Các nhà khoa học hack Pac-Man để làm cho vật lý trị liệu ít trở thành một công việc khó khăn hơn

Bảng liên kết

• Tóm tắt và 1 Giới thiệu
• 2 Công việc liên quan và 2.1 Sửa đổi trò chơi để phục hồi chức năng
  • 2.2 Đo lường hiệu suất kiểm soát đầu vào và mô hình hóa và 2.3 Tóm tắt
• 3 Động lực từ bối cảnh phục hồi chức năng và 3.1 Quan sát và hội thảo động não
  • 3.2 Mô tả hệ thống
  • 3.3 Tham số hóa tương tác
  • 3.4 Tóm tắt
• 4 Nghiên cứu thực nghiệm
• 5 Mô hình hóa hành vi người dùng và 5.1 Tính năng hành vi
  • 5.2 Mô hình tham chiếu trò chơi
  • 5.3 So sánh NLL với NSCORE
  • 5.4 Ảnh hưởng của các thông số thiết kế đến NLL
  • 5.5 Thời gian lấy mẫu
• 6 Thảo luận và 6.1 Thiết kế hội thảo và các công cụ để mô hình hóa
  • 6.2 Điều chỉnh tham số tương tác
  • 6.3 Mô hình hóa trò chơi
  • 6.4 Hạn chế và công việc trong tương lai
• 7 Kết luận
  • 8 Lời cảm ơn và Tài liệu tham khảo

TÓM TẮT

Các trò chơi kỹ thuật số đã được sửa đổi có thể thúc đẩy động lực trong các bài tập lặp đi lặp lại cần thiết cho quá trình phục hồi vận động, tuy nhiên việc thiết kế các sửa đổi đáp ứng cả mục tiêu phục hồi và mục tiêu tham gia là một thách thức. Chúng tôi trình bày một phương pháp trong đó mô hình thống kê về lối chơi cơ bản xác định các cấu hình thiết kế mô phỏng các hành vi tương thích với lối chơi không được sửa đổi. Chúng tôi minh họa cách tiếp cận này thông qua một nghiên cứu tình huống liên quan đến phục hồi chi trên bằng bộ điều khiển tùy chỉnh cho trò chơi PacMan. Một hội thảo thiết kế có sự tham gia của các nhà trị liệu nghề nghiệp đã xác định hai tham số tương tác để điều chỉnh lối chơi và phục hồi chức năng. Hiệu ứng của các tham số đối với tương tác đã được đo lường bằng thực nghiệm với 12 người tham gia. Chúng tôi chỉ ra rằng một mô hình có độ trễ thấp, sử dụng cả hành vi đầu vào của người dùng và trạng thái trò chơi bên trong, xác định các giá trị cho các tham số tương tác tái tạo lối chơi cơ bản trong điều kiện kiểm soát bị suy giảm. Chúng tôi thảo luận về cách phương pháp này có thể được áp dụng để cân bằng một cách có hệ thống các vấn đề trò chơi hóa liên quan đến sự đánh đổi giữa các yêu cầu vật lý và trải nghiệm hấp dẫn chủ quan.

Từ khóa Trò chơi; Phục hồi chức năng; Thiết kế tương tác; Mô hình hóa người dùng.

1 Giới thiệu

Bản chất hấp dẫn của các hệ thống tương tác, đặc biệt là trò chơi, có khả năng cải thiện các buổi phục hồi chức năng, miễn là thiết kế tương tác của chúng phù hợp với nhu cầu và khả năng của bệnh nhân. Người ta phải tìm và đánh giá các thông số thiết kế tương tác có liên quan có thể được điều chỉnh để phù hợp với các yêu cầu và thông số kỹ thuật phục hồi chức năng (Lopes và Bidarra, 2011).

Gamification (Raczkowski, 2014) tìm cách kết hợp "các yếu tố trò chơi điện tử vào các hệ thống không phải trò chơi để cải thiện trải nghiệm của người dùng và sự tham gia của người dùng" (Deterding và cộng sự, 2011). Việc sử dụng trò chơi đã được chứng minh là có lợi cho bệnh nhân trong nhiều bối cảnh phục hồi chức năng khác nhau. Tập trung vào chi trên, Sietsema và cộng sự (Sietsema và cộng sự, 1993) đã chỉ ra rằng tương tác với trò chơi Simon tạo ra phạm vi chuyển động lớn hơn đáng kể so với bài tập học thuộc lòng tiêu chuẩn dành cho bệnh nhân bị chấn thương sọ não. Tuy nhiên, khi trò chơi ban đầu không nhằm mục đích đào tạo, thì tương tác giữa trò chơi và người chơi thường phải được thay đổi để đáp ứng các mục tiêu phục hồi chức năng. Ví dụ, Half-life 2 (Valve Corporation, 2004) được điều khiển một phần thông qua một chiếc xe đạp nằm, bằng cách liên kết tốc độ đạp với hành động tiến về phía trước của nhân vật có thể chơi (Ketcheson và cộng sự, 2016), nhằm mục đích rèn luyện sức lực của người chơi. Sau đó, thông thường cần tham số hóa bổ sung cho tương tác để phù hợp với khả năng cụ thể của bệnh nhân (Barrett và cộng sự, 2016). Ví dụ, nội dung từ trò chơi Fruit-Ninja (Halfbrick Studios, 2010) đã bị xóa để đáp ứng nhu cầu vận động giảm của bệnh nhân trong quá trình phục hồi chức năng cánh tay (Khademi và cộng sự, 2014). Những sửa đổi này thường được đưa vào bằng cách sử dụng phương pháp tìm kiếm (Pirovano và cộng sự, 2016; Munoz và cộng sự, 2018) hoặc cài đặt trước (Ketcheson và cộng sự, 2016; Chatta và cộng sự, 2015) nhưng ˜ mức độ mà chúng tác động đến lối chơi rất khó dự đoán.

Trong bài báo này, chúng tôi đề xuất phát triển các mô hình trò chơi cơ bản, được ghi lại thông qua các phiên chơi trò chơi từ một nhóm người chơi kiểm soát, để làm tài liệu tham khảo để đánh giá các sửa đổi tương tác, giảm bớt sự phụ thuộc vào phương pháp tiếp cận hoặc cài đặt trước.

Đóng góp của chúng tôi có hai mặt. Đầu tiên, chúng tôi thiết kế một hệ thống phục hồi chi trên dựa trên các thay đổi trò chơi tối thiểu và thiết kế tương tác tham số. Thứ hai, chúng tôi xác thực một số liệu mới để dự đoán độ khó của trò chơi bằng cách sử dụng hệ thống được thiết kế, dựa trên các mô hình trò chơi cơ bản. Những đóng góp này có lợi cho lĩnh vực thiết kế trò chơi để phục hồi bằng cách cung cấp một phương pháp mới để cân bằng các thay đổi trò chơi tương thích với phương pháp tính toán.

Nghiên cứu này được thúc đẩy bởi công việc thực địa với các nhà trị liệu nghề nghiệp dẫn đến việc phát triển một hệ thống phục hồi chức năng dựa trên chuyển động bằng cách sử dụng trò chơi Pac-Man. Một loạt các buổi hội thảo và thử nghiệm đã làm cơ sở cho các lựa chọn thiết kế của chúng tôi: việc điều chỉnh tương tác được thực hiện với các sửa đổi về tốc độ thời gian của trò chơi và tối ưu hóa các đặc tính vật lý của thiết bị đầu vào được thiết kế mới. Ngoài ra, những đóng góp của chúng tôi có lợi cho lĩnh vực Tương tác tính toán trong HCI (Oulasvirta và cộng sự), dựa trên các mô hình để hiểu sâu hơn về các hệ thống tương tác. Chúng tôi đề xuất một mô hình về lối chơi cơ bản, được xây dựng từ các biến cấp thấp, có tương quan với điểm số trong trò chơi. Chúng tôi chỉ ra rằng các biện pháp hiệu suất phổ biến, chẳng hạn như điểm số trong trò chơi, dễ bị độ trễ cao và biến động giữa những người dùng, và thay vào đó đề xuất học một mô hình thống kê về hành vi kiểm soát chuẩn mực.

Bài báo được cấu trúc như sau. Trong phần tiếp theo, chúng tôi trình bày công trình trước đây về việc sửa đổi trò chơi để phục hồi chức năng và nghiên cứu liên quan để kiểm soát khả năng thích ứng đầu vào và mô hình hóa hiệu suất của người dùng. Sau đó, chúng tôi báo cáo công trình được thực hiện từ các hội thảo có sự tham gia của các nhà trị liệu nghề nghiệp và các hệ thống được thiết kế kết quả. Một nghiên cứu thực nghiệm có sự tham gia của 12 người tham gia sau đó, trong đó chúng tôi điều tra cách thức một phương thức đầu vào mới ảnh hưởng đến trải nghiệm của người dùng và chuyển động của người dùng. Cuối cùng, để phát triển một proxy có độ trễ thấp cho độ khó tương tác, chúng tôi trình bày chi tiết một mô hình thống kê về dữ liệu đã thu thập được, được chứng minh là có tương quan với điểm số trò chơi.