Διαδικτυακή ολοκλήρωση συστημάτων άσκησης και υποστήριξης ηλικιωμένων ατόμων

Abstract

The aim of this study is to examine the feasibility of designing and developing serious games for seniors towards increased acceptance and usefulness. An additional aim is to create a framework for describing the communication among controllers, devices and sensors and for the seamlessly exploitation of them by various physical exercise applications focusing on elderly people. A serious games platform, focusing on promoting physical exercise to the seniors, has been designed and developed. This is the first elderly-focused exergaming platform intensively evaluated through large-scale pilot trials (116 participants, 2 months) and showed great acceptance by the seniors as well as useful aspects of the game in physical and mental health. The findings of the game data analysis are of great interest since they provide a strong indication for their potential contribution in the early detection of cognitive decline. The statistical analysis of the results and the accuracy of the classification of the participants in cognitive status groups according to their performance in the games, which seems to be the first study attempting such an analysis in exergaming data achieving a classification accuracy of 70%, verifies Plato who said: "You learn a lot about someone in an hour of play than through a year of conversation". This can be attributed to the unobtrusive monitoring attitude of the games which leads to the stealth monitoring. This was the motivation for the further design and implementation of the exergaming platform, in order to be accessible by older people through conventional interfaces, namely TVs. Smart TVs, to which the elderly are most familiar, a fact which might greatly affected the increased perceived ease of use, incorporate internet capabilities and web browsers. One of the challenges of this study was to transfer the game controllers (necessary for the physical exercise interaction) from the conventional PCs to the contemporary Smart TVs. This was accomplished by the implementation of a framework which facilitates the communications among controllers and applications. Therefore, the novel Controller Application Communication (CAC) framework for cross device, application independent transmission of controller data to multiple software components, was designed and implemented. For the first time, a framework supports multiple modern controllers concurrently communicating with multiple, device naïve, requesting applications, utilizing standard, real time, internet communication technologies, as opposed to current practices which focus merely on one device. On top of this, a glucose meter was adapted to the IoT technology requirements in order to be utilized by the exergaming platform as part of the game scenario. The aforementioned methodology and tools, led to the accomplishment of the thesis’ objectives as well as the requirements for a web browser based exergame available through new interfaces towards exercise / intervention (prevention) and early detection of cognitive decline symptoms (forecast) to support the Active and Healthy Aging.

Ο σκοπός της παρούσας διατριβής είναι να εξετάσει τη δυνατότητα σχεδίασης, ανάπτυξης και υλοποίησης παιχνιδιών για ηλικιωμένους προκειμένου αυτά να είναι τόσο αποδεκτά και φιλικά στη χρήση όσο και ωφέλιμα. Επιπλέον στόχος είναι η δημιουργία ενός πλαισίου περιγραφής διασύνδεσης ελεγκτών, χειριστηρίων και αισθητήρων και της απρόσκοπτης αξιοποίησής τους μέσα από διάφορες εφαρμογές φυσικής άσκησης ηλικιωμένων ατόμων. Δημιουργήθηκε αρχικά μία πλατφόρμα παιχνιδιών σοβαρού σκοπού που στοχεύει στην προώθηση της φυσικής άσκησης. Είναι η πρώτη πλατφόρμα η οποία δοκιμάστηκε σε ευρείας κλίμακας πιλοτικές δοκιμές (166 συμμετέχοντες, 2 μήνες) όπου αξιολογήθηκε η αποδοχή της από τους ηλικιωμένους (με τη συμμετοχή τους) αλλά και ο ωφέλιμος χαρακτήρας των παιχνιδιών στη σωματική και ψυχική τους υγεία. Επιπλέον, τα ευρήματα της ανάλυσης των δεδομένων των παιχνιδιών αποτελούν μία ισχυρή ένδειξη για την πιθανή συμβολή των παιχνιδιών φυσικής άσκησης στην έγκαιρη διάγνωση της νοητικής εξασθένησης. Η στατιστική ανάλυση των αποτελεσμάτων και η ταξινόμηση των συμμετεχόντων σε ομάδες νοητικής κατάστασης σύμφωνα με την επίδοσή των ηλικιωμένων στα παιχνίδια, η οποία εφαρμόζεται πρώτη φορά σε δεδομένα παιχνιδιών φυσικής άσκησης μέσα από ένα μεγάλο αριθμό συμμετεχόντων και αγγίζει μία ακρίβεια της τάξης του 70%, επαληθεύει τον Πλάτωνα ο οποίος είπε: «Μαθαίνεις πιο πολλά για κάποιον από μία ώρα παιχνιδιού παρά από ένα χρόνο συζήτησης». Ισχυρό παράγοντα για αυτό, αποτελεί ο διακριτικός χαρακτήρας παρακολούθησης που εφαρμόζουν τα παιχνίδια. Αυτό αποτέλεσε και το κίνητρο για την περαιτέρω σχεδίαση και υλοποίηση των παιχνιδιών φυσικής άσκησης έτσι ώστε να είναι πιο προσιτά στους ηλικιωμένους μέσα από μία συμβατική διεπαφή, αυτή της τηλεόρασης. Οι σύγχρονες τηλεοράσεις, με τις οποίες οι ηλικιωμένοι είναι πιο εξοικειωμένοι, γεγονός που ίσως να συνέβαλε στην μεγάλη αύξηση της αντιληπτής ευκολίας χρήσης των παιχνιδιών, ενσωματώνουν δυνατότητες διαδικτύου και πιο συγκεκριμένα, περιήγηση στο διαδίκτυο. Μία από τις προκλήσεις αυτής της διατριβής ήταν η μεταφορά των απαραίτητων, για τα παιχνίδια φυσικής άσκησης, δομών χειριστηρίων και διεπαφών από τον υπολογιστή στην τηλεόραση. Αυτό επιτεύχθηκε με μία σειρά υλοποίησης υπηρεσιών επικοινωνίας εφαρμογών και συσκευών. Για το λόγο αυτό σχεδιάστηκε και υλοποιήθηκε ένα πλαίσιο επικοινωνίας χειριστηρίων και εφαρμογών για την επικοινωνία πολλαπλών συσκευών με πολλαπλά στοιχεία λογισμικού. Για πρώτη φορά, ένα πλαίσιο υποστηρίζει ταυτόχρονα πολλαπλά σύγχρονα χειριστήρια που επικοινωνούν με πολλαπλές, συσκευές και λογισμικό, χρησιμοποιώντας πρότυπες δομές, σε πραγματικό χρόνο, με τεχνολογίες επικοινωνίας διαδικτύου. Επιπλέον, ένας μετρητής γλυκόζης προσαρμόστηκε στις απαιτήσεις της τεχνολογίας του Διαδικτύου των Πραγμάτων, ώστε να χρησιμοποιηθεί από την πλατφόρμα παιχνιδιών φυσικής άσκησης ως μέρος του σεναρίου του παιχνιδιού. Όλες οι τεχνικές και τα εργαλεία που μελετήθηκαν και υλοποιήθηκαν, οδήγησαν στην επίτευξη των στόχων της παρούσας διατριβής και τη διαδικτυακή ολοκλήρωση παιχνιδιών φυσικής άσκησης διαθέσιμα μέσα από νέες διεπαφές, για την άσκηση / παρέμβαση (πρόληψη) αλλά και έγκαιρη ανίχνευση ενδείξεων νοητικής εξασθένησης (έγκαιρη και έγκυρη πρόβλεψη), για την υποστήριξη των ηλικιωμένων ατόμων.