Технологическое древо

Технологическое дерево в игре Freeciv

Технологи́ческое дре́во (англ. Technology tree) — структура, симулирующая процесс технологического развития в играх в детерминированном виде. Она определяет переходы от одних технологий к другим, более продвинутым, которые расширяют возможности игрока — позволяют формировать более мощные армии, строить новые здания и другое.

Технологическое древо часто рассматриваются как фундаментальный элемент в современных компьютерных играх, оно присутствует в большинстве стратегических игр. Впоследствии множество игр в других жанрах начали использовать аналогичный подход при описании прогресса в виде графовых структур, расширив при этом термин «технология».

Описание

Технологическое древо выполняет функцию представления исторической иерархии развития и является одним из центральных элементов игрового процесса. При исторической симуляции развития наций геймдизайнерам необходимо контролировать процесс технологического развития (например, от каменного века до нанотехнологий), и это может быть сделано с помощью технологического древа, которое представляет собой набор правил, позволяющих определить множество предпосылок, которые необходимы для открытия той или иной технологии в игре.

Технологические древа используются в различных формах и достаточно сложно сказать, в каком случае оно является обычным технологическим древом. Распространены деревья способностей, достижений, перков, талантов и др. И технологическим древом можно называть все случаи, когда игрок инвестирует ресурсы в развитие, будь то строительство, тренировка навыков, исследования и тому подобное.

Технологическое древо во время разработки игры рассматривается с двух аспектов: игрового и культурного. Первый определяет набор правил, влияющих на игровые механики, в то время как второй увязывает технологии с историческим контекстом. Понятие технологии здесь трактуется широко: это могут быть машины (паровой двигатель), практические навыки (плавание под парусом), науки (физика), абстрактные идеи и ритуалы (политеизм, философия), формы социальной организации (феодализм).

Игровой процесс проектируется таким образом, чтобы игрока стимулировать развивать новые технологии, с открытием которых тот получает возможность строить новые юниты, здания и т. д. Однако, в ряде случаев технологические деревья проектируются таким образом, что открытие технологии несёт негативный эффект. Например, после открытия игрок теряет возможность использовать некоторые возможности, предоставляемые другой технологией. Иногда все технологии не могут быть открыты по каким-либо причинам, и игроку приходится выбирать приоритеты согласно игровой стратегии.

Одна из форм игрового процесса, в качестве которой рассматривают технологии, это «исследование нефизического мира». Так как человек существо любопытное, то ему интересно открывать новые территории как перемещаясь по игровому миру, так и делая то же самое в виртуальном пространстве технологического древа.

История

Сущности, удовлетворяющие широкому определению технологического древа, появлялись изначально в настольных играх 1970-х гг, например, в появившейся в 1974 году Dungeons & Dragons. Самым известным примером считается настольная игра Civilizaton, выпущенная в 1980 году. Особенностью настольных игр является то, что они физически ограничены и в них сложно использовать технологические деревья из-за большой «бумажной работы». Компьютеры смогли автоматизировать их реализацию и тем самым развить понятие, но, тем не менее, впоследствии компьютерные игры во многом оказались под влиянием настольных.

Впервые как понятие технологическое древо появилось в вышедшей в 1991 году Sid Meier’s Civilization, где оно было реализовано в качестве полноценной игровой механики и составляющей игрового процесса (однако схема технологического древа была записана лишь в коде игры, и игрокам была она недоступна до третьей части, где визуально оно появилось впервые в серии). Sid Meier’s Civilization вдохновила многих на разработку игр с использованием технологического древа в качестве одного из центральных элементов игрового процесса, и тем самым популяризировала понятие и оказала большое влияние на последующие стратегические игры. В ряде случаев Sid Meier’s Civilization рассматривается как первая компьютерная игра, в которой появилось технологическое древо. Тем не менее, в качестве примера можно взять Reach for the Stars, которая в 1983 году представила совершенствование игровых кораблей через технологии. Влияние пошаговых Civilization и Master of Orion было таково, что в скором времени их идеи были адаптированы в виде развития зданий, предоставляющих возможности, что произошло с такими играми, как Dune II, Warcraft: Orcs & Humans, Total Annihilation, и это стало стандартом жанра стратегий реального времени.

Идеи технологического древа были адаптированы для ролевых игр. Однако, в них основное внимание обращалось не на армии и империи, а на индивидуальное развитие персонажей, их возможностей — перков, талантов, умений и тому подобного. Здесь примерами выступают Star Wars: Knights of the Old Republic, «Ведьмак», Dragon Age: Origins, Deus Ex: Human Revolution и Skyrim.

Математические свойства

Простое технологическое древо (подобно классическому варианту Civilization); изначально доступны для изучения или уже открыты базовые технологии — «палка» и «каменные орудия». Если игрок открывает технологию «колесо», то ему становится доступным для изучения «дороги»; здесь в зависимости от реализации (И или ИЛИ семантики), игрок также может начать работать над технологией «земледелие», или для этого ему ещё понадобится открытие технологии «огонь».

Несмотря на название, технологическое древо не обязательно должно являться деревом в математическом смысле. Как правило, технологическое древо представляет собой ориентированный граф, в котором узлы это технологии, а зависимости для открытия новых — рёбра. При этом для того, чтобы получить возможность изучения технологии в дочернем узле требуется получить все, являющиеся у нему предками. Так как одна технология не может быть открыта дважды, то граф должен быть ациклическим. Изначально игрок имеет небольшое число технологий (узлов графа), и для возможности открытия новой технологии граф определяет необходимый для этого набор узлов. Если это условие выполняется и игрок инвестирует заданное число ресурсов, то новая технология открывается.

Обычно между двумя узлами имеется одно ребро графа. Но вместе с тем могут рассматриваться пары с несколькими рёбрами, что иллюстрирует разные способы получения той или иной технологии. Циклические графы могут присутствовать например в случае, если игрок может получить доступ к технологии отличной от прописанной в дереве способом (например, получить в самом начале как базовую). Дополнительно могут рассматриваться технологии, на которые наложено несколько ациклических графов. Описанные технологические деревья встречаются редко, и их свойства рассматриваются отдельно.

Во многих играх технологии представлены в бинарном состоянии: каждая из них либо открыта, либо нет. Но данное свойство необязательно. Например, в Space Empires V множество технологий имеют несколько уровней и, если игрок открывает технологию, то он может её в дальнейшем усовершенствовать, вкладывая ресурсы в её развитие и тем самым повышая её уровень. Но часто развитие подобных технологий сводится к умножению действия базовой, например, если технология первого уровня успокаивает одного жителя города, то второго уровня двух и так далее.

Классификация

Характерное технологическое древо для Master of Orion и её последователей: здесь имеется четыре направления разработки (слева), в каждое из которых игрок может складывать ресурсы и повышать соответствующий уровень (например, направление «оружие» от 0-го уровня и далее). К новым элементам игрок получает доступ в случае, если выполняется некоторый заданный набор уровней; так, «биосканер» станет доступным только после того, как уровни в электронике и биотехнологиях станут 1 и 3 соответственно (или более).

Существует множество различных способов организации технологического древа. Их разнообразие таково, что сложно сделать полное описание всех идей, которые когда-либо были реализованы разработчиками игр. Например, есть деревья с полным отсутствием рёбер графа, или деревья, в которых игрок развивает научные направления, и в зависимости от состояния нескольких ветвей предоставляются технологии. Тем не менее, исследователи выделяют ряд характерных аспектов для описания тех или иных реализаций.

Обычно, ребра графа используются для того, чтобы определить порядок открытия технологий. Среди этого правила есть исключения, но самыми распространёнными являются «И» и «ИЛИ» семантики. В первом случае необходимо открыть все родительские технологии для получения возможности развития рассматриваемой, а во втором случае достаточно любой. Как правило, если выбран один из типов зависимостей, то далее во всём графе он одинаков.

Чаще всего графы деревьев фиксированы. Это снижает реиграбельность, но в этом случае легче решать задачи геймдизайна (повторяемость упрощает тестирование и выверку игрового баланса). Как следствие, динамичные деревья встречается крайне редко. Вместе с тем, несмотря на то, что технологические деревья фиксированы, они могут быть различными для различных игровых фракций. В этом случае реиграбельность частично повышается, так как игроки могут каждый раз выбирать новые фракции. Новые технологии динамичных деревьев могут появляться в результате игровых событий, например, при первой встрече с некоторыми обитателями мира. Примеры динамичных деревьев предоставляет серия Sword of the Stars, где они генерируются заново для каждой партии. Однако, в этих играх имеется набор основных технологий, которые фиксированы, а вокруг них генерируются остальные.

Трактуя технологии в широком смысле, они различаются на абстрактные, «здания» и «юниты». Две последние отличаются тем, что имеют «носителя», создание которого даёт дополнительные возможности (например, здание позволяет строить новые юниты). Абстрактные чаще и более широко используются в пошаговых стратегических играх, в то время как не абстрактные в играх реального времени. При этом они могут пересекаться, например, если для получения доступа к изучению абстрактной технологии необходимо построить здание, а после изучения даётся возможность постройки новых юнитов.

В зависимости от типа игр размер технологического древа варьируется и достигает сотен узлов, как например в Warzone 2100, где их более 400. Типичным примером является Civilization V, где имеется 74 технологии в основном древе. Чаще всего деревья навыков существенно меньше, и это закономерно — от большого числа возможностей игроки становятся перегруженными. Размер деревьев ограничен также тем, что их разработкой занимаются люди, ресурсы которых ограничены. При этом деревья требуют игрового баланса, реализация которого является сложной задачей.

Технологические деревья различаются по способу изучения. Множество игр используют принцип, что технология либо открыта, либо нет. В то же время есть примеры, когда технологии имеют несколько уровней разработки. Дополнительно имеются реализации, в которых технологии могут изучаться не последовательно, а параллельно (Master of Orion). Ещё одним отличием является число ресурсов, необходимых для открытия технологии. В большинстве игр это количество фиксировано для конкретной технологии, но могут быть и другие варианты. Например, в Sword of the Stars игроку даётся только предполагаемое время для разработки, а на практике это может занять другое время. В Stars! чем больше игрок открыл уровней технологий, тем сложнее ему открывать новые вне зависимости от направления. В то же время, в качестве необходимых ресурсов для открытия технологии могут быть рассмотрены не только некоторые производственные мощности (абстрактные, например очки науки), но и редкие ресурсы (золото, металлы, древесина; пример Warcraft: Orcs & Humans)..

В жанрах

Как правило, технологические деревья стратегий реального времени меньше, чем в пошаговых. Это обуславливается несколькими причинами. Во-первых, стратегии реального времени больше сконцентрированы на боевой системе, сражениях и тактике, в то время как в пошаговых более весомую часть игрового процесса занимает стратегическое и технологическое развитие. Второй причиной является то, что в первых развитие идёт постройкой зданий и юнитов, в то время как во вторых повсеместны абстрактные технологии, которые количественно проще поместить. Третьей особенностью является то, что в стратегиях реального времени игра построена в виде серии сражений, в каждом из которых происходит технологическое развитие, и по этой причине деревья переиспользуются. Сид Мейер указывает на то, что игры реального времени меньше по продолжительности и для игрока более утомительны. По этой причине из-за предела по игровому времени геймдизайнеры не могут поместить в пару часов большое технологическое древо, в то время как в пошаговых стратегиях партия может длится десятки часов, что оказывает влияние и на проектируемый геймплей.

В ролевых играх технологические деревья относительно невелики. Это обусловлено в частности тем, что игры ролевых жанров ориентированы на сюжет и историю как цепочку событий, что формирует «узкий коридор» свободы развития у игрока. Часто получается так, что глубина деревьев весьма небольшая. Здесь оказывает влияние построение игрового процесса: если он ориентирован на сюжет, то нет необходимости в большом числе технологий, так как игрок о них всё равно не узнает; если же игра песочница и игроку предоставляется большая свобода действий, то в этом случае технологические деревья становятся намного более развитыми. В ролевых играх часто используются деревья с одной корневой технологией, при этом они обычно линейны, а для различных характеристик или типов персонажей задаётся отдельное дерево.

В зависимости от жанра игры характеризуются преобладанием способа получения новых технологий. В пошаговых стратегиях это абстрактное исследование, в стратегиях реального времени получение новых технологий происходит с постройкой зданий и созданием юнитов, в ролевых играх это получение опыта. Параллельное открытие технологий типично для стратегий реального времени, а последовательное для ролевых игр и пошаговых стратегий.

В проектировании игр

Геймдизайнеры различают два способа создания технологического древа, и при этом они описываются по аналогии проблемы курицы и яйца: первым должно идти дерево, и далее на его основании строится игра, или же дерево является следствием разработки игровых механик. Первый способ может быть представлен как рассмотрение истории человечества или её части, далее происходит выделение из этого нужного числа наиболее значимых технологий, а затем на их основе проектируется игровой процесс. Так Сорен Джонсон описывает работу над Civilization IV :

Я сделал список из 80 технологий, которые, по моему мнению, были самыми важными в истории человечества. Далее я попытался, насколько мог, описать причинно-следственные связи. Я написал все названия [технологий] на бумажных листиках, прикрепил их кнопками к доске, а связи показывал канцелярскими резинками. Это дерево пересматривал каждые несколько дней, до тех пор, пока не стал доволен результатом … Я дерзко сперва построил всё технологическое древо и далее нашёл в нём место для развития всего — юнитов, зданий, социальных институтов, религий и прочего. Я обосновывал этот подход тем, что моё технологическое древо представляет собой разумную модель истории человечества, и каждая особенность игры должна вписаться в неё.

Оригинальный текст (англ.)

I made a list of what I felt were the 80 most important human innovations and tried, as best I could, to make cause-and-effect connections. I wrote all the names down on slips of paper, tacked them to the board, and used rubber bands to show the connections. I would revisit the tree every few days until I was happy with the arrangement ... I defiantly built the tech tree first and then found locations for everything (units, buildings, civics, religions, etc.) afterwards. My reasoning was that if my tech tree was a reasonable model of human history, every new game option should fit on it somewhere.

— интервью Сорена Джонсон, апрель 2011 года

Второй способ представляет собой создание базовой игровой механики и далее рассматриваются те варианты, которые могут быть качественно полезны для получения лучшей играбельности. Брюс Шелли вспоминает:

[Мы] начали с задания технологий и попробовали вписать в них игру, но затем решили делать наоборот, и принимали решения исходя из того, какого эффекта мы хотим добиться для того, чтобы игра стала лучше. И после этого, мы решали, какая технология будет наиболее подходящая для того, чтобы реализовать задуманный эффект.

Оригинальный текст (англ.)

.. started with the technologies and tried to fit the game to them but then reversed ourselves and decided what effect we needed for the good of the game. Then we assigned what seemed like appropriate technology names to the effect.

— интервью Брюса Шелли, май 2011 года

В то же время Рик Гудман (геймдизайнер Empire Earth и Age of Empires) описывает свой процесс следующим образом. Сначала он изучил ряд книг и выписал множество наиболее значимых технологий. Далее он отсортировал их по важности, и среди самых важных выбирал те, которые лучше всего вписывались в игру. После применения такого подхода много значимых технологий не попали в игру, но в конечном итоге результат представлял собой компромисс между двумя способами.

Историчность и детерминизм

Туур Гис провёл анализ технологических деревьев нескольких стратегических игр, и, согласно его оценке, самой встречаемой технологией является монотеизм. Далее, немногим менее популярными стали инженерное дело, письменность, монетное дело (или «деньги»), астрономия, научный метод и книгопечатание. Отдельным наблюдением стало, что не найдено было игр, где бы присутствовала технология текстиля (как и пряжи или прядильных машин), что, по мнению исследователя, говорит о том, что эту технологию сложно реализовать в игровой механике. По этой причине из-за особенностей геймдизайна ряд исторических важных технологий не попадают в игры.

Рассматривая детерминизм, Туур Гис обращает внимание, что классическая реализация технологических деревьев с одной стороны, предоставляет свободу последовательности изучения технологий и тем самым даёт игроку творить свою историю, но с другой стороны, такие деревья фиксированы, и де-факто отражают взгляд геймдизайнера на историю. Например, в Civilization IV нельзя получить доступ к литературе и драматургии не изучив алфавита, но исторически это не так, если рассмотреть историю Китая. Один из способов решения был представлен в Age of Empires и далее идея была развита в Starcraft, где у каждой нации есть своё технологическое древо, но такой подход имеет свойство того, что после выбора расы её историческое развитие становится предопределённым.

Несмотря на то, что геймдизайнеры соглашаются о роли той или иной технологии в истории, но при реализации её в конкретные игровые механики получается так, что она не всегда одинакова. Например, получение технологии «письменность» в Civilization IV даёт возможность изучения ряда других технологий. В то же время, в Rise of Nations письменность уменьшает затраты по изучению новых технологий и даёт возможность постройки здания «храм» (англ. temple). А в Age of Empires даёт уникальный эффект того, что игроку даётся возможность делиться информацией с союзниками, когда он начинает видеть то, что видно союзнику сквозь туман войны. Аналогично в этих играх различаются эффекты от открытия книгопечатания. Это показывает, что интерпретация технологии и её реализация может сильно различаться в зависимости от работы геймдизайнера.

Литература

• Tuur Ghys. Technology Trees: Freedom and Determinism in Historical Strategy Games (англ.) // Game Studies. — 2012. — September (vol. 12, iss. 1). — ISSN 1604-7982.
• Teemu J. Heinimäki. Technology Trees in Digital Gaming (англ.) // Proceeding of the 16th International Academic MindTrek Conference. — New York, NY, USA: ACM, 2012. — P. 27–34. — ISBN 9781450316378. — doi:10.1145/2393132.2393139.
• Teemu J. Heinimäki. Technology Trees and Tools (англ.). — Tampere, Finland: Tampere University of Technology, 2015. — Vol. 1349. — 187 p. — ISBN 978-952-15-3633-5.
• Rouse, Richard. Game Design: Theory & Practice : [англ.]. — 2. — Los Rios Boulevard, Plano, Texas, USA : Wordware Publishing, 2004. — 698 с. — ISBN 1-55622-912-7.