科學網游
——極具發展潛力的地震研究新利器

劉文義 周 輝 張志鵬 張 點 徐 晶

（中國西安710054 中國地震局第二監測中心）

我國的防震減災工作重視地震科學的公眾理解和公眾參與。《中華人民共和國防震減災法》明確規定：“國家鼓勵、引導社會組織和個人開展地震群測群防活動，對地震進行監測和預防”“國家鼓勵、引導志愿者參加防震減災活動”。傳統上，從科普、教育和宣傳的角度去理解和指導防震減災的公眾理解和公眾參與。在新的社會條件下，這一思考問題的角度在一定程度上已不能適應市場經濟、技術進步條件下防震減災的社會需求。減輕地震災害，需要全社會的共同參與，需要新的理論和新的技術支持。一個值得借鑒的科研模式，是“公民科學”研究模式；一個值得借鑒的新技術，就是在線網絡游戲技術。如今，功能游戲正在成為科學研究的有效工具。

1 通過“游戲”獲得數據已成為一種趨勢

當今科學界正隨著大數據時代的到來而轉型，在科研4.0 時代，科研數據正成為科學發現的最大影響因素。傳統的科學研究是問題導向的研究，而大數據時代的科學第四范式下的科學研究的核心是通過產生大量數據而產生問題。

除觀測數據、實驗數據、計算數據、模擬數據外，通過“游戲”獲得數據已成為一種趨勢。e-Science 時代，科研活動在技術手段、研究方法、交流形式、開展模式、評價方式等方面發生著改變和變革。科研人員呈現多樣化，除了普通科研人員，還有公民科學家。公眾科學（Citizen Science）已成為科學研究的新形式。

2 功能游戲正在成為科學研究的有效工具

如今，游戲成了繼繪畫、建筑、音樂等8 大藝術之后的第9 藝術，已成為人類生活的一部分。2018 年的人口普查結果顯示，我國居民已超過14 億，而游戲用戶達6.07 億，約占全國人口總數的3/7，且游戲用戶數量依舊呈增長趨勢。全球用戶每周花在游戲上的時間已經累計超過30 億小時。

想想看，植入小游戲科研從中轉化哪怕一點點時間會怎么樣？“玩家整天在虛擬世界里解決各種難題，他們完全有能力為科學研究的現實問題做出貢獻”。功能游戲正在成為科學研究的有效工具。2011 年，一款讓玩家參與折疊蛋白質結構的在線游戲——Foldit 玩家，在57 000 玩家參與下，只用時不到3 周，就破解了一個15 年都未能解決的科學問題。

3 “震立方”的設計思路和架構

（1）設計思路。基于微信游戲平臺和與云游戲流相結合的思想，設計地震網絡科研游戲“震立方”。地震網絡科研游戲由玩家游戲端和地震數據采集端2 部分組成（圖1）。玩家游戲端初期按“俄羅斯方塊”的設計思路進行設計。地震數據采集端，主要由算法和地震情景組成，而地震情景考慮OFC 模型、CA 模型及級聯破裂模式3 種。

圖1 “震立方”的設計思路Fig.1 Design idea of “earthquake cube”

（2）技術架構。玩家游戲端計劃利用微信小游戲來實現和發布，小游戲可在微信內被便捷地獲取和傳播，即點即玩，具備出色的用戶體驗。微信小游戲技術架構見圖2。

圖2 游戲技術架構Fig.2 Science online game technology architecture

從開發視角來看，小游戲是一個基于Canvas/WebGL+微信社交開放能力的新平臺。在框架上分為3 層，是一個典型的分層架構。小游戲的運行環境實際是微信的原生環境，游戲代碼并不通過瀏覽器來執行，而是通過微信內置的基于瀏覽器的解析器引擎（也可稱為一種容器）來執行。容器屏蔽了不同手機端操作系統（Android、iOS）的差異，利用JavaScript 解析器統一為游戲引擎和游戲代碼提供API 接口。但是其功能受到一些限制，不支持HTML 標簽的解析及CSS 和DOM、BOM 的解析等。而基于這個容器小游戲能獲得更多的系統權限，如網絡通信狀態、數據緩存能力等。小游戲支持JavaScript 語言開發，也支持可以編譯為JavaScript 的TypeScript 和CoffeeScript。

（3）游戲引擎。游戲引擎可以降低開發者門檻，縮短項目周期。“震立方”游戲開發將采用Cocos Creator 作為游戲引擎。Cocos Creator 是微信小游戲官方推薦的引擎之一，是由雅基軟件開發的一個完整的游戲開發解決方案，包含游戲引擎、資源管理、場景編輯、游戲預覽和發布等游戲開發所需的全套功能，擁有組件化開發和數據驅動的特點與優勢。Cocos Creator 擁有游戲用到的Canvas（適配不同屏幕）、Label（文字相關設置的節點）、AudioSource（游戲音效相關控制）、Sprite（渲染節點）、Button（響應用戶交互事件）、BoxCollier（檢測碰撞）和 MotionSteak（設置觸點拖尾的效果）等組件。

游戲的本質是一種思維策略，擁有明晰的目標，及時的激勵反饋和互動協同的機制。將這種思維方式應用到地震情景中，將為地震研究打開一個全新視角。科研游戲是產、學、研相結合的典范，其特點是游戲研發需借助科學理論支撐，這就使得游戲研發往往需要政府的引導和支持，需要專業科研人員的前期研究，需要產學研深度結合。