Kirjoittajat: Mikko Pajula, tieto- ja viestintätekniikan insinööri (YAMK), asiantuntija, Digitaaliset ratkaisut, Lapin ammattikorkeakoulu; Jenna Korhonen, Taiteen kandidaatti, asiantuntija, Digitaaliset ratkaisut, Lapin ammattikorkeakoulu ja Lukas Aufmeisser, Erasmus-vaihto-opiskelija, Wienin teknillinen yliopisto.

Ennakoivassa vanhustyössä pyritään edistämään toimintakyvyn ylläpysymistä ikääntymisen edetessä. Yksi toimintakyvyn osa-alueista on kognitiivinen toimintakyky.

Halusimme Ennakoi-hankkeessa testata pelillistä kognitiivisia taitoja arvioivaa digitaalista ratkaisua osana ennakoinnin prosessia. Lähdimme toteuttamaan pelillistä toteutusta tieto- ja viestintätekniikan tiimissä apunamme biomedikaalista tekniikkaa opiskeleva vaihto-opiskelija Lukas Aufmeisser. Tämä kirjoitus käsittelee pelin kehittämistä ja siihen liittyviä seikkoja pohjautuen suurelta osin Lukaksen haastatteluun.  

Kuvaamme miten pelillinen arviointi toteutettiin ja miksi esitelty toteutus valittiin. Pohdimme myös pelillisen ratkaisun käytettävyyden sujuvuutta, mikä tuntuu usein pohdituttavan teknologisten toteutusten yhteydessä erityisesti ikäihmisten kanssa. Tarkoituksena on antaa käytännön kurkkaus arvioinnin toteuttamisen “konepellin” alle.

Ennakoi-hankkeessa kognitiivisten toimintojen arviointiin kehitettiin palapeli. Idea on, että pelissä käyttäjä kokoaa palapeliä tabletilla, mutta selaimessa toimivaa peliä voitaisiin käyttää esimerkiksi omalta tietokoneelta käsin.

Palapelissä käyttäjällä on näytöllään ruudukkomainen alue, johon hänen pitää asetella palapelin palat. Peli avustaa pelaajaa antamalla palautetta, jos jokin palanen ei osunut kohdilleen. Käyttäjä pystyy muokkaamaan pelin kenttää vaihtamalla palapelin kuvan, sekä säätämällä palojen määrää. Peli onnittelee käyttäjää tämän saatua palapeli valmiiksi. Taustalla peli kerää numeerista tietoa kognitiivisen arviointiin.

Kuva 1. Palapeli-ohjelma tarjoaa yksinkertaisen käyttöliittymän, joka mallintaa fyysisen palapelin pelaamista.

Kuva 2. Palapelin valmistuttua käyttäjää onnitellaan, sekä tarjotaan tietoja kuluneesta ajasta, klikkauksista ja palojen määrästä.

Miten mittaus tapahtuu

Palapelissä aika, nopeus ja tarkkuus ovat kolme arvioitavaa kohdetta. Ajalla tarkoitetaan pelaamisen kokonaisaikaa, nopeudella yksittäisen palan asettamisen aikaa ja tarkkuudella siirtojen osumatarkkuutta. Tarkkuus arvioidaan seuraamalla kuinka tasaisia liikkeet ovat ja kuinka tarkasti pelaajat asettavat palapelin palat ruudukolle.

Kuva 3. Osumatarkkuus ja nopeus voidaan sijoittaa kaavioon, josta huomataan niiden yhteys.

Data ajasta, nopeudesta ja tarkkuudesta pystytään muuntamaan kaavioksi (Kuva 3.). Kaavio osoitti opiskelijoista muodostetulla testiryhmällä, että jos käyttäjä liikuttaa palasta hitaasti, todennäköisyys palan oikeaan sijoitteluun on korkea. Samoin jos liikkeet tehdään nopeasti, tarkkuus yleensä heikkenee. Tämä osoittaa, kuinka nopeus vaikuttaa tarkkuuteen ja sijoitteluun.

Testasimme nuoria, kognitiivisesti taitavia yksilöitä, joiden tuloksista muodostettiin “normi”, eli oletustulos. Tulokset osoittavat korrelaation liikkeen nopeuden ja tarkkuuden välillä. Testiryhmänä toimi noin kahdenkymmenen geronomi-opiskelijan ryhmä. Pelin kehittäjien tavoitteena oli testata testiryhmällä pelin pelattavuutta ja kerätä alustavaa dataa.

Poikkeamat (outliers) voitaisiin tunnistaa sen perusteella, kuinka paljon ne eroavat oletustuloksista nopeuden ja tarkkuuden suhteen. Tuloksia tulkittaisiin tällöin siten, että etsittävät datapisteet ovat poikkeamia oletusryhmään verrattuna, koska kognitiivisten kykyjen heikkeneminen oletetusti vaikuttaisi pelaamiseen siirtojen hidastumisella ja virheiden määrän kasvulla.

Pelillä tuotettu numeerinen data mahdollistaa data-analytiikan keinojen käytön kognitiivisten tulosten arviointiin. Erityisesti poikkeamien havaitsemisen tekniikat (Outlier detection) data-analytiikassa voidaan valjastaa käyttöön tällaisessa numeerisen tiedonkeruun tapauksessa. Data-analyysi tarvitsee kuitenkin suuren määrän dataa luotettavuuden parantamiseen sille tasolle, että työkalua voitaisiin edes harkita käytettäväksi heikentyneen toimintakyvyn indikaattorina. Datana tarvittaisiin laaja joukko oletustuloksia sekä etsinnän kohteena olevia poikkeavia tuloksia analyysiprosessin arviointiin.

Miksi palapeli?

Lukaksen tavoitteena oli pohjata pelillinen kognitiivinen testaus löytämiinsä tutkimuksiin ja lähteisiin. Esimerkiksi eräässä tutkimuksessa käytetty “Lyö myyrää” -peli mittaa nopeutta ja tarkkuutta, mutta käyttää palapeliin verrattuna erilaista menetelmää, joka tunnetaan nimellä Fitts:n laki. Lain mukaan aika, joka vaaditaan esimerkiksi hiiren osoittimen siirtämiseen kohdealueelle, on etäisyys kohteeseen jaettuna kohteen koolla (Interaction Design Foundation – IxDF, 2016). Laki ei kuitenkaan koske raahattavia kohteita, kuten palapelin palasia. Palapelissä menetelmä huomioi jokaisen kappaleen polun ja liikkeen, toisin kuin “Lyö myyrää” -pelin tapauksessa, jossa mittaus perustuu sormen osoituksen tai hiiren napsautuksen tarkkuuteen. (Tong 2013)

Kuva 4. Hankkeessa pohdimme erilaisia pelillisiä ratkaisuja kognitiivisen kyvyn arviointiin, joista päädyimme lopulta palapeliin. Kuvassa Lukas Aufmeisser.

Palapelin valinta kognitiivisten taitojen arvioinnin pelilliseen toteutukseen sai alkunsa Ennakoi-hankkeen työpajasta (Kuva 4.), jossa pohdittiin erilaisten digitaalisten ja teknologisten ratkaisujen tarpeita hankkeen pilottikohteisiin. Hanketiimi keskusteli useista vaihtoehdoista, kuten käärmepeleistä, lajittelupeleistä ja tekstipohjaisista syötteistä. Tiimi valitsi palapelin, sen tarjoaman rauhallisen kokemuksen takia. Palapelistä tekee rauhallisen se, että pelaajat voivat rauhassa asetella paloja ilman kiirettä.

Tutkiessaan aikaisempia pelillisiä toteutuksia, Lukas ei löytänyt aiempia tutkimuksia palapelien käytöstä kognitiivisessa arvioinnissa toteutetulla tavalla. Muut lähimmät tutkimuksissa käytetyt palapelit mahdollistavat vain kahden palan paikan vaihtamisen siirtona, toisin kuin hankkeessa testattavan palapelin joustavampi liike, jossa palat ovat pelilaudan ulkopuolelta vapaasti poimittavissa.

Pelin hyöty teknisestä näkökulmasta

Hankkeen edetessä saimme käsityksen, että perinteiset toimintakyvyn mittausmenetelmät sisältävät usein kyselylomakkeita. Peli toimii hyvänä lisänä tai vaihtoehtona, sillä se tarjoaa numeerista dataa itsearvioinnin sijaan.

Mielestäni kyselylomakkeilla voidaan saada monenlaisia vastauksia ja ne ovat luonnostaan subjektiivisia. Pelipohjainen lähestymistapa sen sijaan tuottaa kvantitatiivista dataa, jonka avulla voimme tunnistaa poikkeamat ja analysoida datapisteitä oletusryhmään verrattuna tehokkaammin. Tämä tekee siitä tarkemman työkalun kognitiivisten toimintojen arvioimiseen.

Lukas Aufmesser

Tiedostamme, että kognitiivinen kyky on kuitenkin monimutkainen ja monia muuttujia sisältävä kenttä. Vaikka numeerinen data on hyödyllistä vertailevassa analyysissä, se tuo myös haasteita, sillä se tuskin kuvaa kognitiivisen toimintakyvyn koko monimutkaisuutta. Kuitenkin numeerinen data voi tarjota mitattavan lähtökohdan kognitiivisen tilan ymmärtämiselle.

Digitaalisten laitteiden käytettävyys

Opiskelen Wienissä biolääketieteen tekniikkaa, jossa ensisijaisesti kurotaan umpeen lääkäreiden ja kehittäjien välistä kuilua ja koulutukseen yhdistetään samalla anatomiaa ja ohjelmistokehitystä. Tämä poikkitieteellinen koulutus Wienin teknillisessä yliopistossa antaa minulle mahdollisuuden käsitellä molempia näkökohtia.

Lukas Aufmesser

Ihanteellinen testausvälineen käyttökokemus Lukas Aufmesserin mielestä sisältäisi pelillistämisen, jotta testausprosessista tulisi kiinnostavampi. Peli ei pelkästään kerää tärkeitä numeerisia tietoja, vaan voi tehdä arvioinnin kokemuksesta hauskaa.

Digitaalinen lähestymistapa voi tehdä asioista myös monimutkaisempia käytettävyyden kannalta, erityisesti ikäihmisten kognitiivisten kykyjen mittaamisessa. Oikea palapeli pöydällä saattaa olla parempi käytettävyydeltään kuin digitaalinen versio. Kuitenkin tutkimus- ja testausvaiheemme aikana saamamme palaute oli yllättävän positiivinen. Monien opiskelijaosallistujien mielestä palapelin käyttäminen digitaalisilla laitteilla, kuten tableteilla ja tietokoneilla, oli helppoa ja mukavaa. Tämä tulos lieventää huolta digitaalisen käyttökokemuksen monimutkaisuudesta suhteessa fyysiseen peliin.

Tällainen positiivinen palaute voi edistää digitaalisten mittausmenetelmien yleistymistä toimintakyvyn arvioinnissa. Kun yhä useammat iäkkäät ihmiset ovat tottuneempia digiteknologiaan, se saattaa laskea kynnystä tällaisten työkalujen laajalle käyttöönotolle. Tämä tuttuus voisi tehdä digitaalisista kognitiivisista peleistä vakiintuneen menetelmän kognitiivisten taitojen ja muiden toimintakyvyn osa-alueiden näkökohtien arvioinnissa ja aktivoimisessa.

Lopuksi

Ikäihmisten kognitiivisten taitojen arviointi ja sen ymmärtäminen edellyttää alan erikoisosaamista, mutta Lukaksen tekemä pelillinen toteutus avasi hanketiimille, miten arviointi voitaisiin toteuttaa digitaalisen pellillisen tuotteen avulla. Teknisesti pelillinen toteutus käytännössä mittaa pelaajan liikkeitä numeeriseen muotoon.

Datan keräämiskokeilu opiskelijoilla havainnollisti, kuinka tulosten tulkinta vaatisi paljon dataa siitä, miten erottaa verrokkiryhmästä poikkeava tulos (outlier). Kerätty numeerinen tieto tarvitsee raja-arvon, eli jonkun luvun jonka alle tai yli mennessä, pelaajan tulokset mahdollisesti viittaisivat haasteisiin kognitiivisessa toimintakyvyssä. Tällaisen raja-arvon määrittäminen on riippuvaista käytetystä pelistä ja pelilaitteesta. Esimerkiksi tabletissa sormella liikuttaminen tuottaa samassa pelissä eri nopeuden ja määrään virheitä kuin pöytäkoneella hiirtä käytettäessä. Pelkkä käytössä olevan tabletin näytön koko vaikuttaa tarkkuuteen ja aikaan, kun pienessä näytössä peli voi olla vaikea nähdä. Kokeilu siis viittasi siihen, olemassa olevien pelitutkimusten raja-arvoja ei voi käyttää suoraan. Omat raja-arvot on löydettävä kattavalla tiedonkeruulla, eli pelin pelauttamisella laajalla määrällä testikäyttäjiä.

Lukaksen harjoittelun aikana palapelin käytettävyys koettiin opiskelijatestauksessa lupaavaksi. Lukaksen haastattelun ja vaihto-opiskelun jälkeen palapeliä testattiin ikäihmisillä ennakoivan toiminnan pilotissa. Tarkoituksena oli kokeilla, että miten pelillinen arviointi voisi toimia osana laajempaa arviointiprosessia. Tulokset ovat vielä pilotista purkamatta. Kuitenkin jo tässä vaiheessa saatiin viitteitä, että myös pilotin ikäihmiset, opiskelijoiden lisäksi, voisivat käyttää peliä riittävän hyvin. Vaikuttaisi sille, että teknologinen väline voisi käytettävyydellään istua osaksi kognitiivista arviointia esimerkiksi kotikäynneillä.

Kiitokset vielä lopuksi Lukakselle haastattelusta ja mahtavasta työstä hankkeen puolesta. Toivotamme hänelle onnea opiskeluihin Itävallassa.

Hankkeesta

Ennakoi, Teknologiset ratkaisut ennakoivan tiedon keräämisessä ja ikäihmisten kotona asumisen tukemisessa –hankkeen tarkoituksena on edistää ennaltaehkäisevien palveluiden tuottamista ikäihmisille. Hankkeessa pyritään hyödyntämään digitaalisia ja teknologisia ratkaisuja ikäihmisten kotona asumisen tukemiseksi pitkien etäisyyksien alueella. Yhtenä tavoitteena on yhteiskehittää ja pilotoida ennakoivan toiminnan malli. Hanketta toteutetaan Lapin ammattikorkeakoulun monialaisena yhteistyönä.

Teknologiset ratkaisut ennakoivan tiedon keräämisessä ja ikäihmisten kotona asumisen tukemisessa –hankkeen aikataulu on 1.5.2023 – 30.4.2026. Rahoittajana toimii Lapin liitosta rahoitettu EAKR 2021-2027 –ohjelmakausi.

Lähteet

Interaction Design Foundation – IxDF. (2016). What is Fitts’ Law? Haettu 29.8.2024 osoitteesta https://www.interaction-design.org/literature/topics/fitts-law

Tong, T., & Chignell, M. (2013). Designing game-based cognitive assessments for elderly adults. In Proceedings of the First International Conference on Gameful design, research, and applications (pp. 127-130)