Estratto della Tesi di Laurea - MIMOS · L’autismo, o meglio definito Disturbi dello Spettro...
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1 Estratto della Tesi di Laurea Il lavoro di tesi magistrale che ho condotto è centrato sull’applicazione dei concetti di Realtà Virtuale Immersiva e di Serious Game in un particolare contesto applicativo: quello dei Disturbi dello Spettro Autistico. In particolare, la tesi ha affrontato le problematiche legate ai livelli di immersione e al senso di presenza, passando per le piattaforme di sviluppo, le best practices da adottare in fase di design, i framework di design e i dispositivi tecnologici che vengono utilizzati per realizzare esperienze di tipo immersivo. Il contesto applicativo scelto, come anticipato, è quello dei Disturbi dello Spettro Autistico. L’autismo, o meglio definito Disturbi dello Spettro Autistico (DSA, in inglese Autism Spectrum Disorders, ASD) è un grave disturbo generalizzato del neurosviluppo che, nei soggetti che ne sono affetti, pregiudica le capacità di interazione e comunicazione sociale, induce comportamenti ripetitivi e stereotipati e limita drasticamente il campo di interessi, la cosiddetta triade autistica. Per queste motivazioni, una persona autistica è un soggetto che fatica ad inserirsi nel contesto sociale e la sua condizione spesso si aggrava con l’aumentare dell’età. Tali disturbi, che determinano una condizione "a spettro" eterogenea, hanno esordio nei primi tre anni di vita e possono essere accompagnati da un ritardo mentale lieve, moderato o, nel peggiore dei casi, grave. Non esiste alcuna cura specifica che determini una ripresa completa del soggetto affetto da questa tipologia di disturbi in quanto l’autismo non è una malattia e non vi è una cura: le persone autistiche vedono, sentono e percepiscono il mondo in un modo che tutt’ora non è ben chiaro. I Disturbi dello Spettro Autistico sono molto più comuni di quanto si pensa: al giorno d’oggi si superano le soglie di 1 persona su 100 in molti paesi, numero in forte crescita rispetto al passato, tant’è che negli ultimi anni si è iniziato a parlare, anche con un po’ di ingenuità, di "epidemia autistica". Infatti, tale aumento è dovuto ad una maggiore sensibilità al problema, a diagnosi precoci più efficienti e ai nuovi criteri diagnostici delineati dal DSM-V. Per via di questo notevole incremento di casi di incidenza dei Disturbi dello Spettro Autistico, una diagnosi e un trattamento precoce, efficace e coerente con le necessità del soggetto sono considerati da molti vere e proprie emergenze sanitarie. Recenti studi, condotti a partire dagli anni ’70, hanno dimostrato che l’utilizzo delle Information and Communication Technologies (ICTs) nel trattamento dei Disturbi dello Spettro Autistico può portare notevoli benefici: gli strumenti basati su ICT tipicamente coinvolgono e divertono i soggetti affetti da ASD in quanto questa tipologia di dispositivi tecnologici determina una modalità di interazione che viene accettata con più facilità data la loro alta prevedibilità e il loro linguaggio privo delle tipiche flessioni della comunicazione sociale (verbale e non). Le tecnologie ICT inoltre agiscono secondo regole prevedibili e
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Estratto della Tesi di Laurea
Il lavoro di tesi magistrale che ho condotto è centrato sull’applicazione dei concetti di Realtà Virtuale
Immersiva e di Serious Game in un particolare contesto applicativo: quello dei Disturbi dello Spettro
Autistico. In particolare, la tesi ha affrontato le problematiche legate ai livelli di immersione e al senso di
presenza, passando per le piattaforme di sviluppo, le best practices da adottare in fase di design, i
framework di design e i dispositivi tecnologici che vengono utilizzati per realizzare esperienze di tipo
immersivo. Il contesto applicativo scelto, come anticipato, è quello dei Disturbi dello Spettro Autistico.
L’autismo, o meglio definito Disturbi dello Spettro Autistico (DSA, in inglese Autism Spectrum
Disorders, ASD) è un grave disturbo generalizzato del neurosviluppo che, nei soggetti che ne sono
affetti, pregiudica le capacità di interazione e comunicazione sociale, induce comportamenti ripetitivi e
stereotipati e limita drasticamente il campo di interessi, la cosiddetta triade autistica. Per queste
motivazioni, una persona autistica è un soggetto che fatica ad inserirsi nel contesto sociale e la sua
condizione spesso si aggrava con l’aumentare dell’età. Tali disturbi, che determinano una condizione
"a spettro" eterogenea, hanno esordio nei primi tre anni di vita e possono essere accompagnati da un
ritardo mentale lieve, moderato o, nel peggiore dei casi, grave.
Non esiste alcuna cura specifica che determini una ripresa completa del soggetto affetto da questa
tipologia di disturbi in quanto l’autismo non è una malattia e non vi è una cura: le persone autistiche
vedono, sentono e percepiscono il mondo in un modo che tutt’ora non è ben chiaro. I Disturbi dello
Spettro Autistico sono molto più comuni di quanto si pensa: al giorno d’oggi si superano le soglie di 1
persona su 100 in molti paesi, numero in forte crescita rispetto al passato, tant’è che negli ultimi anni
si è iniziato a parlare, anche con un po’ di ingenuità, di "epidemia autistica". Infatti, tale aumento è
dovuto ad una maggiore sensibilità al problema, a diagnosi precoci più efficienti e ai nuovi criteri
diagnostici delineati dal DSM-V. Per via di questo notevole incremento di casi di incidenza dei Disturbi
dello Spettro Autistico, una diagnosi e un trattamento precoce, efficace e coerente con le necessità del
soggetto sono considerati da molti vere e proprie emergenze sanitarie.
Recenti studi, condotti a partire dagli anni ’70, hanno dimostrato che l’utilizzo delle Information and
Communication Technologies (ICTs) nel trattamento dei Disturbi dello Spettro Autistico può portare
notevoli benefici: gli strumenti basati su ICT tipicamente coinvolgono e divertono i soggetti affetti da
ASD in quanto questa tipologia di dispositivi tecnologici determina una modalità di interazione che viene
accettata con più facilità data la loro alta prevedibilità e il loro linguaggio privo delle tipiche flessioni della
comunicazione sociale (verbale e non). Le tecnologie ICT inoltre agiscono secondo regole prevedibili e
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le informazioni che forniscono sono chiare, strutturate e non ambigue. Le modalità di intervento
terapeutico basate su ICT, in grado di produrre un ambiente sintetico entro cui il soggetto affetto da
ASD può svolgere la sua "terapia", sono risultate, dagli studi condotti negli ultimi anni, quelle che hanno
indotto i risultati migliori rispetto le modalità di intervento tradizionali.
In quest’ottica nasce il TetaLab, laboratorio multidisciplinare nato all’interno dell’Università degli
Studi dell’Aquila, basato sulla collaborazione del Dipartimento di Ingegneria e Scienza dell’Informazione
(DISIM) con il Dipartimento di Scienze Cliniche Applicate e Biotecnologiche (DISCAB), insieme al Centro
di Riferimento Regionale per l’Autismo della regione Abruzzo (CCRA). Il team multidisciplinare
comprende psicologi, medici, ICT-experts e giovani con ASD ad alto funzionamento, di età compresa
fra i 15 e i 23 anni, coinvolti secondo un approccio di progettazione di tipo partecipativo che include
anche le loro famiglie con il ruolo di informant. Uno degli obiettivi portato avanti dal TetaLab è quello di
realizzare un Serious Game finalizzato all’acquisizione di social skills da parte di bambini affetti da ASD
di età superiore ai 13 anni. Durante il periodo in cui ho lavorato al progetto di tesi ho avuto modo di
partecipare agli incontri del team, ai focus group e alle varie sperimentazioni che sono state realizzate,
nel ruolo di junior researcher.
L’obiettivo del lavoro di tesi da me portato avanti si incastra in questo contesto, in quanto prevede
nello specifico la sperimentazione delle capacità della realtà virtuale, in particolare la realtà virtuale
immersiva, nell’acquisizione delle social skills nei soggetti affetti dai disturbi dello spettro autistico, al
fine di valutarne le potenzialità. Il lavoro di tesi ha prodotto come risultato finale un prototipo di un serious
game in realtà virtuale immersiva, finalizzata all’acquisizione di una particolare social skill, ovvero
insegnare ai soggetti affetti da ASD come presentarsi correttamente ad una persona che vedono per
la prima volta.
In fase preliminare del lavoro, inoltre, è stato necessario studiare le principali ICT sviluppate e
adottate nel trattamento dei ASD negli ultimi 40 anni di ricerca in questo campo, concentrando
l’attenzione su quali features hanno influenzato maggiormente l’apprendimento e la qualità del
trattamento stesso. Dallo studio è emerso che lo strumento tecnologico che ha determinato i più
significativi risultati benefici sull’apprendimento dei soggetti con ASD è la realtà virtuale immersiva
caratterizzata da un livello di immersione moderato/alto, realizzabile adottando particolari best
practices, emerse dallo studio dello stato dell’arte, e utilizzando visori HMD o sistemi CAVE. È stato
quindi necessario comparare le tecnologie a mia disposizione, in termini di usabilità e accettabilità, per
poter scegliere quello che fosse maggiormente indicato per le necessità e gli obiettivi del mio lavoro di
tesi.
Invece, lo strumento metodologico che è risultato più promettente in questo senso è la tipologia di
gioco denominata Serious Game. È stato quindi necessario approfondire questo aspetto e valutare il
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relativo stato dell’arte per poter individuare quali fossero gli elementi di design e i framework che meglio
si prestano per il raggiungimento dell’obiettivo finale.
Il passo successivo è stato quello di studiare ed analizzare criticamente il prototipo preesistente,
alla luce di quanto appreso durante gli studi preliminari precedentemente illustrati: dalle carenze
progettuali emerse e dalle linee guida delineate in fase di progettazione è stato possibile proseguire con
la fase implementativa del prototipo, realizzata utilizzando come motore di gioco Unity 2017 e C# come
linguaggio di programmazione.
Il lavoro ha previsto quindi una riprogettazione, in chiave serious game e in realtà virtuale immersiva
del minigioco desktop virtual reality based (DVR-based) “Impariamo a presentarci”, utilizzando le
tecnologie VR-HMD (Virtual Reality - Head Mounted Display), ovvero visori per la realtà virtuale, e
applicando alcuni principi di progettazione tali da rendere l’esperienza di gioco quanto più immersiva e
coinvolgente possibile, caratteristiche che hanno mostrato negli studi e nelle ricerche precedenti un alto
tasso di influenza delle prestazioni e dei risultati determinati.
Il lavoro di tesi da me condotto ha visto uno studio approfondito delle tecniche e delle best practices,
suggerite e/o adottate dalla letteratura e dai maggiori produttori di hardware/software, tali da rendere
l’esperienza di gioco quanto più efficace ed efficiente nell’acquisizione di skills all’interno dell’ambiente
virtuale. È emerso infatti che tanto più l’esperienza di realtà virtuale immersiva è coinvolgente e
avvolgente, tale da generare un alto senso di presenza e di immersione nell’ambiente sintetico, tanto
più le abilità e le competenze acquisite saranno generalizzabili nel mondo reale.
A valle degli studi condotti è stato possibile delineare un’architettura di gioco tale da poter essere
utilizzata in futuro per la realizzazione di ulteriori moduli di gioco da incastrarsi nei progetti portati avanti
dal TetaLab.
La versione estesa della tesi di laurea è sostanzialmente strutturata in tre parti:
• Nella Parte I (Gli Strumenti) sono stati illustrati quelli che sono gli strumenti, tecnologici e
metodologici, utilizzati nello sviluppo del prototipo oggetto di questo lavoro di tesi;
• Nella Parte II (Il Contesto Applicativo) è stato presentato lo studio dello stato dell’arte relativo
al contesto applicativo, quindi è stato descritto cosa si intende per Disturbi dello Spettro
Autistico e quali sono le modalità di intervento ICT utilizzati nel trattamento di questa
tipologia di disturbi che sono stati oggetto della ricerca a partire dagli anni ’70;
• Nella Parte III (Problema e sua Soluzione) sono stati presentati gli studi e le esperienze
condotte da me all’interno del TetaLab (il mio ruolo era quello di Junior Researcher), ovvero
lo studio e l’analisi critica del prototipo precedente sviluppato all’interno del TetaLab
condotto alla luce di quanto emerso della letteratura e lo studio di usabilità dell’Oculus RiftTM,
tecnologia prescelta per lo sviluppo di questo lavoro di tesi.
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In chiusura, ho concluso in maniera chiara l’argomentazione di questo lavoro di tesi magistrale e
sono stati delineati alcuni spunti progettuali da adottare nel design del prototipo successivo all’interno
del TetaLab.
Questo lavoro di tesi di laurea può essere visto come una proposta di framework di sviluppo di un
serious game, in realtà virtuale immersiva, per i soggetti affetti da ASD che si pone come obiettivo quello
di insegnare alcune social skills a questa particolare classe di utenza.
Qui di seguito è stato presentato il sommario della tesi di laurea completa e, successivamente, sono
stati riportati alcuni passi dalla tesi di laurea completa.
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Sommario
Introduzione
1. Percorso di Progettazione
1.1 Le attività del processo User Centered Design
Parte I - Gli Strumenti
2. Gli Strumenti Tecnologici: La Realtà Virtuale Immersiva
2.1 Definizione
2.2 Immersione e Senso di Presenza
2.3 Gli Effetti Collaterali della Realtà Virtuale Immersiva
2.3.1 Motion Sickness
2.4 Linee guida per la progettazione di esperienze immersive di realtà virtuale
2.4.1 Effetti Fisici e Igiene
2.4.2 Physical Foundation
2.4.3 Basic Realism
2.4.4 Beyond Novelty
3. Gli Strumenti Tecnologici: Virtual and Augmented Reality Technologies
3.1 Virtual Reality Technology: Oculus RiftTM
3.1.1 Hardware
3.1.2 Requisiti di Sistema
3.1.3 Controller per l’Oculus RiftTM
3.2 Virtual Reality Technology: HTC VIVE
3.2.1 Hardware
3.2.2 Requisiti di Sistema
3.3 Confronto tra Oculus RiftTM e HTC Vive
3.3.1 Prezzo e Requisiti
3.3.2 Installazione
3.3.3 Ergonomia
3.3.4 Prestazioni
3.3.5 Conclusione
3.4 Augmented Reality Tecnology: Microsoft Hololens
3.4.1 Scheda tecnica del prodotto
3.5 LeapMotion
3.5.1 Hardware
3.5.2 Software
4. Lo Strumento Metodologico: Serious Game
4.1 Definizione
4.2 Aspetti Pedagogici
4.3 Sfida Progettuale
4.4 Un framework concettuale: Le Six Facet
4.5 Elementi di Design Principali di un Serious Game: Serious Game Design Assessment Framework
4.5.1 Scopo-Purpose
4.5.2 Contenuto/Informazioni - Content/Information
4.5.3 Meccanica - Mechanic
4.5.4 Narrazione e Personaggi - Storytelling and Characters
4.5.5 Obiettivi-Goals
4.5.6 Feedback/Ricompense - Rewards
4.5.7 Livelli con difficoltà crescente – Learning Curve
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4.5.8 Possibilità ̀ di Scegliere – Settings
4.5.9 Estetica/Grafica - Aesthetics/Graphics
4.5.10 Framing
Parte II – Il contesto applicativo
5. Il Contesto Applicativo
5.1 Disturbi dello Spettro Autistico
5.2 Vantaggi nell’utilizzo dell’ICT
5.2.1 Linee Guida Fondamentali
5.3 Classificazione delle Modalità di Intervento ICT-Based Esistenti
5.3.1 Computer-based
5.3.2 Virtual Environment
5.3.3 Augmented Reality
5.3.4 Serious Game
5.4 Modalità di sviluppo degli Interventi ICT-Based
5.4.1 Best Practices
5.4.2 Modifiche apportate a SW pre-esistenti
5.4.3 Team di sviluppo multidisciplinare
5.5 Modalità di valutazione dei risultati determinati dall’utilizzo di interventi ICT-Based
Parte III - Problema e sua Soluzione
6. Studi ed esperienze preliminari
6.1 TetaLab
6.2 Il Prototipo Pre-Esistente DVE-based
6.2.1 Analisi del Prototipo Pre-esistente
6.3 Le nostre Research Questions
6.4 Studio di Usabilità
7. Progettazione e Sviluppo del Serious Game nel contesto applicativo selezionato
7.1 Progettazione del Serious Game nel contesto applicativo selezionato
7.2 Laboratorio
7.2.1 Computer e kit Oculus RiftTM
7.2.2 Motore di Gioco
7.3 Sviluppo del Serious Game nel contesto applicativo selezionato
7.3.1 Creazione del Progetto
7.3.2 Importare i package
7.3.3 Modifiche introdotte nelle scene di personalizzazione
7.3.4 Modifiche introdotte nella Scena Iniziale
7.3.5 Scene di Login e Registrazione
7.3.6 Scena di Gioco
7.3.7 Assegnazione del premio
7.4 Screenshot del prototipo
8 Conclusioni e Sviluppi Futuri
8.1 Conclusioni
8.2 Future Works
Appendice A - Stato dell’Arte: Disturbi dello Spettro Autistico (ASD)
Appendice B - Codici Sorgente
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Parte I – Gli strumenti
Gli Strumenti Tecnologici: La Realtà Virtuale Immersiva
Dare una definizione unica e precisa di realtà virtuale non è affatto semplice in quanto è un termine
aperto a diverse interpretazioni, sia scientifiche che tecnologiche. Sebbene ci siano alcune differenze
tra queste definizioni, sono assolutamente equivalenti, definiscono tutte un ambiente virtuale generato
per mezzo del computer nel quale l’utente può interagire con esso, e vedere i risultati delle sue
interazioni per mezzo di stimoli visivi e sonori immersivi. I concetti chiave che costituiscono la base della
realtà virtuale possono essere considerati l’immersione e il senso di presenza, ovvero i due poli lungo i
quali il senso di esperienza virtuale si esprime. Alcuni studi [185] sostengono che meno si è consapevoli
della mediazione del medium, più alto può essere considerato il senso di presenza, altri [194] che è
l’elevata qualità grafica e la capacità di offrire all’utente sensazioni quanto più analoghe a quelle
sperimentabili nel mondo reale, a determinare l’idea di essere dislocati in un ambiente diverso da quello
fisico, e dunque a definire il concetto di presenza.
Il termine immersione fa dunque riferimento alla capacità di un ambiente virtuale di "assorbire" i sensi e
di coinvolgere le capacità percettive e le risorse cognitive di un utente, determinando così una
condizione di isolamento dal mondo reale. Viene definito da Slater e Wilbur [194] come segue:
“Il grado oggettivo secondo il quale un sistema in realtà virtuale proietta gli stimoli sui recettori sensoriali
dell’utente, in modo tale che siano quanto più estensivi, congruenti, avvolgenti, vividi, interattivi, e
informanti della trama”
Le caratteristiche dell’immersione vengono descritte come segue:
1. Estensione - è la quantità di tipi di stimoli sensoriali forniti all’utente, come visivi, uditivi, fisici,
etc.;
2. Congruenza - è la corrispondenza tra stimoli forniti all’utente e gli stimoli che arrivano al suo
cervello (per esempio, l’inclinazione della testa a destra e l’appropriata inclinazione della testa
del giocatore nell’applicazione);
3. Avvolgimento - gli stimoli sono di tipo panoramico, per esempio una larga FOV (in inglese Field
Of View, in italiano può essere tradotto con campo visivo), un audio stereo o un tracciamento a
360°;
4. Vividezza - la qualità degli stimoli trasmessi, come ad esempio una buona risoluzione, la luce, il
frame rate, etc.;
5. Inclusione - indica la misura in cui la realtà fisica è esclusa.
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L’immersione è solo la tecnologia che ha il potenziale di coinvolgere gli utenti nell’esperienza in VR.
Tuttavia, rimane solo una parte dell’esperienza VR che necessita anche di un essere umano per
percepire e interpretare gli stimoli artificiali presentati. L’immersione può dirigere la mente, ma non riesce
a controllarla, come l’utente sperimenta soggettivamente l’immersione è conosciuto come senso di
presenza.
Il senso di presenza è strettamente correlato alla percezione di coerenza con l’ambiente virtuale
circostante. Esso è frutto della congruenza tra le aspettative e le previsioni che un utente elabora, e
quante di queste aspettative si realizzano nell’ambiente in cui egli si muove.
Gli effetti collaterali della realtà virtuale immersiva
Un problema medico o un effetto nocivo per la salute è un qualsiasi problema causato da un sistema
o un’applicazione in realtà virtuale che degrada la salute dell’utente come:
• Nausea
• Affaticamento oculare
• Mal di testa
• Vertigini
• Lesioni fisiche.
Le cause di questi effetti includono:
• La percezione di un proprio movimento attraverso l’ambiente o della scena stessa
• Una calibrazione scorretta dei sistemi di rilevamento della posizione
• La latenza
• Ostacoli fisici
• Una scarsa igiene.
Non si potranno mai eliminare in pieno tutti gli aspetti negativi legati alla VR per tutti gli utenti, ma
andando a capire i problemi e perché sorgono, si possono progettare sistemi o applicazioni in realtà
virtuali che almeno riducono la loro gravità e la loro durata.
Linee guida per la progettazione di esperienze immersive di realtà virtuale
La trattazione della seguente sezione è tratta dallo studio condotto dalla Intel [82] e dallo studio di altre
pubblicazioni al fine di ottenere una panoramica completa delle best practices da adottare nello sviluppo
di applicazioni basate sulla realtà virtuale immersiva. Come con molte nuove tecnologie, è facile
implementare applicazioni in realtà virtuale che abbiano un aspetto interessante ed innovativo in
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superficie che, tuttavia, presentano difetti fatali che rendono impraticabile l’esperienza immersiva nella
realtà virtuale: fortunatamente, questo rischio è, ad oggi, evitabile. La realtà virtuale infatti è stata
studiata attentamente e una serie di ricerche sulla fisiologia e sulle risposte degli utenti finali a molti tipi
di software di realtà virtuale ha rivelato un chiaro insieme di linee guida per la creazione di esperienze
VR di successo che sfruttano al massimo la tecnologia. Inoltre, Intel® ha portato a termine uno sforzo
significativo per estendere la ricerca sulla realtà virtuale. In questo sforzo, i ricercatori hanno osservato
le esperienze iniziali e continuative degli utenti finali con una varietà di attività di realtà virtuale, seguite
da sessioni di debriefing dettagliate e questionari per scoprire i fattori specifici che hanno reso le loro
esperienze piacevoli. Una scoperta chiave è stata un’alta correlazione statistica tra il godimento e il
livello di immersione. La ricerca ha anche rivelato diversi aspetti dei giochi e degli ambienti strettamente
correlati con l’immersione, e quindi sono cruciali per estendere tale sensazione [82]. I risultati combinati
di ricerche esistenti e nuove hanno portato a queste linee guida per la creazione di esperienze di VR
immersive. Queste linee guida si fondono l’una sull’altra, con ogni livello che consente di avanzare al
successivo. Le linee guida rientrano naturalmente in tre categorie:
• Physical Foundation - Rende possibile l’immersione in un mondo virtuale utilizzando la
tecnologia che protegge l’utente della realtà virtuale da eventuali infortuni mentre indossa il
dispositivo; comodamente privo di dolori dovuti all’ergonomia dell’hardware e privo di cinetosi;
e non distratto da immagini e suoni non collegati che fuoriescono dal mondo esterno.
• Basic Realism - Rende il mondo virtuale reale realizzando video 3D, audio realistico, controlli
intuitivi per manipolare l’ambiente e risposte naturali alle azioni dell’utente nel mondo virtuale.
• Beyond Novelty - Mantiene l’immersione viva e coinvolgente, anziché essere semplicemente
impressionante, consentendo l’interazione con quasi tutto nel mondo virtuale. Offre anche un
buon contenuto o gameplay indipendente dalla tecnologia, rendendo le interazioni VR
fondamentali per l’esperienza e facilitando l’utente in modo rapido e agevole nel mondo virtuale.
Parte III – Problema e sua soluzione
Progettazione e Sviluppo del Serious Game nel contesto applicativo selezionato
Il prototipo progettato e sviluppato all’interno di questo lavoro di tesi magistrale nasce come evoluzione
di un prototipo preesistente DVE-based.
Progettazione del Serious Game nel contesto applicativo selezionato
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La progettazione dell’applicazione è stata fortemente influenzata dallo studio della letteratura esistente
circa le ICT esistenti per il trattamento dei disturbi dello spettro autistico e dalle attività condotte
all’interno del TetaLab, in particolare dall’esperienza relativa allo studio comparativo, presentato nella
Sezione 6.4 della tesi completa, e dai requisiti pedagogici delineati dalle PSY experts. La sottoscritta,
la Prof.ssa Laura Tarantino, la Dott.ssa Tania Di Mascio e il Prof. Giovanni De Gasperis abbiamo
progettato il prototipo, oggetto di questo lavoro di tesi magistrale, durante diversi incontri, scambi di
idee, sessioni di brainstorming e sessioni di design partecipativo con i ragazzi affetti da ASD coinvolti
nelle attività del TetaLab, durante i quali abbiamo definito delle linee guida che avrei successivamente
dovuto rispettare nello sviluppo del prototipo:
1. Il prototipo è un Serious Game finalizzato all’acquisizione di social skills da parte di bambini,
affetti da ASD ad alto funzionamento, di età superiore ai 13 anni (Prima Facet: Pedagogical
Objectives del framework Six Facet [127].
2. All’interno del Serious Game, al momento, è previsto un solo minigioco, "Impariamo a
Presentarci", ovvero una trasposizione in realtà virtuale immersiva del prototipo preesistente
al quale dovranno essere apportate modifiche dal punto di vista delle meccaniche di gioco
(Mechanics, elemento di design del framework SDGA [140])e delle modalità di interazione
con la l’ambiente virtuale (Terza Facet: Interaction with the Simulation del framework Six
Facet [127]), oltre che accorgimenti audio/video al fine di realizzare l’esperienza immersiva
migliore, seguendo per quanto possibile le linee guida delineate nella sezione precedente.
La metodologia di progettazione e sviluppo dovrà essere di tipo modulare, ovvero dovrà
consentire successivamente l’inserimento di ulteriori moduli di gioco, ovvero altri minigiochi,
con le medesime finalità educative, in maniera agile.
3. La trama narrativa all’interno della quale è ambientato il Serious Game dovrà essere ben
chiara e distinguibile nel contesto di gioco (Fiction and Narrative, elemento di design previsto
dal framework SGDA [140]. Alla luce di quanto emerso dalle sessioni di design partecipativo
con i ragazzi affetti da ASD coinvolti all’interno delle attività del TetaLab e dal Know-How
delle PSY experts, è stata proposta da me l’ambientazione spaziale, e in seguito ad un
incontro con i ragazzi e le PSY experts, è stata delineata la seguente trama narrativa:
Il giocatore è un alieno, che si trova costretto, per varie vicissitudini, a trasferirsi sul pianeta
Terra. Dovrà quindi potersi mimetizzare al meglio in questo nuovo mondo che diventerà la sua
nuova casa, cioè dovrà apprendere gli usi e i costumi, le convenzioni sociali e i comportamenti
più adeguati da adottare in varie situazioni sociali. Ad aiutarlo in questa impresa ci sarà un
mentore/guida terrestre, che insegnerà tutto quello che c’è da sapere all’alieno.
4. Il livello di immersione scelto per il prototipo deve essere moderato/alto (facendo riferimento
alla Sezione 2.2 della tesi completa) e dovrà essere realizzato utilizzando la tecnologia
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dell’Oculus RiftTM (esperienza di gioco di tipo immersive virtual reality, far riferimento al
Capitolo 2 della tesi completa);
5. I concetti di immersione e senso di presenza, descritti nella Sezione precedente, devono
essere supportati in maniera significativa, al fine di ottenere un’esperienza di gioco
immersiva ed altamente coinvolgente:
a. L’utente deve potersi muovere in sicurezza durante l’esperienza di gioco e deve
essere consapevole dei rischi in cui potrebbe incorrere. È stato quindi necessario
realizzare un ambiente nel cui sperimentare le sessioni di realtà virtuale immersiva in
maniera attenta, delineando in maniera precisa l’area di gioco e informare i
partecipanti delle possibili problematiche fisiche relative alla cyber-sickness che
sarebbero potute insorgere durante l’esperienza, come descritto nella Sezione 2.4.2
della tesi completa;
b. L’utente deve sentirsi a suo agio indossando l’headset e tenendo in mano il
controller. Per questo motivo, durante le sessioni in realtà virtuale immersiva, il mio
ruolo è stato anche quello di controllare che l’headset fosse ben indossato da parte
del partecipante e in fase di scelta del controller migliore ho optato per i Controller
Oculus Touch, in quanto sono molto confortevoli e hanno limitazioni inferiori rispetto
il dispositivo Leap Motion, criticato dai partecipanti allo studio comparativo per via
dei suoi molteplici bug di funzionamento.
c. Adottare delle strategie di movimento all’interno della realtà virtuale tali da evitare
l’insorgere della Motion Sickness (descritta nel dettaglio nella Sezione 2.3.1 della tesi
completa). Inizialmente il prototipo prevedeva infatti una modalità di movimento di
tipo naturale, determinata dal controller Oculus Touch, così come avviene nei
tradizionali giochi da console, ma in fase di test preliminari del prototipo con un
campione di soggetti con sviluppo tipico ha indotto, in alcuni di essi, un forte senso
di nausea, la cosiddetta Motion Sickness (descritta nel dettaglio nella Sezione 2.3.1
della tesi completa). Tra le svariate soluzioni presenti in letteratura, quella che è
sembrata funzionare meglio è il Teletrasporto, che va ad eliminare il conflitto
sensoriale dato dal movimento nella VR: il giocatore punta con lo sguardo il punto
che vuole raggiungere, preme il tasto A del controller Oculus Touch e viene
"teletrasportato" nella posizione prescelta.
d. È necessario introdurre all’interno dell’ambientazione sintetica una colonna sonora
audio coerente e attinente con lo scenario circostante, per inquadrare al meglio il
contesto e prevenire le distrazioni generate dal mondo reale. Analizzando varie
tracce di suoni ambientali, ho prescelto, per i due scenari presenti all’interno del
minigioco, quelle che mi sono sembrate più realistiche e attinenti per le due
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ambientazioni presenti (i rumori tipici di un parco, con il vento e gli uccelli che
cinguettano per la città, e il rumore del vento, delle onde e dei gabbiani per l’isola)
(far riferimento alla Sezione 2.4.3 della tesi completa).
e. Prevedere all’interno dello scenario di gioco delle azioni da parte del mentore/guida
coerenti con le attività correnti del giocatore all’interno della realtà virtuale, al fine di
accrescerne il senso di presenza (far riferimento alla Sezione precedente). Il
mentore/guida dovrà essere in grado di parlare con il giocatore nel caso in cui:
i. Il giocatore è vicino a lui;
ii. Il giocatore non ha interagito con lui all’interno dell’ambiente di gioco e, di
conseguenza, lo invita ad avvicinarsi;
iii. Il giocatore non gli presta attenzione, non lo guarda, e quindi cerca di attirare
la sua attenzione richiamandolo.
6. Prevedere all’interno del Serious Game la presenza di un modulo di design dedicato al
prologo (elemento di design previsto dal framework delineato da Annetta, Lamb e Bronack
[4]); Ho scelto di affidare il ruolo di prologo ad un video introduttivo iniziale del gioco, tale da
introdurre la trama narrativa del gioco, che contestualizzerà i vari livelli e le attività di gioco;
7. L’utente dovrà potersi autenticare all’interno dell’applicazione o eventualmente registrarsi,
al fine di realizzare una sua profilazione, che potrà essere utilizzata in fasi successive di
evoluzione del prototipo;
8. In seguito alla conclusione positiva di ogni minigioco, il mentore/guida assegnerà al
giocatore due tipologie di premi, un premio di tipo engagement e uno di tipo assessment.
Ad esempio, abbiamo ipotizzato come premio un accessorio, un capo di abbigliamento,
una decorazione, per accentuare il processo di antropomorfizzazione del protagonista del
gioco, e un superpotere, come volare, correre velocemente, etc.
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Il flusso di gioco del Serious Game si articolerà nel modo seguente, come rappresentato nella figura seguente:
Figura 1: Flusso di gioco del prototipo
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Alcune schermate del prototipo:
Figura 2: Screenshot della schermata principale
Figura 3: Screenshot della schermata in cui è visibile l'area dedicata ai premi
Figura 4: Screenshot della schermata relativa all'autenticazione dell'utente
Figura 5: Screenshot della schermata di personalizzazione dello scenario
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Figura 6: Screenshot della schermata di personalizzazione dell'avatar
Figura 7: Screenshot della schermata di personalizzazione del mentore/guida
Figura 8: Screenshot della schermata di gioco: Città
Figura 9: Screenshot della schermata di gioco in cui sono visibili le carte
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Figura 10: Screenshot della schermata di gioco in cui è presente uno dei due aiutanti
Figura 11: Screenshot della schermata di gioco relativa all'assegnazione dei premi
Conclusioni e Sviluppi Futuri
Gli studi preliminari dello stato dell’arte relativo alle modalità di trattamento dei Disturbi dello Spettro
Autistico hanno dimostrato come le ICT hanno un ruolo determinante sui risultati ottenuti dai soggetti
affetti da questa tipologia di disturbo. Dallo studio è emerso inoltre come tra queste modalità di
trattamento ICT-based spicchino tra le altre, per via delle prestazioni e dei risultati di apprendimento,
quelle che utilizzano i principi tecnologici della realtà virtuale immersiva e le metodologie dei Serious
Game. In quest’ottica, il team multidisciplinare del TetaLab sta sviluppando, seguendo un approccio
progettuale di tipo User Centered Design e di tipo Partecipatory Design, un Serious Game finalizzato
all’acquisizione di Social Skills da parte di bambini e ragazzi affetti dai Disturbi dello Spettro Autistico. È
in tale percorso di ricerca e sperimentazione che si inserisce questo lavoro di tesi magistrale, nato con
lo scopo di "trasportare" il precedente prototipo, di tipo DVE-based, in realtà virtuale immersiva,
procedendo nella progettazione e nello sviluppo seguendo le best practices e le direttive delineate dalla
letteratura emersa durante gli studi preliminari. In tale contesto di sviluppo si innesta anche la mia
esperienza condotta all’interno del TetaLab nel ruolo di Junior Researcher, nello studio circa l’usabilità,
l’accettabilità e l’engagement dell’Oculus RiftTM. È stato quindi possibile progettare e sviluppare il
prototipo, oggetto di questa tesi di laurea magistrale, seguendo la filosofia di progettazione User
Centered Design, i cui passi sono stati determinati dallo studio dello stato dell’arte emerso a partire
dagli anni ’70 circa le modalità di intervento ICT, dallo studio del concetto di realtà virtuale immersiva e
di quelle che sono le linee guida delineate per lo sviluppo di applicazioni IVR-based, dallo studio dello
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stato dell’arte relativo ai Serious Game, dallo studio e dall’analisi del precedente prototipo sviluppato
all’interno del TetaLab, dallo studio comparativo delle tecnologie esistenti in grado di determinare
esperienze di gioco di tipo immersive, dall’esperienza relativa allo studio comparativo circa l’usabilità
condotto all’interno del TetaLab. Il prototipo finale, sottoposto ai ragazzi affetti da ASD coinvolti
attivamente nelle attività del TetaLab, ha riscosso pareri fortemente positivi, generando un alto tasso di
engagement e di concentrazione. La grafica e la trama sottoposta loro ha ottenuto un ottimo feedback
e ha indotto in loro, e di rimbalzo a me e a tutto il team del TetaLab, numerosi altri spunti di sviluppo
con lo scopo di procedere, nel futuro prossimo, con il completamento del Serious Game, oggetto della
ricerca del TetaLab.
Future Works
La progettazione del prototipo oggetto di questa tesi di laurea magistrale segue un processo di
progettazione di tipo User Centered Design e di tipo Partecipatory Design, filosofie di progettazione
interattive ed iterative, in cui i feedback degli utenti finali durante le fasi di testing divengono punti di
ispirazione e spunti di evoluzione del progetto stesso. Per questo motivo, la progettazione del prototipo
deve essere tale da consentire in futuro l’accrescimento del numero dei moduli di gioco previsti
all’interno del Serious Game, oggetto attuale di ricerca all’interno del TetaLab, ognuno finalizzato
all’acquisizione di ulteriori Social Skills da parte di bambini di età superiore ai 13 anni affetti da Disturbi
dello Spettro Autistico.
Si potrebbe inoltre pensare ad una "riorganizzazione" degli elementi di design del Serious Game,
seguendo un approccio progettuale tipico degli e-learning systems, caratterizzato dalle seguenti
"macro-fasi":
• Login - autenticazione dell’utente e sua profilazione in termini di capacità e competenze;
• Teaching/Learning - facendo riferimento al prototipo oggetto di questa tesi, il mentore/guida
insegna (ad esempio con un video) al giocatore il comportamento adeguato da attuare quando
ci si presenta ad una persona sconosciuta. Per realizzare l’assessment della skill potrebbero
essere utilizzate le stesse carte utilizzate in questo prototipo, introducendo alcune variazioni, ad
esempio ad ogni carta potrebbe essere associato un video in cui viene mostrata una persona
che mette in atto il comportamento raffigurato. Se la scelta della carta viene sbagliata una volta,
il mentore/guida darà un suggerimento per aiutare il giocatore nella scelta della carta adeguata;
Se la scelta della carta viene sbagliata due volte verrà sottoposto al giocatore un video nel quale
potrà osservare il comportamento adeguato da sostenere quando ci si presenta ad una persona
sconosciuta: Se la scelta è corretta, si passa alla fase di gioco successiva.
• Testing - facendo riferimento al prototipo oggetto di questa tesi, il mentore/guida in questa fase
darà al giocatore un avatar con sembianze terrestri per poter mettere in pratica l’abilità appena
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acquisita. Inviterà quindi il giocatore, rappresentato all’interno del virtual environment dall’avatar
selezionato, a recarsi in un punto dell’ambientazione (ad esempio una piazza, un locale, etc.)
nel quale sono presenti alcune persone e dovrà presentarsi a loro correttamente. Il giocatore
quindi potrà testare l’abilità appena acquisita e potrà presentarsi alle persone, potrà ad esempio
fare "hand-shake" (che potrà essere "osservato" mediante un sistema di rilevamento delle
gesture integrato nel sistema di gioco) e potrà dire a voce alta una frase, scelta tra alcune
disponibili e rese visibili all’interno della realtà virtuale (che potrà essere "valutata" mediante un
sistema di rilevamento vocale, integrato nel sistema di gioco). Se il giocatore sarà in grado di
presentarsi adeguatamente, si potrà considerare acquisita la social skill.
Un ulteriore modifica che potrebbe essere apportata al Serious Game è relativa alle modalità di
gioco e alla eventuale presenza di altre persone all’interno del soggetto (oltre il giocatore, il
mentore/guida e gli aiutanti). Si potrebbe infatti ipotizzare all’interno del Serious Game, composto da
vari minigiochi, una progressione dal punto di vista della modalità di gioco, ovvero si potrebbe
progettare in maniera tale che, nei minigiochi iniziali, il giocatore non possegga un corpo terrestre e,
man mano che acquisisce nuove abilità, la modalità di gioco passa da First Person a Third Person,
procedendo lungo un processo di antropomorfizzazione dell’alieno, protagonista del gioco. Per quanto
riguarda invece la presenza di ulteriori persone all’interno del virtual environment, si potrebbe ipotizzare
che inizialmente, nei primi minigiochi, lo scenario sia privo di forme di vita (sia animali che umane), oltre
che il giocatore, il mentore e gli aiutanti. Man mano che si procede lungo la linea progressiva di gioco,
lo scenario si potrà riempire di nuovi soggetti, prima animali e poi umani; in fase "finale" non si può
escludere di rendere la realtà virtuale immersiva, nel quale avviene l’esperienza di gioco, collaborativa,
ovvero che gli altri avatars presenti all’interno dello scenario di gioco siano "animati" da altre persone
reali.
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