王雯靜 干宏程

摘? ?要：游戲化已被證明是一種有價(jià)值的說(shuō)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(dòng)，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?；诔鞘薪煌ɡ娴乃邢嚓P(guān)者，提出了一個(gè)支持可持續(xù)交通出行整個(gè)生命周期的游戲化平臺(tái)。該平臺(tái)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(gè)模塊?；诔鞘薪煌ɡ嫦嚓P(guān)者的游戲化平臺(tái)能夠增強(qiáng)公民的環(huán)保意識(shí)，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(tái)；激勵(lì)系統(tǒng)；可持續(xù)行為

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

城市交通擁堵是現(xiàn)代社會(huì)中一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的關(guān)鍵問(wèn)題。盡管在過(guò)去幾十年中對(duì)綠色交通出行給予了大量關(guān)注，但機(jī)動(dòng)車排放仍然是全球最大的污染問(wèn)題。為了應(yīng)對(duì)這一問(wèn)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(shuō)服力的技術(shù)中可以找到解決這一問(wèn)題的方法。

游戲化是目前說(shuō)服性技術(shù)的研究熱點(diǎn)之一，已成功應(yīng)用于多個(gè)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(shuō)服用戶采取積極的行為，并通過(guò)激勵(lì)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?lì)系統(tǒng)可能會(huì)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(shí)，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(gè)生命周期的游戲化平臺(tái)設(shè)計(jì)方法。該平臺(tái)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(tái)由四個(gè)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(duì)二氧化碳排放的認(rèn)識(shí)[1]。游戲化結(jié)合了說(shuō)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(guò)模擬和決策來(lái)教育不同的利益相關(guān)者[3]。例如，Cellina等人提出了一個(gè)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(guò)游戲化元素（如積分、目標(biāo)和挑戰(zhàn)）來(lái)鼓勵(lì)公民進(jìn)行更環(huán)保的出行活動(dòng)。Castellanos等人通過(guò)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(lái)提高用戶對(duì)日常通勤行為的認(rèn)識(shí)，同時(shí)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(shí)，應(yīng)考慮用戶的動(dòng)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(jiǎng)勵(lì)有助于培養(yǎng)用戶的環(huán)保行為。根據(jù)用戶的個(gè)性和偏好，內(nèi)在獎(jiǎng)勵(lì)可以通過(guò)引入定制化元素（如排行榜或化身）來(lái)體現(xiàn)，而外在獎(jiǎng)勵(lì)可以通過(guò)向用戶提供虛擬或?qū)嵨铼?jiǎng)勵(lì)。在文獻(xiàn)中，有一些游戲化移動(dòng)應(yīng)用程序解決了個(gè)性化的問(wèn)題，同時(shí)有效地勸說(shuō)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(tái)的概述和框架

游戲化平臺(tái)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(shí)觀察結(jié)果和影響的訪問(wèn)服務(wù)。其次是游戲化設(shè)計(jì)師，他們利用平臺(tái)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(kāi)發(fā)基于游戲化的應(yīng)用程序。最后是公民，他們通過(guò)與游戲化應(yīng)用程序互動(dòng)并享受游戲化平臺(tái)帶來(lái)的虛擬或真實(shí)的刺激，共同參與行為的改變。

游戲化平臺(tái)主要由四個(gè)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(tái)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(tái)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(kāi)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(dòng)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(dòng)生成挑戰(zhàn)的高級(jí)功能（挑戰(zhàn)生成器組件），它是根據(jù)對(duì)用戶的個(gè)人資料、游戲狀態(tài)和記錄的游戲活動(dòng)歷史進(jìn)行分析，生成具有個(gè)性化的挑戰(zhàn)。

游戲化引擎為所有其他平臺(tái)模塊提供游戲化狀態(tài)的訪問(wèn)服務(wù)，包括支持游戲化定義和部署的服務(wù)，訪問(wèn)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(wèn)服務(wù)的功能是通過(guò)開(kāi)放API提供統(tǒng)一的服務(wù)接口來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

游戲化引擎還實(shí)現(xiàn)并公開(kāi)了一組游戲化元素，每個(gè)元素都代表了一個(gè)基本的構(gòu)建塊。每個(gè)游戲化元素都有一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并公開(kāi)其API，其他模塊可以利用這些API來(lái)檢索游戲狀態(tài)信息和數(shù)據(jù)。每個(gè)游戲化元素可以在同一個(gè)游戲中有多個(gè)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(gè)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(gè)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(dòng)而獲得的獎(jiǎng)勵(lì)，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(gè)游戲中定義多個(gè)積分的概念，并為每個(gè)積分概念制定時(shí)間聚合度量。例如，基本積分概念可定義“每周”時(shí)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(jué)表現(xiàn)，它用于獎(jiǎng)勵(lì)用戶在特定成就方面的進(jìn)步。徽章以徽章集合的形式組織起來(lái)，每個(gè)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(dòng)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(jí)：為了給用戶一種進(jìn)步的精通的感覺(jué)，游戲化引擎支持等級(jí)的定義。等級(jí)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(gè)等級(jí)時(shí)才能解鎖這些內(nèi)容。例如，將游戲中的不同等級(jí)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(gè)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(shí)支持在同一個(gè)游戲化系統(tǒng)中制定多個(gè)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(gè)性化挑戰(zhàn)。挑戰(zhàn)要求用戶在特定的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)特定的目標(biāo)。成功完成挑戰(zhàn)后，會(huì)向用戶發(fā)放獎(jiǎng)勵(lì)。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(guò)低會(huì)導(dǎo)致用戶無(wú)聊，而高估會(huì)導(dǎo)致用戶焦慮或沮喪。因此，每項(xiàng)挑戰(zhàn)都需要針對(duì)每個(gè)玩家進(jìn)行個(gè)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(tái)中的挑戰(zhàn)生成器組件負(fù)責(zé)為用戶生成挑戰(zhàn)，同時(shí)考慮游戲的目標(biāo)和用戶過(guò)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(duì)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(dòng)中選擇一組績(jī)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(gè)個(gè)性化目標(biāo)。最后，挑戰(zhàn)生成器會(huì)根據(jù)目標(biāo)對(duì)于用戶的難度，自動(dòng)確定挑戰(zhàn)的獎(jiǎng)勵(lì)?？傮w而言，游戲化系統(tǒng)會(huì)根據(jù)用戶過(guò)去的表現(xiàn)，動(dòng)態(tài)地設(shè)置挑戰(zhàn)難度來(lái)適應(yīng)用戶的個(gè)性化需求。

對(duì)于多人挑戰(zhàn)，該系統(tǒng)支持雙人競(jìng)爭(zhēng)、小組挑戰(zhàn)和合作挑戰(zhàn)等模式。在雙人競(jìng)爭(zhēng)模式下，首先根據(jù)每個(gè)用戶的過(guò)去表現(xiàn)進(jìn)行排名，然后匹配用戶的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，目標(biāo)是最小化與對(duì)手的等級(jí)差異。目標(biāo)和獎(jiǎng)勵(lì)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(dòng)計(jì)算。在小組模式中，兩名用戶的目標(biāo)相同，而獎(jiǎng)勵(lì)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(gè)游戲化生命周期的管理：從對(duì)游戲的定義和部署（針對(duì)游戲化設(shè)計(jì)師），到對(duì)游戲的監(jiān)督和管理（針對(duì)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(kāi)放API來(lái)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(lái)檢查他們的出行結(jié)果和表現(xiàn)。特別是，可以訪問(wèn)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(wèn)贏得的積分、達(dá)到的游戲等級(jí)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(tái)完成，該控制臺(tái)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(cè)結(jié)果。游戲化管理員使用該工具來(lái)檢查和解決用戶提出的特定問(wèn)題，還可以使用該工具及時(shí)檢測(cè)出作弊者并采取行動(dòng)。

該模塊還提供一個(gè)基于網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)源數(shù)據(jù)庫(kù)，包括基于異構(gòu)原始數(shù)據(jù)，通過(guò)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(kāi)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(duì)可持續(xù)交通行為進(jìn)行定量評(píng)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(guò)定制的移動(dòng)游戲化應(yīng)用程序模塊訪問(wèn)。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(dòng)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(guò)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(guò)去的活動(dòng)。用戶可以根據(jù)自己當(dāng)前和過(guò)去的挑戰(zhàn)來(lái)選擇將要激活的挑戰(zhàn)。通過(guò)應(yīng)用程序，用戶還可以查看其他用戶的個(gè)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?？傊?，該應(yīng)用程序涉及的功能包括支持用戶注冊(cè)、管理用戶檔案、追蹤可持續(xù)的交通出行、查看用戶的成績(jī)等。

（四）出行驗(yàn)證模塊

出行驗(yàn)證模塊是一個(gè)出行模式檢驗(yàn)?zāi)K，它負(fù)責(zé)評(píng)估用戶出行行程的有效性。它通過(guò)跟蹤用戶在出行期間的實(shí)際活動(dòng)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(huì)作為用戶的行動(dòng)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(dòng)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(duì)于每種出行模式，模塊都提供了特定的模式檢測(cè)方法。對(duì)于自由移動(dòng)模式，該驗(yàn)證只使用軌跡坐標(biāo)和用戶的速度信息。對(duì)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(duì)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(shí)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(jiǎng)勵(lì)積分，而無(wú)效的出行則給予解釋，并呈現(xiàn)給用戶。用戶可以通過(guò)應(yīng)用程序向管理員報(bào)告驗(yàn)證錯(cuò)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(dòng)。

四、結(jié)束語(yǔ)

城市交通是一個(gè)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(duì)這項(xiàng)挑戰(zhàn)，提出一個(gè)基于可持續(xù)交通出行整個(gè)生命周期的游戲化平臺(tái)設(shè)計(jì)方法。該游戲化平臺(tái)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(gè)模塊組成，并對(duì)它們進(jìn)行了詳細(xì)的探討。未來(lái)，我們計(jì)劃把游戲化平臺(tái)應(yīng)用于不同的城市和地區(qū)，并對(duì)其可用性和實(shí)際的有效性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)評(píng)估。

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