Vědci hacknou Pac-Mana, aby byla fyzikální terapie méně náročná

Tabulka odkazů

• Abstrakt a 1 Úvod
• 2 Související práce a 2.1 Úprava her pro rehabilitaci
  • 2.2 Měření a modelování výkonu vstupní kontroly a 2.3 Souhrn
• 3 Motivace z rehabilitačního kontextu a 3.1 Pozorování a workshopy brainstormingu
  • 3.2 Popis systému
  • 3.3 Parametrizace interakce
  • 3.4 Shrnutí
• 4 Experimentální studie
• 5 Modelování uživatelského chování a 5.1 Behaviorální funkce
  • 5.2 Referenční model hry
  • 5.3 Porovnání NLL a NSCORE
  • 5.4 Vliv návrhových parametrů na NLL
  • 5.5 Období odběru vzorků
• 6 Diskuse a 6.1 Konstrukční dílna a nástroje pro modelování
  • 6.2 Přizpůsobení parametrů interakce
  • 6.3 Modelování hry
  • 6.4 Omezení a budoucí práce
• 7 Závěr
  • 8 Poděkování a odkazy

ABSTRAKTNÍ

Upravené digitální hry dokážou podnítit motivaci v opakujících se cvičeních potřebných pro motorickou rehabilitaci, avšak navrhnout modifikace, které uspokojí jak rehabilitační, tak i aktivní cíle, je náročné. Představujeme metodu, ve které statistický model základní hry identifikuje konfigurace designu, které emulují chování kompatibilní s nemodifikovanou hrou. Tento přístup ilustrujeme na případové studii zahrnující rehabilitaci horních končetin pomocí vlastního ovladače pro hru PacMan. Participativní designový workshop s ergoterapeuty definoval dva parametry interakce pro herní a rehabilitační úpravy. Vliv parametrů na interakci byl experimentálně měřen u 12 účastníků. Ukazujeme, že model s nízkou latencí, využívající jak uživatelské vstupní chování, tak vnitřní stav hry, identifikuje hodnoty pro parametry interakce, které reprodukují základní hratelnost pod zhoršenou kontrolou. Diskutujeme o tom, jak lze tuto metodu použít k systematickému vyvážení problémů gamifikace zahrnujících kompromisy mezi fyzickými požadavky a subjektivně poutavými zážitky.

Klíčová slova Hra; Rehabilitace; Interakční design; Uživatelské modelování.

1 Úvod

Přitažlivá povaha interaktivních systémů, zejména her, má potenciál zlepšit rehabilitační sezení, pokud jejich design interakce odpovídá potřebám a možnostem pacientů. Je třeba najít a posoudit relevantní parametry interakčního návrhu, které by mohly být přizpůsobeny tak, aby vyhovovaly požadavkům a specifikacím rehabilitace (Lopes a Bidarra, 2011).

Gamification (Raczkowski, 2014) se snaží začlenit „prvky videoher do neherních systémů za účelem zlepšení uživatelské zkušenosti a zapojení uživatelů“ (Deterding et al., 2011). Použití her se ukázalo jako prospěšné pro pacienty v široké škále rehabilitačních kontextů. Zaměření na horní končetinu Sietsema et al. (Sietsema et al., 1993) ukázali, že interakce se Simonovou hrou produkovala výrazně větší rozsah pohybu než standardní cvičení nazpaměť u pacientů s traumatickým poraněním mozku. Pokud však hry nejsou původně určeny pro tréninkové účely, musí být interakce mezi hrou a hráčem často změněna, aby byly splněny rehabilitační cíle. Například Half-life 2 (Valve Corporation, 2004) byl částečně ovládán pomocí ležícího kola, a to propojením rychlosti šlapání s pohybem dopředu hratelné postavy (Ketcheson et al., 2016), pro účely námahy hráče. Pak je obvykle zapotřebí další parametrizace interakce, aby se přizpůsobila konkrétním schopnostem pacientů (Barrett et al., 2016). Například obsah ze hry Fruit-Ninja (Halfbrick Studios, 2010) byl odstraněn, aby se vyhovělo snížené pohyblivosti pacientů během rehabilitace paží (Khademi et al., 2014). Tyto úpravy jsou často zaváděny pomocí heuristiky (Pirovano et al., 2016; Munoz et al., 2018) nebo předvoleb (Ketcheson et al., 2016; Chatta et al., 2015), ale míra, do jaké ovlivňují hru, je obtížná. předpovídat.

V tomto článku navrhujeme vyvinout modely základní hry, zachycené prostřednictvím herních relací od skupiny kontrolních hráčů, aby sloužily jako reference, vůči nimž lze hodnotit modifikace interakce, čímž se zmírní spoléhání na heuristiku nebo přednastavení.

Naše příspěvky jsou dvojí. Nejprve navrhujeme systém pro rehabilitaci horních končetin založený na minimálních změnách hry a parametrickém návrhu interakce. Za druhé ověřujeme novou metriku pro předpovídání obtížnosti hry pomocí navrženého systému, založeného na modelech základní hry. Tyto příspěvky jsou přínosem pro oblast herního designu pro rehabilitaci tím, že poskytují novou metodu pro vyvážení herních změn kompatibilní s výpočetním přístupem.

Tento výzkum je motivován terénní prací s ergoterapeuty vedoucí k vývoji systému pohybové rehabilitace pomocí hry Pac-Man. Série workshopů a testovacích sezení potvrdila naše rozhodnutí ohledně designu: přizpůsobení interakce se provádí s úpravami časové rychlosti hry a optimalizací fyzických vlastností nově navrženého vstupního zařízení. Kromě toho naše příspěvky těží z oblasti počítačové interakce v HCI (Oulasvirta et al.), která se opírá o modely, aby získala vhled do interaktivních systémů. Navrhujeme model základní hry, konstruovaný z nízkoúrovňových proměnných, který koreluje se skóre ve hře. Ukazujeme, že běžná měřítka výkonu, jako je skóre ve hře, jsou náchylná k vysoké latenci a variabilitě mezi uživateli, a místo toho navrhujeme učení se statistickému modelu normativního kontrolního chování.

Příspěvek je strukturován následovně. V další části představujeme předchozí práci v úpravě her pro rehabilitaci a související výzkum pro řízení adaptace vstupů a modelování uživatelského výkonu. Následně referujeme o provedené práci z participativních workshopů s ergoterapeuty a výsledné navržené systémy. Následuje experimentální studie zahrnující 12 účastníků, ve které zkoumáme, jak nová vstupní modalita ovlivňuje uživatelskou zkušenost a pohyby uživatelů. Nakonec, abychom vyvinuli proxy s nízkou latencí pro obtížnost interakce, podrobně popíšeme statistické modelování shromážděných dat, u kterých je ukázáno, že korelují se skóre hry.