Indice
1. Introduzione ...................................................................................................................3 2. Console di settima generazione ...............................................................................4 2.1 Microsoft Xbox360 ..............................................................................................................4 2.2 Sony PlayStation 3 ...............................................................................................................5 3 Nintendo Wii ....................................................................................................................6 3.1 Periferiche .............................................................................................................................6 3.2 Sistemi d'uso alternativi ...................................................................................................9 3.3 Caratteristiche tecniche ................................................................................................. 10 3.4 Nintendo Wii-­Fit................................................................................................................ 12 4. Esperienze e approfondimenti nell'ambito della fisioterapia.................... 14 4.1 Traumi vertebro midollari............................................................................................ 17 4.1.1 Classificazione ASIA ..................................................................................................................17 4.1.2 Conseguenze ................................................................................................................................19 4.2 Il programma di riabilitazione .................................................................................... 20 5. Analisi dei requisiti. .................................................................................................. 21 5.1 Stakeholder ........................................................................................................................ 21 5.2 I movimenti................................................................................................................ 22 5.3 Problematiche ................................................................................................................... 23 6. Linguaggi per i requisiti........................................................................................... 24 6.1 Kaos....................................................................................................................................... 24 6.1.1 Il documento iniziale ................................................................................................................25 6.1.2 Ricavare nuovi obiettivi tramite domande .....................................................................27 6.1.3 Identificare i gli operatori sugli obiettivi.........................................................................28 6.2 Tropos (Castro, Kolp, & Mylopoulos, 2002) ............................................................ 30 6.2.1 I concetti chiave ..........................................................................................................................32 6.2.2 Attività di modellazione ..........................................................................................................33 6.3 Estensione Fuzzy per Tropos: FLAGS ......................................................................... 35 7. Costruzione di un modello ...................................................................................... 37 7.1 Divertirsi usando un videogioco ................................................................................. 37 7.3 Fare fisioterapia................................................................................................................ 39 7.4 Obiettivi Fuzzy................................................................................................................... 41 1
7.4 Scelta del supporto di gioco. ......................................................................................... 43 8 Analisi dei progetti esistenti ................................................................................... 44 8.1 Gioco della canoa .............................................................................................................. 44 8.1.1 Valutazione del gioco ...............................................................................................................45 8.2 Gioco dell'aereo................................................................................................................. 46 8.2.1 Valutazione del gioco ...............................................................................................................47 9 Sviluppi futuri .............................................................................................................. 48 10 Bibliografia ................................................................................................................. 49 11 Ringraziamenti.......................................................................................................... 51 2
1. Introduzione
Nel 2006 la Nintendo ha lanciato sul mercato una console del tutto innovativa,
Nintendo Wii, i cui controller non sono semplici telecomandi che permettono
di comandare il gioco premendo dei pulsanti, ma sono dei dispositivi che
rivelano il movimento del corpo permettendone così un controllo diretto.
Questo tipo di tecnologia ha incoraggiato l'idea di poter utilizzare tale console
a scopo riabilitativo. In questo contesto nasce il progetto We-Free, che si
propone di aiutare persone affette da disabilità. Queste persone si trovano ad
affrontare un processo riabilitativo spesso molto pesante non solo a livello di
sforzo muscolare ma anche a livello di pressione mentale. Durante le sedute
di fisioterapia non è raro che affiorino fragilità psicologiche da parte dei
pazienti ed è proprio per questo motivo che si è pensato che unire la
fisioterapia al gioco sarebbe potuto essere d'aiuto per un miglior recupero.
Il progetto We-Free non ha come unico intento quello di porsi come strumento
per una seduta di fisioterapia ospedaliera ma anche quello di giudare un
paziente negli esercizi di riabilitazione quotidiani in ambiente domestico. Il
progetto si impegna quindi a sviluppare giochi che non solo siano usufruibili
da una persona affetta da lesioni vertebro-midollari ma che siano anche
d'aiuto per un processo riabilitativo attraverso movimenti consoni.
Ad oggi il progetto We-Free può contare su tre giochi che utilizzano come
interfaccia di gioco la Nintendo Balance Board e sono stati disegnati per
persone che a causa di patologie fisiche sono costrette ad avere
un'esperienza di gioco da seduti. Il non poter usare la Balance Board
mantenendo una posizione eretta preclude la possibilità di giocare alla pari
con i normodotati in quanto la posizione del baricentro è più vicina al piano di
appoggio della Balance Board comportando un'esperienza di gioco
notevolmente differente.
Lo sviluppo di questi giochi ha palesato la necessità di definire un modello
formale che detti le linee guida per lo sviluppo di applicazioni ludiche a fini
riabilitativi e che sia in grado di fornire un metro di giudizio valido per stabilire
se un gioco condivide gli obiettivi del progetto We-Free
3
2. Console di settima generazione
Nella storia dei videogiochi la settima generazione di console (Wikipedia,
2010) comprende "Microsoft Xbox 360", "Sony PlayStation" e "Nintendo Wii".
La settima generazione è quindi iniziata il 22 novembre del 2005 con il lancio
sul mercato di Microsoft Xbox 360 e ha continuato con il lancio di PlayStation
3 l'11 novembre 2006 e Wii il 19 novembre 2006. Ogni nuova console ha
introdotto un nuovo tipo di innovazione tecnologica. Xbox 360 è stata la prima
ad offrire una definizione di livello superiore con l'upscaling a 1080p, la
PlayStation 3 ha introdotto la tecnologia Blu-Ray e, grazie a un potente
impianto grafico, una tecnologia grafica completa a 1080p. La Nintendo Wii
ha scelto invece di focalizzarsi non tanto sulla grafica ma su un controller
innovativo con sensori di movimento.
2.1 Microsoft Xbox360
La prima console ad essere lanciata sul mercato
è Xbox 360 di Microsoft con un anno di anticipo
sui
concorrenti
(Wikipedia,
2010).
Alcuni
definiscono questo lancio prematuro poiché
alcune consolle risultavano affette da gravi
problemi tecnici come il noto "anello rosso della
morte" che ha spinto la Microsoft a rilasciare
una garanzia aggiuntiva di 3 anni e ha perfino
Figure 1 - Microsoft Xbox360
rimborsato retroattivamente i clienti che avevano
avuto problemi e avevano pagato di tasca propria. La strategia di anticipare il
lancio rispetto ai rivali si è rivelata comunque buona poiché ha permesso alla
Microsoft di avvantaggiassi con le vendite conquistando un'ottima quota di
mercato soprattutto negli USA. Il mercato giapponese si è dimostrato scettico
verso l'Xbox 360, come del resto anche verso il suo predecessore, a causa
della scarsità di contenuti studiati per i giocatori giapponesi.
4
Il vantaggio della Xbox 360 sta nel rilascio di giochi ad alto profilo che ha
permesso nel 2008 a Xbox di avere un rapporto giochi/console di 7,5 negli
Stati Uniti un record per ogni console della storia.
2.2 Sony PlayStation 3
La console di casa Sony (Wikipedia, 2010) ha
puntato tutto sulle nuove tecnologie come il
potente comparto grafico e il Blu-Ray. La
decisione di seguire questa strada ha portato a
Sony non pochi grattacapi in termini di sviluppo
Figure 2 - Sony PlayStation 3
specialmente la tecnologia Blu-Ray che ha
ritardato notevolmente il lancio specie nelle
regioni a standard PAL. I problemi sono stati dichiarati risolti solo nel
dicembre 2006 a più di un anno dal lancio della rivale Xbox360.
La Sony si è avvalsa per le precedenti console di alcuni titoli in esclusiva da
parte di sviluppatori di terze parti, come Tekken e Grand Theft Auto, tuttavia
la la PS3 non ha avuto questo privilegio. Molte software house hanno infatti
deciso di sviluppare i propri titoli multi-piattaforma ed in particolare scegliendo
Xbox 360 come seconda console. Questo e l'alto costo della console non
hanno permesso a PS3 di vendere quanto le altre due concorrenti passando
da una posizione di leader del mercato a quella di inseguitrice.
5
3 Nintendo Wii
Nintendo Wii (Wikipedia, 2010) ha proposto
un
nuovo
approccio
rispetto
agli
altri
concorrenti, non è stata la grafica estrema e
la realtà assoluta a guidare le scelte in casa
Nintendo ma un nuovo modello di giocabilità
basata sul movimento e sull'interazione
attiva con il gioco. La strategia è risultata
essere quella vincente tanto che nel 2007 ci
Figure 3 - Nintendo Wii
fu una domanda di Wii superiore all'offerta
del mercato. Il 12 settembre 2007 il quotidiano britannico "Financial Times" ha
annunciato che le vendite di Nintendo Wii avevano superato quelle di
Microsoft Xbox 360 nonostante questa avesse iniziato le vendite un anno
prima. Dal 12 settembre 2007 Nintendo Wii è leader mondiale delle console
da gioco della corrente generazione.
3.1 Periferiche
Wiimote:
Il controller del Nintendo Wii, chiamato
ufficialmente
Telecomando
Wii
(Wii
Remote in inglese) e noto anche come
free hand controller o Wiimote, utilizza un
approccio
differente
da
quello
tradizionale, nel tentativo di risultare
interessante per un pubblico più vasto.
Ha la forma di un comune telecomando
da televisione e viene tenuto in una sola
mano.
Essendo
ugualmente
simmetrico,
utilizzabile
da
appare
destri
Figure 4 - Nintendo Wiimote
e
mancini.
Il controller è il maggiore distacco dagli ultimi venti anni di design di console.
6
Dei led ad infrarossi incorporati nelle estremità della Wii Sensor Bar chiamata
anche barra sensore (da porre sopra o sotto la televisione) permettono al
controller di percepire il puntamento verso lo schermo, mentre l'accelerometro
integrato nello stesso controller gli permettono di percepire l'inclinazione e la
rotazione. I giocatori possono inoltre mimare delle azioni e "sentirle"
attraverso la vibrazione invece che premere semplicemente pulsanti. Uno dei
primi video del Wii mostrava attori mimare azioni come pescare, cucinare,
suonare la batteria, dirigere un'orchestra, sparare, combattere con le spade e
dilettarsi in un'operazione di chirurgia dentale. La comunicazione tra controller
e console Wii utilizza la tecnologia Bluetooth.
Sensor Bar:
La Wii Sensor Bar, detta anche barra sensore, è una componente
fondamentale per gestire il puntamento del mirino su schermo del Wiimote. È
alimentata dal corpo della console tramite un sottile cavo e al suo interno
contiene dieci led ad infrarossi che sono posti ad una certa distanza tra di
loro, racchiusi in un involucro grigio con due aperture poste alle estremità e
rivolte avanti, coperte da parti semitrasparenti nere da cui i led sono visibili
solo al Wiimote. La barra sensore può essere posta sia in basso che in alto
rispetto alla televisione e non è dipendente dalla dimensione dello schermo,
ma è importante che il Wiimote non sia lontano più di 5 metri dalla Wii Sensor
Bar, nel caso contrario la console non sarebbe in grado di riconoscere i
movimenti. La Wii Sensor Bar è inclusa nella confezione della console.
Figure 5 - Nintendo Sensor Bar
7
Balance Board:
Simile ad una bilancia, questa periferica misura l'indice di massa corporea,
analizza il baricentro e il peso corporeo. La Wii Balance Board può sostenere
fino a 136 kg nella versione giapponese e 150 kg per quella europea e
statunitense. L'unico difetto della Balance Board sta nelle dimensioni che, per
alcuni esercizi, possono rivelarsi un po' troppo ridotte.
La balance board poggia su quattro estensimetri, questi sensori misurano la
forza che viene applicata ai loro estremi. Alla frequenza di 60 segnali al
secondo gli estensimetri comunicano alla console quanta forza è a loro
applicata. In questo modo se si pone un peso sulla destra della balance board
gli estensimetri a destra segnaleranno una forza ai loro estremi molto
superiore di quella indicata dai sensori a sinistra.
Figure 6 - Nintendo Balance Board
8
3.2 Sistemi d'uso alternativi
Optical Multi-point:
Il sistema non è nativo della Wii (Lee, Low-Cost Multi-point Interactive
Whiteboards Using the Wiimote, 2008) (Lee, Tracking Your Fingers with the
Wiimote, 2008) ma è ricavato sfruttando le caratteristiche del Nintendo
Wiimote ed in particolare del suo sensore ad infrarossi. Questa tecnologia si
basa sulla capacità delle superfici catarifrangenti di riflettere i raggi infrarossi
e del sensore ottico del Wiimote di catturare questo tipo di onde. Si pone
quindi posteriormente al telecomando Wiimote in modo che il sensore non
possa vedere l'emettitore di raggi infrarossi (LED IR o delle candele) e si
utilizzano dei piccoli pezzetti di materiale catarifrangente. Quando un
catarifrangente [reflective tape] entra nel campo visivo del sensore ottico del
Wiimote questo invia le coordinate del punto attraverso la porta Bluetooth. Il
Wiimote può sopportare una moltitudine di punti contemporaneamente
(presumibilmente tanti quanti sono i punti di definizione del sensore a
infrarossi montato sul dispositivo).
Figure 7 - Optical Multi-point System
9
3.3 Caratteristiche tecniche
La Wii è la più piccola console domestica prodotta da nintendo, misura 44 mm
di larghezza, 157 mm di altezza e 215,4 mm di profondità. Il sistema pesa
appena 1,2kg il che la rende la console di settima generazione più leggera. Le
specifiche tecniche della console non sono state ufficialmente rilasciate da
Nintendo ma si sa (Wikipedia, 2010) che questa è equipaggiata con:
Processori:
•
CPU: PowerPC-base processore "Broadway", realizzato con un 90 nm
SOI CMOS, a 729 MHz
•
GPU: ATI "Hollywood" GPU fatta con un processo CMOS da 90 nm, a
243 MHz
Memoria:
•
88 MB di memoria principale (24 MB "interne" 1T-SRAM integrato nel
pacchetto di grafica, 64 MB "esterna" GDDR3 SDRAM)
•
3 MB integrati GPU memoria texture e framebuffer.
Porti e le funzionalità di periferiche:
•
Fino a 16 Wii Remote Controller (10 in modalità standard, 6 in modalità
Time One, collegati in modalità wireless tramite Bluetooth)
•
Porte controller Nintendo GameCube (4)
•
Nintendo GameCube Memory Card slot (2)
•
Scheda memoria SD slot (supporta schede SDHC)
•
Porte USB 2.0 (2)
•
Porta di alimentazione del sensore bar
•
Porta accessoria sul fondo del Wii Remote
•
Input da tastiera USB opzionale nel canale Wii Shop
•
Connettività tramite WiFi 802. 11b / g
•
Compatibile opzionale USB 2.0 per adattatore LAN Ethernet
•
«AV-Multi Out» port
Archiviazione:
•
512 MB built-in NAND memoria flash
10
•
Espansione tramite memory card SD e SDHC (max 32 GB)
•
Nintendo GameCube Memory Card (il cui uso è obbligatorio con i
giochi da GameCube)
•
Unità disco a caricamento automatico compatibile con 8 cm Nintendo
GameCube Game Disc e 12 cm Wii Optical Disc
•
Mask ROM da Macronix
11
3.4 Nintendo Wii-Fit
Wii Fit è una creazione di
Nintendo che si propone di
conciliare
l'allenamento
da
palestra con il divertimento di
una console casalinga. Wii Fit è
un software che permette di
mantenersi in forma, grazie alla
Wii Balance Board e a una
vasta gamma di esercizi che il
giocatore può svolgere con
l'aiuto di una giuda virtuale.
La periferica centrale all'interno
del gioco Wii Fit è la Balance
Board che, essendo in grado di
percepire
la
pressione
esercitata su di essa tramite i 4
estensimetri installati all'interno
dei
suoi
piedini
Figure 8
d'appoggio,
consente di calcolare l'equilibrio del corpo rispetto al proprio baricentro e,
dunque, ogni spostamento. I movimenti eseguiti dal giocatore hanno così un
riscontro in tempo reale sullo schermo della TV, permettendo dunque di
controllare la correttezza della postura nell'esecuzione dell'esercizio.
Il gioco calcola in prima battuta il baricentro del giocatore, l'indice di massa
corporea e misura l'abilità atletica. In base a questi elementi viene assegnata
l'Età Wii Fit (variabile tra 2 e 99 anni). A questo punto viene chiesto di
impostare l'indice di massa grassa che si intende raggiungere e il tempo in cui
si vuole arrivare all'obiettivo, da questi dati Wii Fit elabora un programma
d'allenamento
personalizzato.
Per
mantenere
alta
l'attenzione
sugli
allenamenti giornalieramente proposti viene tenuta traccia dei progressi
all'interno del gioco grazie a dettagliati grafici relativi alla propria massa
grassa, peso ed Età Wii Fit. Questo sistema di stimoli grafici deriva da un altro
12
gioco della Nintendo, Brain Training del Dott. Kawashima, che si propone
come scopo di mantenere il cervello del giocatore allenato attraverso semplici
giochi dove è richiesto di eseguire semplici calcoli o memorizzare parole.
Il software Wii Fit propone oltre 60 esercizi (Wikipedia, 2010) nella versione
Plus e si dividono in 4 categorie: allenamento muscolare, yoga, aerobica e
giochi di equilibrio. La maggior parte di essi necessita della sola Balance
Board ma per alcuni è previsto l'uso del solo telecomando Wii e/o del
Nunchuk. Sia per gli esercizi di yoga che per quelli di allenamento muscolare
si viene guidati da una voce e un'immagine virtuale di un allenatore che
dirigono il giocatore attraverso performance corrette di posizioni e movimenti.
La sessione di gioco della Wii Fit non si limita al solo allenamento da palestra,
ma spazia anche tra una serie di giochi divertenti (sportivi e non), ideali per
essere eseguiti in compagnia di amici e parenti di ogni età.
Figure 9
13
4. Esperienze e approfondimenti nell'ambito della
fisioterapia
Il progetto We-Free si basa sulla collaborazione tra i responsabili della Unità
Spinale dell'Ospedale Niguarda di Milano ed alcuni docenti del Dipartimento
di Elettronica e Informazione del Politecnico di Milano. Per poter studiare un
modello utile all'implementazione di giochi a fini riabilitativi si è deciso di
recarsi presso l'Ospedale Niguarda dove il fisioterapista Dario Pometto ci ha
accolto e illustrato attraverso un mini corso della durata di due giorni quello di
cui si occupano all'interno della struttura.
Figure 10 - Unità Spinale Unipolare dell'Ospedale Niguarda di Milano
L’Unità Spinale è definita “unipolare” poiché è una struttura operativa
autonoma, pur utilizzando anche le risorse professionali e strumentali presenti
nella sede ospedaliera nella quale è inserita. Nel panorama nazionale sono
presenti una decina di strutture che che dispongono circa di 250 posti letto in
tutta Italia di cui ben 200 concentrati nel Nord (AUS Associazione Unità
Spinale Niguarda o.n.l.u.s.). Arrivano quindi presso l'Unità Spinale Unipolare
14
(USU) di Niguarda persone da tutte le parti d'Italia che presentano le cause
patologiche più disparate; i traumi più comuni sono quelli da impatto (cadute,
indicenti automobilistici ed incidenti sportivi) ma ci sono anche traumi più rari
derivanti da infezioni e tumori.
Durante la nostra permanenza presso la struttura abbiamo avuto modo di
incontrare due persone ricoverate presso il centro che presentavano patologie
differenti, entrambe derivanti da incidenti stradali. Il primo era ricoverato nella
struttura da diverso tempo e presentava una lesione che gli permetteva
l'utilizzo agevole degli arti superiori ma che gli consentiva di camminare solo
attraverso l'uso di sostegni quali tripodi e protesi. Il suo lavoro giornaliero
consisteva in una prima parte di riscaldamento e di stretching eseguita sul
materassino e in una seconda parte in cui l'obiettivo era quello di imparare a
reggersi in piedi e camminare attraverso l'uso dei tripodi e delle protesi.
Il secondo paziente che abbiamo incontrato presentava una condizione clinica
più grave caratterizzata da una carenza nei muscoli addominale e
dall'incapacità di stringere oggetti. Il suo lavoro quotidiano si caratterizzava da
una prima parte di stretching passivo, dove cioè il fisioterapista muoveva gli
arti del paziente, e una seconda parte di esercizi attivi volti a consolidare il
rapporto con il corpo e ad imparare alcuni movimenti necessari a condurre
una vita più dignitosa. Tra questi movimenti i più importanti ci sono gli
scivolamente
che
mettono
in
condizione
il
paziente
di
spostarsi
autonomamente dalla sedia a rotelle ad un'altro piano d'appoggio (letto,
toilette, etc).
Per ogni paziente esiste un percorso mirato ma buona parte degli esercizi
vengono condivisi: esercizi come il mantenimento della postura senza far uso
delle braccia o il piegamento della colonna all'altezza del bacino hanno come
obiettivo il raggiungimento di un nuovo equilibrio e la creazione di una nuova
consapevolezza riguardo ai nuovi limiti che il proprio corpo richiede. Un
paziente dell'unità spinale quando entra in reparto è come un bambino, deve
imparare a muoversi coerentemente con il corpo di cui ora dispone.
Oltre ad aver avuto la possibilità di assistere ad alcune sedute riabilitative
all'interno della Palestra ci sono stati presentati alcuni argomenti di studio di
15
tipo medico per far si che noi potessimo capire quello che all'interno della
palestra stavamo vedendo.
16
4.1 Traumi vertebro midollari
Le lesioni alla spina dorsale (Wikipedia, 2010) possono causare danni alle
radici nervose che portano i segnali al cervello, a seconda della gravità di
queste si possono manifestare anche danneggiamenti della materia grigia
nella parte centrale del midollo, causando perdite di segmenti e interruzioni
motoneurologiche. Le lesioni al midollo spinale possono verificarsi a partire da
molte cause tra cui: traumi, tumori, ischemie, malattie neurodegenerative,
mielite e malformazioni vascolari.
Tra queste cause si possono distinguere 24% per incidenti automobilistici,
28% per infortuni sul lavoro, 16% incidenti sportivi, 9% cadute. Si evince
quindi che i traumi sono la causa principale di lesioni vertebro midollari.
4.1.1 Classificazione ASIA
La
"American
Spinal
Injury
Association" (ASIA) ha definito una
classificazione a livello internazionale
(ASIA, 2006) basata sulle risposte
neurologiche testati sul dermatome e
la forza dei dieci principali muscoli su
ciascun lato del corpo, cioè spallucce
(C4), gomito flessore (C5), estensione
del
polso(C6),
estensione
del
gomito(C7), flessione dell'anca (L2).
Le lesioni traumatiche del midollo
spinale
sono
classificate
in
5
categorie:
•
A indica una lesione del midollo
spinale "completa", se nessuna
funzione motoria e sensitiva è
conservata
nella
zona
perinatale.
Figure 11
17
•
B indica una lesione del midollo spinale "incompleta", se ha funzione
sensoriale ma non motoria nella zona perinatale. Si tratta in genere di
una fase transitoria e, se la persona recupera qualsiasi funzione
motoria, essa diventa classificabile in ASIA C oppure D.
•
C indica una lesione del midollo spinale "incompleta" dove la funzione
motoria è conservata sotto il livello neurologico e più della metà dei
muscoli sotto il livello neurologico hanno un grado muscolare
strettamente inferiore a 3.
•
D indica una lesione del midollo spinale "incompleta" dove la funzione
motoria è conservata sotto il livello neurologico e più della metà dei
principali muscoli sotto il livello neurologico hanno un grado muscolare
di 3 o più.
•
E indica "normale" dove funzionalità motorie e sensoriali hanno
punteggi normali. Si noti che è possibile avere lesioni del midollo
spinale e deficit neurologici con capacità di movimento e punteggi
sensoriali normali.
Un grado muscolare uguale a 3 indica la possibilità per quel muscolo di
eseguire una gamma completa di movimenti contro gravità, quindi una
persona classificata C avrà la maggior parte dei muscoli principali che non
potrà muoversi contro gravità mentre una persona classificata con D avrà
almeno la metà dei muscoli in grado di muoversi contro gravità.
18
4.1.2 Conseguenze
Oltre alla perdita di sensibilità e la funzione motoria sotto un certo livello,
individui con lesioni del midollo spinale verificheranno spesso altre
complicazioni:
•
La funzione intestinale e della vescica è regolata dalla regione sacrale
della colonna vertebrale. E' molto comune la disfunzione dell'intestino e
della vescica comprese infezioni della vescica e incontinenza anale.
•
Alla funzione sessuale è associato il segmento sacrale del midollo
spinale e spesso è interessata dopo la ferita. Durante un'esperienza
sessuale psicogena, segnali del cervello sono inviati ai livelli del
midollo spinale T10-L2 e, in caso di uomini, vengono inoltrati al pene
dove essi attivano un'erezione. Un'erezione reflex è involontaria e
avviene senza stimolare sessualmente i pensieri ma grazie al contatto
fisico del pene. I nervi sacrali che determinano la capacità di un riflesso
erettivo si trovano nei nervi sacrali (S2-S4) del midollo spinale e
potrebbero essere colpiti dopo una lesione.
•
Una lesione a livello C-1/C-2 spesso si tradurrà in perdita di
respirazione e la necessità di avvalersi di ventilatori meccanici
•
Incapacità o ridotta capacità di regolare la frequenza cardiaca, la
pressione sanguigna, la sudorazione e quindi la temperatura corporea
•
Spasticità da cui consegue un aumento di riflessi e rigidità degli arti
•
Dolore neuropatico
•
Atrofia muscolare
•
Sindrome dell'arteria mesenterica superiore
•
Osteoporosi
•
Calcoli renali
19
4.2 Il programma di riabilitazione
I pazienti si possono distinguere sostanzialmente in 3 macrogruppi:
Il primo è quello definito dai pazienti che svolgono solo fisioterapia passiva,
ovvero i movimenti del corpo vengono stimolati dall'esterno grazie all'uso di
macchine, elettrostimolatori e personale medico. Questi pazienti sono
solitamente classificati con ASIA B e non hanno possibilità di eseguire alcun
movimento in maniera indipendente.
Il secondo è quello definito dai pazienti che svolgono sia esercizi di
fisioterapia passiva, sia attiva ma che non hanno alcuna possibilità di porsi in
posizione eretta. Gli esercizi di fisioterapia passiva che queste persone
eseguono vedono coinvolti soprattutto i muscoli delle gambe mentre quelli del
tronco e delle braccia eseguono esercizi di fisioterapia attiva.
Il terzo gruppo è quello definito dai pazienti che svolgono quasi unicamente
fisioterapia attiva e sono quelli che hanno la possibilità di mantenere la
postura eretta in maniera indipendente o attraverso l'ausilio di protesi o di
sostegni (tripodi e stampelle).
20
5. Analisi dei requisiti.
Scopo di questo capitolo è, basandosi sul livello d’intervista e basandosi su
(Jorgensen & Bossen, 2003) (Nuseibeh & Easterbrook), quello di trovare gli
stakeholder del progetto, capire i loro bisogni e ricavare i loro obiettivi.
Procedendo poi all'analisi degli obiettivi scoprirne i principali ostacoli al
raggiungimento ed elencare le problematiche più importanti da risolvere.
5.1 Stakeholder
Durante prima fase è risultato evidente che i pazienti caratterizzati da ASIA B
non sono casi di interesse per il progetto We-Free poiché non hanno alcuna
facoltà di eseguire movimenti in maniera indipendente. Ai fini del progetto i
pazienti interessati sono due tipi, differenti per classificazioni ASIA: ASIA C e
ASIA D.
Durante l’intervista con il personale medico è apparso chiaro che sia
all’interno della struttura ospedaliera, sia in un ambito domestico ci sono
svariati interessi nello sviluppo del progetto.
All’interno della struttura ospedaliera i fisioterapisti sono apparsi molto
interessati al progetto poiché ritenevano che le sedute fossero troppo noiose
per i pazienti che, senza rendersene conto, lavoravano al di sotto delle loro
potenzialità non ricevendo adeguati stimoli. La proposta di far assumere alla
fisioterapia una veste ricreativa ha suscitato quindi il loro entusiasmo. L'idea
dei fisioterapisti è che, con loro accanto, i pazienti dovrebbero tirare fuori il
massimo dal loro potenziale dato che la costante assistenza del personale li
mette al sicuro da pericoli come traumi da cadute o da esercizi svolti in
posture non adeguate. Essi ritengono che lo spirito ludico possa aiutare i
pazienti a dare il massimo senza restrizioni psicologiche.
Lo sviluppo del progetto anche per un ambito domestico ha invece suscitato
l’interesse dei pazienti e delle persone a loro vicine poiché svolgere gli
esercizi in un ambiente non medico e senza gli adeguati stimoli del personale
competente risulta essere molto noioso e per nulla stimolante tanto che
diventa difficile applicarsi.
21
5.2 I movimenti
Durante le sedute di riabilitazione si opera su una combinazione di movimenti
base che vengono combinati al fine di acquisire maggior consapevolezza
motoria da parte del paziente, questi movimenti sono la base per ogni
applicazione che vuole relazionarsi a persone con gravi disabilità. I movimenti
che sono stati individuati vengono tutti eseguiti da seduti e con la schiena non
appoggiata ad alcun sostegno verticale, essi sono:
•
M1 (ali): la posizione di partenza è con le braccia distese parallele al
terreno in modo che proseguano la linea delle spalle. Da questa
posizione si muovono le braccia in su e in giù mantenendole sul piano
passante per le spalle e la testa.
•
M2 (rana): la posizione di partenza è con la braccia come in M1 ma il
movimento
è
descritto
portando
le
braccia
fino
ad
essere
perpendicolari alla linea delle spalle e parallele al terreno.
•
M3 (aeroplano): sempre partendo dalla medesima posizione iniziale di
M1, questa volta si esegue un movimento che prevede una flessione
della colonna all'altezza del bacino prima verso destra poi verso
sinistra mantenendo le braccia in un movimento rigido che segue la
linea delle spalle. Il movimento, come per M2, avviene solo sul piano
passante per le spalle e la testa.[descrizione + immagini]
•
M4 (lavandaia): si parte con le mani appoggiate al piano di seduta poi,
dopo aver staccato le mani dal piano, si cerca di spostare entrambe le
mani il più possibile verso sinistra/destra eseguendo una rotazione del
bacino. L'obiettivo dell'esercizio è una rotazione del bacino più ampia
possibile. [descrizione + immagini]
•
M5 (scivola): come per M4 si inizia il movimento con le mani
appoggiate al piano di seduta, l'obiettivo del movimento è, facendo
leva sulle braccia, spostare il punto d'appoggio della seduta il più
possibile a destra o a sinistra. Questo movimento è molto importante
poichè permette di apprendere la capacità di scivolare dalla sedia a
rotelle ad un altro spazio di seduta.
22
•
M6 (ruota): stesso punto di partenza di M4, mani appoggiate al piano di
seduta. Facendo leva sulle braccia si deve eseguire una rotazione del
punto di appoggio, Anche questo movimento riveste una notevole
importanza poichè la sua funzione è complementare a quella M5. La
capacità di eseguire entrambi questi movimenti migliora notevolmente
lo stile di vita di una persona affetta da lesioni vertebro midollari.
5.3 Problematiche
La problematica di maggior rilievo che va presa in considerazione nel
momento dell'implementazione è quella degli "spasmi" (Wikipedia, 2010) che
alcuni pazienti possono avere. Lo spasmo è una contrazione improvvisa e
involontaria di un muscolo (o un gruppo di muscoli) e si verifica
prevalentemente durante le fasi iniziali delle sedute fisioterapiche quando i
muscoli, che possono restare nella stessa posizione per ore, vengono
sollecitati.
Alcuni pazienti hanno lesioni che li portano ad avere un comportamento
asimmetrico tra la parte destra e quella sinistra del corpo, caso estremo è la
totale assenza di movimenti su un lato e la mobilità anche contro gravità
nell'altro.
Per quanto riguarda i movimenti la problematica più evidente è legata
all'attrito e la morbidezza che la superficie che si interpone tra il loro corpo e
la periferica che vanno ad utilizzare, il gesto di scivolamento e quello di
rotazione richiedono che la persona affetta da lesioni vertebro midollari poggi
su una superficie a basso attrito, tipicamente tue teli di nylon sovrapposti
mentre per gli altri movimenti è indispensabile che poggi su una superficie
morbida (antidecubito) con attrito medio-alto in modo che non rischi di
perdere l'equilibrio per l'accidentale slittamento.
Alcuni pazienti hanno una mobilità così ridotta che non possono eseguire
movimenti asimmetrici poiché la quantità dei muscoli funzionanti preposti al
mentenimento della postura eretta della schiena è talmente bassa da
necessitare un continuo aiuto da parte della mani come mezzo per mantenere
il baricentro all’interno della propria base d’appoggio.
23
6. Linguaggi per i requisiti.
Al termine prima fase, dopo aver redatto in forma di prosa quanto appreso
dall'esperienza nella palestra di fisioterapia dell'Ospedale Niguarda di Milano
e dall'intervista con il fisioterapista Dario Pometto, si è potuto costatare che gli
obiettivi del progetto apparivano sufficientemente astratti da non poter
stabilire in modo semplice e diretto dei requisiti tramite uno dei linguaggi di
modellizzazione orientati agli oggetti (Halpin)(Friis-Christensen). Si è quindi
pensato di ricorrere ad un'altra tipologia di linguaggi di modellizzazione: i
linguaggi orientati agli obiettivi (Mylopoulos, Chung, & Yu, 1999).
6.1 Kaos
Accanto alle tecniche di ragionamento formale e qualitative classiche, una
procedura è stata suggerita (van Lamsweerde, 2000) per l'individuazione dei
conflitti a livello dei requisiti e le differenze che li caratterizzano a livello degli
obiettivi. Il modello iterativo proposto è caratterizzato da
•
tutte le parti interessate sono identificate con i loro obiettivi (chiamate
vittorie condizionali)
•
i conflitti tra questi obiettivi vengono catturati assieme ai loro rischi ed
incertezze
•
gli obiettivi contrastanti sono riconciliati attraverso la trattativa per
raggiungere un concordato, i vincoli e le alternative per il passo
successivo
I conflitti spesso nascono poichè le parti in gioco hanno obiettivi contrastanti,
è quindi necessario capire a fondo gli interessi di tutte le parti in gioco ed
eventualmente integrarle in modo coerente.
24
6.1.1 Il documento iniziale
Nel documento iniziale vanno ricercate le parole chiave "scopo", "oggettivo",
"preoccupazione", "intenzione" e così via e da queste si ricavano in modo
semplice e diretto gli obiettivi.
La specifica grafica e la grammatica che regolano il linguaggio sono molto
semplici
•
Le nuvole denotano I soft-goal ovvero gli obiettivi non formalizzabili
•
parallelogrammi che identificano gli obiettivi formalizzabili,
•
le freccie che collegano gli obiettivi definiscono la discendenza di
un'obiettivo da un altro. In "fig. 1" da Minimize[Costs] posso ricavare
Min[DvlpCosts] e Min[OperationCosts]
•
le doppie linee connettono frecce e denotano una OR-condizione in
sottogoal alternativi
•
collegamenti crociati che descrivono un conflitto.
Le parole d’ordine “maintain” e “avoid” specificano sempre degli obiettivi che
sono identificati dalle funzioni ℑ(P→Q) e ℑ(P→!Q). La parola "achieve"
specifica che si deve cercare di ottenere un determinato risultato.
Per eseguire uno studio con il linguaggio KAOS è consigliato partire dai
requisiti che presentano una maggiore criticità ovvero dagli obiettivi tali per cui
la non soddisfazione provocherebbe automaticamente un fallimento a livello
progettuale.
25
fig. 1
Figure 12 - KAOS ricerca dei requisiti
In [Figure 12] è proposto un esempio di utilizzo del linguaggio KAOS per una
prima ricerca requisiti partendo dagli obiettivi del progetto.
26
6.1.2 Ricavare nuovi obiettivi tramite domande
Il documento iniziale (o l'intervista) può portare alla definizione di un modello
che si basa su alcuni obiettivi astratti che non sono quindi difficili da capire ma
possono esserlo da realizzare. Per sciogliere questi obiettivi astratti in obiettivi
più concreti viene suggerito di porsi alcune domande in modo da far emergere
attraverso una serie di raffinazioni una molteplicità di obiettivi connessi e
fortemente legati all'aspetto realizzativo del progetto.
La prima domanda che ci di deve porre è relativa al "perché" dell'obiettivo
astratto e si può dire che si raggiunge un buona raffinatezza nella ricerca
quando si arriva al punto in cui i sotto-obiettivi trovati devono essere
combinati per ottenere l'obiettivo di partenza. Ossia ci si deve fermare quando
da un obiettivo da soddisfare si arriva a doverne soddisfare due o più.
La seconda fase è chiedersi il "come" relativamente agli obiettivi e quindi
passare da uno stato astratto ad uno più concreto. Questa fase procede
esattamente come quella della domanda precedente ma si ferma quando
l'obiettivo (o la molteplicità di obiettivi paralleli) possono essere soddisfatti in
modo concreto. In [Figure 13], per esempio, il requisito "mantenere le
distanze tra i treni" viene ulteriormente raffinato tramite la domanda "come"
da cui si deducono tre requisiti dipendenti dal primo che lo descrivono in
modo più completo. Perchè il requisito padre sia soddisfatto è necessario che
tutti e tre i requisiti dipendenti siano soddisfatti contemporaneamente. I tre
requisiti derivati sono quindi in AND.
Figure 13
27
6.1.3 Identificare i gli operatori sugli obiettivi
Arrivati alla definizione degli obiettivi derivanti dalla domanda "come" in modo
quasi naturale si trovano degli agenti che manipolando il processo possono
soddisfare gli obiettivi. Per aiutarci a compiere una scelta tra le alternative e la
qualità di queste al fine di soddisfare i nostri requisiti bisogna attuare un
confronto con i soft-goal che si erano identificati inizialmente.
Una volta che si sono ricavati gli obiettivi principali si devono creare delle
variabili derivate dalla specifica formale dell'obiettivo. Definite queste si passa
alla definizione dell'agente preposto al controllo delle variabili.
Gli obiettivi si riferiscono ad uno stato particolare del sistema e si devono
quindi definire le particolare pre e post condizioni che possano catturare lo
stato del sistema per ogni obiettivo. Si deve quindi definire l'operazione, gli
input, gli output, le pre e le post condizioni.
Il proposito di questi step è arrivare a definire i requisiti sulle operazioni
perchè i corrispondenti obiettivi possano essere raggiunti. Si definiscono
quindi delle regole di ingresso alle relazioni che vanno soddisfatte affinchè
una relazione possa giungere al suo stato di innesco, e regole di uscita dalle
relazioni, ossia la configurazione delle condizioni che si possono trovare una
volta che la relazione è terminata.
Per riassumere l'ingegneria dei requisiti orientata agli obiettivi offre molti
vantaggi
•
i modelli ad oggetti e requisiti sono derivati sintatticamente dagli
obiettivi
•
gli obiettivi provvedono a fornire le motivazioni per i requisiti
•
le strutture di raffinamento degli obiettivi provvedono a generare una
comprensibile struttura per il documento dei requisiti
•
la raffinazione degli obiettivi alternativi e l'assegnamento degli agenti
concedono la proposta di un sistema alternativo da esplorare
•
la formalizzazione degli obiettivi concede dei raffinamenti che si sono
dimostrati corretti e completi
28
Fig. 4 - Conflitto tra velocità massima e sicurezza
Figure 14 - conflitti in KAOS
È utile infine ricordare che nel mondo dell'ingegneria dei requisiti i conflitti
sono le regole, non le eccezioni. Questi possono essere trovati ed
eventualmente risolti ricordando che possono essere utili anche per ricavare
informazioni aggiuntive. In [Figure 14] è illustrato un esempio di come
possono essere trovati dei conflitti che possono nascere dallo svolgimento
dell'obiettivo di servire più passeggeri possibile.
29
6.2 Tropos (Castro, Kolp, & Mylopoulos, 2002)
All'interno dell'ingegneria del software l'analisi dei requisiti rappresenta la fase
iniziale di molte metodologie. L’obiettivo centrale dell’analisi dei requisiti in
Tropos (Sannicolò, Perini, & Giunchiglia) è quello di catturare un insieme di
requisiti
funzionali
e
non-funzionali
per
caratterizzare
l’ambiente
(environment) e il sistema futuro (system-to-be). Questa fase in Tropos è
suddivisa a sua volta in due fase denominate early requirements e late
requirements.
Durante l'early requirements vengono identificati gli stakeholder e vengono
quindi modellati come attori che dipendono fra loro per obiettivi (goal) da
soddisfare, piani da eseguire e risorse da fornire. Infatti, dall'identificazione di
queste dipendenze è possibile capire perchè alcune funzionalità sono
preferibili ad altre ed avere un banco di prova per verificare che
l'implementazione finale risulti allineata alle aspettative iniziali. Il risultato di
questa fase è un particolare modello incentrato su attori sociali e le loro
dipendenze.
Figure 15
Nella seconda fase, late requirements, il modello concettuale prodotto
precedentemente viene esteso per includere nuovi attori che rappresentano il
sistema e dipendenze fra questi ultimi e quelli dell'ambiente. Tali dipendenze
definiscono
completamente
i
requisiti
funzionali
e
non-funzionali
dell'ambiente.
Dopo aver catturato tutti i requisiti dell'ambiente e del sistema il passo
successivo è rappresentato dalla fase di progettazione del sistema software.
30
Anche in questo caso, si hanno due momenti con obiettivi distinti:
architectural design e detailed design. Entrambe si focalizzano sulle
specifiche del sistema in accordo con i requisiti prodotti dai due passi
precedenti. Architectural design definisce l'architettura blobale del sistema in
termini di sottosistemi interconnessi attraverso dati e flussi di controllo.
La fase successiva, detailed design, punta a specificare ciascun agente nel
suo interno, le abilità e le interazioni che lo coinvolgono.
31
6.2.1 I concetti chiave
Actor: modella un'entità che possiede obiettivi strategici e intenzionalità
all'interno del sistema. Un attore può rappresentare una persona fisica, un
animale, una macchina così come un componente software. Viene
rappresentato con un cerchio.
Goals: rapprenta l'interesse strategico dell'attore che partecipa ad un sistema
o ad un'organizzazione. Distinguiamo fra goal e softgoal per il fatto che i primi
sappiano dire con certezza e precisione quando sono soddisfatti, mentre per i
secondi questo risulta più complicato. I softgoal sono utili per la modellazione
delle qualità del software. I goal sono rappresentati con degli ellissi mentre i
sottogoal sono rappresentati con delle nuvole.
Figure 16
32
Dependency: una dipendenza fra due attori indica che un attore dipende
dall'altro per soddisfare un goal, eseguire un piano o fornire una risorsa.
L'attore che delega un proprio obiettivo si chiama depender, mentre colui che
riceve la dipendenza si chiama depenee. L'oggetto della dipendenza è detto
dependum. Le dipendenze vengono rappresentate con delle freccie orientate
che seguono il criterio: depender → dependum → dependee.
Task: è usata per descrivere una situazione dove al dependee è richiesto di
provvedere ad un compito o un'attività. Vengono rappresentati come ettagoni.
Resource: rappresenta una richiesta al dependee di provvedere ad una
risorsa per il depender. La sua rappresentazione è un quadrilatero
6.2.2 Attività di modellazione
La
costruzione
del
modello
Tropos
dall'early
requirements
sino
all'implementazione coinvolge molte attività che contribuiscono al processo di
acquisizione, raffinamento ed evoluzione del modello.
Modello degli attori: consiste dell'identificare ed analizzare sia gli attori
dell'ambiente sia quelli del sistema. A livello di early requirements l'attenzione
viene posta sugli stakeholder del dominio, ovvero attori propri dell'ambiente
che possiedono determinati goal da raggiungere. Durante i late requirements
l'analisi è condotta sugli attori del sistema software che si dovrà realizzare.
L'architettural design focalizza sulla struttura di sistema specifico del sistema
futuro (system-to-be) in termini di sotto attori. L'ultima fase di progettazione
volge a definire le specifiche interne di ciascun agente con tutte le nozioni
necessarie per passare poi all'implementazione finale del software.
Modello delle dipendenze: consiste nell'identificazione degli attori che
dipendono da altri per goal da soddisfare, piani da eseguire e risorse da
fornire. Nella prima fase della metodologia, early requirements, si modellano
le dipendenze fra gli attori sociali dell'organizzazione. Operativamente, nei
late requirements si compie lo stesso lavoro fatto negli early requirements
tranne che ora si discutono gli attori del sistema futuro. Nella fase di
33
architectural design i dati e flussi di controllo vengono modellati con delle
dipendenze fornendo le basi per l'identificazione della abilità e la successiva
"agentificazione".
Modello degli obiettivi: è l'attività di analisi dei goal dal punto di vista di un
attore
usando
tre
tecniche:
means-end,
contribution
e
AND-OR
decomposition. In particolare, means-ends analysis punta a identificare i goal.
Contribution permette di trovare goal che contribuiscono positivamente o
negativamente
al
soddisfacimento
del
goal
principale.
AND-OR
decomposition consente di costruire grafi AND-OR di sottogoal per capire
come sia possibile soddisfare il goal principale. L'attività si esaurisce
nell'architectural design quando si decompongono gli attori di sistema in
subactor.
34
6.3 Estensione Fuzzy per Tropos: FLAGS
FLAGS (Baresi, Pasquale, & Spoletini, 2009) è l'acronimo di Fuzzy Live
Adaptive Goal for Self-adaptive system ed è un'estensione del linguaggio
Tropos che ha a caratteristica di aumentarne la flessibilità affiancando ai crisp
goal, le cui condizioni possono essere soddisfatte o meno in maniera rigida, i
fuzzy goal, le cui condizioni possono essere solo parzialmente soddisfatte.
La logica fuzzy, o logica sfumata, è una logica in grado di attribuire un grado
di verità compreso tra 0 e 1, dove 1 rappresenta l'assoluta verità mentre 0 la
completa falsità.
Figure 17
La semantica degli operatori fuzzy sono mostrati in [Figure 17(a)] e
corrispondono agli operatori tradizionali che sono rappresentati in [Figure
17(b)]. Per esempio, x=0 è assolutamente vero solo in 0 e assolutamente
falso in tutti gli altri punti. Similiarmente x<0 è assolutamente vero in ]-∞,0[ e
assolutamente falso in [0, ∞[. Gli operatori relazionali fuzzy, usano una
funzione continua per assegnare un grado di soddisfacimento tra 0 e 1 per
quelle preposizioni che non rispettano pienamente le condizioni. Per sesmpio
x≈0 è assolutamente vera per i punti attaccati a 0 ([-1, 1]), e ha un grado di
verità tra 0 e 1 nei punti vicini a 0 ([-4,-1]∪[1,4]) e assolutamente falso per tutti
gli altri punti.
35
Possiamo notare che dando questa definizione le funzioni crisp non sono altro
che funzioni fuzzy con possono assumere solo i valori 0 e 1. Questo significa
che i fuzzy goal possono essere considerati una generalizzazione dei crisp
goal.
FLAGS prevede anche operatori fuzzy temporali la cui semantica è definita in
via operazionale attraverso la funzione fEval(freq, i) che valuta tutte le
possibile formule fuzzy all'istante i adottando altre funzioni ausiliarie.
Nella semantica tradizionale degli operatori fuzzy temporali, valutando F<t freq
all'istante i possiamo equipararlo alla ricerca del valore di verità più
soddisfacente di freq nell'intervallo [i, i+t). Questa interpretazione non è
completamente soddisfacente nell'ambito di FLAGS, si vuole quindi poter
scegliere la situazione in cui freq ha il più alto valore di verità all'istante x un
po' maggiore che i+t.
A questo scopo FLAGS propone che venga reso fuzzy anche l'intervallo
temporale [i, i+t) attraverso l'introduzione di una funzione che sia valutata tra
l'istante corrente e i. In particolare la funzione sarà uguale a 1 tra [0, t) e
decrescerà fino a 0 quando x≥t come mostrato in [Figure 18].
Figure 18 - Membership funcion
Gli operatori temporali dell'estensione fuzzy di Tropos sono riassunti nella
tabella seguente dave vengono riportati parallelamente al loro corrispettivo
crisp.
Figure 19 - Temporal Operators
36
7. Costruzione di un modello
Per costruire il modello di gioco si è intrapresa la strada dei linguaggi goaloriented ed in particolare si è deciso di usare i linguaggio Kaos e della sua
estensione fuzzy.
Il modello Kaos proposto parte dall'obiettivo principe del progetto "Gioco
appagante e utile" da cui discendono direttamente "Divertirsi usando un
videogioco" e "Fare fisioterapia".
7.1 Divertirsi usando un videogioco
La prima cosa da considerare nello studio di un gioco per disabili è capire
quali movimenti il gioco possa proporre al giocatore. Sarebbe un'inutile
umiliazione per un invalido dover abbandonare una sessione perchè il
movimento richiesto è incompatibile con le sue abilità motorie. È quindi di
rilevante importanza che i movimenti proposti vengano presi da un parco
movimenti sicuri. I movimenti illustrati in 6.2 sono da ritenersi movimenti sicuri
poichè sono quelli che i fisioterapisti fanno compiere sin dalle prime sedute.
Perchè una persone con un defitit di capacità motorie si senta veramente
appagato usando un videogioco deve sentire che questo è studiato su misura
per lui poichè se così non fosse interverrebbero probabilmente fattori
psicologici che richiamano la propria diversità. Per prima cosa studiando un
gioco per disabili bisogna porsi nell'ottica che ognuno è differente sia per i
movimenti che possono essere compiuti, sia per la velocità e l'ampiezza di
questi. Dallo studio attraverso il modello a goal è parso subito essenziale che
gli sforzi venissero concentrati sulla riduzione del gap fisico tra normodotato e
malato all'interno del gioco. Per esempio un gioco di tennis in We-Free
darebbe alla pallina nel gioco velocità massima disponibile solo nel caso in
cui si eseguisse il movimento corrispondente in relazione alla proprie capacità
massimali: massima ampiezza del movimento, massima velocità nel chiudere
il movimento.
Legata alla giocabilità c'è un altro fattore da tenere in conto, quello che era
stato descritto come problematica degli spasmi. Durante una sessione di
gioco potrebbe succedere che il giocatore venga colto da uno spasmo, ovvero
37
una contrazione involontaria improvvisa, è chiaro che questo non dipende dal
giocatore e non deve in alcun modo rovinare la sua partita. Perchè questo sia
possibile lo spasmo deve essere prima di tutto riconosciuto. Lo spasmo ha la
carateristica di essere molto più veloce di un movimento volontario quindi il
software sarebbe in grado di riconoscerlo se confrontasse costantemente le
accelerazioni lette con la massima accelerazione che viene inizialmente
misurata e tenuta in memoria. Se l'accelerazione attualmente misurata è di
molto superiore a quella massima definita a inizio gioco si può
ragionevolmente concludere che il giocatore sia caduto in uno spasmo,
qualche secondo di pausa potrebbe bastare perchè questo riprenda la
posizione di gioco.
Altro fattore legato all'esperienza di gioco è nella capacità del gioco di far
raggiungere gli obiettivi che il giocatore si pone. Due tra i software di più
ampio successo (Nintendo Wii Fit, Nintendo Brain Training) fanno uso di un
assistente che attraverso l'uso di frasi esortative e mostrando grafici relativi
alle capacità del giocatore stimolino questo a fare di meglio e a completare le
sedute di allenamento giornaliere. Il format proposto da Nintendo si è rivelato
vincente facendo registrare vendite record anche per i sequel (Wii Fit Plus,
Brain Training 2) segno che il modello proposto funziona.
Ultimo tassello per aver una buona esperienza è dato dalla grafica che si
esprime sia in buoni modelli visivi, sia in un'interazione semplice e intuitiva.
Un gioco basato su modelli 3D è più complesso da realizzare ma rimane più
vicino alla realtà quotidiana di chi ci gioca e aumenta il senso di compiutezza,
ad oggi tutti i giochi che per decenni hanno avuto vita in un universo
rigorosamente 2D sono stati portati in un universo 3D. SuperMario, Sonic,
Prince of Persia sono solo alcuni dei nomi di giochi nati 2D e trasformati in
3D.
38
7.3 Fare fisioterapia
Si è considerato, in primo luogo, l'ambiente in cui si pensa che il software
sarà usato e sono stati trovati due ambienti nel pieno rispetto degli obiettivi
posti dagli stakeholder.
L'ospedale è il primo luogo considerato ed è caratterizzato dall'assicurazione
di una costante assistenza ai pazienti da personale medico che mira ad
accorciare quanto più possibile i tempi di recupero dei disabili rendendoli così
indipendenti nel minor tempo possibile. In un ambiente dove i pazienti
vengono seguiti durante i loro esercizi si può pensare che all'interno del gioco
le pretese di raggiungimento della velocità e dell'ampiezza massima dei
movimenti siano vicine al 100% e, anzi, lo superino cercando di spingere il
giocatore a migliorarsi di seduta in seduta.
In ambiente domestico invece non è possibile pretendere dal giocatore che
raggiunga in ogni quadro di gioco il massimo delle sue potenzialità poichè c'è
il rischio che questo stancandosi perda la concentrazione necessaria
facendosi del male, anche una semplice caduta per una persona che soffre di
disabilità può essere un problema grave. Questo problema non si pone in
ospedale poichè li ci sono strumenti adeguate ed occhi attenti che possono
sostenere il giocatore in ogni momento, in ambiente domestico non si
possono aver garanzie che un disabile sia seguito, va quindi mantenuto un
profilo più basso. I miglioramenti arriveranno egualmente senza forzare i
tempi.
39
Figure 20
40
7.4 Obiettivi Fuzzy
Per poter meglio valutare il progetto si è deciso che non ci si poteva basare
sulla logica binaria considerando un progetto We-Free poichè alcuni obiettivi
possono essere valutati solo da un punto di vista soggettivo. Il primo passo è
stato quindi di definire per ogni goal se fosse crisp, le cui condizione devno
quindi essere soddisfatte, oppure fuzzy, le cui condizione possono essere
soddisfatte.
L'obiettivo crisp più importante è quello che cerca di evitare gli infortuni del
giocatore ed è l'unico che in ogni gioco deve essere rispettato, il non rispetto
della condizione di sicurezza del giocatore porterà quindi un gioco ad essere
bocciato anche se i punteggi di tutti gli altri settori fossero pieni.
Per il raggiungimento dell'obiettivo "movimenti corretti" si è deciso che ogni
gioco, per risultare positivo, ne deve implementare almeno uno. La funzione
che descrive il requisito fuzzy sull'obiettivo potrebbe quindi essere
G(exist(M1) ∨ exist(M2) ∨...∨ exist(M6))
dove la funzione exist(movimento) restituisce un valore compreso tra 0 e 1 se
il movimento è definito rispettando completamente le indicazioni (1) o non è
definita (0)
Per quanto riguarda le ampiezze massime e le velocità massime possiamo
descrivere le funzioni
G(defADX = max ∧ defASX = max)
G(defVDX = max ∧ defVSX = max)
dove ADX e ASX rappresentano rispettivamente le ampiezze massime a
destra e a sinistra, VDX e VSX rappresentano rispettivamente le ampiezze
massime a destra.
Per quanto riguarda il coinvolgimento del giocatore nel gioco si è deciso di
utilizzare una funzione che valuti la quantità di strumenti di stimolo che il gioco
mette a disposizione dell'utente affinchè questo non se ne stanchi.
G((defLIV * 0,25) + (defAQ * 0,25) + (defAF * 0,25) + (defGRAPH * 0,25))
41
dove defLIV, defAQ, defAF, defGRAPH sono variabili che possono assumere
i valori da 0 a 1 e misurano rispettivamente la presenza di livelli, la presenza
di uno stimolo ad un allenamento quotidiano, la presenza di un fisioterapista
multimediale e la presenza di grafici che mostrino i traguardi raggiunti.
L'obiettivo che riguarda il riconoscimento degli spasmi può essere descritto in
modo statistico basandosi su un campione di test ed assegnando 1 se per
ogni spasmo del giocatore-campione il software ha saputo riconoscere e
arginare il problema, 0 se nessuno spasmo è stato correttamente gestito.
Ovviamente i valori intermedi saranno dati dalla semplice relazione
G(numero spasmi riconosciuti / numero spasmi avuti)
L'obiettivo grafica è di valutazione soggettiva e si può pensare di sottoporre
ad un campione test di giocatore un paio di domande per saggiare quanto
sono soddisfatti dell'esperienza grafica del gioco.
42
7.4 Scelta del supporto di gioco.
La scelta del supporto di gioco è ricaduta sulla consolle Nintendo Wii poiché
questa
si
equipaggia,
attraverso
l’uso
delle
periferiche
descritte
precedentemente, di svariati strumenti per rilevare la posizione e il movimento
di un corpo umano. Le altre due consolle considerate risultavano inadatte in
quanto incentravano la propria esperienza ludica non sul giocatore ma sulla
grafica e sulla fisica del videogioco. A differenza della Nintendo Wii, che può
essere utilizzata a diversi livelli, le consolle della Sony e della Microsoft
possono essere utilizzate da persone che possono muovere le dita e non
possono essere utilizzate da tutte le altre, non ci sono escamotage per far
giocare una persona che abbia difficoltà ad impugnare un joypad in quanto
l’unico modo per giocare è premere pulsanti.
La doppia veste di usabilità domestica e utilizzo medico può quindi essere
garantita dallo sviluppo del progetto facendo uso dell’hardware della Nintendo
Wii che ha un costo abbastanza contenuto da essere accessibile non solo alle
strutture pubbliche ma anche ai privati.
43
8 Analisi dei progetti esistenti
Allo stato attuale esistono due giochi completamente funzionanti nel
panorama del progetto We-Free, questi giochi sono stati sviluppati con
l'intento di fornire degli esercizi di riabilitazione di tipo differente. Nel primo
gioco, il gioco della canoa, si è scelto di focalizzarsi sulla flessione della
colonna, nel secondo gioco, il gioco dell'aereo, si esegue un esercizio di
movimento delle braccia.
8.1 Gioco della canoa
Questo gioco fa uso della periferica Wii Balance Board ed è incentrato sul
controllo dell'equilibrio attraverso il movimento del baricentro a destra e a
sinistra. Il disabile, seduto sulla Balance Board, controlla il movimento di una
canoa 3D attraverso un corso d'acqua. Lo scopo del gioco è quello di
incrementare il proprio punteggio raccogliendo le sorprese che il fiume riserva
ed evitando le insidie che comportano perdita di punti o di vite.
Figure 21 - Gioco della canoa
Il gioco ha una configurazione iniziale che prevede l'inserimento dell'altezza,
del peso e dell'angolo massimo di piegamento della colonna del giocatore.
Questi dati iniziali servono per permettere al giocatore di muovere la propria
canoa in relazione alle proprie capacità fisiche e a garantire un'esperienza di
gioco adeguata.
44
8.1.1 Valutazione del gioco
Il gioco rispetta il vincolo della sicurezza in quanto gli ostacoli non passano
mai il margine esterno del fiume ma risultano sempre spostati verso l'interno
lasciando un margine in prossimità dell'argine del fiume che rappresenta, in
termini di ampiezza del movimento, il 100%. Il gioco perciò si può dire sicuro
poichè spinge i pazienti a fare molti movimenti ma mai al di là delle proprie
capacità.
Il gioco presenta la configurazione dell'ampiezza massima e questa ampiezza
è bilatera, viene cioè posta identica sia per l'inclinazione sul lato destro, sia
per quella sul lato sinistro. Questo fa si che il gioco riceva un punteggio
sull'obiettivo delle ampiezze tanto più vicino a 1 quanto più l'ampiezza destra
è uguale all'ampiezza sinistra. I livelli che compongono in gioco sono a
velocità e difficoltà crescente ma non vi è una vera e propria misurazione
delle velocità massime di spostamento raggiungibili dal giocatore.
La presenza di livelli fa si che al goal inerente alle motivazioni venga dato
punteggio di 0,25. La grafica 3D è un punto a favore dell'obiettivo della grafica
seppur non possa essere raggiunto un livello pieno dato che il gioco risulta
spoglio e non eccessivamente realistico.
Il movimento su cui si basa il gioco è una variante di M3 e si può dire che
sull'esecuzione del movimento può essere valutato come 0,75. Non vi è però
alcun sistema di riconoscimento degli spasmi che prende punteggio pari a 0.
Il gioco in ultima analisi è positivo.
45
8.2 Gioco dell'aereo
Questo gioco fa uso solo del Nintendo Wiimote ed il giocatore può quindi
giocare mantenendo la colonna appoggiata ad uno schienale. Lo scopo del
gioco è quello di pilotare il proprio aereo attraverso degli anelli fluttuanti
nell'aria, il gioco termina quando l'aereo è passato attraverso tutti gli anelli o
quando si precipita e viene mostrata una schermata riassuntiva del proprio
tempo di gioco e del numero di anelli attraversati con l'aereo.
I modelli degli aerei nel gioco possono essere pilotati attraverso il movimento
e la pressione di due tasti del Wiimote che, in questo caso, funge da cloche.
Figure 22 - Gioco dell'aereo
46
8.2.1 Valutazione del gioco
Il gioco è pensato per essere giocato sia da qualsiasi posizione quindi anche
da una persona seduta e appoggiata allo schienale. Il gioco si dimostra quindi
sicuro in quanto non ci sono mosse che possono andare a sbilanciare il
giocatore.
Il gioco prevede sia la rotazione del Wiimote, sia la pressione di alcuni
pulsanti sebbene le missioni possano essere compiute utilizzando solo le
rotazioni del Wiimote rendendo però tutto molto più complesso. La pressione
dei tasti non è un movimento possibile per quei disabili classificati con ASIA C
che hanno delle lesioni piuttosto alte e che quindi possono muovere pochi
muscoli. Gli altri due movimenti possono considerarsi una variante di M2 e M3
seppur con la schiena appoggiata. Il punteggio per la tipologia di movimenti
non sarà quindi molto elevato poichè taglia fuori alcuni disabili in modo netto.
Le ampiezze massime dei movimenti non sono implementate e le velocità
dell'esecuzione dei movimenti dipendono unicamente dal livello scelto che
può essere facile, medio e difficile.
La grafica fa un buon uso del 3D e vi è uno spazio di manovra molto ampio
anche se le montagne risultano un po' spoglie. I modelli degli aerei sono ben
curati e sono scelti in relazione alla scelta del livello infatti nel livello facile
viene presentato un piccolo aereoplano monoelica mentre nel livello difficile si
utilizza un potente caccia.
Oltre alla presenza di livelli che possono incentivare il giocatore a migliorarsi
non ci sono altri stimoli, come accadeva nel gioco della canoa, il punteggio si
ferma quindi a 0,25.
Altra similitudine con il gioco della canoa è la mancanza di un riconoscitore
degli spasmi.
Il gioco è molto curato nella grafica ma scarseggia di giocabilità per alcune
classi di disabili, i movimenti che vengono proposti prevedono che il Wiimote
venga impugnato ma non sempre questa è un'operazione possibile.
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9 Sviluppi futuri
In questo progetto il linguaggio a goal è stato sfruttato fino al livello di late
requirements ma si potrebbe sviluppare ulteriormente fino a definire
un'interfaccia UML con le main classes indispensabili per lo sviluppo di un
qualsiasi gioco che rispetti gli intenti del progetto We Free.
L'estensione Fuzzy di Tropos (FLAGS) è stata sfruttata solo sulla parte statica
senza considerare l'estensione temporale che viene proposta, si potrebbe
quindi sviluppare il progetto in questa direzione: potrebbe essere reso fuzzy il
requisito che descrive quanto il giocatore si sta avvicinando al suo limite
massimo e di quanto lo sta superando in modo da tarare i parametri del gioco
in modo dinamico.
L'intento di questo progetto era definire dei movimenti che fossero efficaci dal
punto di vista motorio e giocabili dal più ampio numero di disabili possibile, si
potrebbe proseguire lo studio con progetti paralleli volti ad individuare ogni
possibile movimento per ogni tipologia di disabilità creando un parco
movimenti molto vasto.
48
10 Bibliografia
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Xbox
360.
Tratto
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11 Ringraziamenti
Giunto al termine di questo lavoro vorrei ringraziare ed esprimere la mia
riconoscenza nei confronti di tutte le persone che, in modi diversi, mi sono
state vicine e hanno permesso ed incoraggiato sia i miei studi che la
realizzazione di qusta tesi.
I miei più sentiti ringraziamenti vanno alla mia relatrice, Ing. Paola Spoletini
per la sua disponibilità nei chiarimenti, nei suggerimenti e nelle varie revisioni
che hanno coinvolto questo elaborato.
Vorrei ringraziare anche il fisioterapista Dario Pometto per avermi permesso
di accompagnarlo durante alcune sedute di riabilitazione dandomi modo di
conoscere alcuni aspetti del suo lavoro.
Ringrazio infine la mia famiglia e i miei amici che mi sono stati sempre vicini in
questi anni di studi e che hanno fornito un supporto costante.
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