基于城市交通利益相關(guān)者的游戲化平臺構(gòu)建研究

王雯靜 干宏程

摘? ?要：游戲化已被證明是一種有價值的說服性技術(shù)，能夠?qū)⒎ξ痘虿挥淇斓娜蝿?wù)轉(zhuǎn)化為可以享受的活動，這與培養(yǎng)公民從私家車向更可持續(xù)的交通方式轉(zhuǎn)變的需求是一致的。基于城市交通利益的所有相關(guān)者，提出了一個支持可持續(xù)交通出行整個生命周期的游戲化平臺。該平臺以用戶為中心，包括游戲化引擎、游戲化管理、游戲化應(yīng)用程序和出行驗(yàn)證四個模塊。基于城市交通利益相關(guān)者的游戲化平臺能夠增強(qiáng)公民的環(huán)保意識，促進(jìn)公民出行行為和習(xí)慣發(fā)生積極的改變。

關(guān)鍵詞：城市交通；游戲化平臺；激勵系統(tǒng)；可持續(xù)行為

中圖分類號：F512? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? 文章編號：1673-291X（2023）19-0129-03

城市交通擁堵是現(xiàn)代社會中一個具有挑戰(zhàn)性的關(guān)鍵問題。盡管在過去幾十年中對綠色交通出行給予了大量關(guān)注，但機(jī)動車排放仍然是全球最大的污染問題。為了應(yīng)對這一問題，迫切需要專門且符合現(xiàn)行法規(guī)的工具，以影響公民的日常交通出行方式。在具有說服力的技術(shù)中可以找到解決這一問題的方法。

游戲化是目前說服性技術(shù)的研究熱點(diǎn)之一，已成功應(yīng)用于多個領(lǐng)域。它的定義是在非游戲的環(huán)境下運(yùn)用游戲元素，它可以說服用戶采取積極的行為，并通過激勵系統(tǒng)促使他們重新思考舊有的習(xí)慣。在交通出行中運(yùn)用游戲化具有巨大潛力，因?yàn)榛谟螒蚧募钕到y(tǒng)可能會產(chǎn)生雙重效果。一方面，游戲化的出行能夠提高公民的環(huán)保意識，促進(jìn)綠色出行行為和習(xí)慣的形成。另一方面，該系統(tǒng)能夠收集公民日常出行方式的詳細(xì)數(shù)據(jù)，為交通決策者提供信息和指導(dǎo)。

本文提出了一種基于可持續(xù)交通出行整個生命周期的游戲化平臺設(shè)計(jì)方法。該平臺涵蓋了所有利益相關(guān)者，并支持以用戶為中心的定制。游戲化平臺由四個模塊組成，將在本文中進(jìn)行詳細(xì)探討。

一、研究現(xiàn)狀

游戲化已被用作促進(jìn)環(huán)保習(xí)慣的工具，其應(yīng)用范圍廣泛，從推廣自行車共享作為替代交通方式到提高公民對二氧化碳排放的認(rèn)識[1]。游戲化結(jié)合了說服性技術(shù)與環(huán)境心理學(xué)理論[2]，用于影響公民的日常行為。大量文獻(xiàn)表明，研究人員利用游戲化技術(shù)通過模擬和決策來教育不同的利益相關(guān)者[3]。例如，Cellina等人提出了一個游戲化系統(tǒng)，以促進(jìn)歐洲公民的可持續(xù)多模式城市出行，其核心是設(shè)計(jì)積分累計(jì)模型，并通過游戲化元素（如積分、目標(biāo)和挑戰(zhàn)）來鼓勵公民進(jìn)行更環(huán)保的出行活動。Castellanos等人通過跟蹤用戶的日常路線和習(xí)慣，提出了一項(xiàng)探索挑戰(zhàn)，用來提高用戶對日常通勤行為的認(rèn)識，同時促進(jìn)城市探索。

為了促進(jìn)交通行為的改變，游戲化應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)應(yīng)采用以用戶為中心的設(shè)計(jì)方法[4]。此外，當(dāng)游戲化被用作影響用戶行為的手段時，應(yīng)考慮用戶的動機(jī)需求[5]。游戲化系統(tǒng)固有的適應(yīng)性可以利用用戶之間的差異性，不同的用戶需要受到不同因素的刺激。內(nèi)在和外在的獎勵有助于培養(yǎng)用戶的環(huán)保行為。根據(jù)用戶的個性和偏好，內(nèi)在獎勵可以通過引入定制化元素（如排行榜或化身）來體現(xiàn)，而外在獎勵可以通過向用戶提供虛擬或?qū)嵨铼剟?。在文獻(xiàn)中，有一些游戲化移動應(yīng)用程序解決了個性化的問題，同時有效地勸說用戶采取可持續(xù)的出行行為。例如，Cardoso等人擺脫了“一刀切”的設(shè)計(jì)方法，這種方法顯著地影響了依賴汽車的城市的二氧化碳排放。

二、游戲化平臺的概述和框架

游戲化平臺包括所有的交通利益相關(guān)者。首先是交通管理者和政策制定者，他們希望可以根據(jù)特定的目標(biāo)引發(fā)行為改變，進(jìn)而促進(jìn)城市交通的可持續(xù)發(fā)展，并能夠提供實(shí)時觀察結(jié)果和影響的訪問服務(wù)。其次是游戲化設(shè)計(jì)師，他們利用平臺提供的游戲化元素和機(jī)制，根據(jù)交通管理者的政策和目標(biāo)，設(shè)計(jì)并開發(fā)基于游戲化的應(yīng)用程序。最后是公民，他們通過與游戲化應(yīng)用程序互動并享受游戲化平臺帶來的虛擬或真實(shí)的刺激，共同參與行為的改變。

游戲化平臺主要由四個模塊組成：游戲化引擎模塊、游戲化管理模塊、游戲化應(yīng)用程序模塊和出行驗(yàn)證模塊，我們將在下一部分進(jìn)行詳細(xì)探討。

三、游戲化平臺的四大模塊

（一）游戲化引擎模塊

游戲化引擎模塊是游戲化平臺的核心，它負(fù)責(zé)支持游戲設(shè)計(jì)、部署和執(zhí)行相關(guān)的基本功能。游戲化引擎封裝了一種開源的最先進(jìn)的規(guī)則引擎技術(shù)，即DROOLS技術(shù)。該引擎用于用戶組的創(chuàng)建和設(shè)置，并用于驅(qū)動游戲化應(yīng)用程序的運(yùn)行。此外，該引擎支持各種可擴(kuò)展的游戲化元素（如積分、徽章、排行榜）和單人或多人機(jī)制（如任務(wù)、挑戰(zhàn)）。它還包括自動生成挑戰(zhàn)的高級功能（挑戰(zhàn)生成器組件），它是根據(jù)對用戶的個人資料、游戲狀態(tài)和記錄的游戲活動歷史進(jìn)行分析，生成具有個性化的挑戰(zhàn)。

游戲化引擎為所有其他平臺模塊提供游戲化狀態(tài)的訪問服務(wù)，包括支持游戲化定義和部署的服務(wù)，訪問游戲和用戶狀態(tài)信息的服務(wù)，以及支持向用戶傳達(dá)游戲結(jié)果的通知服務(wù)等。這些訪問服務(wù)的功能是通過開放API提供統(tǒng)一的服務(wù)接口來實(shí)現(xiàn)的。

游戲化引擎還實(shí)現(xiàn)并公開了一組游戲化元素，每個元素都代表了一個基本的構(gòu)建塊。每個游戲化元素都有一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并公開其API，其他模塊可以利用這些API來檢索游戲狀態(tài)信息和數(shù)據(jù)。每個游戲化元素可以在同一個游戲中有多個實(shí)例化，如可以有多種專門的積分（如積分、自行車公里數(shù)等），以及相應(yīng)的規(guī)則和排行榜。下面，將詳細(xì)描述游戲化引擎中支持的每個游戲化元素。

積分：與大多數(shù)最先進(jìn)的游戲化解決方案一樣，游戲化引擎支持的一個基本游戲化元素是積分。通常情況下，積分是用戶成功地完成了游戲中的活動而獲得的獎勵，它是用戶在游戲中進(jìn)步的數(shù)字表示。游戲化引擎支持同一個游戲中定義多個積分的概念，并為每個積分概念制定時間聚合度量。例如，基本積分概念可定義“每周”時間聚合，然后利用此聚合指標(biāo)定義每周排行榜。

徽章：徽章是用戶成就的視覺表現(xiàn)，它用于獎勵用戶在特定成就方面的進(jìn)步?；照乱曰照录系男问浇M織起來，每個徽章象征著用戶在特定游戲區(qū)域的表現(xiàn)。游戲化引擎既支持與特定積分概念相關(guān)的徽章收集，也支持與特定行動相關(guān)的徽章收集，以促進(jìn)用戶更具探索性的態(tài)度。

等級：為了給用戶一種進(jìn)步的精通的感覺，游戲化引擎支持等級的定義。等級始終與特定的積分概念相關(guān)聯(lián)。游戲化引擎支持定義可接受的游戲化內(nèi)容，用戶只有達(dá)到某個等級時才能解鎖這些內(nèi)容。例如，將游戲中的不同等級與特點(diǎn)的積分?jǐn)?shù)量相關(guān)聯(lián)，并可以將其與其他游戲概念的解鎖相關(guān)聯(lián)。

排行榜：排行榜是一個基本的游戲化元素，它允許用戶將自己的表現(xiàn)與其他用戶的表現(xiàn)排行。游戲化引擎根據(jù)特定的周期積分概念構(gòu)思其規(guī)則，同時支持在同一個游戲化系統(tǒng)中制定多個排行榜。例如，在引導(dǎo)綠色出行的游戲化中，可以制定與積分相關(guān)的每周全球排行榜，也可以制定在某種交通模式下的其他排行榜。

挑戰(zhàn)：游戲化引擎支持單人和多人個性化挑戰(zhàn)。挑戰(zhàn)要求用戶在特定的時間內(nèi)實(shí)現(xiàn)特定的目標(biāo)。成功完成挑戰(zhàn)后，會向用戶發(fā)放獎勵。目標(biāo)可以是游戲中的表現(xiàn)，也可以是游戲促進(jìn)的特定行為，比如打破出行習(xí)慣。挑戰(zhàn)難度過低會導(dǎo)致用戶無聊，而高估會導(dǎo)致用戶焦慮或沮喪。因此，每項(xiàng)挑戰(zhàn)都需要針對每個玩家進(jìn)行個性化定制，以促進(jìn)用戶的參與度，并使其增加多樣化的游戲體驗(yàn)。下面將詳細(xì)介紹游戲化引擎支持的挑戰(zhàn)生成策略。

游戲化平臺中的挑戰(zhàn)生成器組件負(fù)責(zé)為用戶生成挑戰(zhàn)，同時考慮游戲的目標(biāo)和用戶過去的表現(xiàn)和技能。該組件能夠生產(chǎn)單人挑戰(zhàn)和多人挑戰(zhàn)。對于單人挑戰(zhàn)，挑戰(zhàn)生成器首先根據(jù)用戶在最近的出行活動中選擇一組績效指標(biāo)，即挑戰(zhàn)的目標(biāo)。然后，挑戰(zhàn)生成器根據(jù)游戲改進(jìn)用戶行為的目標(biāo)要求，確定一個個性化目標(biāo)。最后，挑戰(zhàn)生成器會根據(jù)目標(biāo)對于用戶的難度，自動確定挑戰(zhàn)的獎勵?？傮w而言，游戲化系統(tǒng)會根據(jù)用戶過去的表現(xiàn)，動態(tài)地設(shè)置挑戰(zhàn)難度來適應(yīng)用戶的個性化需求。

對于多人挑戰(zhàn)，該系統(tǒng)支持雙人競爭、小組挑戰(zhàn)和合作挑戰(zhàn)等模式。在雙人競爭模式下，首先根據(jù)每個用戶的過去表現(xiàn)進(jìn)行排名，然后匹配用戶的競爭對手，目標(biāo)是最小化與對手的等級差異。目標(biāo)和獎勵由系統(tǒng)根據(jù)參與挑戰(zhàn)的兩名用戶的歷史和偏好自動計(jì)算。在小組模式中，兩名用戶的目標(biāo)相同，而獎勵可能因每位用戶的具體挑戰(zhàn)難度不同而不同。在合作模式中，用戶必須在挑戰(zhàn)結(jié)束前齊心協(xié)力達(dá)成共同的目標(biāo)。

（二）游戲化管理模塊

游戲化管理模塊包含一套終端用戶應(yīng)用程序，支持整個游戲化生命周期的管理：從對游戲的定義和部署（針對游戲化設(shè)計(jì)師），到對游戲的監(jiān)督和管理（針對交通管理者和游戲管理者），以及游戲?qū)煌繕?biāo)的影響性分析（交通管理者和政策制定者）。

游戲定義應(yīng)用程序利用游戲化引擎提供的開放API來支持游戲設(shè)計(jì)師定義和部署游戲邏輯。特別是，游戲化設(shè)計(jì)師可以利用應(yīng)用程序定義游戲支持的用戶行為、游戲化元素和機(jī)制。

游戲化管理員可以在用戶的出行途中，利用游戲監(jiān)管應(yīng)用程序來檢查他們的出行結(jié)果和表現(xiàn)。特別是，可以訪問用戶在各種交通模式下追蹤到的有效的每日/每周公里的表現(xiàn)，還可以訪問贏得的積分、達(dá)到的游戲等級以及完成的目標(biāo)和挑戰(zhàn)。

此外，行程驗(yàn)證算法由行程驗(yàn)證控制臺完成，該控制臺允許驗(yàn)證所有跟蹤到的行程。該工具提供了基于地圖的可視化跟蹤路線，并允許游戲化管理員查詢驗(yàn)證算法產(chǎn)生的模式檢測結(jié)果。游戲化管理員使用該工具來檢查和解決用戶提出的特定問題，還可以使用該工具及時檢測出作弊者并采取行動。

該模塊還提供一個基于網(wǎng)絡(luò)的開源數(shù)據(jù)庫，包括基于異構(gòu)原始數(shù)據(jù)，通過接收、處理和分析這些數(shù)據(jù)。游戲化管理員和交通管理員開源利用這些數(shù)據(jù)，從用戶的參與度和游戲進(jìn)度等方面對可持續(xù)交通行為進(jìn)行定量評估。

（三）游戲化應(yīng)用程序模塊

該框架的后端規(guī)則系統(tǒng)可以通過定制的移動游戲化應(yīng)用程序模塊訪問。游戲化應(yīng)用程序模塊允許用戶與游戲化系統(tǒng)進(jìn)行交互，并保持其游戲行動和狀態(tài)。該應(yīng)用程序可以根據(jù)特定的目標(biāo)人群和環(huán)境進(jìn)行定制。用戶可以通過該應(yīng)用程序可視化地查看自己的出行日志，也可以查看自己挑戰(zhàn)的進(jìn)度和過去的活動。用戶可以根據(jù)自己當(dāng)前和過去的挑戰(zhàn)來選擇將要激活的挑戰(zhàn)。通過應(yīng)用程序，用戶還可以查看其他用戶的個人資料和排行榜，并將自己的表現(xiàn)與其他用戶的成就進(jìn)行比較。總之，該應(yīng)用程序涉及的功能包括支持用戶注冊、管理用戶檔案、追蹤可持續(xù)的交通出行、查看用戶的成績等。

（四）出行驗(yàn)證模塊

出行驗(yàn)證模塊是一個出行模式檢驗(yàn)?zāi)K，它負(fù)責(zé)評估用戶出行行程的有效性。它通過跟蹤用戶在出行期間的實(shí)際活動軌跡，并與用戶“聲明”的模式進(jìn)行比較，只有有效的出行才會作為用戶的行動發(fā)送到游戲化引擎，這有助于用戶在游戲中的進(jìn)步。出行驗(yàn)證技術(shù)因不同的出行模式而異。出行驗(yàn)證模塊把出行模式分為三類，分別是自由移動模式（如自行車、步行）、城市公共交通、專用網(wǎng)絡(luò)運(yùn)輸（如火車）。對于每種出行模式，模塊都提供了特定的模式檢測方法。對于自由移動模式，該驗(yàn)證只使用軌跡坐標(biāo)和用戶的速度信息。對于專用網(wǎng)絡(luò)運(yùn)輸，驗(yàn)證依賴于將跟蹤軌跡與標(biāo)準(zhǔn)GTFS格式提供的跨端口網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行比較。對于城市公共交通是最復(fù)雜的驗(yàn)證情況，由于它與小汽車共享城市道路，因此運(yùn)行軌跡存在嚴(yán)重重疊。為了提供最佳的結(jié)果，驗(yàn)證基于速度和公共交通網(wǎng)絡(luò)。后者將追蹤到的結(jié)果與可用的公共交通路線和相應(yīng)的時刻表進(jìn)行比較。

若出現(xiàn)驗(yàn)證模塊認(rèn)為出行有效，則相應(yīng)的用戶出行行為將發(fā)送到游戲化引擎，該引擎相應(yīng)地更新用戶狀態(tài)。若出現(xiàn)驗(yàn)證模塊不認(rèn)為出行有效，則提供特定的原因，如速度太快或不在公共交通路線上。有效的出行，給予有效的結(jié)果并獎勵積分，而無效的出行則給予解釋，并呈現(xiàn)給用戶。用戶可以通過應(yīng)用程序向管理員報告驗(yàn)證錯誤，管理員可以分析出行驗(yàn)證數(shù)據(jù)并采取有效的行動。

四、結(jié)束語

城市交通是一個復(fù)雜的應(yīng)用領(lǐng)域，影響公民選擇可持續(xù)的、綠色交通方式是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。為了應(yīng)對這項(xiàng)挑戰(zhàn)，提出一個基于可持續(xù)交通出行整個生命周期的游戲化平臺設(shè)計(jì)方法。該游戲化平臺由游戲化引擎模塊、游戲化管理模塊、游戲化應(yīng)用程序模塊和出行驗(yàn)證模塊四個模塊組成，并對它們進(jìn)行了詳細(xì)的探討。未來，我們計(jì)劃把游戲化平臺應(yīng)用于不同的城市和地區(qū)，并對其可用性和實(shí)際的有效性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)評估。

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[責(zé)任編輯? ?文? ?欣]