基于基因的生成式设计/艺术，CryptoKitties以太猫研究

时间、空间、现实不只是一条线性路径，

而是一个具有无限可能的棱镜，

一个小小的选择能衍生出无数的现实分支，

在你所知道的世界外，

创造出一个全新的世界。

——漫威《What if》

opus

最近有不少小伙伴在研究生成艺术 ，要不我们聊聊吧 @shadow

如果以技术的思维来看待设计 (艺术)，创作的过程就是定义搜索空间，在搜索空间中找到最佳的组合（创意）

shadow

基于笛卡尔积的大批量设计生成

A×B={(x,y)|x∈A∧y∈B}

熊叔

上次设计挑战赛我们不是聊到了徽章的融合吗？ 每一个人的徽章可以和别人的徽章进行繁衍，生成新的徽章

要不研究下以太猫的模拟基因合成吧！

以太猫

2021.10.6

CryptoKitties

以太猫是一个基于区块链的游戏，但它并不是100%基于区块链的。在区块链上只存储了基本的核心数据，比如猫咪的外观只有genes这一遗传密码，具体的图像生成逻辑在开发者的服务器上。

趁着假期，我花了点时间研究了下这个游戏。首先，如果你想实现类似的游戏机制，可以参考Kitty的数据结构，通过genes、父母ID、出生日期等来记录一只Kitty猫。

shadow

struct Kitty {  
// Kitty的遗传密码  
uint256 genes;  

// 时间戳，记录了这只猫诞生时的区块时间  
uint64 birthTime;  

// 这只猫，可以进行繁殖的最短时间  
uint64 cooldownEndBlock;  

// 这只猫的父母的ID，如果是第0代，则是0  
uint32 matronId;  
uint32 sireId;  

//如果这只猫怀孕了，则设置为公猫的ID，用于标记其"丈夫"是哪一只公猫，否则设为0  
uint32 siringWithId;  

//冷却时间，需要等待多久后才能繁殖，第0代是0，其他是floor(generation/2)  
uint16 cooldownIndex;  

//这只猫的“世代号”。第一只猫是0代，新一代的猫是他们的父母一代中较大的一个，再加上1。max(matron.generation, sire.generation) + 1  
uint16 generation;}

❤️ 类型

CryptoKitties 有四种类型：Normal、Fancy、Exclusive、Special Edition。

# Normal

普通猫的外貌是基于其genes的

# Fancy

一系列特殊的猫，具有独特的艺术品和徽章

# Exclusive

独家猫通常是为了纪念某个事件而产生的，只会发布少数（限量）。Exclusive 猫繁殖的后代是Normal或者Fancy

# Special Edition

特别版会大量发布，特别版的小猫具有遗传特征，可以用来繁殖新的普通猫。

❤️ 特征

目前游戏中有 207 个特征，其中一些组合（有数十亿种可能的组合）从未被击中。你会是第一个吗？

主要的特征：

mouth嘴巴

fur毛发

eye shape眼睛形状

eye colour眼睛颜色

base colour基色

highlight colour突出颜色

accent colour强调色

pattern图案

还有一些额外的特征，比如elk horns（麋鹿角）、daemonwings （恶魔之翼）等等。

❤️ 冷却时间

我们都知道生孩子是一项艰苦的工作。因此，您的小猫在繁殖后需要时间休息。这被称为冷却时间。

# 冷却时间完全基于Kitty的一代。

# 低代小猫总是天生具有更快的冷却速度。

# 小猫每繁殖一次，它的冷却时间就会增加。

❤️ 基因

每只 CryptoKitty 出生时都有一组48 个基因。其中一些基因决定了在视觉上的表达（称为Cattributes），除了Cattributes外，还有隐藏基因。隐藏基因虽然不影响小猫的外观，但会影响他们的后代。

由于隐藏基因的存在，大量的玩家在探索（寻找）彩蛋，游戏的乐趣就在于此。

shadow

小猫的基因组由一组特征组成，每个特征（如眼睛、毛皮图案、体色等）包含四个基因（P、H1、H2、H3）。

主基因P：表示主要特征，决定小猫外观的可见特征。

隐藏基因H1、H2、H3：小猫的隐藏特征，这些特征不会影响其外观，但可能会遗传给后代。

遗传概率设定：主基因有 75% 的机会被传递，其中一个隐藏基因有 25% 的机会被传递。

举个例子：

两只小猫的图案都是calicool（主基因P）。而其后代图案的特征，可能的结果是calicool、luckystripe、totesbasic 或 spock。

后代的图案特征到底是哪个呢？我们计算下每种结果的概率：

Calicool: 37.5% + 37.5% + 0.8% = 75.8%

Luckystripe: 9.4% + 9.4% = 18.8%

Totesbasic: 2.3% + 0.8% = 3.1%

Spock: 2.3%

可见，计算逻辑非常简单，只要按照表格所示的概率相加即可。针对这一计算逻辑，许多开发者开发了各种第三方工具来计算可能的各种结果（预测）……

只要不断地繁殖，低概率事件总归会发生。

考考你们，有多少特征被官方隐藏了？

shadow

opus

12特征x4基因=48基因 uint256 genes到底是多大？2的256次方减一的十进制范围

eva

2²⁵⁶ 看来这可以扩展的空间很大呀

知识库

开发者Kai Turner破解了CryptoKitties 256 位基因组。

ace

听着感觉像“破解了人类基因组”似的 ……

Kitty #1001 的genes破解

# 十六进制 (base 16)

genome=0x00004a52931ce4085c14bdce014a0318846a0c808c60294a6314a34a1295b9ce

# 十进制 (base 10)

genome=512955438081049600613224346938352058409509756310147795204209859701881294

# 二进制 (base 2)

genome=0b010010100101001010010011000111001110010000001000010111000001010010111101110011100000000101001010000000110001100010000100011010100000110010000000100011000110000000101001010010100110001100010100101000110100101000010010100101011011100111001110

破解之后：

"09-09-09-09-06-07-07-04-01-01-14-01-09-15-14-14-00-05-05-00-06-06-04-04-13-08-06-08-01-03-03-00-05-05-05-06-06-05-05-03-09-08-09-09-11-14-14-14"

通过查找表即可对应到基因上。

❤️ 突变

以eye shape为例，raisedbrow 和fabulous是父母的基因，他们的后代发生基因突变的概率是多少？

raisedbrow：37.5% + 9.4% + 2.3%+0.8%=50%

fabulous：37.5% + 9.4% + 2.3%+0.8%=50%

旗鼓相当，这个时候，有了基因突变的干预，有 25% 的机会会突变成wingtips（翼尖基因）。也有 37.5% 的机会会变成raisedbrow（扬眉），37.5% 的机会是fabulous。

raisedbrow：37.5%

fabulous：37.5%

wingtips：25%

这就是纯种猫对繁殖特别有价值的原因。因为它们可以保证传递某种特性，所以发生突变的几率远远大于具有不同基因的猫。

❤️ family-jewels

家族珠宝（又名增强型Cattributes），是 2018 年 2 月添加到 CryptoKitties。为您的小猫提供珠宝以证明其皇室血统！

❤️ 玩家类型

# 收藏家 The Kitty Collector

收藏家喜欢每只猫，无论它多么古怪、狂野或古怪。他们纯粹是为了聚集一个庞大的小猫家族。

# 饲养员 The Breeder

饲养员是一位杰出的遗传学家。他们研究猫的基因组并尝试不同的繁殖配对，以创造出最独特、最稀有、当然还有可爱的小猫。

# 交易者 The Trader

交易者已经掌握了市场。他们不断地买卖最受欢迎的小猫，抢夺市场上最珍贵的小猫。

# 花哨的追逐者 The Fancy Chaser

Fancy Chaser 喜欢特别的艺术品和第一个发现新幻想的快感。他们带头解决难题，解开我们最令人兴奋的小猫培育配方。

❤️ 总结

# 如果有一天游戏服务商不再提供CryptoKitties的服务，那保存在链上的数据仅仅只是一串“基因”编码。

# 猫也是有等级的，特征和数量是关键因素，另外可以通过配饰来区分等级，如family-jewels（增强型 Cattributes）。

# 特征越多，组合的可能越多。

# 模拟“基因”的概念，隐藏基因、遗传概率、突变

# 5种典型的玩家角色：收藏家、饲养员、交易者、花哨的追逐者。