前言歡迎閱讀本書！它融我們兩大摯愛于一體：電子游戲引擎和人工智能。寫作過程，我們自是非常享受。閱讀過程，希望你也能收獲同樣快樂。確切來講，本書將探討Unity 的用法。過去，人常稱其為游戲引擎，但如今又傾向改稱創(chuàng)造和運(yùn)營交互式實時3D 內(nèi)容的平臺。這一串詞語可真不少，但基本可歸結(jié)為：Unity 是3D 內(nèi)容開發(fā)平臺。盡管過去它一直用于電子游戲開發(fā)，但綜合利用3D 圖像、物理仿真和某種輸入，它也可用于開發(fā)任何可用3D 表示的內(nèi)容。你若有平臺創(chuàng)造和運(yùn)營交互式實時3D 內(nèi)容，再借助機(jī)器學(xué)習(xí)工具，就可利用跟真實世界有幾分相像的自創(chuàng)3D 世界，訓(xùn)練機(jī)器學(xué)習(xí)模型。盡管它跟真實世界并非一模一樣，但自己發(fā)揮想象，腦補(bǔ)其區(qū)別，不也很有趣嗎，而且該種3D 世界跟真實世界確有某些合理的有用聯(lián)系（如它既可為真實世界機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用生成數(shù)據(jù)，又可生成可遷移到機(jī)器人等真實世界物體的模型）。本書所言真實世界是指物理世界。Unity 和機(jī)器學(xué)習(xí)結(jié)合，是創(chuàng)建仿真體（simulation）和合成數(shù)據(jù)（synthetic data）的好方法。兩者正是本書的兩大不同主題。本書所用資源我們建議你在閱讀本書各章過程，最好邊讀邊自己敲代碼。寫代碼如遇難題解決不了，又或只想保存一份我們的代碼，你可從我們網(wǎng)站（http://wwwsecretlabcomau/books/practical-simulations）找到所需內(nèi)容。本書我們要做的某些項目，需使用特定資源。這些資源我們已放到上述網(wǎng)站，建議下到本地，以便查找、使用。本書讀者和讀法本書是為對機(jī)器學(xué)習(xí)感興趣的程序員和軟件工程師而寫，只要從事相關(guān)領(lǐng)域就可以，并非一定要做機(jī)器學(xué)習(xí)工程師才能讀。你對機(jī)器學(xué)習(xí)產(chǎn)生過興趣，或正要在機(jī)器學(xué)習(xí)領(lǐng)域做更多工作，那么本書就是為你而寫。你是游戲開發(fā)者，現(xiàn)已多少了解Unity 或其他游戲引擎，正打算學(xué)習(xí)機(jī)器學(xué)習(xí)（用于游戲或其他應(yīng)用），那么本書也適合你。你即使已成為機(jī)器學(xué)習(xí)專家，仍是本書目標(biāo)讀者，但不妨換種讀法。毋庸擔(dān)心，我們不會太過深入解釋機(jī)器學(xué)習(xí)的原理和方法。因此，即使你已掌握PyTorch 和類似框架的內(nèi)部工作原理，本書仍適合你。倘若你對機(jī)器學(xué)習(xí)的了解還不夠深入，你也不必?fù)?dān)心。本書可讀性強(qiáng)，你讀起來不會有困難。Unity 仿真和合成，屬于那種你無需理解其復(fù)雜細(xì)節(jié)就能跑起來的技術(shù)。真好用啊！（還記得前人這句著名的話吧譯注1）用在這里也十分貼切。因此，只要你從事軟件、機(jī)器學(xué)習(xí)或游戲開發(fā)，本書就是為你而寫。你都能從本書找到適合自己的內(nèi)容。我們將教你足夠的Unity 和機(jī)器學(xué)習(xí)知識。你可以此為起點(diǎn)，沿自己感興趣的技術(shù)路線繼續(xù)學(xué)習(xí)。內(nèi)容編排本書包括三部分。第一部分仿真和合成基礎(chǔ)介紹仿真和合成兩大主題，并通過一個基于兩者的項目帶你逐漸熟悉它們。第二部分為樂趣和收益而模擬世界專講仿真。仿真主題遠(yuǎn)比合成主題宏大，因此這是本書的重頭戲。這一部分，我們將做一系列仿真項目。做的過程，幾乎逐步講解，期間捎帶補(bǔ)充概念，介紹方法。等到這一部分結(jié)束，仿真的多種不同路徑，你已了然于胸，可按需選擇。第三部分用合成數(shù)據(jù)獲得真實結(jié)果專講合成。這一部分雖比仿真短得多，但仍極為關(guān)鍵。你將學(xué)到用Unity 合成數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)。學(xué)完這一部分，你基本就能按需合成數(shù)據(jù)。本書用法我們用一個個小項目來組織本書內(nèi)容。希望你能跟我們一道完成。期間如癡迷于自己的想法，你還可將其加到項目中來（視自己情況而定，并非一定要這么做）。我們采用基于項目的方法，是因為我們認(rèn)為該方法最適合學(xué)習(xí)你需要的Unity 游戲引擎和機(jī)器學(xué)習(xí)知識。我們不打算教你掌握Unity 的一切，而且本書限于篇幅，也不可能放下機(jī)器學(xué)習(xí)所有細(xì)節(jié)。而我們通過一個個項目，就可以做到按需引入或排除內(nèi)容。這些項目系我們精心挑選，希望你也能喜歡！我們的任務(wù)仿真部分的任務(wù)如下：? 第2 章開發(fā)一個能自己滾向目標(biāo)的小球（你可能覺得很神奇，不過確實如此）。? 第4 章開發(fā)一個能自己推方塊的立方體。它能將方塊推入目標(biāo)區(qū)域。? 第5 章開發(fā)一輛簡易自動駕駛小車。它能沿軌道行駛。? 第6 章開發(fā)一個撿幣小球。它經(jīng)過訓(xùn)練，學(xué)習(xí)我們示范的撿幣方法后，能學(xué)會自己撿。? 第8 章采用課程學(xué)習(xí)技術(shù)開發(fā)一個拋物智能體。它能向目標(biāo)拋石塊。? 第9 章開發(fā)一群立方體。它們能一起將方塊推向目標(biāo)。? 第10 章開發(fā)一個顛球智能體。它能利用視覺輸入（如攝像機(jī)）而非準(zhǔn)確度量值，使其頂部小球保持平衡。? 第11 章介紹一種用Python 連接和操縱仿真體的方法。合成部分的任務(wù)如下：? 第3 章隨機(jī)擲骰子并為其生成其圖像。? 第13 章改變地板和骰子顏色，改進(jìn)骰子圖像生成器。? 第14 章生成背景復(fù)雜且位置多樣的超市商品圖像。這些圖像可脫離Unity，訓(xùn)練智能體。排版約定本書排版遵循以下約定：斜體表示新術(shù)語、URL、郵件地址、文件名和文件擴(kuò)展名。等寬字體（Constant width）表示程序片段和正文出現(xiàn)的編程元素，如變量、函數(shù)名、數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)類型、環(huán)境變量、聲明和關(guān)鍵字。也用于命令和命令行輸出。加粗等寬字體（Constant width bold）表示應(yīng)由用戶原封不動輸入的命令或其他文本。等寬斜體（Constant with italic）表示應(yīng)該使用用戶輸入的值或根據(jù)上下文確定的值替換的文本。使用代碼示例本書配套材料（代碼示例、練習(xí)和勘誤等）請從http://secretlabcomau/books/practical-simulations 下載。本書是為幫你完成工作而寫。一般來講，書中示例代碼，你用于自己項目和文檔，無需聯(lián)系并征得我們許可，但大量復(fù)制代碼另議。例如，你編寫的程序使用書中多處代碼，無需我們授權(quán)，但出售或分發(fā) OReilly 圖書示例代碼，則需我們授權(quán)。引用本書內(nèi)容或示例代碼回答問題，無需授權(quán)。但在你的產(chǎn)品文檔大量使用本書示例代碼，則需我們授權(quán)。引用時如能添加內(nèi)容出處，我們非常感激，當(dāng)然這并非必須。出處通常要標(biāo)明書名、作者、出版社和ISBN。例如：Practical Simulations for Machine Learning,by Paris and Mars Buttfield-Addison, Tim Nugent, and Jon Manning Copyright 2022 Secret Lab, 978-1-492-08992-6。如果你覺得示例代碼的使用方式可能不當(dāng)或超出上述許可范圍，請聯(lián)系我們加以確認(rèn)，郵箱是 permissions@oreillycom。OReilly 在線學(xué)習(xí)平臺（OReilly Online Learning）近40 年來，OReilly Media 致力于提供技術(shù)和商業(yè)培訓(xùn)、知識和卓越見解，來幫助眾多公司取得成功。公司獨(dú)有的專家和改革創(chuàng)新者網(wǎng)絡(luò)通過OReilly 書籍、文章以及在線學(xué)習(xí)平臺，分享他們的專業(yè)知識和實踐經(jīng)驗。OReilly 在線學(xué)習(xí)平臺按照您的需要提供實時培訓(xùn)課程、深入學(xué)習(xí)渠道、交互式編程環(huán)境以及來自O(shè)Reilly 和其他200 多家出版商的大量書籍與視頻資料。更多信息，請訪問網(wǎng)站：https://wwworeillycom/。聯(lián)系我們?nèi)魏斡嘘P(guān)本書的意見或疑問，請按照以下地址聯(lián)系出版社。美國：OReilly Media, Inc1005 Gravenstein Highway NorthSebastopol, CA 95472中國：北京市西城區(qū)西直門南大街2 號成銘大廈C 座807 室（100035）奧萊利技術(shù)咨詢（北京）有限公司我們?yōu)楸緯�做了一個網(wǎng)頁，將勘誤信息、示例和其他附加信息列在上面。其地址是https://oreilly/practical-sims-for-ML。對本書的評論或技術(shù)性問題，請發(fā)電子郵件至：errata@oreillycomcn。如欲了解OReilly 圖書、培訓(xùn)課程、會議和新聞的更多信息，請訪問網(wǎng)站：http://wwworeillycom。我們的Facebook：http://facebookcom/oreilly。我們的Twitter：http://twittercom/oreillymedia。我們的YouTube：http://youtubecom/oreillymedia。致謝Mars 想感謝家人和本書其他幾位作者的支持。她還想感謝塔斯馬尼亞大學(xué)信息與通信技術(shù)學(xué)院的同仁和澳大利亞技術(shù)社區(qū)所給予的所有機(jī)會。Jon 感謝父母和日益壯大的大家族其他成員的大力支持。Paris 想把感謝送給母親，沒有她，他幾乎不可能做任何趣事，更不必說寫書。他還想感謝妻子Mars（同為本書作者）和所有朋友（他有幸跟其中幾位共同寫作本書�。�。Tim 感謝父母和其他家人坦然接受自己相當(dāng)平凡的人生。我們幾位作者一致感謝人中翹楚Michele Cronin，其技能和建議對本書成書極其寶貴。Paris 為自己在我們會議期間經(jīng)常帶偏話題而抱歉，但大家能聊得投機(jī)，其實很有意思！我們真心期盼未來跟你做更多項目！我們特別感謝友人 O Reilly Media 前編輯Rachel Roumeliotis。開會間隙，我們一起喝咖啡的時光令人懷念。寫作過程，我們跟OReilly Media 多位員工打過交道，真心謝謝他們。我們特別感謝Chris Faucher，其團(tuán)隊不僅工作出色，而且對我們有驚人的耐心。我們還想把感謝送給優(yōu)秀的文字編輯Elizabeth Oliver。你專業(yè)、有趣、才華橫溢。寫書真令人恐懼。我們要深深感謝Tony Gray 和Apple University Consortium（http://wwwauceduau）使勁推了我們和本頁提及的其他同仁一把。若不是他們，我們就不會寫這本書。而且，Tony，你現(xiàn)在也投身寫作，真對不�。∥覀冞�想感謝Neal Goldstein。寫書過程興奮又辛酸，皆拜其所賜。我們非常感激MacLab 伙計們（他們頗有自知之明，并一如既往監(jiān)督Admiral Dolphin 團(tuán)隊那不可避免的自我封神行徑） 的大力支持。我們還想感謝Christopher Lueg 教授、Leonie Ellis 博士以及塔斯馬尼亞大學(xué)的新老員工對我們的百般寬容。我們還要感謝 Dave J、Jason I、Adam B、Josh D、Andrew B 和Jess L 等給予我們靈感和幫助的所有人。我們特別感謝蘋果公司團(tuán)隊，沒有其工程師、作者和藝術(shù)師等員工的辛勤工作，本書（和大量同類書籍）就不可能問世。我們還想感謝技術(shù)審校！他們把關(guān)徹底，反饋專業(yè)，對我們工作充滿熱情。本書問世，也離不開他們。他們那極其挑剔的態(tài)度，我們很欣賞！真心話！最后，非常感謝你購買本書，我們很感激！期待你的反饋！