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title: "CWSR Paper 00｜因果世界狀態運行：既有計算理論的單機遊戲 Runtime 延伸總綱"
english_title: "Causal World-State Runtime: A Derivative Research Charter for Single-Player World Simulation"
series: "CWSR — Causal World-State Runtime"
paper: "00 / 08"
version: "v0.1"
date: "2026-10-16"
author: "Neo.K"
ai_research_collaborator: "Aletheia / GPT-6"
institution: "EveMissLab / 一言諾科技有限公司"
status: "Research Draft — Engineering Extension / Not an Independent Foundational Theory"
canonical_source: "UTF-8 Markdown; mathematical delimiters $...$ and $$...$$ only"
language: "zh-TW"
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# CWSR Paper 00｜因果世界狀態運行

## 既有計算理論的單機遊戲 Runtime 延伸總綱

**English:** *Causal World-State Runtime: A Derivative Research Charter for Single-Player World Simulation*  
**定位：** 既有理論之遊戲工程投影、系列接口、實驗約束與可證偽規格。  
**版本：** v0.1（研究草稿）。  
**系列規模：** Paper 00–08，共九篇。本篇僅建立總綱；各子篇尚待逐篇撰寫，不將規劃誤記為已完成成果。  
**原則：** 不將 CWSR 宣稱為全新計算本體論、全新遊戲引擎，亦不以效能願景代替量測。

**作者：** Neo.K  
**機構：** EveMissLab / 一言諾科技有限公司  
**日期：** 2026-10-16  

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## 摘要

單機遊戲的執行經常由渲染影格、主循環、固定時間步、事件佇列與引擎排程共同驅動。此類機制對即時操作、物理模擬、動畫及多種互動任務有明確價值；然而，當開放世界包含大量離玩家遙遠、當前不可見、依賴未改變，或只在特定時間窗需要推進的世界狀態時，將所有子系統同等頻率喚醒，可能帶來不必要的狀態掃描、重算、資料搬移、記憶體駐留與裝置同步。相反地，僅以畫面沒有變化為依據停止運算，也可能遺失隱性任務、計時、隨機過程與世界因果，因而不正確。

本系列 CWSR（Causal World-State Runtime，因果世界狀態運行）不以「零運算」或「全事件驅動」作為普遍目標，而研究：**在世界狀態的觀測義務、因果依賴、時間期限、精度需求與有限硬體預算被明確描述的前提下，如何只實際啟動必要的計算，並動態選擇 CPU、GPU、記憶體及其他資源承擔適合的工作。**

CWSR 的直接上游包括：計算的二十四重範式、七十二格計算動力學候選空間、Global Computation Methodology（GCM）、Global Coupled Computational Field Theory（GCCFT）、Global Coupled Computational World Theory（GCCWT）、Global Capability Computing Fabric（GCCF）的可尋址狀態／因果流／計算路由，以及 GCM 的 deterministic allocator。這些既有研究的形式語義不因本系列而重寫。CWSR 將其作為可選用的建模與規劃工具，並以單機遊戲、消費級 GPU 和跨尺度世界模擬作為明確的工程邊界。

本篇提出研究問題、基礎區分、最小 Runtime 組件、執行和資源契約、可觀測等價要求、CPU／GPU 工作形態、跨尺度一致性責任、對照組及可證偽指標，最後固定 Paper 00–08 的九篇研究地圖。所有效能收益、記憶體節約和可擴展性主張，均保留為後續可量測的假說。

**關鍵詞：** CWSR；world-state runtime；causal scheduling；selective execution；multi-scale simulation；GPU compute；consumer hardware；selective materialization；resource contract；Computation 24/72；GCM；GCCFT；GCCWT；GCCF；falsifiable benchmarking。

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# 0. 系列身份、研究邊界與非主張

## 0.1 系列身份

中文系列名：**因果世界狀態運行系列**。  
英文系列名：**Causal World-State Runtime Series**。  
簡稱：**CWSR**。

長副標：**單機開放世界的多尺度模擬、異質計算與資源治理**。  
英文副標：*Multi-Scale Simulation, Heterogeneous Computing, and Resource Governance for Single-Player Open Worlds*。

CWSR 是一個**衍生工程研究系列**，其直接研究對象為單機遊戲或單一玩家可控制、可暫停和可重播的動態世界系統。研究成果在證據充分時可移植至其他模擬軟體，但移植性不在第一輪保證之內。

## 0.2 研究問題的原始切入

舊遊戲在畫面幾乎沒有變化時，CPU 仍可能執行主循環、輸入輪詢、記憶體讀取、狀態比較或與顯示無關的內部更新。這一觀察提示了一個必要分離：

1. **指令確實在執行**，不等於**世界發生可觀測變化**。
2. **世界沒有可見變化**，不等於**所有計算都可以省略**。
3. **某次計算有正確性理由**，不等於**必須以原有頻率、裝置與表示方式執行**。
4. **世界規模很大**，不等於**當前活動計算必須與所有世界物件等比增加**；但若依賴或全域事件實際觸及全世界，成本仍可能隨規模增長。

因此，本系列研究的並非畫面停滯，而是**世界狀態與實體執行之間的必要條件、可省略區域與合法代價**。

## 0.3 明確不主張的事項

CWSR 不主張：

- 所有遊戲、軟體或模擬都應改用同一執行模型。
- 所有程式都能無損改造成純事件驅動。
- 連續物理、動畫、AI、背景任務或時間依賴可以任意休眠。
- 運行中的記憶體存取全部是「交換」，或 CPU、快取、RAM、VRAM、OS 換頁具有相同成本模型。
- Rust 的所有權與借用規則已自動提供因果依賴、計算失效或效能保證。
- GPU 應取代 CPU、或者任一細小事件送往 GPU 都會更快。
- Computation 24／72 是 CPU／GPU／NPU 的固定型號表，也不宣稱 72 格是宇宙級完備枚舉。
- 宏觀／中觀／微觀等於遠／中／近三圈視距；跨尺度是因果和表示的區分，不只是攝影機距離。
- 節省運算可以自動保證 FPS、畫質、功耗或玩家體驗提升。
- 本篇已有經實測完成的 CWSR Runtime 或優於現成引擎的統計證據。

CWSR 也不取代既有事件循環、ECS、Job System、Dirty Flag、增量計算、GPU Compute、Physics Sleeping、Simulation LOD、資料導向設計或增量資料流。它的研究焦點是**上述工程能力能否在更嚴格的世界狀態、因果和資源契約下組合，並產生可驗證的額外效益**。

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# 1. 直接繼承：不是重寫母理論

本系列採用「上游定義保持原義；本篇只提出遊戲 Runtime 投影」規則。

| 上游研究 | 承接要點 | 在 CWSR 中的角色 | 不應誤作 |
|---|---|---|---|
| 計算的二十四重範式 v4.0 | 三軸：底空間、更新組織、觀察方式 | 局部運算形態的可版本化描述 | 24 種硬體、24 種效能等級 |
| 七十二格計算動力學 v0.1 | 第四軸：最低充分狀態轉移律 | 區分確定、機率核、相干／量子通道候選形式 | 強迫遊戲採用量子硬體 |
| GCM | 全球／世界邊界內的一致異質計算；觀察和物化分離 | 世界狀態、計算規劃、驗證提交 | 所有資料必須同時載入 |
| GCCFT | 動態耦合拓撲、相位、計算場、活動域和界限 | 複合世界運算形態及跨域交互 | 一個靜態排程表可概括所有演化 |
| GCCWT Paper 04、06 | 資源激發與 World Computation Planner | CPU／GPU／Memory 工作分配與規劃—授權邊界 | Planner 自動取得物理寫入權 |
| GCCF 04 | 全域可尋址狀態、選擇性物化 | 邏輯世界與 RAM／VRAM 駐留分離 | 所有狀態不再需要任何實體儲存 |
| GCCF 05 | 因果前沿、預記載、需求準備 | 事件預熱、工作資料預取或預配置 | 預先準備等同提前改寫世界 |
| GCCF 06 | 24／72 計算路由文法 | 以計算形態輔助路由決策 | 每個形式必須對應獨立 backend |
| GCM Phase B | 容量約束、確定性分配、重規劃及多目標取捨 | 有界資源選擇與拒絕機制 | 預算估計等於實體強制執行 |

## 1.1 24／72 的有限角色

既有 24 範式採用：

$$
\mathfrak P_{24}
=\mathfrak B_2\times\mathfrak U_4\times\mathfrak O_3.
$$

其中，底空間可為 continuous／discrete；更新組織可為 sequential、jump/selective、parallel、recognition/retrieval；觀察軸包含相對於特定觀察語境之拒單測模式 $\mathsf X$。這裡的 $\mathsf X$ **不等於**「所有混合模態」的鬆散標籤，而是由原稿的觀察充分性和不變量條件決定。

七十二格候選空間加入最低充分轉移律：

$$
\mathfrak P_{72}^{(0.1)}
=\mathfrak P_{24}\times\mathfrak L_3,
\qquad
\mathfrak L_3=\{\mathsf F,\mathsf K,\mathsf Q\}.
$$

 $\mathsf F$ 為函數型／確定型， $\mathsf K$ 為機率核型， $\mathsf Q$ 為相干／量子通道型候選類別。這是**計算描述座標，不是 GPU 模式選單**。對普通單機遊戲，多數實作可能只需要其中若干有效分類；使用分類不得附帶不必要的 runtime 開銷。

## 1.2 對 GCCFT 耦合與順序的節制引用

GCCFT 母論文提出「順序可能是耦合拓撲的投影」。CWSR 不藉此否認 CPU 指令序列或硬體同步原語；它只承接以下工程解釋：**世界中同時存在的依賴，不應先被無條件壓平成一條每幀重跑的固定序列。** 某些依賴可序列、某些可平行、某些需要事件界面、某些只需保留既有有效結果，仍須由真實裝置和 Runtime 明確執行。

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# 2. CWSR 的核心分離

## 2.1 世界存在不等於執行

設一個指定時刻的邏輯世界狀態為：

$$
W_t=(V_t,E_t,X_t,T_t,H_t,\Gamma_t).
$$

在 CWSR 的**工作性表示**中：

- $V_t$：世界實體及可識別狀態節點；
- $E_t$：當前有效的依賴／互動邊，不限於雙點關係；
- $X_t$：狀態值、版本、摘要、有效性與來源；
- $T_t$：模擬時間、計時期限與事件時序；
- $H_t$：需要維持的歷史、決定性種子與提交紀錄；
- $\Gamma_t$：觀察解析度、容許誤差、世界規則及權限約束。

此 tuple 是**本系列的遊戲工程工作表示**，不是對 GCM 或 GCCWT 原公式的改寫，也不是聲稱已形式化所有可能遊戲世界。

另定義活動執行域：

$$
A_t\subseteq V_t\cup E_t\cup Q_t,
$$

其中 $Q_t$ 為已宣告的可執行計算工作單元。 $A_t$ 僅代表當前或排程窗口中需要被處理的部分；即使某個狀態尚未物化、目前沒有被觀察，仍可合法存在於 $W_t$ 所描述的邏輯世界。

對於需要跨時間持續演化的子系統， $A_t$ 可持續包含其工作單元；CWSR 不強迫所有 $A_t$ 都為空或極小。

## 2.2 計算、觀察、物化、呈現與提交分離

至少需區分五個操作：

| 概念 | 問題 | 例子 |
|---|---|---|
| Compute | 是否需要推進／求出新狀態？ | 城市糧食流量更新 |
| Observe | 當前需求要查到多少資訊？ | 玩家開啟城鎮報表 |
| Materialize | 哪些資料必須在 RAM／VRAM／其他媒介實體存在？ | 載入城市交易工作集 |
| Render | 哪些結果需要生成畫面、音訊或介面？ | 更新 HUD 或地圖 |
| Commit | 哪些推導結果被接受為權威世界狀態？ | 交易結算正式生效 |

五者可能共同發生，也可能獨立發生。Render 未變不保證 Compute 未進行；Compute 已完成不代表 Commit 合法；資料存在不保證應立即物化。

## 2.3 有必要的運算，由誰判定？

不可用「上一張畫面與下一張畫面相同」作為唯一條件。至少須檢查：

1. 輸入或依賴版本是否失效。
2. 是否存在到期的模擬時鐘、計時器或外部事件。
3. 子系統是否負有連續／固定步進的語義義務。
4. 當前觀察是否要求更高精度或新的局部物化。
5. 是否有待完成的權威提交或異常恢復責任。
6. 省略計算是否仍符合可觀測行為與誤差契約。

此處「因果」不等於僅由統計相關性估計出的條件觸發；哪些依賴屬於**規則級因果約束**、哪些僅屬**預測性提示**，必須分開標記。

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# 3. 工作假說：從每幀預設執行到條件化執行

## 3.1 原始的成本問題

對固定頻率更新的架構，成本可能近似由檢查對象規模和更新次數主導。但一個世界可能包含大量不需在當前窗口重新處理的節點：城鎮靜態關係、已緩存的任務結果、尚未到期的 NPC 日程、無新的讀取需求之遠方地形及跨區域統計摘要。

CWSR 不聲稱每幀工作必然有浪費，而提出一個要受測量檢驗的目標：**使活動工作量更貼近必要變化、其依賴閉包、時間義務和觀測需求，而非單純貼近全世界常駐實體數。**

以 $D_t$ 表示被觸發或失效的節點集合， $\mathrm{Cl}_{E_t}(D_t)$ 表示在既定依賴規則下需要處理的閉包。則理想計畫的必要工作單元受到：

$$
A_t\supseteq \mathrm{Cl}_{E_t}(D_t)\cup S_t^{\mathrm{due}}\cup S_t^{\mathrm{continuous}},
$$

其中兩個 $S$ 分別描述到期及不可合法跳過的持續運算義務。這是一個**候選納入條件**，並非任何引擎都必須對完整世界依賴圖做昂貴的顯式閉包遍歷。若閉包追蹤本身成本過高，可採分塊、摘要、分層索引和安全退化機制。

## 3.2 四種互補的執行方式

| 執行型態 | 合理觸發 | 典型用途 | 主要風險 |
|---|---|---|---|
| Continuous / Fixed-Step | 持續物理與時間演化契約 | 近距離物理、即時動作 | 算力／功耗預算 |
| Event-Driven | 輸入、依賴或事件觸發 | 任務條件、介面資料失效 | 漏事件及失效鏈缺口 |
| Deadline / Scheduled | 計時期限、週期或事件窗到期 | NPC 行程、遠方經濟結算 | 時間漂移、同步分歧 |
| Batch / Aggregate | 累積工作量達門檻或結算窗口 | 群體狀態、資源流動、GPU kernel | 延遲、同步與逼近誤差 |

同一個遊戲可同時使用四種方式。執行型態應是按子系統、按地區、按期間動態選擇的配置，而非遊戲級全域開關。

## 3.3 工作性不動與休眠

「不動」在 CWSR 中須明確說明其相對條件：一個節點可相對於指定依賴版本、計時窗口和觀察契約保持有效；這不等於整個世界物理上不變，也不等於永遠不再被執行。

建議區分：

- **Valid / Stable：** 現有結果在其契約下仍有效。
- **Dormant：** 無立即執行義務，具確定喚醒條件。
- **Due：** 到達計時或外部事件期限。
- **Invalidated：** 上游依賴使結果失效。
- **Active：** 正在執行或等待排程中的工作。
- **Pending Commit：** 已有候選結果，尚未成為權威狀態。

狀態轉換的責任和漏喚醒測試由 Paper 02 詳述。

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# 4. 宏觀、中觀、微觀：不是三種固定硬體

## 4.1 多尺度世界狀態

CWSR 採用可在領域內重新定義的三個相對尺度：

- **宏觀（Macro）：** 世界層級、國家、長期人口、經濟、文明、氣候趨勢或大區域生態。
- **中觀（Meso）：** 城市、區域網絡、職業群體、產業、物流、群落、地方政治和任務群。
- **微觀（Micro）：** 特定 NPC、物件、行為決策、交互事件、碰撞、物理子步進或細部情境。

這是**模型解析度與因果作用範圍**的區分，不是每個尺度只准一種資料結構。宏觀亦可高頻更新，微觀亦可長期休眠；視具體規則而定。

## 4.2 上行與下行的因果連結

舉例：玩家破壞橋樑。微觀事件可影響地方物流；物流受阻可改變城市物價；物價變化可進一步影響區域經濟。反向亦然：宏觀政策變更可影響各城市稅率和某些 NPC 的工作決策。

然而，任一局部事件都不應無條件立即重算所有上層及下層節點。CWSR 必須識別**真正受影響的因果通道**、必要刷新期限，以及依使用情境准許的近似／延後方式。

## 4.3 聚合與反聚合責任

從微觀聚合為中觀或宏觀時，不是把不同個體直接刪掉；必須保留足以回復、重建或以受約束方式生成細節的資料。從宏觀重新細化為微觀時，也不應憑空創造與先前提交歷史衝突的個體事實。

對具守恆、庫存或記帳性質的世界變數，可宣告跨尺度一致性要求；例如總糧食變化應對應生產、消耗、流入、流出和損失，而不是因玩家切換城市解析度而額外增生資源。對不具嚴格守恆義務的社會或敘事量，則以顯式誤差界、版本和可追溯規則處理。

## 4.4 與 Simulation LOD 的邊界

傳統 Simulation LOD、Interest Management 和背景模擬等已支援部分尺度控制。CWSR 的延伸目標不在發明三層 LOD，而在**把尺度切換、因果失效、資料物化、資源配置與提交證明置於同一套可驗證契約中**。這是否值得其額外管理成本，必須由 Paper 08 比較。

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# 5. 記憶體：預宣告資源區、所有權與選擇性駐留

## 5.1 過去構想的工程轉譯

先於執行時宣告部分應用資源邊界，包括可預測的靜態區、動態區、可彈性擴張而受上限約束的區域，以及在壓力下可撤銷、降級或重建的工作集。這不是要求一次配置全部可用記憶體，也不是宣稱預測未來全部記憶體需求。

建議每個工作集或狀態區攜帶：

| 欄位 | 含義 |
|---|---|
| State identity / version | 唯一身份、依賴版本與有效性 |
| Ownership / access | 所有者、共享及可修改權限 |
| Residency class | 靜態、常駐、暫駐、串流、可重建、不可重建 |
| Budget | RAM、VRAM 和其他資源配額／上限 |
| Materialization policy | 何時載入、預熱、回收、重算或釋放 |
| Eviction safety | 哪些資料可丟棄，哪些須先持久化或提交 |
| Causal invalidation | 哪些上游變化會使其衍生結果失效 |
| Temporal duty | 計時、刷新、過期及重新觀察條件 |

## 5.2 Rust 所有權的合理位置

Rust 的 Ownership、Borrowing、Lifetime 與 Mutability 是存取安全和引用合法性的約束工具，並非自帶「世界因果執行權」的語言保證。CWSR 可在 Rust 核心層利用它們減少資料競爭和違規引用；但**依賴版本、工作失效、時間期限和世界提交權**仍需要獨立的應用協議與測試。

原有 C 或 C++ 遊戲系統可以藉由適配器逐步引入這些契約；不要求所有遊戲改用 Rust 重寫。Rust 是本系列預設參考實作語言之一，不是理論有效性的前提。

## 5.3 邏輯世界不等於 RAM／VRAM

繼承 GCCF 04 的基本分離：世界狀態存在、可尋址、可重建、已物化、已觀察及被固定駐留，不能混為一談。CWSR 應明確選擇什麼資料在 CPU 記憶體、GPU 記憶體、持久化儲存或可重建快取中存在。

例如一座遠方城市只需要商品庫存摘要和下一個結算期限，就不一定需要全部商販的細部 AI 狀態常駐 VRAM。反過來，如果該城市進入 GPU 批次運算階段，反覆搬移相同完整資料也可能比保留 GPU 工作集更昂貴。

**總原則：不是盡可能少載入，而是在可用容量、讀取延遲、重建成本及正確性義務之間選擇物化方式。**

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# 6. GPU 作為世界計算載體，而不僅是畫面裝置

## 6.1 研究前提

消費級 GPU 已具備通用平行計算能力。CWSR 將其視為可與 CPU 共同承擔世界狀態演化的執行載體。典型入口包括 Vulkan Compute、DirectCompute、CUDA（適用平台）及其他合適後端；選用何者須尊重跨平台成本與部署條件。

可評估的 GPU 世界工作包括：大量獨立或弱耦合代理的數值更新、區域資源流、批次需求計算、空間網格演化、人口群體轉移、密集統計或一部分具規則性結構的近似模擬。複雜分支、強同步、少量低延遲更新和高頻權威提交則未必適合 GPU。

## 6.2 因果小流不是每事件一次 GPU Dispatch

此處的「世界小流」是一群可識別、可合併、具有一致計算形態的局部狀態更新。當存在充分的資料平行性和共同的計算 kernel 時，可將小流累積、分桶或按尺度形成批次，而不是每接到一個微小事件就立刻發出一次 GPU 工作。

對某批計算工作，可用以下拆分進行最基本的工程估計：

$$
T_{\mathrm{GPU,path}}
=T_{\mathrm{dispatch}}+T_{\mathrm{transfer}}+T_{\mathrm{kernel}}+T_{\mathrm{sync}}+T_{\mathrm{commit}}.
$$

對 CPU 路徑同樣包含排程、執行、記憶體存取、同步與提交成本。選擇 GPU 的依據是**完整關鍵路徑、資源衝突及效能／正確性條件**，不能只比較 kernel 純計算時間。

GPU 世界計算還會與渲染共享實際裝置資源，因此必須觀察顯示幀時間、工作佇列、VRAM 壓力、電力預算及熱節流情況。允許在高壓時將部分計算改回 CPU、降精度、延遲處理或改為粗尺度模型，但每一種退化方式必須由模擬契約明確准許。

## 6.3 CPU 與 GPU 不採尺度固定分工

宏觀世界不必固定交 CPU；微觀亦不必固定交 GPU。異質分配應依：

1. 工作是密集規則平行還是高分支／低延遲控制；
2. 資料目前在哪裡，搬移是否昂貴；
3. 世界提交是否需要嚴格順序與精度；
4. 哪些資源已保留給渲染與互動；
5. 批次大小、硬體支援及失敗恢復成本；
6. 觀測窗口和 deadline 的實際要求。

若 CPU-only 方法已滿足成本與精度要求，就不必為了使用 GPU 而引入新的依賴和同步負擔。

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# 7. 從因果流到動態計算路由

## 7.1 GCCF 因果前沿的局部化

GCCF 05 研究未來需求、預記載與分散式因果前沿。CWSR 在單機場景縮小此語義：例如玩家進入港口前，系統可根據任務、位置或事件路徑預先準備港口經濟摘要、地區 AI 參數和必要的 GPU 工作集。

必須分離：

- **已證實依賴：** 遊戲規則要求的合法因果關係，供正確性與喚醒控制使用。
- **預測性候選：** 只代表可能需求，僅供可撤銷的 preload、prefetch 或 warming 使用。

預載資料不等於提交未來狀態；預測錯誤不得改變原本合法的世界演化。

## 7.2 24／72 作為候選路由資訊

對一段待執行工作 $q$，CWSR 可建立：

$$
\rho(q)=\langle p_{24/72},\ d,\ \tau,\ b,\ \gamma\rangle.
$$

這裡 $p_{24/72}$ 是既有分類語義所允許的局部計算形態（可為複合形式）； $d$ 是資料布局／依賴性； $\tau$ 是期限與同步； $b$ 是預算； $\gamma$ 是精度、恢復和正確性契約。這是**CWSR 新提出的局部路由描述符草案**，不冒充 GCM 或 GCCF 的原始 canonical 定義。

對具有相同形態的工作仍可選擇不同設備；單個設備亦可承擔多種形態。若路由分類負擔大於收益，Runtime 應能繞過分類並使用簡單基準策略。

## 7.3 規劃權與寫入權分離

承接 GCCWT Paper 06 和 GCM Phase B：規劃器可以提出應更新什麼、何時更新、使用何種精度及裝置；但候選計畫並不自動取得實體資源、修改 canonical world state 或略過驗證的權限。

因此最小流程建議為：

**Event / Time / Demand → Invalidation → Candidate Workset → Resolution / Form / Resource Plan → Admissibility Check → Execute → Reconcile / Verify → Commit → Observe / Render。**

若 GPU kernel 成功但返回結果違反世界不變量、版本過時、超時或數值界限，結果必須可被拒絕、重試、降級或回退，不能因「GPU 計算完成」就立即視為世界事實。

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# 8. 最小參考 Runtime：功能需求而非已完成宣稱

下表是 CWSR 原型的候選最小模組。此表描述**應具備的工程契約**，不是現有 Repo 已經完成的實測清單。

| 模組 | 基本責任 | 最小輸入／輸出與保證 |
|---|---|---|
| World State Registry | 記錄狀態身份、版本、來源與跨尺度索引 | 可重現地定位需要更新的工作集 |
| Dependency & Causal Index | 將規則級依賴與預測性提示分離 | 不因預測錯誤隱藏合法失效 |
| Wake / Deadline Scheduler | 事件、時間期限與連續工作共存 | 到期工作不因休眠而遺失 |
| Scale / Resolution Manager | 宏中微細化、聚合及模型切換 | 對允許誤差和跨尺度不變量負責 |
| Memory / Residency Budgeter | RAM／VRAM 駐留、預載、回收與重建 | 遵守容量與不可丟棄狀態契約 |
| Computation Form Router | 按 24／72 等可選資訊提出計算形態 | 不能以分類標籤取代實測代價 |
| CPU / GPU Execution Adapters | 執行各種合法的批次／局部計算 | 標註傳輸、kernel、同步與回退路徑 |
| Reconcile / Commit Gate | 檢查版本、正確性、權限和新狀態 | 唯一或明確隔離的權威寫入路徑 |
| Observer / Presentation Adapters | 將世界結果投影到 UI、音訊、畫面 | 顯示更新不決定世界真實性 |
| Telemetry / Replay / Evidence | 追蹤成本、漏喚醒、重播差異與反例 | 支持可證偽 A/B 比較 |

最小原型可先由 Rust 狀態核心與可替換的 CPU/GPU adapter 構成；若整合 Godot、EveWorld Engine 或其他遊戲 Runtime，應使用明確接口，不要求引擎完全讓出輸入、渲染與物理職責。

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# 9. 實例推演：一個分層開放世界

此例僅用來說明接口，不是效能數據、實測世界或已完成產品。

假設遊戲包含大量聚落、居民、交通網絡和資源交易，玩家目前停留在某個城鎮。時間仍會推進，但遠方居民是否需要逐幀獨立執行，取決於其世界規則。

**情境 A：玩家改變裝備。** 玩家局部屬性、能動用該屬性的技能與已顯示 UI 可能失效；不應無條件重算全國經濟和不相干的 NPC 日程。若裝備附帶影響全世界的詛咒規則，則因果前沿必須擴展。

**情境 B：玩家封鎖道路。** 微觀封路事件觸發中觀物流圖部分邊的失效，再影響必要城市的庫存與價格；宏觀市場若有相依規則則在期限、事件或精度約束下更新。沒有相依關係的地區可以保留有效摘要，但不可用「畫面看不到」作為唯一理由排除。

**情境 C：玩家打開遠方城市地圖。** 這是新的觀察需求，可能要求載入或重建資料，但不代表此前世界未演化。若已有有效的城市摘要，則可直接投影；若需要細節，須按聚合—細化契約重建，並確保不憑空改寫玩家已經造成的事件。

**情境 D：夜間大規模經濟結算。** 若許多城市採相似向量／批次規則且相關狀態已能在 GPU 上有效駐留，可評估將結算送入 GPU。結算結果只在版本、資源、數值約束與跨尺度平衡檢查通過後提交。資料太少、分支太多或 GPU 忙於渲染時，也可留在 CPU。

四個情境共享同一原則：**世界的更新需求決定計算活動，而不是把相同計算節奏強加給世界所有部分。**

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# 10. 正確性、可觀測行為與精度責任

## 10.1 不是追求 bitwise 同一個結果的所有情況

對確定性且宣告需精確重播的模組，CWSR 應要求同版本、同 seed、同事件序列下的規定結果一致；對跨 GPU 浮點執行、近似世界模型、隨機過程或非同步部分，則需指定容許誤差、統計要求或可觀察等價的判準。

不能在實驗後看到差異再臨時放寬標準。精度和正確性契約須事先定義。

## 10.2 工作性等價關係

設基準世界演化為 $W_t^{(0)}$，候選 CWSR 演化為 $W_t^{(c)}$ ；用 $\mathcal O_{\Gamma}$ 表示在指定觀察契約下的讀取結果。候選的必要要求可表為：

$$
\forall t\in\mathcal T_{\mathrm{test}},\qquad
 d_{\Gamma}\left(\mathcal O_{\Gamma}(W_t^{(0)}),
 \mathcal O_{\Gamma}(W_t^{(c)})\right)\leq\varepsilon_{\Gamma}.
$$

此為**測試義務的示意形式**。 $d_{\Gamma}$ 、 $\varepsilon_{\Gamma}$ 、時間取樣及事件語義必須按實驗事先固定。只在畫面像素相同的狹窄觀察集合下測試，不足以證明任務、NPC 日程或隱性事件未失真。

## 10.3 可省略的計算須具備證據

要跳過一個工作單元，至少需要以下一種證據：依賴版本未變且結果仍有效；下次期限尚未到；由正確聚合模型代替微觀更新；在精度契約內延後或近似；或由等價、可驗證的計算結果重用。若沒有安全證據，應回退至已知正確的更新方法。

這個原則使 CWSR 與只根據效能壓力「減少 NPC 思考頻率」的非受控優化區別開來。

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# 11. 效能不是一個數字：資源治理目標

## 11.1 主要成本項

任何方案至少須測量：

$$
T_{\mathrm{total}}
=T_{\mathrm{invalidation}}+T_{\mathrm{planning}}+T_{\mathrm{execution}}
+T_{\mathrm{transfer}}+T_{\mathrm{synchronization}}+T_{\mathrm{validation}}.
$$

此處的 $T_{\mathrm{total}}$ 為**所指定關鍵路徑的工作性分解**；某些項可以重疊執行，因此對真實 wall-clock latency 的加法只是一種保守概算，不應將所有重疊時間重複計費。正式量測須另外記錄 CPU time、GPU queue time、wall time 與 frame time。

此外，RAM 峰值、VRAM 峰值、資料傳輸量、同步頻率、能源、P95／P99 幀時間及模擬有效精度，都可能比平均 FPS 更能揭露真實瓶頸。

## 11.2 不能假定節點少就必然成本低

如果為了避免 $N$ 個簡單狀態的重算，額外建立和維護一個高成本依賴圖，總成本可能不降反升。若更新事件具有高扇出、跨尺度強耦合或高頻連續性，動態路由也可能不如固定排程。

因此 CWSR 的收益條件必須包含：

- 省掉的工作成本；
- 索引維護與失效檢查成本；
- 版本／歷史儲存成本；
- GPU 批次化與資料搬移成本；
- 觀察回復延遲；
- 切換策略所需的測量與重配置成本。

## 11.3 消費級硬體作為限制而非口號

系列目標不是假設玩家配置專用 AI 卡或巨量 RAM，而是設計可在普通單機遊戲硬體預算下觀察到資源取捨的原型。GPU 的顯存並非免費資源：世界模擬與遊戲渲染競爭同一裝置的佇列、頻寬、快取及功耗。任何超出 VRAM／RAM 配額的方案，不得以默默增加記憶體占用的方式宣稱效能改進。

CWSR 也不能把目前市場的硬體售價當成永久的科學前提；研究動機可考慮硬體成本，實驗設計則應以明確、可重現的容量與效能預算為主。

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# 12. 可證偽研究問題與最低比較基準

## 12.1 核心研究問題

**RQ1｜執行必要性：** 在保持遊戲正確性與時間義務的前提下，因果失效及條件喚醒是否能顯著減少不必要的工作單元？

**RQ2｜多尺度：** 宏中微世界更新能否以可宣告的誤差、版本及守恆要求，減少不可見區域的細部成本，同時維持跨尺度事件一致性？

**RQ3｜資源預算：** 選擇性物化和靜／動態記憶體契約，是否能降低 RAM／VRAM 峰值或搬移量，而不惡化 P99 延遲與載入體驗？

**RQ4｜異質執行：** 消費級 GPU 分擔世界計算後，在渲染競爭和同步成本下，能否改善整體模擬吞吐量與幀時間？

**RQ5｜路由價值：** 相較人工固定規則，24／72 描述、因果前沿和 GCM 風格資源分配是否為路由提供可重複、可歸因的增益？

**RQ6｜管理開銷：** 當世界規模、事件密度與耦合扇出改變時，CWSR 自身的 metadata、排程與追蹤成本何時超過收益？

## 12.2 對照組必須夠強

| 組別 | 主要技術 | 比較目的 |
|---|---|---|
| B0 | 固定 tick／直接 CPU 更新 | 建立簡單可重播基準 |
| B1 | 事件驅動 + Dirty Flag + Deadline | 排除成熟既有機制造成的收益 |
| B2 | ECS／Job System + 合理的 Simulation LOD | 比較現代優化遊戲架構 |
| B3 | GPU Compute 批次更新（不含 CWSR 完整路由） | 隔離 GPU 平行化本身的作用 |
| B4 | CWSR 候選完整混合方案 | 檢驗整合的額外價值與開銷 |

每組應在等價的世界規則、事件輸入、相同硬體及事前宣告的觀察／誤差契約下執行。B1–B3 必須給予合理最佳化，不得故意讓對照組維持糟糕實作，以製造虛假差距。

## 12.3 工作負載矩陣

建議至少測量：

1. **Stable-heavy：** 大世界、少量真正變化。
2. **Event-burst：** 局部事件突發與高扇出依賴。
3. **Continuous-heavy：** 高比例連續物理或高頻 AI。
4. **Macro-shock：** 一次國家級政策／災害事件跨尺度傳播。
5. **Observation-jump：** 玩家迅速跨城、打開地圖、切換觀測解析度。
6. **GPU-contention：** 高渲染負載下同時觸發世界計算。
7. **Memory-pressure：** 人為限制 RAM／VRAM 工作集的狀況。
8. **Replay / Recovery：** 回存檔、回滾、失敗重試和版本恢復。

規模梯度、有效節點數、事件頻率、工作類型、資源預算與硬體資訊須全部公開於實驗資料。能跑較少節點的設備可降低規模梯度，但不得把不同硬體結果直接當成演算法優越性。

## 12.4 必須報告的失敗條件

CWSR 若在主張適用的工作負載中持續出現下列情況，便應降低或撤回相關主張：

- 漏喚醒、世界分歧、錯誤回溯或權威狀態提交衝突；
- 整體 wall-clock 延遲、P99 幀時間或玩家可感延遲比成熟對照組更差；
- 額外依賴 metadata 導致 RAM／VRAM 峰值顯著惡化；
- GPU 工作在真實渲染競爭下無法提供可歸因收益；
- 24／72 路由沒有超越簡單成本啟發式，卻增加複雜度；
- 多尺度細化造成不可接受的資料不一致或世界敘事斷裂。

**新架構的可證偽性不是附錄裝飾，而是其正式研究責任。**

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# 13. 參考實作路線與與既有遊戲引擎的關係

第一階段可做出可重播的獨立世界模擬測試台：無需高畫質、不依賴特定商業遊戲資產，只包含狀態、事件、時間期限、聚合、計算路由與可視化監測。原因是早期最重要的結果是**世界演化和系統成本是否正確**，而非畫面品質。

第二階段以可替換 adapter 介接現有遊戲引擎；Godot 或 EveWorld Engine 可列為候選，而不是先驗依賴。傳統引擎繼續負責適合由其管理的渲染、音訊、輸入、物理及資產生命週期。CWSR 只管理其確實能合法介入的世界狀態運算範圍。

第三階段才考慮將 Rust 實作中的有效契約提升到其他語言、編譯器插件或更完整的運行時層。此步驟不是 Paper 00–08 完成的必要條件，更不能事先宣稱所有權語義已被升級為新的通用語言特性。

AI 可協助靜態分析、依賴標註、程式遷移、kernel 產生、路由候選與測試自動化；但 AI 生成的依賴圖、Rust patch 或 GPU kernel 都須通過人或確定性測試系統的驗證。可用 AI 減少工程成本，不代表可以降低正確性門檻。

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# 14. 九篇論文的固定研究地圖（Paper 00–08）

| Paper | 中文題名 | 核心責任 | 直接承接 |
|---|---|---|---|
| **00** | **因果世界狀態運行：既有計算理論的遊戲 Runtime 延伸總綱** | 定義定位、邊界、合同、研究問題、系列交接 | 本篇；全系列母接口 |
| **01** | **世界狀態本體與可執行狀態分離** | 邏輯世界、有效狀態、依賴圖、活動域、觀察／提交分離 | GCM；GCCF 04；GCCWT |
| **02** | **因果觸發、執行休眠與條件喚醒機制** | 失效傳播、期限、休眠語義、漏喚醒與回放 | GCCF 05；GCM；Runtime 契約 |
| **03** | **宏觀—中觀—微觀多尺度世界模擬** | 尺度轉換、聚合／反聚合、上下行因果及時間一致性 | GCCWT；GCCFT；既有多尺度建模 |
| **04** | **動靜態記憶體契約與選擇性物化** | 預宣告工作區、生命週期、版本、RAM／VRAM 駐留與回收 | GCCF 04；Rust 作為工程工具 |
| **05** | **CPU／GPU 異質世界計算與因果小流** | GPU Compute、工作流批次化、駐留、同步及渲染競爭 | GCCWT 04；GCM Phase B |
| **06** | **24／72 計算範式的世界狀態自適應路由** | Computation-form 描述、依賴與資源選擇、路由開銷比較 | 24 v4.0；72 v0.1；GCCF 06 |
| **07** | **CWSR Runtime：遊戲引擎整合與參考實作** | Rust 核心、adapter、版本提交、CPU／GPU backend 及可重播原型 | Paper 01–06；既有引擎接口 |
| **08** | **CWSR 可證偽驗證與開放世界效能基準** | 固定基準、成熟對照、消費級 GPU、正確性和性能測量 | Paper 00–07；A/B 實驗責任 |

本地研究流程採「一輪一篇」：Paper 00 本次交付；Paper 01–08 必須逐篇產生**獨立可下載 UTF-8 Markdown source artifact**。每一篇完成後再進下一篇。九篇以外的理論補充須有真正的反例、工程發現或新問題，不為增加篇數而增篇。

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# 15. 跨篇接口與完成判準

## 15.1 各篇至少交付四個層次

1. **原理／既有來源：** 精確指明繼承了哪份先前論文，避免將舊論點重新歸為本篇原創。
2. **CWSR 對接合同：** 宣告資料、狀態、時間、資源、失效條件及應保持的不變量。
3. **可執行研究問題：** 至少一種候選實作或可測試情境，不停留在抽象口號。
4. **失敗與反例：** 指定什麼現象會使本篇假說不成立或須縮小適用域。

## 15.2 從本篇移交的術語（工作性，不是上游新公理）

- **Logical World State：** 可識別、可版本化的世界狀態。
- **Active Workset：** 在指定計算窗口有執行義務的工作單元集合。
- **Rule-Causal Dependency：** 由遊戲規則或模型契約決定的依賴。
- **Predictive Hint：** 只供預熱、預取和候選配置之用的預測。
- **Wake Contract：** 使休眠工作重新具執行義務的事件、期限或條件。
- **Scale Contract：** 宏中微切換與聚合／細化的精度及一致性要求。
- **Residency Contract：** 狀態的 RAM／VRAM／儲存與重建規則。
- **Device Route：** 依工作特徵、資料位置、預算及期限選擇的執行設備。
- **Commit Authority：** 候選結果可成為世界真實狀態的合法控制條件。
- **Observation Contract：** 何種結果、解析度、時間窗及誤差需被觀測。

若後續子篇修改這些術語，必須在 changelog 列出舊／新名稱、影響範圍和遷移路徑；不得直接悄悄修改 Paper 00 的歷史原稿。

## 15.3 Paper 00 的「完成」範圍

本篇完成的是**系列研究規格與交接總圖**，不代表：

- Paper 01–08 已完成；
- CWSR 引擎已存在；
- GPU kernel 已經實作或測試；
- 與 Godot／EveWorld 的整合已通過；
- 任何效能、FPS、VRAM 節省百分比已被實測證實。

本篇仍是 v0.1 Draft。正式升版應由後續驗證與使用者審定決定。

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# 16. 上游原始文獻與來源可追溯性

以下為本系列撰寫時明確核對的 **EveMissLab 既有研究**，不是新增出版或外部同儕審查文獻。原稿保留其原始版本；上游檔案已另行回收，不在本篇內重寫。

1. Neo.K，《計算的二十四重範式》，EML-24FOLD-2026-v4.0，2026-07-19。回收來源：`計算的二十四重範式_正式版_v4.0.md`。
2. Neo.K × Aletheia，《從二十四重計算形態學到七十二格計算動力學》，v0.1，2026-07-19。回收來源：`從二十四重計算形態學到七十二格計算動力學_v0.1.md`。
3. Neo.K × Aletheia，《從計算 24／72 範式到全域計算方法論》，v0.1，2026-08-23。回收來源：`00_從計算24_72範式到全域計算方法論_總綱與交接索引_v0.1.md`。
4. Neo.K × Aletheia，《全域計算方法論：異質計算的全域一致組合》，v0.1，2026-08-23。回收來源：`01_全域計算方法論_異質計算的全域一致組合_v0.1.md`。
5. Neo.K × Aletheia，《從有序計算到全域耦合計算：Computation 24/72、WT、MWT 與 Global Computation 的統合》，v0.1，2026-09-22。回收來源：`Global_Coupled_Computation_Integration_Mother_Paper_v0.1_2026-09-22.md`。
6. Neo.K × Aletheia，GCCF 04《全域可尋址狀態：大內存之外的選擇性物化模型》，v0.1，2026-09-22。回收來源：`GCCF_04_Globally_Addressable_State_and_Selective_Materialization_v0.1_zh-TW.md`。
7. Neo.K × Aletheia，GCCF 05《因果流計算與預記載》，v0.1，2026-09-22。回收來源：`GCCF_05_Causal_Flow_and_Predictive_Preloading_v0.1_zh-TW.md`。
8. Neo.K × Aletheia，GCCF 06《計算 24 範式與 72 格作為全域計算路由文法》，v0.1，2026-09-22。回收來源：`GCCF_06_24_Paradigms_72_Cell_Global_Computation_Routing_Grammar_v0.1_zh-TW.md`。
9. Neo.K × Aletheia，GCCWT Paper 04《計算場與資源激發：跨 CPU／GPU／Memory／Agent 的動態執行域》，Draft v0.2。回收來源：`GCCWT_Paper04_Draft_v0.2.md`。
10. Neo.K × Aletheia，GCCWT Paper 06《AI 原生全域調度：從 Task Scheduler 到 World Computation Planner》，Draft v0.2。回收來源：`GCCWT_Paper06_Draft_v0.2.md`。
11. EveMissLab，《GCM Phase B：Deterministic Compute Allocator 技術白皮書》，v0.1，2026-08-27。回收來源：`GCM Phase B：Deterministic Compute Allocator 技術白皮書 v0.1.md`。

**補充性索引：**

- GCCFT《全域耦合計算場論》系列總索引（Paper 00–08）
- GCCWT《全域耦合計算世界論》
- GCM Phase C《AI-assisted Compute Orchestrator》工程藍圖
- 2026-10-14 整理索引：`Global_Computation_Recovery_Index_2026-10-14.md`。

對外發表時，需再增補實際採用之 ECS、Simulation LOD、incremental computation、GPU compute 與系統比較文獻之準確書目；目前本篇不把未經核實的外部引用列為證據。

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# 17. 研究結論

CWSR 的核心不是「程式不用一直執行」，也不是「GPU 可以計算世界」這兩項各自已有工程背景的單一判斷。它是一個可被推翻的衍生工程主張：

> **如果世界狀態、因果依賴、時間義務、觀察精度與有限硬體資源能在同一個 Runtime 契約中被明確管理，那麼某些單機開放世界工作負載，或許能減少不必要的執行與資料駐留，並把原本浪費於重算的資源轉用於更深的世界模擬。**

這項主張尚待實驗，不應被說成定理、普遍效能保證或既成產品。

第一輪只需九篇：先定義世界狀態與執行的分離，再處理因果喚醒、多尺度演化、記憶體契約、CPU／GPU 分工、24／72 路由、參考 Runtime 和可證偽基準。CWSR 保留現有遊戲引擎、現有 C／Rust 技術及既有計算理論各自有效的部分；要擴展的是它們之間可被驗證的**選擇性執行、有限資源與世界因果協調能力**。

**下一篇：CWSR Paper 01｜世界狀態本體與可執行狀態分離。**

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**End of CWSR Paper 00 — Research Draft v0.1.**