طراحی و بررسی سناریوهای هوشمند برای افزایش تمرکز با استفاده از بازخورد عصبی و رابط مغز-رایانه: طراحی و پیاده‌سازی یک بازی به نام «جنگ نورون‌ها»

0
50 بازدید
اشتراک گذاری در شبکه های اجتماعی

«دریچه» در نظر دارد در ساختار جدید خود به معرفی پایان‌نامه‌های مقاطع کارشناسی ارشد و دکترای دانشگاه‌های مختلف که به تازگی در حوزه بازی‌های دیجیتال به رشته تحریر درآمده است، بپردازد. در این زمینه اگر از پایان‌نامه خود دفاع کرده‌اید و مایل هستید شبکه پژوهشگران بازی‌های دیجیتال با موضوع کار علمی شما آشنا شوند، با ایمیل زیر در ارتباط باشید:

Shaghayegh.kolli.91@gmail.com

بازخورد عصبی شکل خاصی از بازخورد زیستی است که با بهره‌گیری از آن می‌توان خودکنترلی و عملکرد مغز را به روش‌های مختلف اصلاح و بهبود بخشید. علاوه بر ارائه بازخوردهای زیستی از طریق رابط‌های ساده گرافیکی، می‌توان از سناریوهای مجازی هوشمند همچون بازی‌های رایانه‌ای که جذابیت بیش‌تری داشته و حس مشارکت را افزایش می‌دهند، استفاده کرد؛ زیرا به‌صورت بالقوه‌ای منجر به بهبود فرآیند آموزش می‌شوند. این پژوهش از فرآیند آموزش بازخورد عصبی در قالب بازی رایانه‌ای استفاده می‌نماید و با طراحی و پیاده‌سازی یک بازی به نام «جنگ نورون‌ها» در پی ارزیابی تأثیر استفاده از سناریوهای مجازی شامل تقویت منفی(اعمال جریمه)، تقویت مثبت(اعمال پاداش) و تقویت رقابتی(تأثیر بر عملکرد حریف) مبتنی بر بازخورد عصبی در افزایش تمرکز افراد سالم می‌باشد. طراحی مکانیزم بازی جنگ نورون‌ها بر پایه این موضوع که اکثر بازیکنان با بازی‌‌های ساده دوبعدی تیراندازی آشنایی دارند صورت پذیرفته است. محیط بازی یک فضای دو بعدی فانتزی ساده است که بازیکنان می‌توانند در آن حرکت کنند و پشت موانع موجود در محیط پناه بگیرند. دراین بازی، دو بازیکن در نقش یک کاراکتر دوبعدی فانتزی وارد محیط بازی می‌شوند که می‌توانند توسط اسلحه‌ای که در دست دارند به سمت حریف خود شلیک کنند. عمل حرکت کردن در محیط بازی و شلیک گلوله توسط صفحه کلید رایانه و کلیدهای مرسوم در بازی‌های رایانه‌ای انجام می‌شود. هر کاراکتر میزان مشخصی سلامتی دارد که بالای سر او نمایش داده می‌شود و در اثر برخورد گلوله مقداری از سلامتی او کاسته می‌شود. پس از اصابت تعداد مشخصی گلوله، کاراکتر به درون دریاچه واقع در پایین محیط بازی سقوط می‌کند و جان خود را از دست می‌دهد و سپس در محل شروع بازی با سلامتی کامل، مجدداً به بازی بازمی‌گردد. هر بازیکنی که بتواند حریف خود را به درون آب بیاندازد و در واقع او را بکشد، یک امتیاز کسب می‌کند.

          این بازی در چهار مرحله طراحی و پیاده سازی شده است که در واقع هر مرحله یک سناریو مجزا محسوب می‌شود. ساختار کلی هر چهار مرحله شامل نحوه بازی، کلیدهای کنترلی، نحوه کسب امتیاز، محیط و کاراکتر مشابه یکدیگر است با این تفاوت که تمرکز به عنوان سیگنال کنترلی در هر مرحله به شکلی متفاوت به کار گرفته شده است. در این بازی که به صورت دونفره انجام می‌شود داده‌های مربوط به میزان تمرکز هر فرد و عملکرد وی در طول بازی از طریق دستگاه مغزنگار الکتریکی، توسط ساختار چندنخی بازی ضبط و ثبت می‌شود. در سناریوهای طراحی شده، از آستانه تمرکز هر فرد برای تنظیم جریان بازی استفاده می‌شود تا از این طریق فرآیند آموزش تمرکز، نسبت به فعالیت مغزی همان شخص تنظیم گردد. مرحله اول در این بازی با نام مرحله پایه، به منظور آشنایی بازیکنان با محیط و مکانیزم بازی طراحی شده است. در این مرحله بازیکنان پس از آشنایی با محیط و کلیدهای کنترلی به مدت یک دقیقه با هم به رقابت می‌پردازند و در خلال بازی میزان تمرکز بازیکن آزمون دهنده جمع‌آوری و ثبت می‌شود. در این مرحله تمرکز بازیکن صرفاً ذخیره می‌شود و در جریان بازی تأثیر داده نمی‌شود. پس از اتمام مرحله، میانگین تمرکز فرد آزمون دهنده به عنوان آستانه تمرکز محاسبه و ذخیره می‌شود. در مرحله دوم با نام تقویت منفی، تمرکز به عنوان سیگنال کنترلی در جریان بازی تأثیر گذار است؛ با استفاده از تقویت منفی اگر سطح تمرکز فرد حین بازی از سطح تمرکز آستانه که در مرحله پایه به دست آمده است پایین‌تر باشد، گلوله‌ای که بازیکن شلیک می‌کند از مسیر خود منحرف می‌شود. هرچه سطح تمرکز از آستانه پایین‌تر باشد این انحراف افزایش می‌یابد. بازیکن باید تمرکز خود را بالا نگه دارد تا گلوله از مسیر خود منحرف نشود و در صورت انحراف گلوله تلاش کند تا دوباره متمرکز شود.

            در مرحله سوم با نام تقویت مثبت، مانند مرحله دوم روند بازی متأثر از سطح تمرکز فرد است. در این مرحله با استفاده از تقویت مثبت اگر تمرکز فرد در جریان بازی بالاتر از حد آستانه‌ای باشد که در مرحله پایه محاسبه شده است، سرعت شلیک گلوله افزایش یافته و بازیکن می‌تواند با نرخ شلیک بالاتری بازی کند. بدین ترتیب بازیکن با بالا نگه داشتن سطح تمرکز خود پاداش دریافت کرده و ترغیب می‌شود که این حالت مغزی را حفظ کند. اگر تمرکز بازیکن از حد آستانه پایین‌تر باشد کاربر پاداشی دریافت نکرده و گلوله‌ها با نرخ شلیک و سرعت اولیه شلیک خواهند شد.

          مرحله چهارم با نام تقویت رقابتی متفاوت از دو مرحله قبل است؛ در این مرحله تمرکز بازیکن به عنوان سیگنال کنترلی نه بر عملکرد خود او بلکه بر عملکرد حریف تأثیر می‌گذارد. به این صورت که هرگاه تمرکز بازیکن بالاتر از سطح آستانه محاسبه شده در مرحله پایه باشد، مسیر گلوله شلیک شده از اسلحه حریف دچار انحراف می‌شود. هرچه میزان تمرکز بازیکن بالاتر باشد انحراف گلوله حریف نیز بیشتر می‌شود. بدین شکل بازیکن ترغیب می‌شود تا با بالا نگه داشتن تمرکز خود بر عملکرد حریف تأثیرگذار باشد.

 همچنان که استفاده از برنامه‌های مبتنی بر رابط مغز-رایانه گسترده‌تر می‌شود، این برنامه‌ها از ابزاری تحقیقاتی صرفاً در علوم پزشکی به مکمل‌هایی با ارزش در سایر حوزه‌ها بدل می‌شوند. یافته‌ها در این پایان‌نامه نه تنها نشان داد که تغییرات ساده و اصولی در جریان و سناریو بازی رایانه‌ای می‌تواند سبب بهبود فرآیند آموزش تمرکز شود بلکه از تحلیل داده‌های کیفی حاصل از تجربه کاربری در آزمایش می‌توان دریافت که با تغییر در سناریو بازی‌های رایانه‌ای می‌توان به جذابیت و تعاملی مثبت دست یافت تا از این طریق بتوان با غوطه‌ور کردن هرچه بیشتر بازیکن در جریان بازی، حداکثر بازده از یک سامانه آموزشی را دریافت کرد.

آموزش تمرکز با استفاده از رابط مغز-رایانه به دلیل ایجاد بستری برای تعامل افراد با ریتم های ذهنی خود به صورت بازخوردهای دیداری، شنیداری و یا حرکتی، کاربران را در کنترل و هدایت توانایی های مغزیشان از جمله تمرکز یاری می‌رساند و سبب افزایش موثر سطح تمرکز می‌گردد؛ از تحلیل داده‌های به دست آمده در آزمایش مشخص شد که از میان سناریوهای طراحی شده، سناریوهای تقویت منفی و تقویت رقابتی مثمر به ثمر واقع شده و توانسته‌اند موجب افزایش مؤثر سطح تمرکز در افراد شوند، اما سناریوی تقویت مثبت نتوانسته است در امر آموزش و تقویت تمرکز آن طور که باید تأثیرگذار باشد. در میان سناریوهای مؤثر نیز سناریو تقویت رقابتی نسبت به تقویت منفی از عملکرد بهتری برخوردار بوده است.

سناریوی مناسب برای به کارگیری در آموزش تمرکز می‌باست علاوه بر دارا بودن جنبه‌های آموزشی، امکان ایجاد تعامل و جذابیت نیز داشته باشد تا از این طریق بتواند به بالا بردن بازده آموزش کمک کند؛ تحلیل داده‌های کیفی حاصل از پرسشنامه تجربه کاربری در خصوص درک رقابت و حضور اجتماعی، اختلاف معنادار آماری میان حالت‌های مختلف تقویت نشان نداد؛ با این وجود  با در نظر گرفتن میانگین نمرات بازیکنان می‌توان دریافت که سناریوها در بحث تجربه کاربری و درگیر کردن مخاطب با جریان سناریو و ایجاد تعامل، توانسته‌اند عملکرد خوبی از خود نشان دهند. این امر نشان می‌دهد که سناریوهای مجازی مبتنی بر بازی‌های رایانه‌ای می‌توانند گزینه‌ای مناسب برای آموزش و به طور خاص تقویت تمرکز باشند؛ زیرا علاوه بر امکان شخصی سازی روند آموزش، می‌توان مخاطب را به صورت حداکثری در جریان آموزش یا همان بازی غوطه‌ور ساخت و بدین ترتیب بازده آموزش را بالا برد.

نگارش: حسام ساکیان، عضو هیئت علمی دانشگاه هنر اسلامی تبریز، فارغ التحصیل رشته شبیه‌ساز هوشمند، دانشگاه هنر اسلامی تبریز

استاد راهنما: دکتر یونس سخاوت

 


اشتراک گذاری در شبکه های اجتماعی

ارسال یک پاسخ

لطفا دیدگاه خود را وارد کنید!
لطفا نام خود را در اینجا وارد کنید