地感受历史文化；或者生成虚拟的科学实验场景，学生可以在虚拟环境中进行操作和学习，提高学习效果。就好比创建一个古代文明的城市场景，学生可以穿行其中观察古代人的生活和建筑风格，或者在虚拟化学实验室里模拟危险的化学实验操作，既安全又直观。
2. 医疗领域
   • 可以在医疗培训方面发挥作用，如创建虚拟的手术场景，让医生进行模拟手术练习，使用Genie 2生成具有生理特征的人体模型以及符合物理效果的手术环境，提高医生的手术技能。还可以用于心理治疗，比如创建舒缓的自然场景用于放松患者的情绪等。
3. 建筑设计领域
   • 对于建筑设计师来说，Genie 2可以用于快速生成各种建筑概念设计的3D模型和周边环境，设计师能够直观地感受建筑与环境的关系，并且可以通过Genie 2快速生成不同风格、不同功能需求的建筑初步方案，再根据客户反馈进行调整和完善。
4. 拓展更多交互性应用
   • 探索与更多智能设备或者交互技术结合，实现更加新颖的交互方式。比如与虚拟现实（VR）/增强现实（AR）设备结合，让用户在Genie 2生成的虚拟世界里有更加沉浸式的体验，利用诸如手势识别、视线追踪等交互技术，使交互更加自然、流畅，进一步拓展Genie 2在娱乐、培训、教育等领域的应用价值。