Espera-se que, em jogos, agentes controlados pelo computador, denominados NPCs, apresentem comportamentos convincentes, que se adaptem de acordo com a situação corrente. Jogos modernos geralmente utilizam técnicas simples de IA, que falham em atender esta expectativa. Este trabalho de pesquisa apresenta uma abordagem para a criação de uma arquitetura de IA para jogos capaz de adaptar o comportamento de um agente em tempo real, de forma confiável, em resposta às ações do jogador humano, melhorando os níveis de desafio e reduzindo a previsibilidade dos NPCs. Para alcançar este objetivo, a arquitetura proposta identifica perfis de jogadores humanos e combina STDs simples e específicos, implementados por meio do uso de técnicas existentes de IA. Além da fundamentação teórica e uma pesquisa sobre trabalhos relacionados, este trabalho apresenta a aplicação da arquitetura proposta em um estudo de caso, visando uma verificação de sua aplicabilidade. Também são apresentadas discussões e análises referentes aos resultados obtidos.

[pt] O autismo é um transtorno global do desenvolvimento infantil que afeta a capacidade de comunicação do indivíduo, de estabelecer relacionamentos e de responder apropriadamente ao ambiente. A Ciência da Computação e, em particular, a área de Interação Humano-Computador (IHC) podem auxiliar na construção de ferramentas com alta qualidade de uso capazes de ajudar no desenvolvimento de crianças com autismo. Este trabalho tem por objetivo analisar o impacto de um programa de computador desenvolvido exclusivamente para ajudar crianças com autismo na aquisição de vocabulário. Os resultados obtidos demonstram que as crianças foram capazes de aprender novas palavras, retendo e generalizando o conhecimento. / [en] Autism is a global development disorder that affects children s ability to communicate, to establish relationships and to respond appropriately to the environment. Within Computer Science, the area of Human-Computer Interaction (HCI) can assist in building high quality tools that can help the development of children with autism. This work aims to analyze the impact of a computer game developed exclusively to help children with autism in vocabulary acquisition. The results obtained show that children were able to effectively learn new words. Evidence of generalization and retention has been shown.

Um dos desafios da Inteligência Artificial aplicada em jogos é o aprendizado de comportamento, em que o objetivo é utilizar estatísticas obtidas da interação entre jogador e jogo de modo a reconhecer características particulares de um jogador ou monitorar a evolução de seu comportamento no decorrer do tempo. A maior parte dos trabalhos na área emprega modelos previamente aprendidos, por meio da utilização de algoritmos de Aprendizado de Máquina. Entretanto, são poucos os trabalhos que consideram que o comportamento de um jogador pode evoluir no tempo e que, portanto, reconhecer quando essas mudanças ocorrem é o primeiro passo para produzir jogos que se adaptam automaticamente às capacidades do jogador. Para detectar variações comportamentais em um jogador, são necessários algoritmos que processem dados de modo incremental. Esse pré-requisito motiva o estudo de algoritmos para detecção de mudanças da área de Mineração em Fluxos Contínuos de Dados. Entretanto, algumas das características dos algoritmos disponíveis na literatura inviabilizam sua aplicação direta ao problema de detecção de mudança em jogos. Visando contornar essas dificuldades, esta tese propõe duas novas abordagens para detecção de mudanças de comportamento. A primeira abordagem é baseada em um algoritmo incremental de agrupamento e detecção de novidades que é independente do número e formato dos grupos presentes nos dados e que utiliza um mecanismo de janela deslizante para detecção de mudanças de comportamento. A segunda abordagem, por outro lado, é baseada na comparação de janelas de tempo consecutivas utilizando espectrogramas gerados a partir dos dados contidos em cada janela. Os resultados experimentais utilizando simulações e dados de jogos comerciais indicam a aplicabilidade dos algoritmos propostos na tarefa de detecção de mudanças de comportamento de um jogador, assim como mostram sua vantagem em relação a outros algoritmos para detecção de mudança disponíveis na literatura / One of the challenges of Artificial Intelligence applied to games is behavior learning, where the objective is to use statistics derived from the interaction between the player and the game environment in order to recognize particular player characteristics or to monitor the evolution of a players behavior along time. The majority of work developed in this area applies models that were previously learned through the use of Machine Learning techniques. However, only a few pieces of work consider that the players behavior can evolve over time and, therefore, recognizing when behavior changes happen is the first step towards the production of games that adapt to the players needs. In order to detect changes in the behavior of a player, incremental algorithms are necessary, what motivates the study of change detection algorithms from the area of Data Stream Mining. However, some of the characteristics of the algorithms available in the literature make their application to the task of change detection in games unfeasible. To overcome these difficulties, this work proposes two new approaches for change detection. The first approach is based on an incremental clustering and novelty detection algorithm which is independent of the number and format of clusters and uses a mechanism for change detection based on sliding windows. The second approach, on the other hand, is based on the comparison of consecutive time windows using spectrograms created from the data inside each window. Experimental results using simulations and data from commercial games indicate the applicability of the proposed algorithms in the task of detecting a players changing behavior, as well as present their advantage when compared to other change detection algorithms available in the literature

Jogos são uma ponte natural entre educação e diversão. Seu uso já provou ser eficaz em várias áreas do saber, pois fornece, junto da interatividade, novas formas de aplicação do conhecimento, através de desafios propostos ao usuário. Tal meio, amplamente utilizado na indústria do entretenimento, pode assumir papel social quando aplicado a áreas diversas, como a da saúde. Esta categoria de jogos, com propósitos específicos como treinamento, reabilitação e prevenção, denomina-se serious games. No entanto, os materiais disponíveis para a propagação de conceitos referentes à prevenção em saúde, destinados ao público infantil, ainda são escassos e com pouco nível de atratibilidade. Compostos geralmente por materiais impressos, são meios de difícil acesso a todas as camadas da população. No âmbito da Odontologia, tal área se mostra pouco explorada, oferecendo às crianças apenas orientações quanto à prevenção de doenças, importância da boa higiene bucal e das visitas regulares ao profissional dentista. Esta dissertação apresenta, portanto, a criação, desenvolvimento e aplicação de um serious games, chamado Caí, Perdi um Dente... E daí?, focado no assunto avulsão dentária de um dente permanente, situação comumente vivenciada por responsáveis, educadores e crianças em fase escolar, que necessita de procedimentos rápidos para que o dente perdido possa ser reimplantado, evitando a necessidade de próteses dentárias. A pesquisa se desenvolveu na aplicação e análise dos resultados referentes à comparação de tal material com outros, comumente utilizados (cartilha e desenho animado), mostrando a eficácia da interatividade, quando combinada à educação para a saúde. Este trabalho também ofereceu as prerrogativas para especificar os requisitos de projeto do design do jogo, observando as necessidades evidenciadas para identificar as funções que este deverá desempenhar. Visamos, com este estudo, estimular a pesquisa na área de educação e interatividade dirigidas à saúde, oferecendo novas ferramentas para o auxílio de profissionais e melhoria da qualidade de vida de toda a população. / Games are a natural bridge between education and entertainment. Its use has already proven efficient in many areas of knowledge, since it provides (along with interactivity) new forms to knowledge application, through issuing challenges to the user. These means, widely applied in entertainment industry, can play a social role when applied to other areas, such as healthcare. This category of games, with specific purposes such as training, rehabilitation and prevention, is generally classified into the category of serious games. However, the available materials for teaching concepts related to health prevention among children are still scarce and with currently low attractiveness. Composed usually of print material, they are means of difficult access to whole of the population. Since dentistry is a not well explored area by games, children are provided only with some guidance towards the prevention of diseases, the importance of good oral hygiene and regular appointments with the dentist. This dissertation thus presents the concept, the development and the application of a serious game called I Fell Down and Lost my Tooth, So?, focused on a permanent tooth avulsion, usually experienced by persons in charge, educators and children in learning stage, who need rapid procedures to promote tooth reimplantation, avoiding the need for dental prostheses. This work was developed with the application and analysis of results by comparision with other educational materials usually applied (as guidebook and animated cartoon), proving its higher efficiency in interactivity, combined with education towards healthcare. Also, prerogatives were offered to detail the game design requirements, to observing the needs to identify the functions it must perform. It was also aimed to stimulate further research concerning education and interactivity towards healthcare, providing new tools to aid professionals, as well as improvements in the overall life quality of all people.

Um dos desafios da Inteligência Artificial aplicada em jogos é o aprendizado de comportamento, em que o objetivo é utilizar estatísticas obtidas da interação entre jogador e jogo de modo a reconhecer características particulares de um jogador ou monitorar a evolução de seu comportamento no decorrer do tempo. A maior parte dos trabalhos na área emprega modelos previamente aprendidos, por meio da utilização de algoritmos de Aprendizado de Máquina. Entretanto, são poucos os trabalhos que consideram que o comportamento de um jogador pode evoluir no tempo e que, portanto, reconhecer quando essas mudanças ocorrem é o primeiro passo para produzir jogos que se adaptam automaticamente às capacidades do jogador. Para detectar variações comportamentais em um jogador, são necessários algoritmos que processem dados de modo incremental. Esse pré-requisito motiva o estudo de algoritmos para detecção de mudanças da área de Mineração em Fluxos Contínuos de Dados. Entretanto, algumas das características dos algoritmos disponíveis na literatura inviabilizam sua aplicação direta ao problema de detecção de mudança em jogos. Visando contornar essas dificuldades, esta tese propõe duas novas abordagens para detecção de mudanças de comportamento. A primeira abordagem é baseada em um algoritmo incremental de agrupamento e detecção de novidades que é independente do número e formato dos grupos presentes nos dados e que utiliza um mecanismo de janela deslizante para detecção de mudanças de comportamento. A segunda abordagem, por outro lado, é baseada na comparação de janelas de tempo consecutivas utilizando espectrogramas gerados a partir dos dados contidos em cada janela. Os resultados experimentais utilizando simulações e dados de jogos comerciais indicam a aplicabilidade dos algoritmos propostos na tarefa de detecção de mudanças de comportamento de um jogador, assim como mostram sua vantagem em relação a outros algoritmos para detecção de mudança disponíveis na literatura / One of the challenges of Artificial Intelligence applied to games is behavior learning, where the objective is to use statistics derived from the interaction between the player and the game environment in order to recognize particular player characteristics or to monitor the evolution of a players behavior along time. The majority of work developed in this area applies models that were previously learned through the use of Machine Learning techniques. However, only a few pieces of work consider that the players behavior can evolve over time and, therefore, recognizing when behavior changes happen is the first step towards the production of games that adapt to the players needs. In order to detect changes in the behavior of a player, incremental algorithms are necessary, what motivates the study of change detection algorithms from the area of Data Stream Mining. However, some of the characteristics of the algorithms available in the literature make their application to the task of change detection in games unfeasible. To overcome these difficulties, this work proposes two new approaches for change detection. The first approach is based on an incremental clustering and novelty detection algorithm which is independent of the number and format of clusters and uses a mechanism for change detection based on sliding windows. The second approach, on the other hand, is based on the comparison of consecutive time windows using spectrograms created from the data inside each window. Experimental results using simulations and data from commercial games indicate the applicability of the proposed algorithms in the task of detecting a players changing behavior, as well as present their advantage when compared to other change detection algorithms available in the literature

Jogos são uma ponte natural entre educação e diversão. Seu uso já provou ser eficaz em várias áreas do saber, pois fornece, junto da interatividade, novas formas de aplicação do conhecimento, através de desafios propostos ao usuário. Tal meio, amplamente utilizado na indústria do entretenimento, pode assumir papel social quando aplicado a áreas diversas, como a da saúde. Esta categoria de jogos, com propósitos específicos como treinamento, reabilitação e prevenção, denomina-se serious games. No entanto, os materiais disponíveis para a propagação de conceitos referentes à prevenção em saúde, destinados ao público infantil, ainda são escassos e com pouco nível de atratibilidade. Compostos geralmente por materiais impressos, são meios de difícil acesso a todas as camadas da população. No âmbito da Odontologia, tal área se mostra pouco explorada, oferecendo às crianças apenas orientações quanto à prevenção de doenças, importância da boa higiene bucal e das visitas regulares ao profissional dentista. Esta dissertação apresenta, portanto, a criação, desenvolvimento e aplicação de um serious games, chamado Caí, Perdi um Dente... E daí?, focado no assunto avulsão dentária de um dente permanente, situação comumente vivenciada por responsáveis, educadores e crianças em fase escolar, que necessita de procedimentos rápidos para que o dente perdido possa ser reimplantado, evitando a necessidade de próteses dentárias. A pesquisa se desenvolveu na aplicação e análise dos resultados referentes à comparação de tal material com outros, comumente utilizados (cartilha e desenho animado), mostrando a eficácia da interatividade, quando combinada à educação para a saúde. Este trabalho também ofereceu as prerrogativas para especificar os requisitos de projeto do design do jogo, observando as necessidades evidenciadas para identificar as funções que este deverá desempenhar. Visamos, com este estudo, estimular a pesquisa na área de educação e interatividade dirigidas à saúde, oferecendo novas ferramentas para o auxílio de profissionais e melhoria da qualidade de vida de toda a população. / Games are a natural bridge between education and entertainment. Its use has already proven efficient in many areas of knowledge, since it provides (along with interactivity) new forms to knowledge application, through issuing challenges to the user. These means, widely applied in entertainment industry, can play a social role when applied to other areas, such as healthcare. This category of games, with specific purposes such as training, rehabilitation and prevention, is generally classified into the category of serious games. However, the available materials for teaching concepts related to health prevention among children are still scarce and with currently low attractiveness. Composed usually of print material, they are means of difficult access to whole of the population. Since dentistry is a not well explored area by games, children are provided only with some guidance towards the prevention of diseases, the importance of good oral hygiene and regular appointments with the dentist. This dissertation thus presents the concept, the development and the application of a serious game called I Fell Down and Lost my Tooth, So?, focused on a permanent tooth avulsion, usually experienced by persons in charge, educators and children in learning stage, who need rapid procedures to promote tooth reimplantation, avoiding the need for dental prostheses. This work was developed with the application and analysis of results by comparision with other educational materials usually applied (as guidebook and animated cartoon), proving its higher efficiency in interactivity, combined with education towards healthcare. Also, prerogatives were offered to detail the game design requirements, to observing the needs to identify the functions it must perform. It was also aimed to stimulate further research concerning education and interactivity towards healthcare, providing new tools to aid professionals, as well as improvements in the overall life quality of all people.

[pt] A presente dissertação parte de um estudo realizado no Instituto Nacional de Educação dos Surdos que pensa as questões das mensagens visuais de jogos de computador destinados à aquisição da fala de crianças surdas. Os jogos, conhecidos como Jogos de Voz e desenvolvidos no Laboratório de Processamento Digital da Fala, da Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação da UNICAMP, na tese de doutorado de Antônio Marcos de Lima Araújo, consistem na retroalimentação visual da fala do jogador. Isto é, enquanto a criança exercita o controle dos órgãos de fonação em um microfone ligado ao computador, ela compreende e assimila o exercício através de uma resposta gráfica e ilustrativa gerada em tempo real na tela do computador. A criança vê o que está falando. Dos quatorze módulos dos Jogos de Voz que foram jogados por crianças com idade entre 6 e 12 anos, em seções regulares, durante um ano, na Divisão de Fonoaudiologia, DIFON, do INES, foram selecionados para análise os dois mais jogados nesse período. A avaliação dos jogos de retroalimentação visual para crianças surdas, que buscam representar visualmente o que ocorre no instante da fala, indica que o design exerce papel determinante na aquisição dos resultados a que se propõem. / [en] This thesis begins with a study at the Instituto Nacional de Educação dos Surdos (Brazilian Institute of Deaf Education) examining the visual messages of computer-based game of speech training for deaf children. The game, known as Jogos de Voz, developed by DS Antonio Marcos de Lima Araújo, as his thesis at the Laboratory of Digital Processing Speech, of the College of Electric Engineering and Computation of UNICAMP, consists of the visual feedback of the player`s speech. That is, while the children exercise their articulatory coordination on the computer microphone, they run through a graphical and illustrative reply in real time on the computer screen. The child sees what he or she is speaking. Of the fourteen modules of the Games of Voice that have been played by children aged 6 to 12 years, in regular sessions, during one year, in the Division of Fonoaudiologia (DIFON) of the INES the two most played modules in this period were selected for analysis. Evaluation of games of visual feedback for deaf children, that they seek to represent visually what occurs at the moment when speech is being produced, indicates that design exerts determinative role in reaching the game`s proposed objectives.

Made available in DSpace on 2015-05-14T12:47:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 2889222 bytes, checksum: 8230904036e0af5a059d1007bb898f06 (MD5) Previous issue date: 2011-02-16 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Serious games are computer games with serious purposes, such as: training, learning, valuation etc. These games connect the fun of common videogames with features like decision making, assessment systems and educational planning in order to create an engaging learning environment. So these aspects create endless possibilities of use in those games and attract attention from other areas of knowledge. Therefore, the design process becomes increasingly complex and involves multidisciplinary teams. This document presents an interdisciplinary study conducted to define an approach based on communication for the development of a serious game for dentistry, specifically oral health in babies. Thus, in this work presents a stage before the design of the serious games. The focus was to evaluate what is the best approach to be applied to the script of the game in order to define the good way to present the content. In this paper, the term communication approach joins features such as: game play, game design, interaction, narrative, story genre and script. In this project, it was necessary to evaluate which communication approach is appropriate in a serious game aimed at mothers. We developed two prototypes to test different communication approaches. The game's audience, initially the mothers, who are using tests that define the most appropriate for them by offering a poll. After interact with approaches, the mothers answered a form. The data were analyzed through absolute and percentage values. Finally we decided adopt a Playful Approach, because the mothers felt more encouraged to finalize this application compare to Formal Approach. The serious game was developed and a new assessment was conducted to investigate mother s opinions. In this new stage of testing, some changes in behavior were seen in the audience, for example, the increase in the number of mothers who said they had some computer knowledge. However, even when dealing with a more demanding audience, the results remained positive. Data were analyzed descriptively by absolute values and percentages. It was found that 87% of mothers who interacted with the game learned some new knowledge and 53% were able to earn (successfully complete) the game. / Os serious games ganham espaço dia a dia nas mais variadas ciências. Neste contexto destacam-se as ferramentas na Odontologia. Para avaliar as perspectivas deste grupo de jogos, realizou-se o levantamento e análise das aplicações presentes na literatura e no mercado de jogos. Observamos, a partir do estudo realizado, que os conceitos básicos relacionados à saúde e higiene bucal predominam como temática dos serious games para Odontologia, bem como as crianças são o público-alvo principal destes jogos. Concluímos que existi uma carência na exploração da temática saúde bucal em bebês, visto que não foram encontrados nas bases de dados pesquisados serious games abordando tal temática. Além disso, observamos que não há jogos voltados para um público-alvo formado por mães. Por isso, este projeto se utilizou da metodologia de planejamento baseada na avaliação da Abordagem de Comunicação (AC) junto ao público-alvo. As ACs descrevem um conjunto de características importantes para a comunicação do jogo com o público-alvo. Esta análise deu subsídios necessários para o desenvolvimento do serious game baseado na AC Lúdica. A aplicação foi desenvolvida e uma nova avaliação foi realizada para investigar a opinião das mães diante do jogo concluído. Nesta nova fase de testes, algumas mudanças de comportamento foram percebidas no público-alvo como, por exemplo, uma maior informatização das mães. Contudo, mesmo lidando com um público-alvo mais exigente, os resultados continuaram sendo positivos. Os dados foram analisados descritivamente mediante valores absolutos e percentuais. Constatamos que 87% das mães que interagiram com o jogo aprenderam algum conhecimento novo e 53% delas conseguiram ganhar (concluir com êxito) o jogo.