PERSONALISATION OF SERIOUS GAMES TO SUPPORT PEDIATRIC THERAPEUTIC PROCESSES

Abstract

In pediatric therapy procedures, the repetitive and lengthy nature of the whole process, often leads children to become bored, diminishing their motivation towards therapy resulting in the decrease of it’s effectiveness. To address this challenge, serious games have started to be used in different types of therapy to increase the motivation and engagement of the children. This study focuses on increasing the impact of serious games in therapy by creating personalized gaming experiences and automating the customization process to reduce the burden on therapists. To achieve this, a thorough analysis of conventional therapeutic exercises and existing serious games to understand it’s features. Furthermore, methods for quantifying user performance were explored, to analyse their evolution and incorporate these metrics into algorithms for personalized parameter prediction. This dissertation presents a methodology for the automatic personalisation of serious games. With this methodology two serious games were personalised – one that has been previously developed and another developed as part of this research. Using a dedicated platform for data storage, analysis and machine learning integration, the personalisation process was facilitated, enabling the games to adapt dynamically to user needs. Through a case study involving multiple gameplay sessions, notable improvements were observed in user performance aligned with game adjustments. Moreover, users re- ported a corresponding increase in engagement and positively perceived the personalised modifications. Overall, our findings indicate a promising evolution towards more effective therapy outcomes, underscored by enhanced user experiences and performance scores.

Nos processos de terapia pediátrica, muitas vezes as crianças ficam entediadas com a repetitividade e duração de todo o processo, o que pode levar à desmotivação das crianças para com a terapia. Essa desmotivação pode levar a uma diminuição na eficiência da terapia e, para reduzir esse problema, os jogos sérios começaram a ser utilizados em diversas terapias para aumentar a motivação e empenho das crianças. O principal objetivo deste trabalho é aumentar as contribuições dos jogos sérios para a terapia, fornecendo uma personalização dos mesmos e também a automação deste processo para aliviar o trabalho dos terapeutas. De maneira a endereçar este problema, foram estudados os exercícios convencionais terapêuticos e também outros jogos sérios para perceber as suas características. Para além disso foram estudadas formas de medir as performances dos utilizadores para conseguirmos analisar a sua evolução e introduzir estas métricas nos algoritmos usados para fazer a previsão dos parâmetros de personalização. Esta dissertação apresenta uma metodologia para a personalização automática de jogos sérios. Usando esta metodologia foram personalizados dois jogos sérios - um desenvolvido previamente e outro desenvolvido no âmbito desta dissertação. Estes jogos foram implementados usando uma plataforma para armazenamento e análise dos dados que permitiu a inserção de um novo módulo, e que também hospedou o módulo de aprendizagem automática para a personalização dos jogos. Como caso de estudo, foram efetuadas várias sessões de jogos, em que os utilizadores, através de jogadas sucessivas, permitiram estudar a sua evolução e as ações dos algoritmos na personalização dos jogos. Os resultados revelaram alterações nas performances dos utilizadores que iam de encontro às personalizações efetuadas nos jogos. Mostraram também que a taxa de esforço dos utilizadores, e a sua perceção das alterações efetuadas nos jogos, estavam de acordo com as personalizações efetuadas. Foi assim observada uma evolução positiva dos resultados gerais dos utilizadores.