Game engines for assessment and safety training
Authors: Κουγιουμτζόγλου Γεώργιος 
Published: September 2024

Η αξιολόγηση της ασφάλειας των επιβατηγών πλοίων αποτελεί ένα από τα μείζονα ζητήματα για τις θαλάσσιες συγκοινωνίες. Μέθοδοι όπως οι προσομοιώσεις έχουν δοκιμαστεί στο παρελθόν, αλλά ενώ μπορεί να παρέχουν αξιόπιστα αποτελέσματα, λόγω της ανεπαρκούς επαναληψιμότητας τους, το υπερβολικό κόστος και την μεγάλη τους χρονική διάρκεια τους, υποβαθμίζει την αξία τους (Klüpfel et al., 2001; Johnson, 2006). Ωστόσο, οι ασκήσεις εκκένωσης παρέχουν αξιόπιστα αποτελέσματα καθώς επιτρέπουν την εμπλοκή ανθρώπων στην διαδικασία της εκκένωσης, εισάγοντας το στοιχείο της Ανθρώπινης Συμπεριφοράς. Για να ξεπεραστούν ορισμένα από τα προαναφερθέντα ζητήματα, έχουν προταθεί η ανάπτυξη Σοβαρών Παιγνίων/Προσομοιωτών εκκένωσης, αν και συνήθως δεν επιτρέπουν τη συμμετοχή ανθρώπων, ειδικά αν κοιτάξουμε τις εφαρμογές δισδιάστατων γραφικών. Αυτό το πρόβλημα έχει επιλυθεί εν μέρει με την ανάπτυξη Σοβαρών Παιγνίων/Προσομοιωτών εκκένωσης 3D, αλλά οι περισσότεροι από αυτούς δεν καταφέρνουν ή ενδιαφέρονται να ενσωματώσουν την αυθεντική ανθρώπινη συμπεριφορά σε επικίνδυνες καταστάσεις, πάνω σε bots που ελέγχονται από την εφαρμογή, ειδικά αν μελετήσουμε Δισδιάστατες εφαρμογές. Σε αυτήν την εργασία, προτείνεται να μετριαστούν ή εκμηδενιστούν αυτά τα μειονεκτήματα, εκπαιδεύοντας του επιβάτες επιβατικών πλοίων χρησιμοποιώντας την Unreal Game Engine για την ανάπτυξη ενός 3D Multiplayer Gamified Ship Evacuation Serious Game/Simulation (Ship Evacuation Simulator). Πέρα από το περιβάλλον πολλαπλών παικτών 3D, εφαρμόζεται η ταυτόχρονη συμμετοχή ελεγχόμενων από υπολογιστή (bots) και bots ελεγχόμενων από τον άνθρωπο και εισάγονται τα στοιχεία Gamification, για να παρακινήσουν και να “βυθίσουν” τους χρήστες στο εικονικό περιβάλλον, ώστε να συμπεριφέρονται φυσικά. Το μοντέλο που εφαρμόζει την Ανθρώπινη Συμπεριφορά είναι ένας συνδυασμός των Μοντέλων Αποφάσεων και Προστατευτικής Δράσης και των Μοντέλων που εφαρμόζουν την κίνηση των εξομοιωτών εκκένωσης βασισμένα στην Τεχνητή Νοημοσύνη. Οι συνεδρίες προσομοίωσης διεξάγονται σε ένα πλήρως τρισδιάστατο περιβάλλον υπό την επίβλεψη ενός διαχειριστή, ενώ οι χρήστες συμμετέχουν ως παίκτες. Ένας διαχειριστής ορίζει τις επιλογές κάθε προσομοίωσης και μπορεί να παρέμβει σε πραγματικό χρόνο, αναπαράγοντας στοιχεία και συμβάντα ή αλλάζοντας τις μεταβλητές της προσομοίωσης. Το SES αποτελεί ένα υπολογιστικά ελαφρύ και ευέλικτο πρωτότυπο για τη δοκιμή Επιβατηγών Πλοίων πάνω σε πρότυπα ασφάλειας και για εκπαιδευτικούς σκοπούς, με σκοπό την εκπαίδευση των επιβατών σε καταστάσεις εκκένωσης, αυξάνοντας την επαναληψιμότητα των εξομοιώσεων και διατηρώντας την ρεαλιστική συμπεριφορά των συμμετεχόντων. Αφορμή για την παρούσα έρευνα ήταν τα καταστροφικά ατυχήματα του Express (Samina Papanikolaou et al., 2004), του Costa Concordia (Giustiniano et al., 2016; Schröder-Hinrichs et al., 2012) και το Norman Atlantic (Vairo et al., 2017). Η ραγδαία ανάπτυξη της τουριστικού τομέα στην Ελλάδα, όπου επικεντρώνεται κυρίως σε νησιωτικές και παραθαλάσσιες περιοχές, οδήγησε σε έναν αριθμό ατυχημάτων σχετιζόμενα με αυτόν το τομέα. Σκοπός της ανάπτυξης του SES είναι η ανάπτυξη ενός Εξομοιωτή Εκκένωσης για βελτίωση της σχεδίασης και των κανόνων εκκένωσης, τον έλεγχο ασφάλειας την επιβατικών πλοίων και την εκπαίδευση πληρωμάτων και σωστικών συνεργείων.Η έρευνα αρχίζει με την αξιολόγηση υπαρχόντων μοντέλων κίνησης και συμπεριφοράς, υπό το πρίσμα υπαρχόντων εξομοιωτών εκκένωσης. Διαπιστώνεται ότι υπάρχει μία πολυετής προσπάθεια ανάπτυξης εξομοιωτών, αλλά τα τελευταία χρόνια έχει προχωρήσει η ανάπτυξη τρισδιάστατων εξομοιωτών, όπως το VELOS και το EVA. Με βάση τα παραπάνω δεδομένα τίθενται τα Ερευνητικά Ερωτήματα της εργασίας. Θα μπορούσαν τα στοιχεία συμπεριφοράς και κίνησης να συνδυαστούν σε προσομοιωτή εκκένωσης; Ποιος είναι ο αντίκτυπος της εισαγωγής ανθρώπινων χρηστών σε ηλεκτρονικούς προσομοιωτές εκκένωσης; Ποιος είναι ο αντίκτυπος της ταυτόχρονης συμμετοχής ανθρώπινων χρηστών και bots που ελέγχονται από υπολογιστή; Μπορεί να αυξήσει τον ρεαλισμό και να παρέχει επικυρωμένα αποτελέσματα; Πώς μπορούμε να παρακινήσουμε τους ανθρώπους-συμμετέχοντες να αντιδρούν ρεαλιστικά; Θα μπορούσε η εφαρμογή του Gamification να εφαρμοστεί στο πεδίο της προσομοίωσης εκκένωσης; Βασισμένη πάνω στα Ερευνητικά Ερωτήματα, η έρευνα αξιολογεί την δυνατότητα μοντελοποίησης στοιχείων και φαινομένων, που παρατηρούνται σε εκκενώσεις χώρων, όπως και παραγόντων εκκένωσης και εφαρμογής του Gamification. Αφού έχει εκτιμηθεί ότι είναι δυνατή η μαθηματική μοντελοποίηση των παραπάνω παραγόντων, μπορούν να ενσωματωθούν σε εφαρμογές και συνεπώς σε αλγορίθμους. Επομένως, στην συνέχεια περιγράφεται η μέθοδος ανάπτυξης εξομοιωτών εκκένωσης και οι παράγοντες και τα στοιχεία που πρέπει να περιληφθούν. Αφού περιγράφεται η μοντελοποίηση των φαινομένων εκκένωσης και η δυνατότητα ανάπτυξης με την χρήση Μηχανών Παιχνιδιών (Games Engines), περιγράφεται η ανάπτυξη του SES, με τα χαρακτηριστικά που περιγράφονται παραπάνω. Τα συμπεράσματα περιγράφουν τα αποτελέσματα των πειραματικών δοκιμών στον εξομοιωτή και την συζήτηση πάνω στην δυνατότητα των Game Engines, για την ανάπτυξη Εξομοιωτών Εκκένωσης και στην δυνατότητα της συμμετοχής ανθρώπων σε εικονικές εκκενώσεις χώρων και την δυνατότητα της εφαρμογής να εκπαιδεύσει τους συμμετέχοντας και αυτό να επαναληφθεί πολλές φορές (Επαναληψιμότητα).