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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.

Astronaut Mark Vande Hei Expedition 53 Flight Engineer exercises on the COLBERT (Combined Operational Load Bearing External Resistance Treadmill) in the Tranquility module – Photo by NASA

 

 

Forschungsprojekte

PRIME – Privatheit im Metaversum

PRIME-Titelbild
„PRIME – Privatheit im Metaversum“ Collage basierend auf Adobe Stock Bildern von Ilya, Tetiana und pickup.

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

eCo-CreAItion: Erforschung der Gestaltung von Mensch-KI Ko-Kreativität für Nachhaltigkeitsinnovationen

Die Digitalisierung beeinflusst alle Bereiche des gesellschaftlichen und wirtschaftlichen Lebens, und insbesondere Künstliche Intelligenz (KI) als disruptive Technologie verändert fundamental, wie Menschen mit Technologien zusammenarbeiten. Gleichzeitig stehen wir vor kritischen gesellschaftlichen Herausforderungen, die es mit neuen Ideen und Innovationsgeist zu lösen gilt. Hierbei verspricht die Integration von KI in kreative Prozesse, sogenannte Mensch-KI Ko-Kreativität, neue Innovationswege zu öffnen, um Lösungen für drängende Herausforderungen zu entwickeln.

Das Forschungsprojekt „eCo-CreAItion“ nimmt sich dieses Potenzials an und erforscht, wie Mensch-KI Ko-Kreativität für Nachhaltigkeitsinnovationen im Kontext der Entwicklung nachhaltiger Geschäftsmodelle gelingen kann. Dabei werden psychologische, ethische und technologische Perspektiven auf den ko-kreativen Prozess beleuchtet, darauf aufbauend motivationale Designs für Ko-Kreativitätsprozesse entwickelt und evaluiert, und schließlich die Wirkung solcher ko-kreativen Prozesse auf die Entstehung von Nachhaltigkeitsinnovationen untersucht. Auf diese Weise erwartet das Projekt technologisch, wirtschaftlich und gesellschaftlich relevante Ergebnisse. Aus technologischer Sicht werden neue Erkenntnisse generiert, welche Rollen KI-Systeme einnehmen und wie Mensch-KI Kollaborationsprozesse gestaltet werden können, um echte kreative Partnerschaften zu ermöglichen, in denen KI als digitales Unterstützungssystem nicht nur assistiert, sondern aktiv am kreativen Prozess teilnimmt. Wirtschaftlich gesehen erarbeitet das Projekt wichtige Grundlagen für erfolgreiche Mensch-KI Kollaboration im Unternehmenskontext, indem psychologische und ethische Faktoren identifiziert werden, die für einen erfolgreichen Ko-Kreativitätsprozess entscheidend sind, und darauf aufbauend neue, motivationale Gestaltungsmöglichkeiten für die Mensch-KI Zusammenarbeit entwickelt werden, die auch über den Projektkontext hinaus auf die Mensch-KI Zusammenarbeit in Organisationen übertragbar sind. Gesellschaftlich betrachtet liefert das Projekt eine erste Blaupause um zu zeigen, wie KI kreative Prozesse auf eine neue Ebene heben und damit Innovationsprozesse vorantreiben kann, um gesellschaftliche Herausforderungen zu lösen.

Projektziele:

  • Analyse psychologischer, ethischer und technologischer Faktoren, die Mensch-KI Ko-Kreativitätsprozesse im Kontext der Entwicklung nachhaltiger Geschäftsmodelle beeinflussen
  • Entwicklung und Evaluation motivationaler und ethischer Gestaltungsansätze in Mensch-KI Ko-Kreativitätsprozessen
  • Erforschung, wie Mensch-KI Ko-Kreativität Nachhaltigkeitsinnovationen vorantreiben kann
  • Austausch mit Praxis und Öffentlichkeit durch innovative, partizipative Wissenschaftskommunikation

Das Projekt wird vom Bayrischen Forschungsinstitut für Digitale Transformation (bidt) im Rahmen des „Graduate Center für Postdocs“ Programms gefördert.

Laufzeit: 01.01.2025 – 31.12.2028

Team: Jeanine Kirchner-Krath

CARIAD Logo

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

adidas Logo

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

Sonderfonds FAU

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

Weitere Informationen zu abgeschlossenen Forschungsprojekten folgen in Kürze.

 

 

ParKing – Ein Gamified-Crowdsourcing-Ansatz um die Parkplatzsuche zu vereinfachen

(Das Projekt wurde von Dr. Benedikt Morschheuser außerhalb der FAU umgesetzt)

Oft ist es sehr zeitaufwendig und stressig, in der Großstadt einen Parkplatz zu finden. Zahlreiche Studien in verschiedenen Städten weltweit zeigten, dass die Suche nach einem Parkplatz etwa 30% vom üblichen Verkehr ausmacht (Shoup, 2005, 2006). Der zusätzliche Verkehr durch die Parkplatzsuche zieht bedeutende ökologische und ökonomische Konsequenzen nach sich: Täglich werden bei der Suche nach einem Parkplatz Tonnen an CO2 ausgestoßen und dabei das Zeitmanagement und der Treibstoffverbrauch anderer Autofahrer beeinflusst (Arnott et al., 2005; Axhausen et al., 1994; Shoup, 2005, 2006).

 

ParKing App - gamified crowdsourcing to simplify parking
ParKing – Ein Gamified-Crowdsourcing-Ansatz um die Parkplatzsuche zu vereinfachen

 

Die Idee hinter dem Projekt ParKing ist es durch Bereitstellung eines gamifiziertes Assistentsystems Autofahrern denen die Parksituation einer Stadt nicht geläufig ist, einen Überblick über die Parkplatzbedingungen in einer Stadt zu bieten und dadurch ihre Suche nach einem Parkplatz erleichtern. Im Rahmen des Forschungsprojekts wurden verschiedene Gamification-Mechanismen entwickelt und evaluiert, die Personen zum Teilen von Parkplatz-Informationen motivieren können. Anschließend wurde ein funktionsfähiger Prototyp des gamifizierten Assistentsystems entwickelt. Das Ergebnis eines dreimonatigen deutschlandweiten Feldexperiments mit 372 Teilnehmer/-innen zeigte, dass das Konzept funktioniert hat und eine flächendeckende Karte von Parkplätzen im öffentlichen Raum durch die Nutzer erstellt werden konnte.

Die Studie zeigte darüberhinaus Unterschiede in der Wirksamkeit verschiedener Gamification-Elementen auf und erlangte internationale Beachtung seitens der Forschungsgemeinschaft. Die Ergebnisse sind in folgendem Artikel publiziert:

Morschheuser, B., Hamari, J., & Maedche, A. (2019). Cooperation or competition – When do people contribute more? A field experiment on gamification of crowdsourcing. International Journal of Human-Computer Studies, 127, 7−224. doi: 10.1016/j.ijhcs.2018.10.001

Für weitere Details, siehe:
Artikel im International Journal of Human-Computer Studies
Kostenloser Vordruck auf ResearchGate

Außerdem wurden Medien wie der staatliche Radiokanal Deutschlandfunk sowie die Zeitungen Badische Neueste Nachrichten (BNN) und die Frankfurter Allgemeine Zeitung (FAZ) auf ParKing aufmerksam und berichteten über das Projekt.

 

Results ParKing Experiment
Ergebnisse des ParKing Experiments in den Städten Karlsruhe, Leipzig und Deutschlandweit

 

Auf der Website parking-app.de sind sowohl eine detaillierte Übersicht über die durchgeführte Studie als auch der entwickelte Prototyp von den Studenten des Karlsruher Instituts für Technologie und der Universität Mannheim zu finden. Außerdem fasst die Website die Vision des Projekts und den Forschungshintergrund zusammen.

 

Experimental conditions ParKing App
Vergleich zwischen den Effekten von kooperativen, kompetitiven und inter-team kompetitiven Gamification-Mechanismen.

 

Aufbauend auf den Ergebnissen dieser Studie entwickelte Robert Bosch GmbH die App Parkineers, die in deutschen App-Stores für iOS und Android verfügbar war.

 

Referenzen

Arnott, R., Rave, T., & Schöb, R. (2005). Alleviating urban traffic congestion. MIT Press.

Axhausen, K. W., Polak, J. W., Boltze, M., & Puzicha, J. (1994). Effectiveness of the parking guidance system in Frankfurt am Main. Traffic Eng. Control 35, 304–309.

Shoup, D.C., 2006. Cruising for parking. Transp. Policy 13, 479–486. doi:10.1016/j.tranpol.2006.05.005

Shoup, D.C., 2005. The high cost of free parking. Planners Press, Chicago.

Morschheuser, B., Hamari, J., & Maedche, A. (2019). Cooperation or competition – When do people contribute more? A field experiment on gamification of crowdsourcing. International Journal of Human-Computer Studies, 127, 7−224. doi:10.1016/j.ijhcs.2018.10.001

Publikationen

Beiträge in Fachzeitschriften

Beiträge bei Tagungen

Beiträge in Sammelwerken

Bücher

Abschlussarbeiten

Unveröffentlichte Publikationen / Preprint

Patente

Forschungsschwerpunkte

We create impactful scientific knowledge about the ongoing penetration of society, technology, economy and everyday life with digital games and emerging phenomena of the gaming industry in order to better understand these developments and to support society and organizations in solving problems in a ‘gameful‘ way

 

 

 

Eine Auswahl unserer Forschungsschwerpunkte und -interessen:

Gaming meets Product & Service Design

  • Designing gamified information systems
  • Motivational design
  • Game design patterns
  • Game thinking
  • Gamified crowdsourcing and co-creation
  • Personalized gamification
  • Gamification of future mobility and transportation (e.g. in-car gaming)

Gaming meets Marketing & Sales

  • Digital customer engagement
  • Customer steering in the omni-channel
  • Loyalty programs
  • Virtual goods and commerce in the Metaverse
  • Customer insights, gamers/players as customers

Gaming meets Work & Collaboration

  • Gamification in technology-mediated collaboration e.g. crowdsourcing, remote work
  • Gamification for creativity and ingenuity
  • Serious and educational games
  • Gamification in organizational transformation initiatives
  • Human-AI teaming and collaboration
  • Work and education in the „Metaverse“
  • Gamifying sustainable behavior at work

Gaming meets Sports & Health

  • Gamification of exercise, sports & quantified-self
  • Virtual and augmented reality in sports
  • Location-based games
  • eSports
  • Gamification in corporate health
  • Gamification of prevention, therapy and rehabilitation

Gaming meets Society and Culture

  • Inclusive and accessible games and gamification
  • Ethics of gamification
  • Gamification to prevent and counter radicalization and extremism
  • Data Privacy in the Metaverse
  • Understanding the creator economy