Building a cognitive gaming platform : User centric gaming experiences with organic movement

Abstract

The increasing focus on efficiency and optimizing the way people think and work has led to a new area of serious gaming – cognitive games. The rise of modern web rendering technologies has enabled the creation of visually interesting cognitive games on browser based technologies. The goal of this study was to assess the applicability of using modern browser technologies to create a user centric cognitive gaming platform and the use of mathematical formulas in organic rendering.

The approach discusses the current market situation and the products and methods of cognitive gaming as well as the technologies involved. The user centric approach is studied through user experience design as well as graphic design and animation aspects. The reference implementation is project CCA; a user centric cognitive gaming platform built on top of Adobe Flash that uses seemingly organic movement rendering.

The technical implementation is discussed from the platform client-server aspect as well as an overview of the structure of the front end architecture. The rendering engine methods go through the 2D –based rendering of mathematical formulas, the use of continuous Bezier curves in organic movement and the creative ways of using Perlin noise to generate textures as well as movement. Optimization of complex rendering and platform building is an essential part of the process.

The results show the viability of using modern browser based technologies in the creation of a cognitive gaming platform. Through the use of optimization and creative mathematical solutions, as well as tending to user experience needs a successful product is built. The project platform is used in medical trials, as well as the Science Changing the World Exhibition shown in science centers around Europe. This study stands as a testament to the possibilities of cognitive end user training and a guide on the aspects of building a suc-cessful gaming platform.

Tehokkuuden optimointi on johtanut muutoksiin ihmisten ajattelu- ja työtavoissa. Kognitiiviset pelit kehittyivät vakavan pelaamisen alalajiksi vastaamaan tehokkuuden asettamiin tarpeisiin. Samaan aikaan nykyaikaiset selainteknologiat ja renderöintitekniikat ovat kehittyneet sille tasolle, että niillä voidaan luoda visuaalisesti näyttäviä kognitiivisia pelejä. Opinnäytetyön kohteena oli arvioida nykyaikaisten selainteknologioiden sopivuutta käyttäjäkeskeisen kognitiopelialustan luomiseen ja matemaattisten kaavojen käyttöä luonnollisen liikkeen ja muodon renderöinnissä.

Tutkimuksen lähtökohtana oli nykyinen markkinatilanne kognitiopelaamisen alueella sekä siihen liittyvät tuotteet ja teknologiat. Käyttäjäkeskeistä lähestymistapaa tutkittiin käyttökokemussuunnittelun sekä graafisen suunnittelun ja animaatioiden kautta. Referenssitoteutuksena kehitettiin projekti CCA, käyttäjäkeskeinen kognitiivisen pelaamisen alusta, joka pohjautuu Adobe Flash-teknologiaan. CCA:n renderöintiteknologia perustuu luonnollisen liikkeen optimointiin.

Pelialustan tekninen toteutus on modulaarinen palvelinintegroitu ratkaisu, jonka tarkoituksena on olla mahdollisimman muokattava taustajärjestelmän kautta. Renderöinti perustuu matemaattisten kaavojen 2-ulotteiseen ilmaisuun, jatkuvien Bezier-käyrien sekä erilaisten Perlin-kohinoiden luoviin käyttötapauksiin. Optimointi on elintärkeä osa monimutkaisen renderöintialustan rakentamisessa.

Opinnäytetyön tulosten mukaan nykyaikaisilla selainteknologioilla voidaan rakentaa onnistunut kognitiivinen pelialusta. Optimoinnin ja luovien matemaattisten ratkaisujen sekä käyttäjälähtöisen suunnittelun ja toteutuksen avulla luodaan onnistunut tuote. Projektin tuote on käytössä kliinisissä kokeissa Suomessa ja Virossa, ja siitä eriytetty moninpeliversio kiertää tiedekeskuksissa ympäri Eurooppaa. Opinnäytetyön lopputulos on esimerkki käyttäjäkeskeisten kognitiopelien mahdollisuuksista ja toimii ohjeena selainpohjaisen pelialustan kehittämiselle.