Χρήση τεχνικών εξόρυξης γνώσης στον σχεδιασμό παιχνιδοποιημένων εφαρμογών

Abstract

The subject that the present dissertation is focusing, it is the study of the choices and the behavioral processes, in software platforms that support gamification methodology. The issue is approached by examining the behavior of electronic games users, taking under consideration users’ choices in such applications and then applying Data Mining techniques to draw conclusions, so that the interpretation of the conclusions can be used as a methodology for developing gamified applications. These can lead the designer of a gamified application, to implement scenarios, that will act by encouraging the user towards specific choices, to achieve specific goals set in the gamified application and which choices, without the proposed methodology, if not in total at least in the majority and for various reasons (exogenous or not of the system), may not have been achieved. The proposed in the current doctoral dissertation methodology is such that can be implemented in any software and hardware environment. Prerequisite is that the software where it will be applied has to be based on the gamification methodology. The proposed methodology is based on the analysis of large event log files that contain users’ interactions with the under examination electronic games. The purpose of the analysis is the mining of frequent associations of choices as complete patterns, which are impossible, due to the very large volume of data, to be identified by humans and even more to correlate them and draw conclusions. These patterns, since they contain behavioral Knowledge of the electronic games users, can help in the design of gamified applications for the effective guidance of the users towards specific paths of choices, in order to achieve the specific goals set by the gamified application in any domain (education, training, awareness, information, accreditation, etc). The methodology developed in the context of the current Thesis, is applicable in a variety of domains, such as in marketing, where promotional systems and applications are developed for the effective promotion of products/services based in the gamification methodology. The implementation of the proposed methodology in such applications, would obviously achieve maximum results through guided promotion. Another very important domain where the proposed methodology can be applied, is the one of the e-learning environments, for promoting specific personalized learning scenaria, based on user behavioral profile so that the user will be reinforced to achieve the learning objectives set for him/her by the system. Finally, it is important to note the lack of a design methodology framework for gamified applications in general. As a result, up to now, the design process is performed exclusively empirically, without taking under consideration results of evaluation of existing solutions and the possibility of reusing them. The current dissertation introduces a methodological framework (EYRISKO), which is a proposal for theoretical basis for the design of new gamified applications.

Το θέμα που πραγματεύεται η παρούσα Διδακτορική Διατριβή είναι η μελέτη των επιλογών στην συμπεριφορά ενός ανθρώπου, χρήστη μιας πληροφοριακής πλατφόρμας η οποία βασίζεται στην μεθοδολογία gamification (παιχνιδοποίηση). Το πρόβλημα προσεγγίζεται εξετάζοντας την συμπεριφορά του χρήστη ενός ηλεκτρονικού παίγνιου, μέσα από τις επιλογές του σε μία τέτοιου είδους εφαρμογή, και στην συνέχεια εφαρμόζοντας τεχνικές Εξόρυξης Γνώσης για την εξαγωγή συμπερασμάτων, ώστε η ερμηνεία τους και η απεικόνισή τους σε σενάρια να χρησιμοποιηθούν ως μεθοδολογία παιχνιδοποίησης. Αυτό μπορεί να οδηγήσει τον κάθε φορά σχεδιαστή μίας παιχνιδοποιημένης εφαρμογής στην υλοποίηση σεναρίων τα οποία μπορούν να δράσουν ενθαρρυντικά σε συγκεκριμένες επιλογές του χρήστη, προς επίτευξη συγκεκριμένων στόχων που έχουν τεθεί στην εφαρμογή αυτή και που χωρίς την ύπαρξη της προτεινόμενης μεθοδολογίας, αν όχι συνολικά τουλάχιστον σε μεγάλο μέρος και για διάφορους λόγους (εξωγενείς ή μη του συστήματος), πιθανόν να μην είχαν επιτευχθεί. Η μεθοδολογία που αναπτύχθηκε στην παρούσα Διδακτορική Διατριβή, είναι έτσι σχεδιασμένη, ώστε να μπορεί να υλοποιηθεί σε οποιοδήποτε υπολογιστικό περιβάλλον λογισμικού και υλικού. Προϋπόθεση για αυτό είναι το λογισμικό στο οποίο αυτή πρόκειται να εφαρμοστεί να βασίζεται στις αρχές της γενικότερης μεθοδολογίας της παιχνιδοποίησης (gamification). Η μεθοδολογία βασίζεται στην ανάλυση μεγάλων αρχείων καταγραφής (log files) των ενεργειών των χρηστών, που θα πρέπει να παράγονται από τα προς ανάλυση ηλεκτρονικά παίγνια. Σκοπός αυτής της ανάλυσης, είναι να εξευρεθούν συχνές συσχετίσεις επιλογών, σαν ολοκληρωμένα μοτίβα, τα οποία είναι αδύνατο, λόγω του πολύ μεγάλου όγκου δεδομένων, να τα εντοπίσει ο άνθρωπος πολύ δε περισσότερο να τα συσχετίσει και να εξάγει συμπεράσματα. Τα μοτίβα αυτά, αφού εμπεριέχουν γνώση της συμπεριφοράς του χρήστη ηλεκτρονικών παίγνιων, μπορούν να βοηθήσουν στον σχεδιασμό μίας παιχνιδοποιημένης εφαρμογής ώστε να καθοδηγεί αποτελεσματικά τους χρήστες της σε συγκεκριμένα μονοπάτια επιλογών, έτσι ώστε να επιτευχθεί ο στόχος της (για εκπαίδευση, κατάρτιση, ευαισθητοποίηση, ενημέρωση, πιστοποίηση, κλπ.). Η μεθοδολογία που αναπτύχθηκε στο πλαίσιο της παρούσας Διδακτορικής Διατριβής, είναι εφαρμόσιμη σε διάφορα πεδία εφαρμογών, όπως στο marketing όπου μπορούν να αναπτύσσονται συστήματα προώθησης προϊόντων/υπηρεσιών σε παιχιδοποιημένα περιβάλλοντα. Σε αυτές τις περιπτώσεις η εφαρμογή ενός τέτοιου συστήματος, βασισμένου στην συγκεκριμένη μεθοδολογία, θα επιτύγχανε προφανώς μέγιστα αποτελέσματα μέσω καθοδηγημένης προώθησης αυτών. Ένας άλλος πολύ σημαντικός τομέας εφαρμογής είναι αυτός του e-learning σε παιχιδοποιημένα περιβάλλοντα, έτσι ώστε να προωθεί στον χρήστη συγκεκριμένα σενάρια, ανάλογα με το συμπεριφορικό του προφίλ, προκειμένου τελικά ο χρήστης να επιτύχει τους στόχους μάθησης που του έχουν τεθεί (learning objectives). Τέλος, είναι σημαντικό να επισημανθεί η έλλειψη μεθοδολογίας σχεδιασμού παιχνιδοποιημένων εφαρμογών, γενικά. Mε αποτέλεσμα, μέχρι σήμερα, να γίνεται o σχεδιασμός αποκλειστικά εμπειρικά, χωρίς να βασίζεται σε αποτελέσματα αξιολόγησης των υφιστάμενων λύσεων και της δυνατότητας επαναχρησιμοποίησης αυτών. Η διατριβή προτείνει ένα μεθοδολογικό πλαίσιο (EYRISKO) που αποτελεί μία πρόταση θεωρητικής θεμελίωσης του σχεδιασμού νέων παιχνιδοποιημένων εφαρμογών για διαφορετικά πεδία.