Оригинал текста: ÖZDEN, SUEDANUR; ARSLANTÜRK, ESRA; SENEM, MEHMET; and AS, İMDAT (2023) "Gamification in Urban Planning - Experiencing the Future City", Architecture and Planning Journal (APJ), Vol. 28, Iss. 3, Article 44.

Год публикации: 2023

Геймификация уже давно вышла за рамки индустрии развлечений и становится важным инструментом в самых разных сферах – от образования до бизнеса. А что, если игровые механики можно использовать для проектирования городов будущего? Как показывают авторы исследования, геймифицированные VR-модели могут не только обучать жителей, но и становиться платформой для тестирования урбанистических решений.

В статье рассматривается проект NAR Future City, виртуальной модели умного города, который разрабатывается с использованием реальных геоданных, транспортных потоков и энергосистем. В этой игре пользователи исследуют концепции устойчивого города, получают задания, связанные с экотранспортом, возобновляемыми источниками энергии и цифровым управлением. Более того, данные, собранные в процессе игры, могут использоваться для улучшения реального городского планирования.

Введение

Авторы статьи отмечают, что умные города (Smart Cities) и виртуальная реальность (VR) стали одними из важнейших направлений исследований в последние годы. Помимо академических работ, в этой сфере активно работают стартапы, что говорит о высокой практической значимости темы (Rebelo, 2021).

В последние десять лет наблюдается рост числа исследований, посвященных участию пользователей в проектировании городов через геймификацию. Совместные исследования архитекторов и специалистов по компьютерным технологиям демонстрируют, что VR не только улучшает восприятие городского пространства, но и активно вовлекает пользователей в проектирование. Важность участия пользователей подтверждается экспериментальными данными и результатами предыдущих исследований (Redondo et al., 2020a, 2020b).

Авторы отмечают, что современные научные работы, прогнозы и сценарии, представленные в книгах и аналитических статьях, показывают, что связка «VR и умные города» будет влиять на широкий спектр дисциплин — от повседневной городской жизни до процессов проектирования. Потенциал этого направления не ограничивается академической сферой — он уже активно изучается коммерческими игровыми компаниями.

VR как инструмент для исследований и моделирования

• Поведение и перемещения пользователей в виртуальной городской среде могут стать важным исследовательским инструментом.
• Использование реальных данных в VR-среде позволяет создавать точные модели городской мобильности.
• Это, в свою очередь, способствует разработке систем управления, приближенных к реальности (Johannessena et al., 2016).

Авторы подчеркивают, что симуляция городской мобильности с использованием данных Интернета вещей (IoT) открывает новые перспективы. Например, с помощью геймификации можно моделировать транспортные потоки, приближенные к реальным (Poslad et al., 2015).

Примеры кейсовых исследований:

• Городская мобильность, ежедневные поездки и маршруты «дом-школа» являются важными аспектами для анализа транспортных систем (Kazhamiakin et al., 2021).
• Исследования в области VR и умных городов могут быть полезны не только для городских властей, но и для частного сектора, финансовых институтов и экологических организаций.
• Игры на основе VR, моделирующие будущие города с учетом реальных геоданных, населения, транспорта и энергопотребления, могут повысить качество городского планирования и способствовать защите экологических ценностей (Rebelo and Soares, 2020; Nijholt, 2020).

В этой статье авторы изучают, как игровые среды могут помочь пользователям изучить принципы умных городов, включая инновационные решения в сфере мобильности, урбанистического фермерства и доставки дронами.

Исследования Klock et al. (2021) анализируют 691 кейс, из которых 40 используются для выявления пробелов и потребностей в геймификации, особенно с точки зрения психологических и социальных аспектов городского транспорта. Авторы настоящей статьи сосредотачиваются на разработке игры, которая повышает осведомленность пользователей о концепции умного города.

Они подчеркивают, что геймификация играет важную роль в снижении энергопотребления и устойчивом развитии городской среды.

Предыстория

Авторы статьи начинают этот раздел с определения умного города (Smart City) как концепции городского развития, которая интегрирует информационные и коммуникационные технологии (ICT) и Интернет вещей (IoT). Это позволяет эффективно управлять городскими ресурсами в безопасном и устойчивом формате.

Однако, они подчеркивают, что умный город — это не только технологии. Город должен учитывать потребности и запросы своих жителей. Таким образом, его развитие зависит не только от инфраструктуры, но и от активного участия граждан. Геймификация — один из инструментов, который может мотивировать людей вовлекаться в этот процесс (Tandon, 2022).

• Что такое геймификация?Термин «геймификация» (gamification) впервые появился в 2002 году, его ввел Ник Пеллинг.
• Однако популярность концепция приобрела только в 2010 году.
• Геймификацию можно определить как набор методов и процессов, которые используют игровые механики для решения реальных задач (Tandon, 2022).

Авторы выделяют ключевые принципы геймификации:

• Действие (Action) – вовлечение пользователя в процесс.
• Мотивация (Motivation) – создание стимулов для взаимодействия.
• Вознаграждение (Reward) – предоставление пользователю позитивного опыта или бонусов.

В контексте умных городов геймификация играет важную роль, поскольку:

• Повышает вовлеченность граждан.
• Стимулирует обучение и осведомленность о городских инициативах.
• Способствует развитию устойчивых практик (например, снижение потребления энергии или выбор общественного транспорта).

Геймификация активно используется в разных сферах:

• Корпоративный сектор – улучшение продуктивности сотрудников.
• Образование – вовлечение студентов в учебный процесс.
• Фитнес и здоровье – мотивация людей заниматься спортом.
• Государственное управление – повышение гражданской активности.

Примеры геймификации в городской средеАвторы приводят несколько примеров успешного применения игровых механик в управлении городами:

1. Военные и образовательные симуляции

• Армия США использует симулятор «America’s Army» для привлечения рекрутов (Kumar et al., 2020).

2. Стимулирование экологичных способов передвижения

• В Великобритании и Австралии запущены программы, поощряющие пешеходов и велосипедистов.
• В Австралии 35% поездок на автомобиле в школы заменили на альтернативные виды транспорта.
• В Сингапуре создана программа стимулирования пользования общественным транспортом вне часов пиковой нагрузки – участники получали призы за поездки в менее загруженные часы. По итогам тестирования 8% пассажиров изменили привычки (Desouza et al., 2020).

3. Взаимодействие граждан с городским управлением

• Геймификация может помочь перейти от топ-даун модели управления (когда городские технологии внедряются без участия граждан) к модели bottom-up, где жители сами вносят предложения.
• Цифровые приложения могут позволить гражданам создавать собственные проекты для города, предоставляя муниципальным властям обратную связь.

4. Геймификация в цифровых городских пространствах

• Second Life – виртуальная платформа, созданная Linden Lab, где пользователи могут строить, покупать недвижимость и взаимодействовать с цифровым городом.
• SimCity Edu – образовательная версия знаменитой игры, позволяющая студентам изучать экономику, градостроительство и экологию (Electronic Arts, 2022).
• Авторы отмечают, что люди доверяют геймифицированным платформам, так как они позволяют экспериментировать с городскими решениями в безопасной среде.

5. Использование VR и AR в городском планировании

• Различные исследования показывают, что виртуальная и дополненная реальность могут использоваться для цифровой трансформации городов.
• Например, игра «Virtual Smart City Hero» демонстрирует, как VR может помочь пользователям изучать умные городские технологии (West et al., 2019).

Выводы раздела

• Умные города требуют не только технологической модернизации, но и участия граждан в процессах управления.
• Геймификация может стать ключевым инструментом для привлечения жителей к городскому развитию.
• VR и AR создают новые методы взаимодействия с городскими данными, помогая в образовании, планировании и тестировании городских инициатив.
• Игровые механики уже успешно применяются в транспорте, управлении ресурсами, экологии и образовании, и их потенциал продолжает расширяться.

Методология и инструменты

Авторы статьи описывают основной подход к разработке игры, цель которой — сделать процесс изучения принципов умного города более интерактивным и увлекательным. Разработка основывается на использовании VR и игровых технологий.

Цель игры

Игра была разработана с акцентом на мобильность, а также для передачи ключевой информации об умном городе пользователям. Чтобы структурировать процесс, авторы определили основные компоненты разработки:

• Оборудование (hardware)
• Программное обеспечение (software)
• Данные (data)
• Методы (methods)
• Пользователи (users)

Важно понимать взаимосвязь всех этих элементов, так как игра основана на реальных городских данных и должна максимально точно моделировать городскую среду.

Игровая среда: Unreal Engine и VR-оборудование

В основе проекта лежит игровой движок Unreal Engine, который используется для создания трехмерной модели города:

• Ландшафт и архитектурная модель прорабатываются с высокой детализацией.
• Используется Datasmith, который позволяет интегрировать городские модели в VR-пространство.

VR-оборудование играет ключевую роль:

• Используются VR-гарнитуры, которые обеспечивают погружение в городскую среду.
• Игроки могут перемещаться по виртуальному городу, используя различные режимы мобильности.

На основе предварительных данных была создана грубая 3D-модель будущего города, которая затем детализировалась в процессе разработки.

Команда разработки

Проект делится на три группы участников:

1. Архитекторы и градостроители – отвечают за разработку городского пространства.
2. Разработчики игр – занимаются программированием и технической реализацией.
3. Пользователи – участвуют в тестировании, предоставляя обратную связь.

Игровые механики разрабатываются на основе реальных данных, таких как:

• Географические данные города.
• Население и его распределение.
• Транспортная инфраструктура.
• Энергетическая сеть.

В результате получается цифровой двойник (digital twin) реального города, что позволяет моделировать будущие сценарии развития городской среды.

Как хранятся данные и поведение пользователей

Вся информация об опыте пользователей в игре фиксируется в системе управления базами данных (DBMS).

• Все успехи, неудачи и действия игроков записываются в базу, создавая набор уникальных данных.
• Использование метаданных позволяет анализировать поведение игроков и предсказывать будущие паттерны взаимодействия с городом.

Пример использования базы данных:

• В игре есть таблица атрибутов для всех зданий и объектов.
• Каждое здание имеет свой ID и детальную информацию, доступную игроку.
• В игре представлена диаграмма выбросов CO₂, основанная на реальных данных (например, разница между выбросами автомобилей на ископаемом топливе и электротранспорта).

Игровые механики и взаимодействие с городом

В игре реализована система геймификации, позволяющая пользователям влиять на развитие города. Главные элементы:

1. Соревновательный аспект – пользователи могут зарабатывать баллы, выполняя задания.
2. Обратная связь – действия пользователей дают ценные данные для градостроителей.
3. Открытие новых возможностей – игроки получают новые виды транспорта, изучая принципы устойчивого города.

Пример взаимодействия:

• Игрок, освоивший концепцию солнечной энергии, получает доступ к воздушному такси Cezeri и может исследовать город с высоты.

Как работает игровая модель?

Проект использует несколько ключевых технологий, обеспечивающих реалистичность и достоверность симуляции:

1. Фотограмметрия – используется для воссоздания ландшафта и городской среды.
2. Генерация карт реального города – позволяет создать точную цифровую модель района.
3. Интеграция IoT-данных – данные о транспорте, энергии и населении используются в механиках игры.

Игроки проходят 8 уровней, каждый из которых связан с экологическими и технологическими аспектами города.

Выводы раздела

• Разработка игры основана на реальных данных, что делает проект уникальным.
• Геймификация помогает пользователям узнавать об устойчивом развитии в игровой форме.
• VR позволяет не только тестировать городские решения, но и анализировать поведение игроков, что дает ценную информацию для городского планирования.

Проект города будущего NAR

В этом разделе авторы рассматривают конкретный пример применения геймификации и VR в проектировании умного города — NAR Future City, инновационного района в Эсенлере, Стамбул. Этот проект интегрирует новые технологии и принципы устойчивого развития.

1. Концепция и структура города

Проект NAR Innovation District основан на гибком и устойчивом городском планировании, включающем:

• Принципы умного города, такие как:

◦ Интерактивное управление.
◦ Экологичный транспорт.
◦ Устойчивое потребление энергии.

• Гибкую пространственную организацию, адаптирующуюся к различным сценариям развития.
• Умную сетевую инфраструктуру, включающую:

◦ Автоматизированное управление энергоснабжением.
◦ Интеллектуальную систему утилизации отходов.
◦ Дружественную к экологии мобильность, включающую велосипеды, скутеры и автономные автомобили.
◦ Интерактивное городское управление, где жители могут участвовать в принятии решений через цифровые платформы.

Основные элементы проекта

• Город разделен на 40 суперблоков и 4 городских площади.
• Каждый суперблок представляет собой модульную зону, где сочетаются жилье, работа и общественные пространства.
• Вся городская структура интегрирована в VR-игру, позволяя пользователям исследовать и взаимодействовать с элементами города.

2. Игровой сценарий и образовательная модель

В отличие от традиционных игр, основная идея NAR VR Game сосредоточена на изучении принципов умного города через геймификацию.

• Основные игровые механикиПосещение городских площадей и изучение их инфраструктуры.
• Исследование уличных пространств с разными типами дорожного покрытия и планировок.
• Погружение в экосистему умного города, где каждый объект несет образовательную ценность.

Игроки осваивают 10 ключевых принципов умного города:

1. Краудсорсинг — коллективное участие жителей в проектировании.
2. Умная мобильность — использование экологичного транспорта.
3. Умные здания — энергосбережение и автоматизация.
4. Умная экономика — цифровые платформы и устойчивые бизнес-модели.
5. Экология — снижение выбросов CO₂ и защита окружающей среды.
6. Цифровое управление — участие горожан в принятии решений.
7. Энергетическая эффективность — внедрение возобновляемых источников энергии.
8. Здоровье и безопасность — мониторинг состояния окружающей среды.
9. Городская безопасность — системы раннего предупреждения.
10. Управление катастрофами — меры по борьбе с климатическими рисками.

Игроки получают баллы за выполнение задач, связанных с этими принципами.

Например, за использование общественного транспорта или участие в городской экосистеме.

3. Уровневая система игры

Игра включает 8 уровней, каждый из которых посвящен определенному аспекту устойчивого города.

Уровни и задания

1. Сохранение зеленых зон – игрок изучает, как увеличивается площадь зеленых насаждений в проекте NAR (с 1 м² до 22 м² на человека).

• Игрок выполняет задания по восстановлению деревьев, уходу за растениями и борьбе с пожарами.
• Завершение уровня разблокирует доступ к автономному транспорту.

2. Сбор дождевой воды – пользователи изучают систему сбора и переработки дождевой воды для орошения.

• Успешное выполнение задания разрешает игроку передвигаться на автономном автомобиле.

3. Энергоэффективность в быту – игрок участвует в симуляции домашнего хозяйства, где необходимо оптимизировать потребление энергии.

4. Городское фермерство – пользователи учатся выращивать продукты на крышах зданий.

5. Использование солнечной энергии – игроки чистят солнечные панели и изучают их вклад в снижение углеродного следа.

• После завершения задания игрок получает доступ к воздушному такси Cezeri.

6. Интеллектуальная энергосистема – знакомство с концепцией умных сетей электроснабжения.

7. Цифровое городское управление – пользователи голосуют за городские инициативы, что имитирует цифровую демократию.

8. Городская устойчивость к катастрофам – изучение системы реагирования на климатические изменения, например:

• Пандемии – стратегия защиты здоровья населения.
• Водоснабжение – управление дождевой водой и очисткой сточных вод.

4. Карбон-нейтральность и механики игры

Главная цель игры — обеспечить углеродную нейтральность NAR Smart District.

• Каждый уровень способствует снижению выбросов CO₂.
• Игроки анализируют свое воздействие на окружающую среду:
• Уровень потребляемой энергии.
• Личный карбоновый след.
• В игре есть «Энергометр» и «Углеродометр», которые игроки должны держать на минимуме.
• Игроки могут «покупать» солнечные панели, участки для агрофермерства и энергоэффективные устройства, чтобы генерировать возобновляемую энергию.

Социальный аспект: игроки могут делиться ресурсами (например, электроэнергией) с другими игроками.

Выводы раздела

• Проект NAR Future City показывает, как можно интегрировать геймификацию в планирование устойчивых городов.
• Взаимодействие пользователей с городскими структурами через VR помогает:
• Обучать жителей концепции умного города.
• Создавать систему обратной связи для градостроителей.
• Тестировать новые технологии до их реального внедрения.
• Главная особенность игры – использование реальных городских данных и обратная связь с пользователями, что делает ее уникальной симуляцией будущего города.
• В следующем разделе авторы рассмотрят техническую реализацию VR-игры и её основные механики.

Заключение

Авторы статьи подводят итоги исследования, описывая процесс разработки игры на основе виртуальной реальности (VR) для умного города. Они рассматривают все этапы проектирования, начиная с создания цифрового двойника города и заканчивая разработкой игровых механик, направленных на образовательные и экологические цели.

1. Основные итоги исследования

Авторы подчеркивают, что их исследование охватывает многоуровневый процесс интеграции геймификации в городское планирование:

• Создание цифровой версии проекта NAR Future City в VR-среде.
• Разработка игровых механик, основанных на реальных данных об устойчивом развитии.
• Тестирование взаимодействия пользователей с элементами города, включая транспорт, энергосистемы и цифровое управление.

Одним из основных достижений проекта является интеграция урбанистики, геймификации и экологических инициатив.

2. Влияние VR на восприятие умных городов

Авторы отмечают, что VR позволяет:

• Моделировать будущие умные города, используя реальные данные.
• Повышать вовлеченность граждан, предоставляя им возможность изучать и тестировать новые городские технологии.
• Стимулировать устойчивое поведение пользователей через геймифицированные механики, такие как награды за выбор экологичного транспорта.

VR также способствует формированию нового опыта взаимодействия с городом, так как пользователи могут экспериментировать с различными сценариями.

3. Роль игры в обучении и устойчивом развитии

Игровая модель позволяет пользователям:

• Познакомиться с технологиями умного города, такими как дрон-доставка, солнечная энергия, автоматизированное управление отходами.
• Исследовать концепции устойчивого развития, включая снижение выбросов CO₂ и цифровое городское управление.
• Получить образовательный и развлекательный опыт, совмещая изучение технологий и игровой процесс.

Авторы подчеркивают, что интеграция VR в градостроительство может способствовать массовому внедрению устойчивых технологий.

4. Влияние на будущее городского планирования

VR-игра не только обучает пользователей, но и является инструментом анализа и прогнозирования:

• Механики игры позволяют моделировать развитие города в зависимости от поведения пользователей.
• Данные об игровом процессе могут использоваться для оптимизации градостроительных решений.
• Модели цифровых городов могут объединяться в VR-пространстве, создавая единые метавселенные умных городов.

В будущем цифровые двойники городов могут стать стандартом для проектирования и тестирования новых урбанистических решений.

5. Перспективы развития VR-геймификации для умных городов

Авторы уверены, что подход, использованный в NAR Future City, может быть адаптирован для других городов. Среди ключевых направлений развития:

• Расширение мультипользовательского взаимодействия, чтобы пользователи могли коллективно проектировать виртуальные города.
• Интеграция с реальными городскими данными, чтобы пользователи могли влиять на реальные процессы.
• Использование метавселенной для объединения нескольких цифровых городов в единое виртуальное пространство.

Таким образом, проект демонстрирует потенциал геймификации как инструмента не только для обучения, но и для стратегического городского планирования.

В результате проведенного исследования авторы пришли к выводу, что геймификация и VR могут стать мощными инструментами в градостроительстве. Проект NAR Future City показывает, как игровые механики могут объединять пользователей, архитекторов и городские власти в процессе формирования устойчивых городов будущего.

Авторы подчеркивают, что игра не только развлекает, но и обучает, а собранные данные могут реально повлиять на градостроительные решения. Они надеются, что в будущем разработка VR-городов станет стандартной практикой, а цифровые двойники помогут проектировать комфортные, устойчивые и технологичные города.

--

Оригинал текста: ÖZDEN, SUEDANUR; ARSLANTÜRK, ESRA; SENEM, MEHMET; and AS, İMDAT (2023) "Gamification in Urban Planning - Experiencing the Future City", Architecture and Planning Journal (APJ), Vol. 28, Iss. 3, Article 44.