No estoy en posesión de una bola de cristal. Pero tengo un conocimiento enciclopédico obsesivamente acumulado de técnicas de renderizado en tiempo real. El que más me ha fascinado en todos estos años es el motor voxel. Los vóxeles se entienden comúnmente como cubos 3D, pero también se pueden representar como puntos, por ejemplo, los modelos de nubes de puntos generados por el escaneo 3D.
Si barre un láser hacia arriba y hacia abajo o hacia adelante y hacia atrás en filas sucesivas, generando un punto en su software en cada lugar en el que el láser golpea algo, el resultado es una nube de puntos. Si los puntos están lo suficientemente densamente empaquetados, el objeto virtual resultante aparece sólido, no se requieren polígonos.
Las GPU disponibles en la actualidad están optimizadas para polígonos, no para vóxeles. Pero si tuvieras un hardware especialmente diseñado para permitir una cantidad absoluta e insondable de voxels, podrías crear un escenario verdaderamente fotorrealista. Niveles sin precedentes de detalles pequeños e intrincados serían posibles, así como comportamientos más realistas para la luz, los fluidos, los gases, etc.
La simulación anterior está basada en vóxeles (permita que se cargue un poco de tiempo, gif muy grande). No se puede representar en tiempo real debido al gran número / densidad de las partículas involucradas, pero son lo suficientemente numerosas para crear objetos sólidos convincentes, y la dinámica de fluidos simulada con precisión da como resultado interacciones entre las partículas de agua que se asemejan a comportamientos reales del agua.
La capacidad de modelar con mayor precisión la realidad de esta manera no debería ser una sorpresa, dado que la realidad también se basa en vóxeles. La diferencia es que nuestros vóxeles son extremadamente pequeños, y los llamamos partículas subatómicas. Al igual que con una nube de puntos, si ampliaras lo suficiente, verías mucho espacio entre ellos. Pero se alejan lo suficiente y toman la apariencia de un objeto sólido.
La naturaleza de los objetos voxel es que pueden ser «huecos» como objetos poligonales para ahorrar potencia de procesamiento, pero a diferencia de los objetos poligonales, también pueden ser sólidos. Un objeto vóxel puede estar hecho de vóxeles sólidos, de una a otra parte. Esto significaría que en un juego de computadora podrías cortar una manzana por la mitad desde cualquier dirección y ver una sección transversal precisa.
Si te explotara un misil enemigo, tu cuerpo no se separaría en trozos poligonales pre-modelados, sino que se separaría de una manera única para ese evento, derramando tus entrañas como lo haría en realidad. Después de todo, los objetos reales son solo átomos unidos en una forma particular, y todo lo que sucede es solo una interacción entre esas partículas, gobernadas por la ley física.
Tan grande es el potencial de replicar al menos trozos limitados de realidad en el software por este método, que aquellos que ponen su esperanza en la carga cerebral tienen la intención específica de lograrlo escaneando el cerebro hasta la resolución de partículas subatómicas, y generando una nube de puntos idéntica a partir de esos datos donde cada punto corresponde (y se le asigna el comportamiento conocido de) cada una de esas partículas subatómicas. La expectativa es que este cerebro virtual reanude la cognición desde donde lo dejó.
Minecraft es un buen ejemplo de un popular juego basado en vóxeles, que aprovecha el potencial de juego del terreno y las interacciones de vóxeles. Es «tramposo» en el sentido de que los vóxeles son solo cubos poligonales, pero las matemáticas involucradas en la generación de terreno proceduralmente en Minecraft serán familiares para cualquiera que haya jugado alguna vez con un motor de terreno basado en vóxeles de cualquier otro juego.
Outcast (que salió en 1999 si puedes creerlo) es otro ejemplo notable de un juego basado en vóxeles, esta vez sin trampas poligonales, y demostró el potencial de producir un terreno mucho más detallado de lo que era posible en los motores 3D poligonales de la época.
Claramente, algunas cosas increíbles son posibles con voxels. Debido a que nuestra propia realidad está compuesta de partículas y sus interacciones, es el camino natural a seguir para los esfuerzos de simular la realidad. Euclideon ha demostrado recientemente un moderno motor de vóxeles con entornos generados a partir de escaneos 3D de ubicaciones del mundo real:
Los resultados son tan impresionantes que es difícil creer que no sea una fotografía. Comprensiblemente muchos llamaron tonterías desde el primer día. Pero desde entonces han mostrado que su motor funciona en tiempo real incluso en una computadora portátil relativamente modesta, ya que su principal reclamo es haber descubierto un medio para optimizar en gran medida el renderizado de vóxeles.
Tan pronto como demostraron que el motor funcionaba en tiempo real, los postes de la portería se desplazaron, y sus críticos dijeron «Está bien que pueda hacer entornos estáticos,pero no objetos animados / en movimiento». Luego mostraron objetos animados y en movimiento, por lo que los postes de la portería cambiaron de nuevo. «Nada de eso es esquelético. Es todo cuadro por cuadro, calculado previamente.»
Así fue. Al igual que con el escepticismo continuo del EmDrive, cada vez que pasa una prueba, el escepticismo solo se vuelve más furioso e intenso. Tenemos tanto miedo de ser engañados que ni siquiera nos atrevemos a esperar un avance tan fantástico.
Todo esto está en hardware no optimizado remotamente para voxels. Lo han logrado simplemente mediante el descubrimiento de un método de renderizado selectivo que elimina la mayor parte de la carga de trabajo, determinando por un poco de juju oscuro lo que es o no visible para usted y seleccionando en consecuencia, pero utilizando una pequeña fracción de la potencia de procesamiento que normalmente requiere.
Imagínese lo que será posible con las tarjetas de video de próxima generación especialmente diseñadas para empujar puntos, no polys. Imagine cuando esos puntos se vuelven lo suficientemente pequeños como para ser imperceptibles, incluso con auriculares VR de resolución 4k, 8k e incluso 16k. El resultado serán entornos virtuales verdaderamente fotorrealistas, capturados de objetos y ubicaciones del mundo real.
Por supuesto, cuando agrega iluminación en tiempo real, dinámica de fluidos, etc., la carga de trabajo de computación se dispara. Pero si hay algo en este mundo tan seguro como la muerte y los impuestos, es que las computadoras se volverán más poderosas. Conciba computadoras dentro de un siglo que puedan representar a toda la Tierra en puntos tan pequeños como partículas subatómicas reales. O computadoras dentro de dos siglos que pueden representar todo el sistema solar, o galaxia.
Ya se utilizan sims de nubes de puntos para modelar la colisión de galaxias o la expansión del universo. Imaginen si esas simulaciones fueran realmente completas. Si pudieras acercarte a cualquier planeta individual y sería tan detallado, hasta el nivel subatómico, como lo son los planetas reales. En ese momento, ¿qué lo distinguiría de la realidad en la que residimos?
Esto debería tener algún sentido de por qué Elon Musk, Stephen Hawking y otros han hablado recientemente de la alta probabilidad de que ya residamos en una simulación. Nuestra propia tecnología se está acercando a la capacidad de representar grandes trozos de realidad con la misma fidelidad en la que residimos.
Después de todo, si un día podemos simular un universo entero, probablemente no seremos los primeros en hacerlo a menos que la humanidad sea la primera vida inteligente en evolucionar en el universo. Probablemente tampoco seremos los últimos en hacerlo, ya que la simulación de universos enteros tiene méritos científicos obvios en lo que respecta al aprendizaje de nuestro propio universo.
Si esas simulaciones son de hecho perfectamente precisas, entonces la vida surgirá dentro de los universos sim por las mismas razones que en este. Aquellas especies simuladas que se vuelven inteligentes eventualmente desarrollarán la tecnología requerida para ejecutar sus propias simulaciones de todo el universo, y así sucesivamente.
Esto daría como resultado que cada universo real contuviera muchos universos simulados en un momento dado, cada uno de los cuales contiene muchas sub-simulaciones adicionales, cada una de las cuales contiene muchas sub-simulaciones adicionales y así sucesivamente en un árbol de procesos fractalmente dispuesto. Por supuesto, no puede extenderse para siempre, ya que el poder de procesamiento del sim raíz es limitado, pero incluso entonces el número de universos simulados necesariamente supera en gran medida a los universos reales en el «nivel superior».
Probablemente entonces, los habitantes inteligentes de todos esos universos (al menos los que aún no han razonado todo esto) asumen que existen en un universo real, al igual que la mayoría de los seres humanos. ¿Cuáles son las probabilidades de que realmente vivamos en uno de los relativamente pocos universos reales, en lugar de los más numerosos universos simulados? Desapareciendo, remotamente pequeño.
Así que la próxima vez que mires los incontables puntos de luz en el cielo nocturno, piensa en el insondable montón de partículas de las que está hecha cada una de esas estrellas. Cuando veas un árbol particularmente encantador, piensa en «buenos gráficos». Y la próxima vez que alguien te pregunte si crees que esto es un juego, asiente.