Baggrund: Center for Playware

Transkript

1 Fremtidens teknologiske visioner på legepladsen Professor Henrik Hautop Lund Center for Playware Mærsk Instituttet Syddansk Universitet C. Jessen, R. Beck, J. Nielsen, A. Derakhshan, F. Hammer, S. Wöllner, M. Pedersen, M. Ottesen, G. Yannakakis, J. Hallam, Demazeau, Pagliarini, V. Nielsen, C. Ryberg, Klitbo

2 Baggrund: Center for Playware Playware: PLAYWARE er intelligente digitale produkter, der sigter mod at skabe leg og legende oplevelser hos brugere i alle aldre. Stor strategisk satsning på Syddansk Universitet Teknologi - Humaniora forskning Syntese Robotteknologi, moderne kunstig intelligens, børnekultur, legekultur

3 Baggrund: Center for Playware Hvorfor robotteknologi? Imagine being present at the birth of a new industry. It is an industry based on groundbreaking new technologies, wherein a handful of wellestablished corporations sell highly specialized devices for business use and a fast-growing number of start-up companies produce innovative toys, gadgets for hobbyists and other interesting niche products. It may well change the world. Bill Gates, Microsoft A Robot in Every Home, Scientific American, 2007 På samme vis som computeren var den store revolution og blev udbredt i det 20. århundrede, vil robotten blive det i det 21. århundrede ifølge Bill Gates.

4 Baggrund: Center for Playware Leg: LEG: en fri og frivillig aktivitet som udføres for sin egen skyld uden nødvendigvis med nogen form for produktion in mente. Leg har bade tidsmæssige og spatiale grænser og har sin egen rytme og udførelse. Dog er leg også ofte reguleret af fastsatte regler og konventioner, som er integreret med legens ubestemmelighed. Robot: En ROBOT er en programmerbar maskine, der ved interaktion med sine omgivelser autonomt kan udføre en mangfoldighed af opgaver. En robots adfærd adskiller sig fra et computer-programs ved interaktion med de fysiske omgivelser gennem sensorer og effektorer. Intelligens: INTELLIGENS: evnen til at generere en mangfoldighed af adfærd, som retter sig efter det forudsatte i omgivelserne.

5 Baggrund: Center for Playware Leg og intelligent robotteknologi: Leg har egen rytme, egen udførelse, Leg er fri aktivitet Leg er reguleret af rammer og konventioner Intelligente robotter har egen rytme, egen udførelse Intelligente robotter har fri aktivitet Intelligente robotter er reguleret af rammer og konventioner

6

7 Eksempel: Fedme - Playware City Square KOMPAN, Danfoss Universe, DPU, Mads Clausen Instituttet, Mærsk Instituttet, Tricon, WirTek, Entertainment Robotics, Microsoft, Odense Kommune,

8 Eksempel: Fedme Playware 7-11 år år RETURN

9 Eksempel: Fedme Playware Carsten Jessen, Center for Playware, SDU

10 Playware Masters of play - og inspiration - forsvinder Kulturarven svækkes Leg kræver viden, værktøjer og kompetencer Ny inspiration til leg er nødvendig Computerspil er et eksempel - men ikke en fysisk aktivitet Nye typer værktøjer er nødvendige - værktøjer som kan skabe fysisk leg i sociale sammenhænge

11 Playware Samfundsmæssige forandringer har skabt behovet og efterspørgslen af nye medier og digitalt legetøj. Ofte nødvendigt for børnene at følge med i en tv-serie eller have bestemte typer legetøj for at kunne indgå i legen med de andre børn giver legereglerne og socialt samvær. At forhindre børn i at anvende medierne svarer altså til at ville forhindre dem i at lege. På trods af gode intentioner kan dette ikke forhindres. MEN vi kan forsøge at skabe bedre vilkår for, at børn kan være sammen på tværs af alder og skabe nye legeredskaber og legepladser, der kan inspirere børn til fysisk, social leg. Her får vi netop muligheder med intelligent digital teknologi som playware.

12 Playware Kan fungere som scaffolding for læring Danne zone of proximal development The distance between the actual developmental level as determined by independent problem solving and the potential development as determined through problem solving under adult guidance or in collaboration with more capable peers Lev Vygotsky, Adaptivitet i playware kan automatisk og dynamisk lade zone of proximal development følge den enkelte bruger ift dennes kompetencer og dermed virke som scaffolding Kan undersøge dette med playware legeplads eksempel Play creates a zone of proximal development in the child. In play, the child always behaves beyond his average age, above his daily behavior; in play it is as though he were a head taller than himself. As in the focus of a magnifying glass, play contains all developmental tendencies in a condensed form and is itself a major source of development. Lev Vygotsky,

13 Playware - eksempel Nye teknologier til at skabe leg og motivation til fysisk bevægelse Hvad kan motivere til fysisk aktivitet? Kan/skal komponenter fra computerspil overføres til legepladsen? Hvordan? Legeregler, motivation, langtidsinteresse, osv.?

14 Første (naive) legeplads Tænketank med Kompan i 2001

15 Første (naive) legeplads Traditionel legeplads med elektronik

16 Første (naive) legeplads Traditionel legeplads med elektronik Sdr. Nærå Skole Ofte sekventiel aktivitet Computerskærm (i skur, senere udendørs touch screen) Centraliseret styring Overvågning/bemanding nødvendig? Ikke vandalsikret

17 Anden generation - krav Inspiration fra moderne kunstig intelligens robotteknologi Skabe større fleksibilitet Mulighed for social samvær Uden computerskærm Decentraliseret styring Uden overvågning Mulighed for adaptivitet Foranderlighed og Fleksibilitet

18

19 Anden generation Første simple byggeklods til fysisk aktivitet Denne i kombination med I-BLOCKS (computer i hver LEGO klods) som teknologisk basis for design plan:

20 RETURN

21 Anden generation Næste egentlige byggeklodser til fysisk aktivitet Version1 ATMega8 Microcontroller til lys og sensor Switch sensor 9 blå og 9 røde ultrabright LEDs 9V batteri Version2 udvidelser ATMega128 Microcontroller til kommunikation 4 kommunikationsporte Mulig brug af ekstern strøm

22 Anden generation Værktøjer og spil Simulationsværktøjer og spil Ping Pong Colour race Snake Kortlæggelse af struktur

23 Anden generation Sdr Nærå og Tingagerskolen Kortlæggelse af struktur

24 RETURN

25 Analyse: bevægelsesmønstre Teknologien tillader ny form for analyse og syntese Hvor megen bevægelse? Hvilken bevægelse? Hvornår? Osv. Analyse benyttes aktivt til: Generering af spil Foranderlighed Adaptivitet

26 Analyse: Leg game & performance Analyser på legeområder med bl.a. tiles Forskellige legeaktiviteter overlapper i tid og rum Ofte ingen begyndelse, midte og slutning på legen Regler læres, forhandles og ændres mens der leges Hvem, der leger hvad, er kontekst afhængigt Nye legeredskaber inkorporeres i eksisterende legemønstre. Performance vs. game play aktiviteter

27 Analyse: Leg game & performance Analyser på legeområder Performance Game Play Formbart + Regelstyret Sætter krav til næste generationer af teknologiske legepladser Men først se på spin-offs fra anden generation:

28 Tidlig Spin-off Danfoss Universe

29 Tidlig Spin-off Microsoft 5. Elevator Spirit 2 Sensor The front door start and end 2. M o n S T e r 1 R e g I S t r e 8. 7 C B. 3D positionering PDA Adventure game Spirit 1 Tangible tiles 4. 6.

30 Tidlig Spin-off Microsoft 3D positionering WiFi PDA Adventure game

31 Erfaring fra de elektroniske legepladser Performance aktiviteter Initiering af lege Lege med Gameplay Inspiration til nye lege Performance Formbart + Regelstyret Game Play Krav til fremtidige elektroniske legepladser: Præcis feedback Feedback ved hjælp af lyd Temposkift/ændringer i sværhedsgrad Adaptivitet og foranderlighed Forskellige former og afstande mellem fliserne Brug af andre kropsdele ikke kun benene Regler To play the game means follow the rules. There is an abstract subject, a game, and then there is concrete behavior, a performance, a play. To play is to take part in a game Umberto Eco, Italian introduction to Huizinga Homo Ludens. 1973

32 Udfordring Hvordan får vi legerummet til at reagere (meningsfuldt) på den individuelle bruger eller gruppe af brugere? Hardware udvikling Sensorer til analogt input 3D systemer RFID tags Materiale, form Kommunikation Software udvikling Generisk platform (f.eks. Microsoft) Kommunikations-skelet Intelligens / adaptivitet Neurale netværk, adfærdsbaseret system Koncept Behavior-based building blocks Ambient Playware Bruger rekonfigurering på en intuitiv måde

33

34 Tredje generation: Playware tiles

35 Playware Børn på Gråbrødre Torv, april 2004

36 Ambient Playware Menneskelig adfærd Er leg og bevægelsesmønster genkendelig for teknologien?

37 Ambient Playware Adaptive legepladser: genkendelse og adaptivitet Kan det individuelle barns adfærd genkendes på en playware legeplads? Kan playware legepladsen ændre sig for at forhøje/vedligeholde interessen?

38 Ambient Playware Eksistensbevis Kunstigt Neuralt Netværk (97% korrekt klassificering)

39 Ambient Playware Eksistensbevis Real-time klassificering af børns adfærd på playware legeplads

40 Ambient Playware Adaptiv legeplads Implementering af Adaptive Bug Smasher (extended ANN) Classification of Behaviour Younger Playing Fast Younger Playing Slow Younger Not Playing Continuously Younger Not Playing Discontinuously Older Playing Fast Older Playing Slow Older Not Playing Continuously Older Not Playing Discontinuously Group Playing Cooperating Group Playing Competing Strategy Speed + Speed Follow Strategy Follow Strategy & Speed Speed ++ & Distance + Speed & Distance n/a n/a Speed + & Amount + Speed & Amount

41 Ambient Playware Test af adaptiv playware legeplads Adaptive Bug Smasher (Younger Not-Playing Continuously)

42 Ambient Playware Test af adaptiv playware legeplads Adaptive Bug Smasher (Group Playing Cooperating)

43 Ambient Playware Adaptiv playware legeplads blot et eksempel Benytte moderne kunstig intelligens principper og metoder til at udvikle legepladser, der er: Underholdende Udfordrende Motiverende Langtidsholdbare Foranderlige Adaptive Hvad er f.eks. underholdende og motiverende?

44 Playware Modellere børns underholdning Malone (1981): kvalitative faktorer for at indgå i gameplay Challenge speed (S) Curiosity spatial diversity (H) Fantasy colours kortlægges ift Entertainment hvilket spil? 28 børn, 8-10 år Bug smasher spil

45 Playware Modellere børns underholdning Kort over challenge, curiosity, response time og entertainment ift menneskelig vurdering af underholdningsværdi Genetisk algoritme udviklet neuralt netværk Objektive underholdsningsværdier (over 30 par af spil/børn) Følger Malone s kvalitative principper: Challenge og curiosity skal være på passende niveauer (ikke ekstreme niveauer)

46 Playware Modellere børns underholdning Børn med langsom responstid synes at foretrække spil der hverken er for udfordrende eller uforudsigelige Børn med hurtig responstid synes at foretrække spil med lav uforudsigelighed men med højt udfordringsniveau Børn med middel responstid synes at foretrække enten spil med lav udfordring og middel uforudsigelighed, eller med høj udfording og lav uforudsigelighed

47 Umiddelbar feedback Umiddelbar feedback bidrager positivt til motivation og interaktivitet Lund, H. H., and Marti, P. (2005) Designing Manipulative Technologies for Children with Different Abilities, Artificial Life and Robotics Journal, 9:4, Lund, H. H., and Marti, P. (2004) Physical and Conceptual Constructions in Advanced Learning Environments, Interaction Studies 5:2,

48 INTRO CONCEPTS PROJECTS / i BLOCKS / OVERVIEW > APPROACH > STRUCTURE > SCENARIOS > RETURN DISCUSSION SUMMARY

49 Umiddelbar feedback & modularitet Umiddelbar feedback synes at bidrage positivt til at skabe motivation Kan vi benytte dette i andre sammenhænge med modular robotteknologi (som f.eks. Playware legepladser)? For eksempel, i Afrika til IT træning og undervisning Kreativitet og business Terapi på hospitaler (f.eks. Ilembula fotos) INTRO CONCEPTS PROJECTS / i BLOCKS / OVERVIEW > APPROACH > STRUCTURE > SCENARIOS > RETURN DISCUSSION SUMMARY

50 Erfaring fra tredie generation Umiddelbar feedback Analogt input Analyse af adfærd, interesse, osv. Giver mulighed for adaptive legepladser Lege med Gameplay og performance Foranderlighed gennem forskellige lege og adaptivitet 6 legepladser i børnehaver, skoler, SFO er i Odense (siden 2006) Krav til fremtidige elektroniske legepladser: Simpel opsætning/vedligehold Yderligere foranderlighed Yderligere interaktivitet Yderligere brugergrupper INTRO CONCEPTS PROJECTS / i BLOCKS / OVERVIEW > APPROACH > STRUCTURE > SCENARIOS > RETURN DISCUSSION SUMMARY

51 Fjerde generation modulære fliser Entertainment Robotics:

52 SIMPLE MODULÆRE FLISER Input: Force sensitive resistor Output: Farvet lys, lyd Kommunikation: Trådløs (IR, radio) Sammensætning: magneter US Provisional Patent 60/885,

53 INDIVIDUEL eller SOCIAL BRUG Umiddelbar Feedback Motivation

54 Tilpasning til forskellige patienter Opsætning af enhver på 1 minut Automatisk struktur genkendelse Indstilling af niveau, forskellige aktiviteter

55

56 Børn med autisme Asperger Syndrom Splitting

57 Børn med autisme Firkantet konstruktion Brug som supplement til diagnosticering

58 Terapeutisk brug - tests Hjerte-rehabilitering Sygehus Fyn Svendborg Fysioterapi Genoptræning Kongensgade, Odense Autistiske børn (evt. diagnose værktøj) Institution Bihuset, Odense Autistiske børn (sociale forhold, imitation) Hôpital de la Salpêtrière, Paris Promovere følelsesmæssig positiv social interaktion gennem fysisk aktion Hjemme rehabilitering

59

60

61 RoboMusic musisk legeplads Kan lignende modulær roboteknologi benyttes til at skabe interaktivitet i musik musik performance? modificerbare redskaber interaktivitet umiddelbar feedback motivation legende oplevelser Ved at kombinere adfærdsbaseret robottek. modulær robotteknologi menneske-robot interaktion

62

63 RoboMusic Funkstar De Luxe Interaktivt soundscape med I-BLOCKS

64 RoboMusic Kidz Interaktivt soundscape mediator for performance aktivitet

65 Playware - opsummering Intelligent teknologi giver nye muligheder for at motivere og fastholde interesse for legepladser Kan gennem adaptivitet danne dynamisk zone of proximal development Legens regler i teknologien, materialet, sammensætningen. Regler der opdages i den legende brug Play is life itself, a game whose aim is to discover the rules, rules that are always changing and that can never be discovered Gregory Bateson, 1977

66 Opsummering Umiddelbar feedback Motivation Modularitet, Adaptivitet Legeplads for børn og voksne Bymiljø til interessant legerum Teknologi med omtanke/forskning C. Jessen, R. Beck, J. Nielsen, A. Derakhshan, F. Hammer, S. Wöllner, M. Pedersen, M. Ottesen, G. Yannakakis, J. Hallam, Demazeau, Pagliarini, V. Nielsen, C. Ryberg, Klitbo