Jogos baseados em localização para telefones celulares: Exemplos de estratégias para tratar limitações tecnológicas

Luis Valente

Departamento de Informática � PUC-Rio

lvalente@inf.puc-rio.br

Abstract. Location-based applications still suffer from many drawbacks related to the underlying infrastructure necessary to support this functionality. This work analyzes location-based games for cellphones, in order to investigate possible approaches to handle technology limitations in this kind of application.

Resumo. Aplicações baseadas em localização ainda possuem uma série de limitações tecnológicas inerentes à infra-estrutura usada para se prover essa funcionalidade. Este trabalho realiza uma análise de jogos baseados em localização, para telefones celulares. Essa análise tem como objetivo investigar alternativas para se lidar com essas limitações, através de exemplos.

1 Introdução

Telefones celulares são, provavelmente, o tipo de dispositivo que está mais permeado na vida das pessoas atualmente. A base de usuários cresce rapidamente, e os telefones celulares tornam-se mais poderosos a cada geração, em termos de capacidade de processamento, memória, acessórios (câmeras, sistemas de localização como GPS) e conectividade (Bluetooth, redes WiFi, por exemplo). Uma outra característica interessante desse tipo de aparelho, ao contrário de dispositivos como PDAs, é que esses dispositivos já estão intrinsecamente conectados a uma rede, que é a rede da operadora de telefonia celular. Por essa razão, e pela grande quantidade disponível desses aparelhos (em potencial), os telefones celulares tornam-se candidatos interessantes para o desenvolvimento de aplicações ubíquas.

Os jogos baseados em localização são aqueles em que a posição geográfica de objetos (aparelho e outros elementos do jogo) é uma característica importante (ou faz diferença) para se jogar. Esse tipo de jogo permite explorar uma característica importante (e significativa) do celular que é a alta mobilidade. Por mobilidade, entende-se a capacidade de utilizar os serviços do aparelho enquanto o usuário está em movimento.

A questão da mobilidade muitas vezes é ignorada pelos desenvolvedores de jogos, que tratam os telefones celulares como consoles de video-game com capacidade reduzida. Ou seja, os jogos muitas vezes são desenvolvidos para serem jogados isoladamente ou por vários usuários, mas sem levar em consideração a questão móvel. Essas abordagens não são � erradas� , mas apenas subutilizam o potencial do telefone celular.

Dessa forma, jogos baseados em localização são adequados para serem desenvolvidos em telefones celulares, conceitualmente. Na prática, as tecnologias para estimativa de localização dos aparelhos ainda possuem várias limitações. Essas limitações são de natureza técnica da infra-estrutura disponível para realizar esses cálculos, como variação de sinal e cobertura, atrasos na comunicação, perda de informações, precisão limitada de sensores, e interferências do meio-ambiente (objetos físicos, prédios, montanhas, etc) [Broll e Benford 2005].

Os projetos de jogos baseados em localização precisam, então, considerar essas limitações e se posicionar diante delas. O objetivo deste trabalho é analisar algumas abordagens para se lidar com essas limitações, através de exemplos. Os exemplos são baseados jogos baseados em localização, para telefones celulares.

A organização do texto é como a seguir: a seção 2 descreve alguns métodos de localização que podem ser usados em aplicações para telefones celulares. A seção 3 descreve brevemente algumas estratégias para se lidar com as limitações dos métodos de localização. A seção 4 faz uma análise mais detalhada dessas estratégias, através de estudos de casos. Finalmente, a seção 5 apresenta as conclusões deste trabalho.

2 Métodos para localização

Os métodos para localização de aparelhos celulares podem ser baseados diferentes tecnologias. Nos exemplos estudados, identificamos três categorias nas quais esses métodos poderiam ser enquadrados: baseados na rede celular, independentes da rede celular (ou absolutos), e mistos (ou implícitos). Essas categorias têm a ver com a dependência da rede celular para a estimativa de localização. As seções seguintes descrevem alguns dos métodos existentes nesses grupos.

2.1 Baseados na rede celular

Os métodos baseados na rede celular utilizam unicamente a infra-estrutura e equipamentos baseados na rede de telefonia (GSM).

A rede de telefonia celular é dividida em várias áreas, denominadas células. A figura 1 ilustra um esquema simplificado de rede celular. Cada célula da rede possui um identificador, e na figura 1 estão representados três deles (C1, C2, C3). A BTS representa uma estação base que cobre um conjunto de células, e MS representa uma unidade móvel.

Um dos métodos disponíveis é utilizar os identificadores das células para se estimar a posição do aparelho (através da célula). Essa abordagem é conhecida como método por Cell-ID (cell identification).

Esse método tem a vantagem de já ser usado normalmente para os serviços de telefonia, portanto não requer investimentos adicionais (na rede, nem no aparelho). A precisão da medição é bastante variável, já que está diretamente ligada ao tamanho da célula (tamanhos podem variar entre poucos metros, a alguns quilômetros) [Trevisani e Vitaletti 2004]. O tempo para a estimativa da posição é da ordem de 3 segundos [Rashid et al. 2006a].

Figura 1: Exemplo simplificado de rede celular [Trevisani e Vitaletti 2004]

2.2 Independentes da rede celular (ou absolutos)

Nesse grupo de métodos, o aparelho utiliza meios próprios para estimar a sua posição (absoluta), podendo ter auxílio de outros sistemas.

Por exemplo, existem aparelhos que são equipados com receptores GPS. O GPS representa um sistema de posicionamento global, cujos dados são providos por satélites que orbitam a Terra. Para se estimar a localização com esse sistema, o aparelho deve se conectar aos satélites (pelo menos três), para estimar sua distância entre eles e realizar o cálculo.

Dessa forma, para que esse sistema funcione corretamente, o aparelho precisa conseguir � enxergar� os satélites (ter uma linha de visão desobstruída com eles). Por isso, o GPS possui uma cobertura limitada em centros urbanos densos (devido a prédios) e também em ambientes fechados.

A precisão do GPS pode ser entre 2 e 10 metros [Rashid et al. 2006a]. O tempo necessário para que o aparelho sincronize com os satélites pode ser bem longo, e variável (entre 10 segundos a vários minutos). Um outro problema, específico para telefones celulares, é o consumo de bateria necessário para realizar essa operação.

Uma variação do GPS para minimizar esses problemas é o chamado GPS assistido (A-GPS). Ao contrário do GPS tradicional, essa abordagem é dependente da rede, pois esta é usada como auxiliar no processo. De alguma forma (por exemplo, servidores instalados nas estações-base), a localização por GPS é estimada e armazenada em locais pré-definidos. Assim, o aparelho estima sua posição de maneira relativa a essas bases. Uma vantagem dessa abordagem é reduzir o tempo necessário para estimar a localização, já que uma parte do processo já foi realizada pelos servidores. Segundo [Rashid et al. 2006a], o tempo necessário para o cálculo com essa abordagem pode ser da ordem de 5 segundos (bem melhor que o GPS tradicional). Uma

outra vantagem do método é funcionar em locais onde o GPS normal não funcionaria (por exemplo, dentro de edifícios).

2.3 Mistos (ou implícitos)

Esta categoria agrupa métodos em que os aparelhos celulares interagem com objetos (ou sistemas) que possuem uma localização conhecida, em relação à rede celular [Rashid et al. 2006a]. Dessa forma, é possível estimar a posição dos aparelhos usando esses objetos como intermediários. Esses tipos de métodos também podem ser considerados como híbridos. Entre algumas alternativas que poderiam ser usadas, estão o uso de redes WiFi e Bluetooth, e etiquetas com códigos de barra 2D [http://semacodes.org] ou transmissores de rádio-frequência (RFID).

Em relação à disponibilidade de métodos de conexão, atualmente pode ser observado que muitos dispositivos já possuem conectividade por Bluetooth. Dessa forma, essa abordagem torna-se um candidato interessante a ser analisado. Os aparelhos podem interagir com objetos que emitem sinais Bluetooth para conseguir inferir informações. Entre algumas vantagens do Bluetooth, estão maior tolerância quanto à interferências de sinal, e baixo consumo de energia [Rashid et al. 2006a]. Entretanto, as redes baseadas em Bluetooth possuem pouca cobertura, da ordem de 10 metros, e também o número de participantes é limitado inicialmente a oito (mas combinações de redes Bluetooth podem ser formadas).

Na abordagem que utiliza códigos de barras 2D, o posicionamento do usuário é determinado quando ele/ela lê um código de barras (que já está fixado em algum lugar) com o seu dispositivo. Como o código de barras está fixado em algum lugar pré-determinado, é possível obter a posição do usuário naquele momento. Os códigos de barra existem em diversas formas, como Datamatrix (DM), QuickResponse (QR), Semacodes e ColorCodes. A figura 2 apresenta um código de barras Semacode.

Figura 2: Código de barras Semacode

As etiquetas baseadas em transmissores com rádio-frequência (RFID) podem ser classificadas como ativas ou passivas. As etiquetas ativas possuem fontes de energia e transmissores próprios, enquanto as passivas não possuem essas características. Por não possuírem fontes de energia, as etiquetas passivas podem ser interessantes para serem

aplicadas em larga escala, em ambientes onde não se pode contar com baterias adicionais (ou não se deseja) ou outras fontes de energia fixas.

Esses dispositivos podem ser somente leitura (exemplo: uma etiqueta que transmite informação), ou podem também permitir escrita. As etiquetas RFIDs levam vantagem em relação àquelas com código de barras porque não é necessário fazer um pré-processamento (de uma imagem) para obter a informação desejada. A figura 3 ilustra um exemplo de etiqueta RFID.

Figura 3. Etiqueta RFID

É importante observar que essas abordagens baseadas em etiquetas ou código de barras requerem a cooperação do usuário para se determinar a posição do dispositivo. Isso pode ser uma questão relevante para o projeto dos jogos.

Um outro aspecto interessante a ser considerado, no caso das etiquetas RFIDs, é que projeções da indústria estimam que em 2009, 50% dos telefones celulares terão capacidade para lidar com esse tipo de recurso [Swedberg 2004].

3 Estratégias para se lidar com as limitações

Em [Benford et al. 2006], os autores propõem um grupo de estratégias para se lidar com as limitações tecnológicas em sistemas de localização. Nesse grupo de estratégias, encontram-se: remover, esconder, gerir, revelar, ou explorar. Entretanto, essa divisão de estratégias não é rígida. Em alguns casos, elas podem se sobrepor. Esta seção apresenta uma breve descrição dessas estratégias, que serão melhor exemplificadas na seção 4.

A estratégia de esconder consiste em tentar minimizar os problemas causados pelas limitações. Uma possível alternativa para implementar essa estratégia é não exigir maior precisão do que os sistemas de localização podem oferecer. Por exemplo, utilizando metáforas imprecisas para se referir à posição de um objeto. Uma outra alternativa poderia ser utilizar um outro canal de comunicação ambíguo, como áudio.

A estratégia de remover pode ser considerada como um caso de esconder, onde se conseguiria eliminar (quase totalmente) os problemas. Por exemplo, em um jogo que utiliza GPS, os projetistas podem escolher lugares onde se sabe que a recepção GPS é boa (como lugares abertos, ou lugares que tenham poucos edifícios e outras fontes de sombras), e restringir a área de jogo a esses lugares. Outra saída poderia ser investir em uma melhor infra-estrutura, mais eficiente, mas isso nem sempre pode ser viável (principalmente pelo fator econômico).

A estratégia de gerir limitações implica em contar com o aparecimento delas, e então tomar alguma providência para que o andamento do jogo seja mantido, minimizando uma possível influência negativa delas. Idealmente, isso deveria ser feito de

modo a não interromper o jogo, e sem que os participantes notassem que isso estaria ocorrendo. Por exemplo, em um jogo que se passa em ambientes fechados, os jogadores vão esperar que o sistema de localização tenha conhecimento sobre a divisão física do ambiente (por exemplo, salas). Na prática, esses métodos de localização não possuem noção sobre delimitações de ambiente, pois são de � baixo nível� . Dessa forma, a aplicação deveria � corrigir� esses dados para valores esperados.

A estratégia de revelar as limitações consiste em deixar que os usuários tenham ciência dos problemas do sistema de localização, mas não tomam providencias para contorná-la. Por exemplo, no caso de telefones celulares, os usuários podem ter informação sobre a qualidade de sinal em uma determinada área, por exemplo. Nesse caso, essa informação pode usada para alertar o usuário de que existe um evento (qualidade de sinal baixa), e o usuário pode então se adaptar a essa circunstância. No exemplo do telefone celular, o usuário poderia se mover para tentar achar uma área com qualidade de sinal melhor.

A estratégia de explorar as limitações implica em deliberadamente revelá-las e torná-las parte do jogo. Ao contrário das outras estratégias, as limitações não são tratadas como eventos � não-desejáveis� . Assume-se que elas são inevitáveis, e então devem ser incorporadas à aplicação.

4 Estudos de casos

Esta seção descreve alguns jogos baseados em localização para celulares, e analisa como esses projetos lidam com as limitações tecnológicas.

4.1 Botfighters

A histórias dos jogos baseados em localização, para telefones celulares, inicia-se em 2001 com o projeto Botfighters [Sotamaa 2002]. Esse jogo foi lançado comercialmente pela empresa It's Alive.

Nesse jogo, os jogadores controlavam robôs e a missão era localizar e combater outros robôs. O jogo tinha um módulo web que servia para configuração. O módulo que era executado no telefone celular servia para localizar e combater os adversários. A figura 4 ilustra esses módulos.

A interação com o jogo, a partir do telefone, se dava através de mensagens de texto (SMS). Dessa forma, usavam-se a mensagens para buscar oponentes ao redor do jogador, e para atacar alguém específico. Como os jogadores usavam telefones celulares, era possível estimar a sua posição (e dos outros jogadores) através da rede da operadora.

4.1.1 Estratégia: Esconder

Devido a essas características, pode-se concluir que os usuários experimentavam grandes atrasos ao interagir com o jogo, porque era necessário enviar a mensagem, e esperar a resposta sobre a consulta.

O Botfighters utiliza o método de localização por Cell ID para estimar a posição dos aparelhos. Segundo [Sotamaa 2002], essa alternativa imprecisa é uma boa compensação para se lidar com questões de privacidade dos usuários. Por exemplo, eles argumentam que ao utilizar esse sistema, não seria possível localizar � precisamente�

uma pessoa, ao contrário do que poderia acontecer caso um sistema como GPS fosse utilizado. Entretanto, como a qualidade de estimativa utilizando Cell ID pode variar bastante, esse tipo de jogo é adequado em centros urbanos devido à melhor cobertura da rede de telefonia celular, ao contrário do que poderia ocorrer em áreas distantes (no interior, por exemplo).

Figura 4. Módulos cliente e web do Botfighters [Sotamaa 2002]

Nesse jogo, não era requerido que o jogadores se conhecessem pessoalmente, ou seja, não era necessário muita interação física entre eles/elas para conseguir jogar. Como os jogadores não colaboravam fisicamente entre si, isso ajudava a esconder erros na estimativa da localização. Em outras palavras, não ocorria o caso de jogo mostrar posições inconsistentes com a posição real dos jogadores, quando eles/elas estivessem vendo-se fisicamente. Uma outra consequência é que o eventual atraso provocado pela troca de mensagens SMS também poderia ser � diluído� como parte integrante do jogo, ou seja, caso os jogadores interagissem diretamente eles/elas poderiam esperar que essa troca ocorresse em tempo real (interativo).

Outro ponto usado para minimizar os efeitos da imprecisão é o uso de uma � faixa de visão� imprecisa para indicar quando um jogador está � próximo o suficiente do outro� para que eles possam interagir entre si. Como essa definição é ambígua, e os jogadores não se vêem fisicamente, o efeito da imprecisão também pode ser tolerado.

4.1.2 Mogi

O jogo Mogi [http://www.mogimogi.com], lançado em 2003, é um produto comercial que corresponde a uma � caça ao tesouro� onde o objetivo é coletar itens virtuais. Esses itens são espalhados por um mapa que corresponde às ruas de Tokyo. Os jogadores então precisam percorrer as ruas, fisicamente, em busca da localização dos itens virtuais. Um

item pode ser capturado se estiver dentro de um raio da ordem de 400 metros. O jogo possui um módulo cliente que é executado no aparelho, e um módulo web. A figura 5 ilustra uma tela do módulo cliente.

Figura 5. Módulo cliente, no modo de operação radar [Hall 2004]

Os jogadores podem interagir com outros, ao encontrá-los fisicamente, podendo trocar itens para formar coleções. O objetivo é acumular o maior número possível de pontos, completando as coleções.

O módulo web, com um mapa da cidade que exibe posições dos jogadores e também dos itens coletáveis. Os jogadores que utilizam a interface web podem se comunicar com jogadores que estão usando os telefones celulares através de mensagens instantâneas. Dessa forma, essa possibilidade pode ser usada para criar atividades colaborativas entre usuários de diversos tipos de aparelhos. A figura 6 ilustra uma tela desse módulo.

Figura 6. Interface web, com o mapa 3D [Hall 2004]

No website do Mogi [http://www.mogimogi.com], não está muito claro se o método de localização do usuário na rede é exatamente por Cell-ID, pois está descrito apenas como � recuperar a posição da estação de rário mais próxima� . A outra alternativa disponível no jogo para se estimar localizações é usar o GPS.

4.1.2.1 Estratégia: Esconder

O jogo utiliza uma definição ambígua de � capturar� um item, que é: um item pode ser capturado caso o jogador esteja cerca de 400 metros dele. Essa � definição� é precisa o bastante para levar em consideração as imprecisões do método de localização usado.

No módulo cliente, os jogadores usam um radar para localizar outros jogadores e itens. Esse radar não exibe nenhum tipo de mapa, apenas � posições� . Dessa forma, a maneira como os objetos serão apresentados fica sob controle da aplicação, minimizando possíveis inconsistências entre um mapa real e o mundo virtual.

No módulo web, entretanto, existe um mapa que apresenta itens do jogo e jogadores.

4.1.2.2 Estratégia: Revelar

No website do jogo Mogi, existem recomendações sobre que tipo de sistema de localização (GPS ou rede) deve ser usado em determinadas situações. Por exemplo, as recomendações indicam que o GPS é � bastante preciso� (para as necessidades do jogo), mas é demorado e também aparentemente custoso (em termos financeiros). Já o método pela rede é menos preciso (entre 300 e 1000 metros, segundo as recomendações), mas não tem custo. O método pela rede deveria ser usado quando se estiver fazendo uma busca geral (o que talvez seria na maior parte do tempo), e o GPS deveria ser usado quando se está procurando por um item específico (e por isso com maior precisão).

Dessa forma, é possível perceber que o jogo faz com o que o usuário tenha um maior contato com aspectos tecnológicos. O usuário então passa a ter um melhor conhecimento sobre detalhes específicos da aplicação (que sistema usa), como funcionam (em linhas gerais), e qual seria o momento mais adequado para usá-los (conhecimento).

4.2 The Drop

The Drop [Smith et al. 2005] é um jogo conceitual cujo estilo é � captura à bandeira� . O jogo é projetado para ser jogado em um ambiente real fechado e controlado. Esse ambiente é mapeado para um mundo virtual.

Nesse jogo existem dois times. Um time é responsável por esconder uma maleta virtual, o outro time deve descobrir a localização desse objeto. A maleta existe apenas na representação virtual do jogo. Cada time possui um líder, que não participam fisicamente do jogo. Os líderes encontram-se em localizações remotas e podem comunicar-se com sua equipe, com a função de coordená-las. Os líderes também têm acesso ao mapa virtual do jogo, e conseguem ver a posição de todos os integrantes de sua equipe.

Uma outra função da equipe que protege a maleta é esconder-se e despistar os integrantes da outra equipe. A aplicação que funciona nos aparelhos possui comandos que possibilitam aos jogadores fazer buscas por outros jogadores (de outro time) no

ambiente. O sistema de localização idealizado para esse jogo é um sistema baseado em sensores.

A figura 7 ilustra um protótipo da interface gráfica do The Drop. Os pontos verdes representam jogadores de um mesmo time, enquanto a área vermelha representa a área � ocupada� por um inimigo.

Figura 7. Interface-protótipo do The Drop [Smith et al. 2005]

4.2.1 Estratégia: Remover

O jogo The Drop utiliza a estratégia de tentar remover as limitações ao restringir a área de jogo a um local pré-determinado e controlado. O sistema de localização referido pelos autores utiliza uma combinação de sensores com medição de sinais de rede (celular, ou sem fio). Entretanto, essa solução requer calibração, ou seja, é necessário ajustar o sistema para que a precisão da medição seja aceitável. Essa abordagem gera algumas consequências:

• Para que uma sessão de jogo possa ser realizada, é necessário uma etapa de � pré-processamento� do local, de maneira a posicionar sensores e realizar a calibração. Esse processo pode ser demorado e também custoso;

• É preciso existir um local pré-determinado e disponível para o jogo. Essa escolha pode não ser trivial, pois pode ser movida por outros fatores além dos tecnológicos. No caso do The Drop, o jogo se passa em um shopping center. Seria preciso saber se os donos do estabelecimento estariam interessados que uma sessão de jogo acontecesse no local. Como esse é um espaço público, seria também necessário levar em consideração a reação/interação das pessoas que não têm nada a ver com o jogo;

• Pode não ser fácil (ou adequado) transportar o jogo para outro local.

Os autores também afirmam que limitaram a área de jogo a um local de determinado tamanho, por questões práticas. Segundo eles, o jogo requer um nível de precisão para estimativas que não é viável de ser implementado em áreas maiores, devido ao custo associado para se fazer isso.

4.2.2 Estratégia: Gerir

Uma questão importante levantada no The Drop é que o sistema de localização não tem ciência de aspectos como limites físicos em ambientes fechados. Esse é um exemplo específico de que esses sistemas de localização retornam dados de � baixo nível� sobre a posição. Em outras palavras, esses sistemas não interpretam o que esses dados significam.

Assim, a aplicação teria que filtrar � posições inválidas� e não repassá-las aos usuários. Em um nível mais simples, isso poderia significar � corrigir posições absurdas� . Por exemplo, supondo que um jogo se passe em um ambiente fechado, e que exista uma parte que delimite esse ambiente fechado de um espaço aberto. Um sistema de localização poderia indicar (por erros de precisão) que um determinado aparelho está fora do ambiente fechado. Nesse caso, a aplicação teria que silenciosamente corrigir esse dado para que o usuário não percebesse o erro.

4.3 Insectopia

Insectopia [Peitz et al. 2007] é um jogo para um ou dois jogadores cujo objetivo é colecionar insetos virtuais. O objetivo é construir a coleção que seja a mais valiosa. Para isso, os jogadores podem competir entre si, ou colaborar em pares. Outra opção disponível para os jogadores é trocar insetos entre si.

Essa aplicação baseia-se no framework MUPE [Suomela et al. 2004] e utiliza conexões GPRS para se comunicar com os servidores.

Os insetos que os jogadores devem coletar correspondem a dispositivos Bluetooth existentes no mundo real. O detalhe é que esses dispositivos podem ser quaisquer, ou seja, pode ser um telefone celular de algum desconhecido na rua, ou uma impressora. A aplicação atribui a esses dispositivos os tipos de insetos disponíveis no jogo. Esses insetos possuem um período de vida, definido como oito dias. Após esse período, os insetos � morrem� . Dessa forma, os jogadores devem continuar jogando para conseguir manter as suas coleções. Entretanto, não está muito claro se é o servidor ou ou cliente que determina qual inseto corresponde a qual dispositivo.

Para conseguir completar o objetivo do jogo, os jogadores percorrem fisicamente áreas diversas, fazendo buscas por dispositivos Bluetooth. Segundo o projeto do jogo, um determinado dispositivo corresponde sempre a um mesmo inseto, de modo que existe um certo � determinismo� sobre a localização de um inseto. Em outras palavras, um jogador pode voltar a um determinado local e coletar o mesmo inseto (ao detectar aquele mesmo dispositivo).

A característica diferente desse jogo, em relação a outros, é que a localização dos jogadores não é calculada. Essa informação não faz parte do jogo. Em vez disso, as únicas entidades que são localizáveis são os insetos. Por isso, as interações entre os

jogadores devem ser realizadas em outros canais (websites, emails, telefone, bate-papo, etc).

A figura 8 apresenta duas telas do módulo cliente.

Figura 8. Telas do cliente Insectopia. Na esquerda, tela com um resumo e estatísticas. Na direita, procurando insetos [Peitz et al. 2007]

4.3.1 Estratégia: Remover

Os autores comentam que consideraram diversas alternativas para o sistema de localização de insetos. O GPS foi descartado porque ainda não existem muitos aparelhos celulares com essa capacidade. Sistemas de localização envolvendo a rede das operadoras também foi descartado, devido ao problema prático de se integrar diversas operadoras na aplicação (os projetistas queriam evitar essa questão). Métodos implícitos, como usar fotos, foram descartados devido ao custo computacional requerido para processar a informação, e também porque os jogadores poderiam trapacear. Dessa forma, o Bluetooth foi escolhido. Algumas consequências interessantes:

• Existem muitos modelos de telefones celulares equipados com interfaces Bluetooth. Dessa forma, já existe uma grande base de usuários em potencial, sem requerer novos investimentos por parte deles(as);

• O projeto do jogo, e o uso de Bluetooth eliminam eventuais problemas de incerteza (disponibilidade, qualidade de sinal, conectividade intermitente) dos sistemas de localização;

• O fato de a localização dos jogadores ser ignorada pela aplicação faz com que os jogadores precisem procurar por outros meios para interagir entre si. Dessa forma, a questão da limitação do sistema de localização não afeta o andamento do jogo, já que os jogadores podem utilizar maneiras (precisas ou não), fora do jogo, para se comunicar entre si;

• A postura pró-ativa requerida dos jogadores para procurar por dispositivos Bluetooth faz com que os usuários tomem ciência de aspectos tecnológicos, como o que é Bluetooth, e como usá-lo para cumprir o objetivo do jogo.

4.4 PAC-LAN

PAC-LAN [Rashid et al. 2006b] é um jogo baseado no clássico jogo PAC-MAN [Wikipedia 2007]. Nessa versão, os jogadores utilizam uma área real (dentro do campus da Lancaster University, Inglaterra) como campo de jogo. Segundo os autores, essa área foi escolhida porque sua estrutura física possui características parecidas com a de um labirinto.

Cinco jogadores podem participar do jogo, sendo um deles o principal (PAC-LAN) e os outros correspondendo aos fantasmas. Como no jogo original, o jogador principal deve coletar as pílulas e fugir dos fantasmas. Os fantasmas têm como objetivo eliminar o jogador principal. Todos os jogadores usam vestimentas às quais estão afixadas etiquetas RFID. Essas etiquetas são usadas para que os jogadores possam se detectar (� capturar� ). As pílulas são representadas por discos que são equipados com etiquetas RFID. Esses discos são objetos tangíveis, e são espalhados dentro da área no campus. Os jogadores usam telefones celulares com capacidade de ler etiquetas RFID.

O jogador principal � coleta� uma pílula ao interagir seu aparelho celular com a etiqueta RFID da pílula. Um jogador � captura� outro quando seu aparelho detecta a etiqueta RFID do outro jogador. A figura 9 ilustra dois jogadores nesse jogo.

Figura 9. Jogadores do PAC-LAN. O PAC-LAN (esquerda) e um dos � fantasmas� (direita) [Rashid et al. 2006b]

O módulo cliente, implementado com J2ME, é executado nos aparelhos e é responsável por exibir informações como as posições dos jogadores. Esse módulo comunica-se com um servidor através de GPRS. A posição do jogador principal é determinada através da interação entre ele/ela e as pílulas. Os � fantasmas� utilizam as pílulas para obter informações como a posição do PAC-LAN. A figura 10 ilustra algumas telas do módulo cliente (jogador principal).

4.4.1 Estratégia: Remover

A abordagem do PAC-LAN ajuda a eliminar problemas como disponibilidade do sistema de localização. Algumas consequências:

• A estimativa da posição do PAC-LAN é passiva, já que esse jogador necessita interagir com as etiquetas RFID para que o servidor (e, por consequência, os outros jogadores) possa saber qual sua posição. Se o jogador não fizer isso (deliberadamente, ou não) a posição não poderá ser estimada corretamente. É preciso confiar nos jogadores;

• A estimativa de posição é bastante precisa, porque a posição das etiquetas é conhecida previamente. Nesse exemplo, os autores comentam que tentaram usar o GPS e tiveram problemas devido às características físicas do espaço de jogo (muitas sombras). E com isso, o tempo de sincronização com os satélites ficava longo. Outra vantagem é a possibilidade de se posicionar as pílulas em locais impossíveis para o GPS detectar.

• É necessário configurar previamente o ambiente para uma sessão de jogo. Nesse caso, é preciso espalhar as � pílulas� na área desejada. As características do jogo podem requerer também um determinado tipo de ambiente. Nesse exemplo, é necessário que o ambiente possa ser usado como um labirinto, caso se queira manter uma semelhança com o jogo original.

Figura 10. Várias telas do módulo cliente, para o jogador principal (PAC-LAN) [Rashid et al. 2006b]

Os autores escolheram o GPRS para a transmissão de dados devido a algumas razões:

• Por não requerer instalação de infra-estrutura à parte (nem no aparelho, nem na rede) porque o GRPS já estava disponível pela rede de telefonia;

• Porque para o caso da área de jogo escolhida, a cobertura era bastante aceitável para os propósitos do jogo (segundo a opinião dos autores);

• Como os jogadores devem se movimentar (possivelmente correndo) durante o jogo, essa tecnologia era mais tolerante a perturbações de sinal que esse tipo de situação pudesse ocasionar. Também segundo eles, para esse tipo de situação o uso de etiquetas RFID é adequado.

4.5 Tycoon

Tycoon [Broll e Benford 2005] é um jogo multi-usuário onde o objetivo é colecionar itens, e assim garantir o maior número de pontos possível. O jogo se passa nas ruas de uma cidade, e usa as células de rede GSM como � locações� do jogo. As � locações� do jogo podem ser de dois tipos: fonte de recursos (� minas� ) e fontes de itens (� corretores� ). A figura 11 ilutra um exemplo dessa divisão.

Figura 11. Divisão da área entre � minas� e � corretores� [Broll e Benford 2005]

As minas provém � moedas� usadas para se comprar itens. Essas � moedas� são classificadas como outro, prata e bronze. Essas minas possuem recursos ilimitados, e os jogadores não competem entre si por eles.

Os corretores contém itens que podem ser comprados pelos jogadores. Esses itens existem em quantidade limitada, existindo diversos tipos e valores. Um item é comprado pelo primeiro jogador que alcançá-lo, recebendo os pontos correspondentes a esse item. Quando não existirem mais itens a serem comprados, o jogo é encerrado.

Essa aplicação possui um módulo cliente e outro servidor. O cliente é responsável por informar ao jogador sua locação (nome da mina, etc), ajudar na navegação, e também informar a quantidade de créditos atual. O servidor é responsável manter o estado global do jogo (que itens estão livres e quais foram comprados). Os clientes podem ser atualizados sobre o estado global do jogo requisitando essa informação ao servidor.

4.5.1 Estratégia: Explorar

Esse jogo explora a tecnologia disponível a seu favor, em vez de lutar contra ela. Por exemplo, em vez de segmentar um local físico para utilizar como campo de jogo (e usar outros métodos de localização), a aplicação utiliza um particionamento já estabelecido pela rede da operadora.

Quando um usuário muda de célula, o jogo informa que isso ocorreu, e que tipo de locação é aquela (mina ou corretor). O jogo, entretanto, não exibe um mapa sobre as células. Isso contribui para abstrair a questão da precisão sobre as células (que segundo os autores, não são estáticas � sua área varia segundo diversos parâmetros, ao longo do tempo). Dessa forma, manter um mapa consistente sobre as células poderia ser bastante custoso. A figura 12 ilustra uma interface do jogo para esse caso.

Figura 12. Transição entre áreas [Broll e Benford 2005]

Essa abordagem aplicada nesse projeto (exploração deliberada de limitações tecnológicas em aplicações móveis) recebe o nome de � seamful design� [Broll e Benford 2005]. Um � seam� pode ser definido como qualquer coisa que atrapalhe ou restrinja a experiência móvel. Por exemplo, limitações de cobertura da rede, variações de qualidade de sinal e imprecisão dos métodos de localização.

As aplicações ditas � seamless� são aquelas que procuram implementar as estratégias de esconder/remover, gerir ou revelar. Em outras palavras, tratam essas limitações como fatores � não-desejáveis� que atrapalham a experiência do usuários, sendo tratadas como exceções. Já a abordagem � seamful� reconhece a existência dessas limitações (como fatos inegáveis), e tenta adaptar os projetos de aplicações para levá-las em consideração, de modo que o usuário possa tirar proveito disso.

A idéia de desenvolver aplicações � seamless� pode vir da visão inicial de Mark Weiser [Weiser 01] sobre Computação Ubíqua, que diz algo como: � integrar computadores ao ambiente, para que as pessoas os utilizem de maneira eficiente sem que percebam a existência das máquinas� . Entretanto, segundo comenta [Broll e Benford 2005], � seams� são causados por limitações técnicas de diferentes componentes presentes na infra-estrutura, de forma que não é possível eliminá-los completamente. Os usuários percebem essas limitações através de inconsistências, ambiguidades ou imprecisões.

Ainda segundo [Broll e Benford 2005], o processo de se projetar uma aplicação seamful contém três etapas: entender quais seams devem ser considerados (i.e. podem

exercer maior influência na aplicação), como apresentar esses seams aos usuários, e projetar interações com esses seams.

No Tycoon, o seam que exerce maior influência (para os propósitos do jogo) é a cobertura das células na rede da operadora. O jogo resolve esse problema ao atribuir papéis para essas células, não apresentando um mapa delas, o que seria impreciso devido à variação do tamanho das células e também à sobreposição de células. O usuário não sabe exatamente os limites da célula onde está, sendo informado somente quando muda de célula. Uma outra observação interessante é que as células não são apresentadas aos usuários como � células de rede� , mas como � áreas� (minas, corretoras), abstraindo um pouco a questão técnica.

Uma outra questão abordada pelos autores é a necessidade de se conectar a um servidor central para conhecer o estado dos objetos globais do jogo. A princípio, seria necessário realizar conexões pela rede da operadora (GPRS) para obter essas informações. Dessa forma, para se manter um estado consistente nos clientes seria necessário propagar todas as mudanças, para todos. Isso poderia acarretar um alto tráfego, e também um alto custo financeiro para os usuários. Isso também assumiria que a cobertura GRPS (disponibilidade e qualidade de sinal) seria � boa� o tempo todo.

Para minimizar esse problema, os projetistas decidiram considerar essas questões como seams artificiais, incorporando-as ao jogo. Assim, não é requerido que o usuário mantenha atualizado o estado do jogo, e mudanças no estado global não são propagadas aos clientes. O projeto do jogo estimula os jogadores a permanecerem offline, coletando grandes quantidades de � moedas� de modo a fazer transações melhores. Por exemplo, um mesmo item pode valer mais pontos se for comprado com moedas mais valiosas.

Dessa forma, o jogador deve avaliar até que ponto vale a pena manter-se desatualizado (offline) sobre o estado global do jogo. Por exemplo, ao manter-se desatualizado, o jogador pode tentar comprar objetos que já foram vendidos, mas que para ele/ela ainda aparecem como disponíveis. Assim, possíveis problemas (custo, cobertura e qualidade) transformam-se em elementos estratégicos para o jogo.

5 Conclusões

O uso de telefone celular como plataforma de aplicações tem algumas vantagens:

• Possuem uma base potencial de usuários muito grande;

• Telefones celulares já estão intrinsecamente conectados (por causa da rede das operadoras). Isso representa uma vantagem em relação a outros tipos de dispositivos móveis (como PDAs), que precisariam ter uma infra-estrutura de rede própria para que os serviços fossem oferecidos. Além disso, a cobertura dessa rede possivelmente seria pequena (dependendo da aplicação).

Jogos para telefones celulares baseados em localização ainda são um gênero de jogo pouco explorado. A grande quantidade de aparelhos celulares no mundo pode ser importante para a massificação desse gênero (e também de outros baseados nesse tipo de dispositivo). Neste trabalho, foram analisadas algumas abordagens para se estimar a localização de aparelhos celulares que foram utilizadas em projetos acadêmicos e comerciais.

Lidar com as limitações tecnológicas dos sistemas de localização e de rede são alguns dos principais desafios encontrados nesse tipo de aplicação, e para tratar essa questão foram analisadas algumas estratégias aplicadas em alguns projetos. Essas estratégias são classificadas de acordo com a sua abordagem frente às limitações, podendo esconder/remover, gerir, revelar, ou explorar/adaptar as limitações.

Embora na literatura exista uma distinção entre esconder e remover limitações, esta última pode ser vista como um caso particular da primeira. Ambas se preocupam em minimizar os efeitos ruins das limitações. A opção de gerir consiste em conviver com o problema, tentando consertar os efeitos ruins à medida que aparecem. A diferença entre revelar e explorar é que na primeira opção, os efeitos são apenas indicados aos usuários, que podem usá-los como forma de adaptar seu comportamento à situação atual. Já a estratégia de explorar consiste em revelar os efeitos e incorporá-los ao jogo, de propósito. Dessa forma, o que deveria ser � evitado� passa a ser uma característica (� feature� ) do jogo. Essa proposta de incorporar os efeitos � indesejados� das limitações é a base para o � seamful design� , que prega que essas limitações são inevitáveis e portanto, é melhor aproveitá-las para melhorar a experiência do usuário.

Em relação a essas estratégias, não se pode dizer que uma é melhor do que a outra em absoluto, já que isso depende dos objetivos do jogo. Entretanto, essas questões não podem ser ignoradas no projeto do jogo, com a esperança de que serão resolvidas algum tempo mais tarde.

Em relação aos métodos para se estimar a localização do aparelho, os mais viáveis são aqueles baseados na rede celular, pois não necessitam de investimento na rede nem no aparelho. Entretanto, a precisão pode deixar a desejar. Métodos como GPS podem ser úteis em determinadas situações (como uso em áreas descobertas), mas a oferta de aparelhos celulares com esse recurso ainda é limitada. Nesse caso, o uso de métodos com Bluetooth pode ser interessante devido à alta disponibilidade desse recurso nos aparelhos atuais. Neste trabalho jogos baseados em localização para telefones celulares que utilizem redes sem-fio não foram investigados em detalhe, porque essa alternativa ainda é pouco explorada em telefones celulares.

6 Agradecimentos

Agradeço ao José Viterbo pelas revisões e sugestões.

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