3.Ο Άνθρωπος (Μέρος 2) (HUMAN-computer interaction) Μοντέλα ερεθίσµατος-απόκρισης, Γνωσιακά µοντέλα και αρχιτεκτονικές

Transcript

1 3.Ο Άνθρωπος (Μέρος 2) (HUMAN-computer iteractio) Μοντέλα ερεθίσµατος-απόκρισης, Γνωσιακά µοντέλα και αρχιτεκτονικές

2 Μοντέλα Ανθρώπινης Συµπεριφοράς Μοντέλα Ερεθίσµατος Απόκρισης Νόµος χρόνου επιλογής στόχου (Νόµος Fitts) Νόµος της εξάσκησης (Power Law of Practice) Νόµος της επιλογής (Νόµος Hick-Hyma)

3 Ο Νόµος του Fitts (1/2) (Νόµος χρόνου επιλογής στόχου) Προβλέπει τον χρόνο που απαιτείται για την µετακίνηση από µια θέση εκκίνησης σε µιας τελική περιοχή-στόχο ανάλογος της απόστασης d αντιστρόφως ανάλογος του εύρους του στόχου w. d w Τ = k 1 + k 2 log 2 (d/w + 1) Εξαρτώνται από τη συσκευή Υπολογίζονται πειραµατικά ID = Δείκτης Δυσκολίας

4 Ο Νόµος του Fitts (2/2) (Νόµος χρόνου επιλογής στόχου) Καλά µελετηµένο και πολύ ακριβές µοντέλο Fitts δηµοσίευσε 2 άρθρα (1952, 1964) Σήµερα υπάρχουν πάνω από 150 δηµοσιευµένα σχετικά άρθρα Ο νόµος ισχύει για: Χέρια Πόδια Σκόπευτρα προσαρµοσµένα στο κεφάλι Βλέµµα Όλες τις συσκευές εισόδου υπολογιστή Υποθαλάσσια Συνθήκες έλλειψης βαρύτητας Όλες τις ηλικίες

5 Εφαρµογές του νόµου Fitts Ποιο είναι το βέλτιστο µέγεθος των επιλογών ενός µενού ή των υπερσυνδέσµων µιας ιστοσελίδας; Μέγεθος εικονιδίων Επιλογή κατάλληλης συσκευής (γιατί επικράτησε το ποντίκι?) Σύγκριση Χ διαφορετικών διεπιφανειών ως προς την αποδοτικότητα επιλογής στόχου για συγκεκριµένα σενάρια χρήσης Συνδυασµός µε άλλα µοντέλα (π.χ. KLM) για υπολογισµό χρόνου επιλογής

6 Fitts - Παραδείγµατα Πηγές: 1)Jese Harris, A Office User Iterface Blog, 2)Scott Berku, Fitts's UI Law Applied to the Web

7 Ο Νόµος της εξάσκησης (Power Law of Practice) Εάν επαναλάβουµε την ίδια εργασία φορές ο χρόνος ολοκλήρωσης της κατά την επανάληψη T είναι: Τ = T 1 -a T 1 = Χρόνος της πρώτης εκτέλεσης a => [0.2 έως 0.6], συνήθως a = 0.4 ΠΑΡΑΔΟΧΗ: Αφορά µόνο δεξιότητες που σχετίζονται µε το αισθητηριοκινητικό σύστηµα, όχι νοητικές λειτουργίες ή µάθηση. Π.χ. αυτοµατισµοί για ταχύτητα πληκτρολογήσεων, χρήση του ποντικιού

8 Εφαρµογές του νόµου της εξάσκησης Ευχρηστία µιας συσκευής: Προσδοκώµενος χρόνος εκτέλεσης εργασίας Πόσες προσπάθειες χρειάζονται για την επίτευξης ενός χρόνου Προσοχή στους χρόνους που προκύπτουν από χρήστες άπειρους στη χρήση της επιλεγµένης συσκευής αλληλεπίδρασης Η βελτίωση των αισθητηριοκινητικών µας δεξιοτήτων στο πλαίσιο µίας εργασίας δεν σταµατά ποτέ

9 Ο Νόµος Hick-Hyma (Νόµος της επιλογής) Χρόνος που απαιτείται για την επιλογή µιας από εναλλακτικές επιλογές (µε ίση πιθανότητα επιλογής) T = I c log 2 (+1) Όπου Ic ~ 150 msec

10 Εφαρµογές του νόµου της της επιλογής Αν είχαµε 64 αντικείµενα από τα οποία θα πρέπει ο χρήστης να επιλέξει ένα: ποιος είναι ο καλύτερος συνδυασµός τους σε µενού; ποιος είναι ο καλύτερος αριθµός υπερσυνδέσµων σε µια ιεραρχία ιστοσελίδων ενός ιστοτόπου;

11 Γνωστικό Σύστηµα Μελέτη γνωστικών λειτουργιών, όπως η αισθητήρια αντίληψη, η προσοχή, η λειτουργία µνήµης, η µάθηση, η επίλυση προβληµάτων Σε αντίθεση µε αισθητηριο-κινητικού τύπου λειτουργίες (πράξη - ερέθισµα) που µελετάει η συµπεριφοριστική ψυχολογία Στο σύγχρονο κόσµο όλο και περισσότερο εµπλεκόµαστε σε γνωστικού τύπου λειτουργίες

12 Τα «γνωσιακά» µοντέλα Συνήθως χρησιµοποιούνται κατά τη φάση της σχεδίασης ενός συστήµατος για να προβλέψουν τη συµπεριφορά του χρήστη, ή για την αξιολόγηση πρωτοτύπων. Μια εργασία σύµφωνα µε τα µοντέλα αυτά είναι η ακολουθία από ενέργειες που ο χρήστης πρέπει (ή πιστεύει ότι πρέπει) να εκτελέσει ώστε να επιτύχει έναν στόχο χρησιµοποιώντας µια ή περισσότερες συσκευές. Η βασική άποψη των γνωσιακών θεωριών είναι ότι ο χρήστης κατανοεί τον κόσµο και δηµιουργεί µια αναπαράσταση του στο µυαλό του (την «γνώση»). Ο στόχος των θεωριών αυτών είναι να σχεδιαστούν οι εργασίες κατά βέλτιστο τρόπο, στηριγµένες στο µοντέλο της γνώσης που απαιτείται και των διαδοχικών σταδίων επεξεργασίας της από τον χρήστη.

13 Γνωσιακά Μοντέλα Μοντέλο Ανθρώπινου Επεξεργαστή (1/4) Huma Iformatio Processor (HIP) Θεωρία που εξηγεί την ανθρώπινη συµπεριφορά είναι το µοντέλο του ανθρώπου σαν «επεξεργαστή πληροφορίας» Το µοντέλο αυτό είναι περιορισµένο, δεν λαµβάνει υπόψη το κοινωνικό ιστορικό πλαίσιο της ανθρώπινης δραστηριότητας, την εξέλιξη των εργαλείων κλπ.

14 Γνωσιακά Μοντέλα Μοντέλο Ανθρώπινου Επεξεργαστή (2/4) Περιγράφει τον άνθρωπο σαν 3 αλληλεπιδρώντα υπόσυστήµατα. το αισθητήριο => κωδικοποίηση ερεθισµάτων το γνωσιακό => σύγκρισης/ επιλογής απόκρισης το κινητικό => εκτέλεσης απόκρισης ερεθίσµατα Κωδικοποίηση ερεθισµάτων σε εσωτερική αναπαράσταση Σύγκριση µε εσωτερική αναπαράσταση ερεθισµάτων στη µνήµη Επιλογή και εκτέλεση κατάλληλης ενέργειας ενέργειες Αισθήσεις: Όραση, ακοή, αφή, όσφρηση µνήµη Οµιλία, κίνηση

15 Γνωσιακά Μοντέλα Μοντέλο Ανθρώπινου Επεξεργαστή (3/4)

16 Γνωσιακά Μοντέλα Μοντέλο Ανθρώπινου Επεξεργαστή (4/4) LONG-TERM MEMORY R = Sematic + Visual + Auditory D = Ifiite S = Ifiite SHORT-TERM (WORKING) MEMORY VISUAL IMAGE STORE R = Visual D = 200 [ ] ms S = 17 [7-17] letters AUDITORY IMAGE STORE R = Acoustic D = 1.5 [ ] s S = 5 [ ] letters R= Acoustic or Visual D (1 chuk) = 73 [73-226] s D (3 chuks) = 7 [5-34] s S = 7 [5-9] chuks ΑΙΣΘΗΤΗΡΙΟΣ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΤΗΣ ΓΝΩΣΙΑΚΟΣ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΤΗΣ ΚΙΝΗΤΙΚΟΣ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΤΗΣ C = 100 [5-200] ms R = Represetatio D = Decay Time S = Size C = Cycle Time [Rage] C = 70 [27-170] ms Eye movemet (Saccade) = 230 [70-700] ms C = 70 [30-100] MS

17 Γνωσιακά Μοντέλα Μοντέλο GOMS (1/2) Goals-Operatios-Methods-Selectio Rules Στόχοι- ενέργειες- µέθοδοι-κανόνες επιλογής Δίνει έµφαση στην «γνωσιακή» διαδικασία επιλογής από τον χρήστη κατάλληλου τρόπου επίτευξης των στόχων που σχετίζονται µε την πραγµατοποίηση της συγκεκριµένης εργασίας.

18 Γνωσιακά Μοντέλα Μοντέλο GOMS (2/2) Παράδειγµα GOMS ανάλυσης GOAL : ΕΛΑΧΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ-ΠΑΡΑΘΥΡΟΥ. [select GOAL : ΧΡΗΣΗ-ΜΕΘΟΔΟΥ-ΜΕΝΟΥ-ΕΛΑΧΙΣTΟΠΟΙΗΣΗΣ.. ΜΕΤΑΚΙΝΗΣΕ-ΠΟΝΤΙΚΙ-ΣΕ-ΜΠΑΡΑ-ΜΕΝΟΥ.. ΕΠΙΛΟΓΗ-ΜΕΝΟΥ-ΜΕ-ΔΕΞΙ-ΠΛΗΚΤΡΟ.. ΕΠΙΛΟΓΗ-ΕΛΑΧΙΣTΟΠΟΙΗΣΗΣ. GOAL : ΧΡΗΣΗ-ΜΕΘΟΔΟΥ-FUNCTION-KEY.. ΠΑΤΗΜΑ-ΠΛΗΚΤΡΟΥ-F5 ] Selectio Rule 1 : Χρησιµοποίησε τη µέθοδο ΜΕΝΟΥ- ΕΛΑΧΙΣTΟΠΟΙΗΣΗΣ εκτός από την περίπτωση της εφαρµογής Χ που χρησιµοποιείται η µέθοδος FUNCTION-KEY

19 Άσκηση στην τάξη Αναλύστε τη διαδικασία φωτοτύπησης ενός άρθρου σε ένα περιοδικό µε τη µέθοδο GOMS (Goals-Operatios-Methods-Selectio Rules : Στόχοι Ενέργειες Μέθοδοι Κανόνες επιλογής

20 Γιατί ξεχνάµε το πρωτότυπο έγγραφο µέσα στο φωτοτυπικό µηχάνηµα? GOAL: ΦΩΤΟΤΥΠΙΑ-ΑΡΘΡΟΥ. GOAL :ΕΥΡΕΣΗ-ΑΡΘΡΟΥ. GOAL :ΦΩΤΟΤΥΠΙΣΗ-ΣΕΛΙΔΑΣ επανάληψη µέχρι τέλους άρθρου.. GOAL : ΕΠΙΛΟΓΗ ΣΕΛΙΔΑΣ... ΑΝΟΙΓΜΑ-ΚΑΛΥΜΜΑΤΟΣ... ΕΥΡΕΣΗ ΕΠΟΜΕΝΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ... ΤΟΠΟΘΕΤΗΣΗ ΒΙΒΛΙΟΥ... ΚΛΕΙΣΙΜΟ ΚΑΛΥΜΜΑΤΟΣ.. GOAL : ΦΩΤΟΤΥΠΙΣΗ... ΠΑΤΗΜΑ-ΠΛΗΚΤΡΟΥ-ΦΩΤΟΤΥΠΙΣΗΣ.. GOAL : ΕΛΕΓΧΟΣ-ΕΚΤΥΠΩΣΗΣ... ΑΝΑΖΗΤΗΣΗ-ΔΙΣΚΟΥ-ΕΞΟΔΟΥ... ΕΛΕΓΧΟΣ-ΣΕΛΙΔΑΣ. GOAL : ΑΝΑΚΤΗΣΗ-ΦΩΤΟΤΥΠΙΑΣ.. ΑΝΑΖΗΤΗΣΗ-ΔΙΣΚΟΥ-ΕΞΟΔΟΥ.. ΑΝΑΚΤΗΣΗ ΑΝΤΙΓΡΑΦΩΝ ->> ΤΕΛΙΚΟΣ ΣΤΟΧΟΣ. GOAL : ΑΝΑΚΤΗΣΗ ΒΙΒΛΙΟΥ.. ΑΝΟΙΓΜΑ ΚΑΛΥΜΜΑΤΟΣ.. ΑΝΑΚΤΗΣΗ ΒΙΒΛΙΟΥ.. ΚΛΕΙΣΙΜΟ ΚΑΛΥΜΜΑΤΟΣ

21 Μοντέλο KLM - Μοντέλο Πληκτρολογήσεων (1/2) Keystroke Level Model (Card, Mora, Newell, 1983) Εµπειρικό Μοντέλο πρόβλεψης χρόνου ακολουθίας ενεργειών του χρήστη Βασισµένο στο Huma Iformatio Processor Απλοποίηση του GOMS Παραδοχή: Έµπειρος και αλάνθαστος χρήστης

22 Μοντέλο KLM - Μοντέλο Πληκτρολογήσεων (1/2) Επιτρέπει εκτιµήσεις µε σηµαντική ακρίβεια για το χρόνο αντιπροσωπευτικών εργασιών. Σύγκριση εναλλακτικών σχεδιασµών µε χαµηλό κόστος καθώς δεν απαιτείται πρόσβαση σε λειτουργικό πρωτότυπο του συστήµατος! Συνεισφέρει σηµαντικά στην κατανόηση των λειτουργικών πλεονεκτηµάτων µιας σχεδιαστικής προσέγγισης

23 KLM: Βασικές κατηγορίες ενεργειών Keystrokig K Mouse butto press Β Poitig (typically with mouse) P Had movemet betwee keyboard ad mouse H Drawig straight lie segmets D Metal preparatio System Respose time M R

24 Χρήση του Μοντέλου KLM Φάση Α. Ανάλυση µιας εργασίας του χρήστη ως ακολουθίας στοιχειωδών ενεργειών (χρήση τελεστών Κ,Β,Ρ,Η,D) καθώς και R (αν είναι γνωστή η συµπεριφορά του συστήµατος) Φάση Β. Τοποθέτηση στην ακολουθία τελεστών νοητικής προετοιµασίας του χρήστη (τελεστής Μ) Φάση Γ. Εφάρµοσε αρχές νοητικής οµαδοποίησης και προσάρµοσε τους τελεστές Μ κατάλληλα Φάση Δ. Υπολόγισε τον προσδοκώµενο χρόνο εκτέλεσης της εργασίας µε βάση στατιστικούς χρόνους στοιχειωδών ενεργειών

25 Παράδειγµα Στο MS Word αναζητήστε τη λέξη «ευχρηστία» σε ένα κείµενο που επεξεργάζεστε µε χρήση του ribbo meu Υποθέσεις (αν δεν δίνονται πρέπει να κάνετε εσείς!): Τα χέρια του χρήστη βρίσκονται αρχικά στο πληκτρολόγιο Ο χρήστης είναι άπειρος δακτυλογράφος

26 Παράδειγµα KLM, Φάση Α Υπόθεση 1: Χέρια αρχικά στο πληκτρ. q H (µετακίνηση στη συσκευή mouse) q P (Fid) q 2B (πληκτρολόγηση στο mouse butto = πάτηµα + απελευθέρωση) q H (µετακίνηση στο πληκτρολόγιο) q 10K (πληκτρολόγηση της λέξης «ευχρηστία» στο πεδίο διαλόγου Search Documet) q K (πληκτρολόγηση του Eter για να αρχίσει η αναζήτηση)

27 Παράδειγµα KLM, Φάση Β Τοποθέτηση στην ακολουθία τελεστών νοητικής προετοιµασίας του χρήστη (τελεστής Μ) Κανόνες Β1) Νοητική προετοιµασία πριν από Κ που δεν αποτελούν τµήµα µιας συµβολοσειράς Β2) Νοητική προετοιµασία πριν από επιλογή µεταξύ εναλλακτικών επιλογών P

28 Παράδειγµα KLM, Φάση Β Κανόνας Β2 Κανόνας Β1 Κανόνας Β2 Κανόνας Β1 q q q q q q H (µετακίνηση στη συσκευή mouse) MP (Go to Fid) M2B (Mouse click) H (Had o keyboard) M10K (Type «ευχρηστία») MK (ENTER key o dialogue box)

29 Παράδειγµα KLM, Φάση Γ Εφάρµοσε τις αρχές νοητικής οµαδοποίησης και προσάρµοσε τους νοητικούς τελεστές Μ κατάλληλα Κανόνες Γ1. Οµαδοποίηση λόγω προηγούµενης ενέργειας PMΒ ->PΒ (επιλογή και πληκτρολόγηση είναι οµάδα) Γ2. Εάν η ακολουθία από MKs είναι τµήµα νοητικής ενότητας (πχ το όνοµα µιας εντολής), βάλε νοητικό τελεστή µόνο στην αρχή MKMKMK -> M3K Γ3. Ακολουθία τερµατισµών,)) ή eter (retur) χωρίς Μ Γ4. Αν K τερµατίζει µια εντολή, τότε δεν χρειάζεται Μ για την ενέργεια τερµατισµού M10K(ευχρηστία)MK(rt) -> M10K(ευχρηστία)K(rt) (πληκτρολόγηση της λέξης «ευχρηστία» στην αναζήτηση ακολουθούµενη από το rt)

30 Παράδειγµα KLM, Φάση Γ Κανον. Γ4 Είναι τµήµα PMB Κανον. Γ4 τερµατίζει µια εντολή q q q q q q H (µετακίνηση στη συσκευή mouse) MP (Go to Fid) M2B (Mouse click) H (Had o keyboard) M10K (Type «ευχρηστία») MK (ENTER key o dialogue box)

31 Παράδειγµα KLM, Φάση Δ Κωδικός Περιγραφή K P B 2Β H Εµπειρικοί µέσοι χρόνοι ενεργειών Πληκτρολόγηση χαρακτήρα Κατάδειξη αντικειµένου στην οθόνη (για µεγαλύτερη ακρίβεια Fitts) Πίεση (ή ελευθέρωση) πλήκτρου ποντικιού Κλικ ποντικιού (πίεση + ελευθέρωση) Μετακίνηση του χεριού από το πληκτρολόγιο στο ποντίκι και αντιστρόφως Χρόνος (sec) 0.20 (µέσος) 0.08 (έµπειρος) 0.28 (άπειρος) M Διανοητική προετοιµασία 1.20 R Αναµονή χρήστη για ανάδραση συστήµατος Ανάλογα µε το σύστηµα Οι παραπάνω χρόνοι θα πρέπει να πολλαπλασιαστούν µε 1.4 για χρήστες ηλικίας ετών 1.7 για χρήστες ηλικίας ετών 2.2 για χρήστες ηλικίας >65 ετών.

32 Παράδειγµα KLM, Φάση Δ q q q q q q H (µετακίνηση στη συσκευή mouse) MP (Go to Fid) 2B (Mouse click) H (Had o keyboard) M10K (Type «ευχρηστία») K (ENTER key o dialogue box) Χρόνοι Ø H = 0.40, P = 1.10, B = 0.10, M = 1.20, K = 0.28 Ø Τ= 2*H + P+ 2*B + 2*M +11*Κ = 2*0,4+1,1+2*0,1+2*1,2+11*0,28 Προβλεπόµενος χρόνος = 7,58 secs Υπόθεση 2: Άπειρος δακτυλογράφος

33 Άσκηση για εξάσκηση στην τάξη (Επανάληψη KLM) Έστω χρήστης µε µέση ικανότητα πληκτρολόγησης, ο οποίος επιλεγεί ένα εικονίδιο µε απλό κλικ του ποντικιού στη διεπιφάνεια χρήσης. Το σύστηµα αποκρίνεται ως εξής: Εµφανίζεται σε 0.1 sec πλαίσιο διαλόγου που περιέχει ένα πεδίο εισαγωγής κειµένου. Ο χρήστης µετακινεί το δείκτη του ποντικιού, επιλέγει το πλαίσιο διαλόγου και έπειτα εισάγει κωδικό 6 χαρακτήρων (τον οποίο γνωρίζει) και επιλέγει µε το ποντίκι το Πλήκτρο ΟΚ ώστε να ολοκληρωθεί η διαδικασία

34 Λύση (1/2) Υποθέτουµε ότι ο χρήστης έχει ήδη το χέρι στο ποντίκι M (προετοιµασία για επιλογή εικονιδίου) P (µετακίνηση δείκτη στο εικονίδιο) 2B (mouse click για επιλογή εικονιδίου) R (χρόνος αναµονής) M (προετοιµασία για επιλογή πλαισίου κειµένου) P (µετακίνηση δείκτη στο πλαίσιο διαλόγου) 2B (mouse click για επιλογή πλαισίου διαλόγου) Η (µετακίνηση χεριού στο πληκτρολόγιο) M (προετοιµασία για εισαγωγή κωδικού) 6Κ (πληκτρολόγηση χαρακτήρων κωδικού) Η (µετακίνηση χεριού στο ποντίκι) M (προετοιµασία για επιλογή ΟΚ) P (µετακίνηση δείκτη στο ΟΚ) 2B (mouse click για ΟΚ)

35 Λύση (2/2) Τ = 4Μ + 3P + 6B + 2H + 6K + R = 4* * * * * = 10,8 sec Υποθέτω µέσο δακτυλογράφο (ο πίνακας δίνεται!) Κωδικός Περιγραφή K P B 2Β H Πληκτρολόγηση χαρακτήρα Κατάδειξη αντικειµένου στην οθόνη (για µεγαλύτερη ακρίβεια Fitts) Πίεση (ή ελευθέρωση) πλήκτρου ποντικιού Κλικ ποντικού (πίεση + ελευθέρωση) Μετακίνηση του χεριού από το πληκτρολόγιο στο ποντίκι και αντιστρόφως Χρόνος (sec) 0.20 (µέσος) 0.08 (έµπειρος) 0.28 (άπειρος) M Διανοητική προετοιµασία 1.20 R Αναµονή χρήστη για ανάδραση συστήµατος Ανάλογα µε το σύστηµα

36 Άσκηση (συνέχεια): Θα ήταν καλύτερο να γίνεται η ολοκλήρωση της εργασίας µε τη χρήση Eter? M (προετοιµασία για επιλογή εικονιδίου) P (µετακίνηση δείκτη στο εικονίδιο) 2B (mouse click για επιλογή εικονιδίου) R (χρόνος αναµονής) M (προετοιµασία για επιλογή πλαισίου κειµένου) P (µετακίνηση δείκτη στο πλαίσιο διαλόγου) 2B (mouse click για επιλογή εικονιδίου) Η (µετακίνηση χεριού στο πληκτρολόγιο) M (προετοιµασία για εισαγωγή κωδικού) 6Κ (πληκτρολόγηση χαρακτήρων κωδικού) Η (µετακίνηση χεριού στο ποντίκι) Κ (πληκτρολόγηση eter)= 0.2 sec M (προετοιµασία για επιλογή ΟΚ) P (µετακίνηση δείκτη στο ΟΚ) ενώ ήταν 2.9 sec 2B (mouse click για ΟΚ)