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Gestaltung eines text-basierten Adventure-Games um einer KI das Lesen beizubringen
Zusammen mit der STABILO International GmbH entwickelten wir für den STABILO DigiPen ein text-basiertes Abenteuerspiel. STABILO Dungeon ist ein gamifizierter Crowdsourcing-Ansatz, der Personen zum Schreiben von Wörtern mit dem IoT-Gerät DigiPen motivieren soll. Der DigiPen ist ein klassischer Kugelschreiber, welcher mit Sensoren zur Bewegungs- und Druckerkennung erweitert wurde, um die Handschrift beim Schreiben digitalisieren zu können. Primäres Ziel des Projekts war es, handgeschriebene Wörter zu sammeln, um diese zur Weiterentwicklung des Algorithmus des DigiPens nutzen zu können.
Inspiriert von dem Computerspielgenre der Textadventures ist der zentralen Spielmechanismus eine Geschichte, die Spieler*innen zu vorgegebenen Punkten im Spiel beeinflussen können, indem sie mit dem DigiPen eine ausführbare Handlung auf ein normales Blatt Papier schreiben. Die möglichen Handlungen werden vom Spiel vorgegeben, wodurch es dem DigiPen erleichtert wird das gesuchte Wort zu erkennen und dadurch die Handschrifterkennung weiter zu trainieren.
Obwohl der Nutzen und die Potenziale von Gamification in Forschung vielfältig aufgezeigt werden konnten, sind Gamification-Ansätzen nicht per se erfolgreich. Diese könnten unter anderem auf die Verwendung von „One-size-fits-all“ (OSFA) Lösungen zurückgeführt werden, welche die Vielfalt der Nutzer*innen möglicherweise nicht ausreichend berücksichtigen. Durch den Einsatz von adaptiver Gamification kann dieses Problem möglicherweise adressiert werden, indem das System sich an die individuellen Präferenzen von Nutzer*innen anpasst.
Im Rahmen des durchgeführten Experiments wurden die Teilnehmer*innen zufällig einer Geschichte die selbstberichteten Präferenzen entsprach oder einem OSFA-Ansatze (d.h. irgendeiner Geschichte) zugewiesen. Zwischen Januar und März 2022 wurde das Experiment an Wochenenden im JOSEPHS, ein offenes Innovationslabor in der Innenstadt Nürnbergs, sowie an der Langen Nacht der Wissenschaft in Nürnberg präsentiert. Im Rahmen der Studie konnten auf eine spielerische Art und Weise 8,563 handgeschriebene Wörter gesammelt werden. 135 Personen nahmen am Experiment teil und gaben in zwei Fragebögen unter anderem ihre Präferenzen sowie ihre Einstellung zum Spiel an.
Die bayerische Landesrundfunkanstalt Bayerischer Rundfunk hat in der Frankenschau am 28.02.2022 einen Beitrag zum Experiment sowie zum DigiPen veröffentlicht.
Den Beitrag finden Sie hier: https://www.br.de/mediathek/video/erste-testlaeufe-intelligenter-stift-digitalisiert-handschrift-av:621d14290b569700085cde93
Wir bedanken uns herzlich bei Jens Barth, Tim Hamann und Peter Kaempf von STABILO International GmbH für die großartige Zusammenarbeit und freuen uns auf weitere aufregende gemeinsame Projekte.
Die Studie wurde im Januar 2023 als Konferenzbeitrag auf der Hawaii International Conference on System Sciences 2023 vorgestellt. Weitere Details zur Studie finden Sie hier:
CUBEness
Herausforderung: In den letzten Jahren ist die Erkundung des Weltraums wieder zu einem Trendthema geworden. Verschiedene private Organisationen wie SpaceX, Blue Origin oder Virgin Galactic und Regierungsorganisationen aus den USA, China, Indien, Europa oder Russland konkurrieren um die Vorherrschaft im Weltraum. Neben der Erforschung neuer Welten ebnet dieser Trend den Weg für Innovationen, die auch unser Leben auf der Erde verändern werden. Zum Beispiel werden immer mehr Satelliten in den Orbit geschickt, die unsere Erde umkreisen und neue Möglichkeiten für die Erdbeobachtung oder flächendeckendes Highspeed-Internet ermöglichen. Dies bietet neue Herausforderungen und Möglichkeiten, welche mit Ansätzen aus dem Gaming und Gamification angegangen werden können. Daher lautete die Aufgabe des Kurses Designing Gamified Systems in diesem Semester:
Design an innovative game or gamification approach in which gaming, space technology and mobility meets in order to either A) improving life on earth or B) improving life in space.
Datum: Wintersemester 2021/2022
Vorlesung: Designing Gamified Systems
Projektergebnisse:
CUBEness
Team: Heschu Qarani, Jonathan Stief, Sherwet Galal, Cem Karatasan, Gerrit Sußner
Abstract:
The interest in space is constantly increasing: From space agencies planning longer projects, such as NASAs’ Artemis mission, to private companies such as SpaceX planning to put humans on Mars. Overall, the private sector of space tourism is projected to reach a total of US$1.7 Billion by 2027. The market will expand much further in the future, with long-term missions becoming increasingly frequent.
Yet these long-term missions pose significant strains on both the human body and the mind. First among them is the deterioration of muscles, muscle atrophy, and the cardiovascular system through microgravity. These effects are so severe that even short missions (< 30 days) can cause a muscle volume loss of 5.5 to 15.9 percent. In order to combat these effects, most space agencies employ in-flight exercises of about 2.5 hours six days a week. Secondly, space missions represent the “perfect boring situation” and can invoke mental health issues.
Our VR solution addresses both aspects equally, as it gamifies the required exercise to avoid physical consequences, as well as challenge the players mentally and provides opportunities for experiencing social relatedness. For this, it uses both state-of-the-art VR equipment, as well as a Teslasuit, to not only make the experience feel even more immersive through haptic feedback, as well as the possibility to enhance training effects. The main game consists of resource collection during the exercise and a base-building type game in the phases between workouts. Both take place in VR.
In order to overcome the dullness of the monotonous environment, the game features a story putting the players in a scenario in 2075, where Mars has been colonized, and it is now their shared mission to defend and extend the colony. However, players need to collect resources through exercise to repair and build further modules, which is conducted within the VR game.
In the story mode, they are guided through their exercise by story-related messages, collecting resources while traversing the base and the landscapes of Mars. As voluntariness represents an important point in the acceptance of gamified approaches, however, players also have the option to avoid the story. While exercising, they collect resources by swiping them to the side with their controller. From the collected resources they then have the possibility to build three different types of buildings: (1) shelter domes, which set the defense for the whole colony, (2) windmills, which produce electricity for the colony, (3) greenhouses, which produce oxygen. To increase complexity, create fun, and challenge players mentally, the electricity and oxygen stats must match the shelter, or the colony will be dysfunctional, and the defense will receive a debuff. Players will have to ready their bases for increasingly difficult challenges, such as further alien attacks, sand storms, and similar difficulties that life on Mars would bring. This aims to create a long-time engagement in the player, relying on the immersion and social interaction between the crewmates of the space mission to defend their shared colony.
We use a Teslasuit, a smart textile two-piece full bodysuit, to make the experience immersive and interactive. The suit provides haptic feedback, captures motion and biometric functions. Further, a full-body haptic feedback system is built into the suit with 80 electrostimulation channels, which could be used to provide instant feedback on the players‘ performance within the game. It can be functionalized in response to motion capture comparison at any time. No additional equipment will be need. The approach may be used with existing training equipment in space stations such as the ISS.
Forschungsprojekte
PRIME – Privatheit im Metaversum
Das Metaversum (engl. Metaverse) wird als eine mögliche nächste Entwicklungsstufe des Internets betrachtet. Während Tech-Konzerne das gewaltige ökonomische Potenzial des Metaversums hervorheben, birgt diese Technologie auch neue Gefahren für die Privatsphäre der potenziellen Nutzerinnen und Nutzer.
Vor diesem Hintergrund zielt das Forschungsvorhaben „PRIME – Privatheit im Metaversum“ darauf ab, in der aktuellen Frühphase der Entwicklung von Metaverse-Plattformen Wissen zu erarbeiten, um Bürgerinnen und Bürgern einen informierten Diskurs über die Chancen und Risiken der Verwendung von Metaverse-Plattformen für ihre Privatheit, Selbstbestimmtheit und ihren Datenschutz zu ermöglichen. Weiter zielt das Vorhaben auf die Erarbeitung neuer Methoden und Gestaltungsansätze, welche Entwicklerinnen und Entwickler von Inhalten und Services auf Metaverse-Plattformen beim Schutz der Privatsphäre von Nutzerinnen und Nutzern unterstützen.
Das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) für 36 Monate geförderte Verbundprojekt wird von unserer Forschungsgruppe an der FAU in enger Zusammenarbeit mit Prof. Dr. Christian Thorun der ConPolicy GmbH in Berlin, Prof. Dr. Louisa Specht-Riemenschneider von der Universität Bonn, Prof. Dr. Gerald Spindler von der Universität Göttingen vorangetrieben. Im Detail verfolgt das Vorhaben die folgenden Schwerpunkte:
- Design und Evaluation von Benutzerschnittstellen und Designpraktiken, die es Nutzerinnen und Nutzern von Metaverse-Plattformen ermöglichen, ihr Recht auf Privatsphäre effektiv wahrzunehmen und u.a. ihre Einwilligungen angemessen zu unterstützen und sich vor Belästigungen und Übergriffen zu schützen.
- Entwicklung und Testung von Metriken zur Bewertung des Designs von virtuellen Inhalten auf Metaverse-Plattformen hinsichtlich ihrer Auswirkung auf die Privatsphäre der Nutzerinnen und Nutzer, um u.a. Dark Patterns und Deceptive Designs im Metaversum Einhalt zu gebieten.
- Erforschung und Erprobung von innovativen Gestaltungs- und Entwicklungsprozessen zur Erhebung der Meinungen von Nutzerinnen und Nutzern von Metaverse-Inhalten hinsichtlich der genannten Benutzerschnittstellen und Metriken sowohl mittels klassischer Methoden der Usabilty-Forschung als auch mit Hilfe von Methoden, die im Metaversum selbst eingesetzt werden.
Das Forschungsvorhaben setzt auf eine breite Öffentlichkeitsarbeit und die Kooperation mit regionalen Partnern, wie dem offenen Innovationslabor JOSEPHS in Nürnberg, dem XR Hub Bavaria, Games in Bavaria, oder der Journee Technologies GmbH.
Förderkennzeichen: 16KIS1895
Laufzeit: 1. Juli 2023 – 31. Juni 2026
Weitere Informationen:
– https://privacy-metaverse.de
– https://www.forschung-it-sicherheit-kommunikationssysteme.de/projekte/prime
Team: Jeanine Kirchner-Krath, Runjie Xie
Gaming und spielerische Content Generierung in der Mobilität
In Zusammenarbeit mit CARIAD erforschen wir Gaming und die Erstellung von spielerischen Inhalten in der Automobilindustrie. Hier verbindet sich wegweisende Forschung mit realer Anwendung, und wir haben vor, die Art und Weise, wie wir Autos erleben, neu zu definieren. Auf Basis der Gamification- und Gaming-Expertise unseres Teams und der technologischen Stärke von CARIAD tauchen wir in die Welt von In-Car-Gaming ein. Doch wir spielen nicht nur einfach Spiele – wir gestalten die Zukunft der Mobilität und Unterhaltung. Unser Ziel ist es, die Begeisterung des Spielens hinter das Lenkrad zu bringen und immersive Erlebnisse zu schaffen, die nahtlos in den täglichen Weg zur Arbeit integriert sind. Stellen Sie sich vor, das Fahren wird mehr als nur eine Pflicht – es wird zu einem Abenteuer, einer Herausforderung und einer Quelle des Vergnügens.
Projektziele:
- Design und Entwicklung von Lösungen zur Erstellung von spielerischen Inhalten
- Erforschung von Einflussfaktoren auf das In-Car-Gaming-Erlebnis
- Ableitung von Gestaltungsprinzipien
Team: Johanna Eiting, Jonathan Stief
Learn2Focus with Information Systems: Untersuchung des Potenzials motivationaler Informationssysteme gegen Prokrastination im akademischen Kontext
Prokrastination – das absichtliche Aufschieben notwendiger oder wichtiger Aufgaben in dem Wissen, dass dies in der Zukunft negative Folgen haben wird – ist im akademischen Kontext ein weit verbreitetes Phänomen, das bis zu 50-70% aller Studierenden und Forschenden betrifft. Neben offensichtlichen Auswirkungen auf akademische Leistungen geht Prokrastination auch mit ernstzunehmenden Konsequenzen für die mentale Gesundheit der Betroffenen einher. Das Forschungsprojekt „Learn2Focus with Information Systems“ zielt darauf ab, das Potenzial von motivationalen Informationssystemen als neuartige und niedrigschwellige Intervention zur Unterstützung von selbstorganisierter Arbeit im akademischen Kontext zu untersuchen.
Ziele des Projekts:
- Untersuchung der Effekte motivationaler Informationssysteme zur Bekämpfung von Prokrastination bei Studierenden
- Ableitung von Designempfehlungen für die Gestaltung motivationaler Informationssysteme gegen Prokrastination im akademischen Kontext
Das Projekt wird vom Stipendienprogramm zur „Realisierung der Chancengleichheit für Frauen in Forschung und Lehre“ (FFL) der FAU gefördert.
Laufzeit: 1. September 2023 – 31. August 2024
Team: Jeanine Kirchner-Krath
Gestaltung und Evaluation von Gamification-Ansätzen für die Verwendung im Fußballtraining
Zusammen mit adidas wollen wir das Training und die Leistungsdiagnostik im Fußball durch innovative Gamification-Ansätze verbessern. Dafür erforschen wir die Wirkung verschiedener Gamification-Features unter Verwendung einer bestehenden adidas Plattform und Wearable-Devices.
Ziele des Projekts:
- Design und Entwicklung verschiedener Gamification-Features
- Evaluation entwickelter Gamification-Features hinsichtlich sozialpsychologischer Dynamiken im Team und Auswirkungen auf das Verhalten der Fußballspielerinnen und Fußballspieler
- Ableitung von Designempfehlungen und -prinzipien für Gamification im Teamsport basierend auf den Ergebnissen aus Feldexperimenten
Team: Sandra Birnstiel
FontanQuest: Eine Studie zu den Potenzialen spielbasierter Trainingsprogramme für Kinder mit Fontan-Zirkulation
Zusammen mit dem Universitätsklinikum Erlangen erforschen wir die Wirksamkeit und die psychologischen Auswirkungen von spielbasierten Hochintensitäts-Intervalltrainingsprogamme bei Kindern mit Fontan-Zirkulation. Das Vorhaben wird über die Sonderfonds für wissenschaftliche Arbeiten an der FAU der Stadt Nürnberg unterstützt und zusammen mit PD Dr. Dr. med. Isabelle Schöffl von der Kinderkardiologie des Universitätsklinikum Erlangen durchgeführt.
Nachhaltigkeit, spielend einfach!
In Zusammenarbeit mit der Universität Koblenz untersuchen wir, ob und wie Gamification nachhaltiges Mitarbeiterverhalten in Unternehmen fördern kann. Hierzu nutzen wir die von Jeanine Kirchner-Krath entwickelte Gamification-App Greenify.work und erforschen in einem deutschlandweiten Feldexperiment die Wirksamkeit unterschiedlicher Spielelemente auf Mitarbeiterverhalten in verschiedenen Unternehmen und staatlichen Institutionen.
Ziele des Projekts:
- Generierung von Wissen darüber, ob und wie Mitarbeiter und Mitarbeiterinnen durch den Einsatz von Spielelementen, sogenannter „Gamification“, zu nachhaltigem Verhalten am Arbeitsplatz motiviert werden können.
- Untersuchung der Wirkungsweise individueller, kooperativer und kompetitiver Gamification-Ansätze auf psychologische und verhaltensbezogene Auswirkungen.
- Betrachtung des Einflusses der Gamification-Intervention auf nachhaltigkeitsrelevante Kenngrößen von Unternehmen.
Team: Jeanine Kirchner-Krath
Abgeschlossene Forschungsprojekte
- Gestaltung eines text-basierten Adventure-Games um einer KI das Lesen beizubringen
- Game-basierte Lösungen für die Logistik
- Gamifizierung der Mensch-KI-Interaktion
- Gestaltung und Erforschung der Potenziale von Gamification zur Optimierung von Mensch-Roboter-Teams im Rahmen von VR-Schulungen
- ParKing – Ein Gamified-Crowdsourcing-Ansatz um die Parkplatzsuche zu vereinfachen
Weitere Informationen zu abgeschlossenen Forschungsprojekten folgen in Kürze.
