Ορισµός. Αλληλεπίδραση Ανθρώπου-Μηχανής. ιεπιστηµονικότητα. Συνώνυµα. Ιστορική αναδροµή. Systems Engineering Components

Transcript

1 Ορισµός Αλληλεπίδραση Ανθρώπου-Μηχανής Εξάµηνο ΣΤ Θ / 2Ε Τ.Β. = Β.Γρ.Εξ. + Β.Εργ ΗΕπικοινωνία Ανθρώπου-Υπολογιστή (ΕΑΥ) είναι η επιστηµονική περιοχή που µελετά την αλληλεπίδραση του ανθρώπου µε τον υπολογιστή. ίνεται έµφαση στο σχεδιασµό, ανάπτυξη και αξιολόγηση διαδραστικών υπολογιστικών συστηµάτων (interactive computer systems), δηλαδή συστηµάτων που αλληλεπιδρούν σε µεγάλο βαθµό µε τους χρήστες τους. [ACM SIGCHI 1992]. Συνώνυµα Μερικοί τίτλοι συνώνυµοι µε την επικοινωνία ανθρώπου υπολογιστή (HCI) που χρησιµοποιήθηκαν κατά καιρούς είναι: Human computer communication Man machine studies Man machine and cybernetics Interacting with computers Computer mediated human interaction Man computer symbiosis ιεπιστηµονικότητα Software engineering Ανάλυση συστηµάτων (systems analysis) Προγραµµατισµός (programming) Τεχνητή νοηµοσύνη Σχεδιαστές Hardware Ψυχολογία (Psychology) Κοινωνιολογία (sociology) Εργονοµία (ergonomics) Human Factors Θεωρία συστηµικής σκέψης (systems thinking) Θεωρία οργανώσεων (organisational theories) Systems Engineering Components Ιστορική αναδροµή Μηχανική σχεδίαση Mechanical Design Ανθρώπινοι παράγοντες Human Factors Design Ηδύναµη της φύσης Forces of Nature Συµπεριφορά Human Behaviour Σχεδίαση συστήµατος Systems Design Επιδόσεις συστήµατος System Performance Λειτουργικότητα - Functionality Αξιοπιστία - Reliability Ευχρηστία - Usability Αποτελεσµατικότητα - Efficiency Συντηρησιµότητα - Maintainability Μεταφερσιµότητα - Portability εκαετία 70: πρώτα διαδραστικά υπολογιστικά συστήµατα (PC) -> σήµερα: ανάπτυξη υλικού και λογισµικού υπολογιστών οθόνες υψηλής ανάλυσης, επεξεργαστές ειδικές µνήµες αποθήκευσης γραφικής πληροφορίας, εξελίξεις στην ανάπτυξη και υλοποίηση αλγορίθµων γραφικής απεικόνισης, ανάπτυξη νέων συσκευών αλληλεπίδρασης (VR) διαδίκτυο και πανταχού παρόν υπολογιστής

2 Ιστορική αναδροµή Douglas Engelbart : ποντίκι, πρώτος σταθµός εργασίας. Alan Kay (Xerox Park) : Dynabook, Alto, Star - γραφική διεπαφή χρήστη. απευθείας χειρισµός (Β. Shneiderman) µεταφορά επιφάνειας γραφείου παγκόσµιος ιστός -CSCW εικονική πραγµατικότητα πανταχού παρών υπολογιστής Παρόν Τρέχουσα άποψη: αναγνώριση της ανάγκης για αλλαγή κουλτούρας -µεγάλη προτεραιότητα στην HCI και µεγάλη έµφαση στη δυνατότητα χρήσης (usability) των συστηµάτων. Επίσης είναι προτεραιότητα στην Ευρωπαϊκή κοινότητα όπου ο όρος user-centred systems κυριαρχεί. Υπολογίζεται ότι γύρω στο 70% του κώδικα που γράφεται στις µέρες µας αφορά τη διεπαφή χρήστη Η επίδραση της τεχνολογίας σε οµάδες χρηστών και στην οργάνωση της εργασίας πρέπει να µελετηθεί ιδιαίτερα, αφού αποτελεί σηµαντικό παράγοντα αποτυχίας έργων πληροφορικής ΕΑΥ: διεπιστηµονική προσέγγιση Πληροφορική Επιστήµη Υπολογιστών Γνωστική Ψυχολογία Κοινωνική Ψυχολογία Εργονοµία Γλωσσολογία Βιοµηχανικός σχεδιασµός Θέµατα µελέτης και έρευνας Τεχνολογία Ευχρηστίας (Usability Engineering) Συστήµατα για άτοµα µε ειδικές ικανότητες Εφαρµογές συνεργασίας µε υπολογιστή Ανάπτυξη µεθόδων ανθρωπο-κεντρικού σχεδιασµού Οργανωτικό κόστος εγκατάστασης νέου υπολογιστικού συστήµατος Περιοχές ΕΑΥ

3 ΟΆνθρωπος Ο άνθρωπος έχει περιορισµένες δυνατότητες για επεξεργασία πληροφορίας. Αυτό έχει σηµαντικές επιπτώσεις στη σχεδίαση συστηµάτων αλληλεπίδρασης. Η πληροφορία επικοινωνείται µέσω ενός αριθµού καναλιών εισόδου και εξόδου. Οπτικό κανάλι (visual channel) Ακουστικό κανάλι (auditory channel) Κανάλι αφής (haptic channel) Κανάλι κινήσεων (movement channel) Η πληροφορία αποθηκεύεται στη µνήµη Μνήµη αισθητήρων(sensory memory) Μνήµη εργασίας(short-term / working memory) Μνήµη διαρκείας(long-term memory) Η επεξεργασία της πληροφορίας γίνεται και εφαρµόζεται για: Συµπερασµατολογία (reasoning) Λύση προβληµάτων (problem solving) Απόκτηση επιδεξιότητας (skill acquisition) ιαχείριση λάθους (error) Οι άνθρωποι έχουν παρόµοιες ιδιότητες και δυνατότητες αλλά είναι και ξεχωριστή προσωπικότητα ο καθένας µε ιδιαιτερότητες που δεν θα πρέπει να αγνοούνται. ΟΥπολογιστής Ένα σύστηµα υπολογιστή αποτελείται από διάφορα συστατικά / υποσυστήµατα, καθένα από τα οποία επιδρά στους χρήστες του. Υποσυστήµατα εισόδου για αλληλεπιδραστική χρήση, που επιτρέπουν είσοδο κειµένου, σχεδίαση, και επιλογές από την οθόνη. Εισαγωγή κειµένου: πληκτρολόγιο, αναγνώριση λόγου, αναγνώριση γραφικού χαρακτήρα. Pointing: κύρια το ποντίκι Περιφερειακά τρισδιάστατης αλληλεπίδρασης Υποσυστήµατα εξόδου για αλληλεπιδραστική χρήση, κύρια διαφορετικές µορφές οθόνης και υποσυστήµατα ήχου Υποσυστήµατα εισόδου/εξόδου χαρτιού ιαφορετικά είδη εκτυπωτών Σαρωτές και οπτικοί αναγνώστες Μνήµη Μνήµη εργασίας(short-term / working memory): RAM Μνήµη διαρκείας (long-term memory): Μαγνητικά και οπτικά µέσα αποθήκευσης Περιορισµοί χωρητικότητας (κείµενο / video) Μέθοδοι πρόσβασης (σε σχέση µε τους περιορισµούς που θέτουν στον χρήστη) Επεξεργασία Τα αποτελέσµατα όταν τα συστήµατα τρέχουν γρήγορα ή αργά (ο µύθος του απείρως γρήγορου µηχανήµατος) Περιορισµοί στην ταχύτητα επεξεργασίας Τα δίκτυα και η επίδρασή τους στην απόδοση των συστηµάτων ΗΕπικοινωνία (interaction) Τα µοντέλα αλληλεπίδρασης µας βοηθούν τα κατανοήσουµε τι ακριβώς συµβαίνει µεταξύ των χρηστών και του συστήµατος. ιαχειρίζονται τις νοητές µεταφράσεις µεταξύ του τι θέλει ο χρήστης και του τι κάνει το σύστηµα. Η εργονοµία εξετάζει τα φυσικά χαρακτηριστικά της αλληλεπίδρασης και πως αυτά επηρεάζουν την αποδοτικότητα Ο διάλογος µεταξύ του χρήστη και του συστήµατος επηρεάζεται από το είδος και τη µορφή της διεπαφής (interface) Η αλληλεπίδραση συµβαίνει µέσα σε ένα κοινωνικό και οργανωσιακό πλαίσιο το οποίο επηρεάζει και τoυς χρήστες και το σύστηµα Παράµετροι Ευχρηστίας ISO 9241 Ευκολία εκµάθησης Υψηλή απόδοση εκτέλεσης έργου Χαµηλή συχνότητα σφαλµάτων χρήστη Ευκολία συγκράτησης της γνώσης της χρήσης του Υποκειµενική ικανοποίηση του χρήστη Παράµετροι Ευχρηστίας (2) US Military Standard 1989 Να επιτευχθεί προκαθορισµένη απόδοση (χρόνος εκτέλεσης συγκεκριµένου έργου) από χειριστές, προσωπικό ελέγχου και συντήρησης εξοπλισµού Να ελαχιστοποιηθούν οι απαιτήσεις όσον αφορά στις ικανότητες του προσωπικού και το χρόνο εκπαίδευσής του Να επιτευχθεί η απαιτούµενη αξιοπιστία (αριθµός σφαλµάτων/ χρόνο λειτουργίας) του συνδυασµένου συστήµατος άνθρωπος εξοπλισµός Να ικανοποιούνται οι ανάγκες τυποποίησης στο σύστηµα και µεταξύ συστηµάτων Αρχές και παραδειγµατικές πρακτικές ευχρηστίας (usability paradigms and principles) Στόχος των σχεδιαστών σχεδιασµός συστηµάτων για µεγιστοποίηση ευχρηστίας Παραδείγµατα αποτελεσµατικών στρατηγικών: Στρατηγικές και πρακτικές σχεδίασης και κτισίµατος αλληλεπιδραστικών συστηµάτων. Η εξέλιξη αυτών των παραδειγµάτων ευχρηστίας παρέχει µια καλή προοπτική της ιστορίας των υπολογιστικών συστηµάτων Αφαιρετικές αρχές προσφέρουν µια διαδικασία κατανόησης της ευχρηστίας σε µια πιο γενικεύσιµη αίσθηση, ειδικά εάν µπορούν να εκφρασθούν στα πλαίσια ενός ολοκληρωµένου καταλόγου.

4 Η διαδικασία σχεδίασης (Design process) Η µηχανική του λογισµικού παρέχει ένα µέσο κατανόησης της δοµής της διαδικασίας σχεδίασης και δίνεται η δυνατότητα αξιολόγησης αυτής της διαδικασίας ως προς την αποτελεσµατικότητά της στη σχεδίαση των συστηµάτων αλληλεπίδρασης Οι κανόνες σχεδίασης µε τη µορφή standards και guidelines παρέχουν καθοδήγηση στη σχεδίαση, σε γενικό επίπεδο αλλά και σε συγκεκριµένα στάδια και πράξεις σχεδίασης. Ο σκοπός είναι η βελτιστοποίηση των χαρακτηριστικών αλληλεπίδρασης των συστηµάτων. Η µηχανική της ευχρηστίας (usability engineering) προωθεί τη χρήση συγκεκριµένων κριτηρίων για την κρίση της επιτυχίας ενός προϊόντος σε σχέση µε την ευχρηστία του. Πρακτικές επαναληπτικής σχεδίασης κινούνται στην κατεύθυνση της ενσωµάτωσης, στα πρώτα στάδια της διαδικασίας σχεδίασης, της γνώµης του χρήστη, έτσι ώστε να υπάρχει πρόσθετη πληροφορία για την λήψη αποφάσεων που αφορούν στην ευχρηστία. Η διαδικασία της σχεδίασης περιλαµβάνει πολλές αποφάσεις σε σχέση µε διάφορες εναλλακτικές. Η διαδικασία του design rationale παρέχει έναν τρόπο καταγραφής αυτών των αποφάσεων σχεδίασης και το πλαίσιο στο οποίο λήφθηκαν αυτές οι αποφάσεις. Μοντέλα του χρήστη στη σχεδίαση ΗΜοντελοποίηση των απαιτήσεων του χρήστη ασχολείται µε την ουσιαστική αντιµετώπιση των αναγκών των χρηστών Τα γνωσιακά µοντέλα αναπαριστούν τους χρήστες των αλληλεπιδραστικών συστηµάτων. Ανάλυση εργασιών (Task analysis) Η ανάλυση εργασιών είναι η µελέτη του τρόπου που οι άνθρωποι εκτελούν τις εργασίες τους σε υπάρχοντα συστήµατα. Τεχνικές για ανάλυση εργασιών Ανάλυση των εργασιών σε υποεργασίες Ταξινόµηση και κατηγοριοποίηση της γνώσης σχετικά µε τις εργασίες Καταγραφή των αντικειµένων και των πράξεων που εκτελούνται Πηγές πληροφορίας Υπάρχουσα τεκµηρίωση Παρατήρηση Συνεντεύξεις / συζήτηση Χρησιµοποιώντας την ανάλυση εργασιών (TA) για σχεδίαση Manuals και τεκµηρίωση Νέα συστήµατα. Συµβολισµοί στο διάλογο σε σχέση µε σχεδίαση Οι συµβολισµοί που χρησιµοποιούνται µπορεί να είναι: ιαγραµµατικοί Με λέξεις Ο διάλογος συνδέεται µε: Τη σηµασιολογία του συστήµατος (τι κάνει) Την παρουσίαση του συστήµατος (πως µοιάζει) Τυπικές (φορµαλιστικές) περιγραφές µπορούν να αναλυθούν Για ασυνεπείς πράξεις Για πράξεις που είναι δύσκολο να γίνει επαναφορά τους Για χαµένες οντότητες Για εν δυνάµει λάθη (κακή καθοδήγηση κλπ) Μοντέλα του συστήµατος Πρέπει να ξέρουµε τι κάνει ένα σύστηµα για να µιλήσουµε για την ευχρηστία του Τυπικές µορφές software engineering µπορούν να χρησιµοποιηθούν για τον καθορισµό των αλληλεπιδραστικών συστηµάτων. Ζ notation Ειδικά αλληλεπιδραστικά µοντέλα σχεδιάζονται ειδικά για την περιγραφή χαρακτηριστικών ευχρηστίας. Επειδή πολλές φορές ένα πλήρες µοντέλο µπορεί να είναι πολύ πολύπλοκο για τη δουλειά χρησιµοποιούνται semi-formal τεχνικές Υποστήριξη υλοποίησης Αξιολόγηση Βοήθεια και τεκµηρίωση Περιοχές εφαρµογής

5 ΟΆνθρωπος Οάνθρωπος είναι το κεντρικό σηµείο κάθε συζήτησης στα συστήµατα αλληλεπίδρασης Ο άνθρωπος έχει περιορισµένες ικανότητες επεξεργασίας πληροφοριών άρα απαιτείται κατανόηση των δυνατοτήτων αυτών. Χρησιµοποιούνται αρχές σχετικά µε τον άνθρωπο από την περιοχή της γνωστικής Ψυχολογίας. Αυτό µπορεί να φαίνεται ότι απέχει πολύ από την σχεδίαση συστηµάτων αλληλεπίδρασης αλλά δεν είναι. Αντίθετα, για να σχεδιάσουµε για κάποιον, θα πρέπει να καταλάβουµε τις δυνατότητες και τους περιορισµούς αυτού για τον οποίο σχεδιάζουµε. Τι είναι δύσκολο για αυτόν, τι µπορεί να κάνει µε ευκολία και τι είναι εντελώς αδύνατον. Μελετάµε το πως οι άνθρωποι αντιλαµβάνονται τον κόσµο γύρω τους, πως αποθηκεύουν πληροφορία πως επεξεργάζονται πληροφορία, πως λύνουν προβλήµατα και πως χειρίζονται φυσικά αντικείµενα. Πολλά σχετικά µοντέλα έχουν προταθεί. Εξετάζουµε το πλέον συζητηµένο, το µοντέλο των Card, Moran και Newell (1983), το Μοντέλο του Ανθρώπου Επεξεργαστή, το οποίο εκφράζει µια άποψη για την ανθρώπινη επεξεργασία που γίνεται στην επικοινωνία του µε τον υπολογιστή. Γνωσιακά Μοντέλα Μοντέλο Ανθρώπινου Επεξεργαστή Μοντέλο ιάδρασης χρήστη - συστήµατος κατά Norman Κατανεµηµένα γνωσιακά µοντέλα Μοντέλο του Ανθρώπου Επεξεργαστή Πληροφορίας Μελέτη και κατανόηση των λειτουργιών του ανθρώπου όταν αυτός αντιδρά σε ερεθίσµατα που του προκαλούν γνωστικές διεργασίες. (Human information processing model) Μοντέλο του Ανθρώπου Επεξεργαστή Πληροφορίας Σύµφωνα µε το µοντέλο υπάρχουν τρία υποσυστήµατα: Το σύστηµα αντίληψης (perceptual system), που χειρίζεται τα ερεθίσµατα των αισθήσεων από τον εξωτερικό κόσµο, το σύστηµα κίνησης (motor system) που ελέγχει τις κινήσεις και το σύστηµα γνώσης (cognitive system) που παρέχει την κατάλληλη επεξεργασία ώστε να συνδυάζονται τα άλλα δύο. Καθένα από αυτά τα υποσυστήµατα έχει το δικό του επεξεργαστή και τη δική του µνήµη. Το όλο σύστηµα εµπεριέχει επίσης και ένα πλήθος από αρχές λειτουργίας που καθορίζουν τη συµπεριφορά του συστήµατος κάτω από συγκεκριµένες προϋποθέσεις. Το µοντέλο αυτό είναι µεν απλουστευτικό αλλά και λειτουργικό. Στην σχέση του µε µοντέλα επεξεργασίας της πληροφορίας από υπολογιστές, υπεισέρχονται τα θέµατα της εξυπνάδας, ιδιοσυγκρασίας, και υποκειµενικότητας καθώς και το κοινωνικό και εργασιακό περιβάλλον. Κανάλια εισόδου εξόδου Τα κανάλια εισόδου και εξόδου είναι οι δρόµοι µε τους οποίους επικοινωνεί πληροφορία ο άνθρωπος µε τον γύρω του κόσµο (Αισθητήρια αντίληψη). Είσοδος για τον άνθρωπο γίνεται µέσω των αισθήσεων και έξοδος µέσω του συστήµατος ελέγχου κίνησης. Υπάρχουν πέντε κύριες αισθήσεις: η όραση, η ακοή, η αφή, η γεύση και η όσφρηση. Από αυτές τις πέντε οι τρεις πρώτες είναι οι σηµαντικότερες για το HCI. Για την έξοδο υπάρχουν διάφορα µέσα όπως τα µέλη (πόδια, χέρια, δάκτυλα), µάτια, κεφάλι, φωνητικό σύστηµα. Όραση Οπτική αντίληψη Μέγεθος - Βάθος Οξύτητα - Λαµπρότητα Χρώµα Υπάρχουν διάφοροι περιορισµοί που αφορούν στα χαρακτηριστικά του µατιού, και µπορούν εύκολα να ικανοποιηθούν σχεδιαστικά, πχ. περίπου 10 διαφορετικά χρώµατα µπορεί να ξεχωρίσει ανειδίκευτο µάτι. Ανάγνωση (περίπου 250 λέξεις το λεπτό) υνατότητες και όρια οπτικής επεξεργασίας Η ικανότητα ερµηνείας και ανάλυσης των προσδοκιών χρησιµοποιούνται για την επίλυση ασαφειών.

6 Αµφιβληστροειδής χιτώνας Ωχρά κηλίδα Φακός Σύνδεσµος Ίριδα Κόρη Κερατοειδής Υδατώδες υγρό Υαλώδες υγρό Όραση Φωτο-ανιχνευτές (rods, cones) Οπτικά νεύρα (Χ-cells, αναγνώριση µορφής, Y-Cells, αναγνώριση κίνησης) Όραση Αντίληψη βάθους απόστασης (οπτική γωνία) Νόµος της πιστότητας του µεγέθους Αρχές Επικάλυψη αντικειµένων Μέγεθος / ύψος Οικειότητα µε το αντικείµενο Αντίληψη φωτεινότητας Μέτρηση µέσω φωτόµετρου Υποκειµενική αντίληψη Rods/cones Flicker Αντίληψη χρώµατος Hue απόχρωση (αναγνώριση 150) Intensity - ένταση Saturation κόρος λευκού Οπτική Αντίληψη - Οφθαλµαπάτες Οπτική Αντίληψη Ένα πρόβληµα που προκύπτει είναι η αντιστοίχηση της τρισδιάστατης πραγµατικότητας που µας περιβάλει µε τις δυσδιάστατες εικόνες που παρουσιάζονται στην οθόνη του υπολογιστή. Αν και αυτού του βαθµού ο ρεαλισµός δεν είναι πάντα απαραίτητος, αν απαιτηθεί είναι ανάγκη να χρησιµοποιηθούν παρόµοια βοηθήµατα µε αυτά που έχει αποδειχθεί ότι µας βοηθούν να αποκτάµε την τρισδιάστατη αντίληψη του κόσµου. Οπτική Αντίληψη Βοηθήµατα: Το σχετικό µέγεθος των αντικειµένων, Η σχετική τους θέση δηλαδή η απόκρυψη των απόµακρων αντικειµένων από τα πιο κοντινά, Η µεταβολή της αντίθεσης/ καθαρότητας µε την απόσταση, Το φαινόµενο της σκίασης, η µεταβολή στην ύφη των επιφανειών µε την απόσταση, Η κινητική παράλλαξη για κινούµενα αντικείµενα, δηλαδή το φαινόµενο ότι τα κοντινά αντικείµενα κινούνται ταχύτερα από τα αποµακρυσµένα. Νόµοι Οργάνωσης οπτικών ερεθισµάτων Η αναγνώριση οπτικών ερεθισµάτων υποβοηθείται από τις αρχές οργάνωσης της πληροφορίας (γνωστές σαν νόµοι του Gestalt) σύµφωνα µε τις οποίες οργανώνουµε τα οπτικά ερεθίσµατα που λαµβάνουµε ώστε να τους δώσουµε νόηµα.

7 Νόµοι του Gestalt Νόµοι του Gestalt Γειτνίαση : κοντινά αντικείµενα οµαδοποιούνται Οµοιότητα : παρόµοια αντικείµενα ως προς το σχήµα ή το χρώµα τους παρουσιάζονται να ανήκουν στη ίδια οµάδα Ολοκλήρωση : µη-ολοκληρωµένα σχήµατα ολοκληρώνονται νοητικά από τον παρατηρητή, Συνέχεια: ακολουθίες από σχήµατα γίνονται κατανοητές σαν οµάδες, Συµµετρία: περιοχές που περιέχονται µεταξύ συµµετρικών ορίων φαίνονται να δηµιουργούν στερεά σχήµατα. Ακοή Ακοή Υπερεκτίµηση της όρασης σε σχέση µε την ακοή (ποσότητα πληροφορίας) περιορισµοί, συχνότητα (pitch), loudness (ένταση), είδος ήχου / χροιά (timbre), Όρια 20 Hz έως 15 khz, cocktail party effect, familiar sounds). Αφή Σηµαντική αίσθηση Λείπει ακόµα από τη virtual reality thermo receptors, nociceptors (µεγάλη πίεση), mechanoreceptors (πίεση). Νέα ποντίκια µε ταλάντωση. Κίνηση Περιορισµοί: ηλικία, κατάσταση, εξάσκηση. Ένα άτοµο αντιδρά σε ένα ακουστικό σήµα σε περίπου 150ms, σε οπτικό σε 200ms, και στον πόνο σε 700ms. Σε συνδυασµό των ερεθισµάτων γενικά ο χρόνος µειώνεται πολύ. Ταχύτητα και ακρίβεια κίνησης είναι πολύ σηµαντικά, η απόδοση βελτιώνεται εάν ο στόχος της κίνησης είναι µεγάλος και η απόσταση κοντά. Τ = a + b log2 (d/s+1)

8 Ανθρώπινη Μνήµη Αισθητική µνήµη Υπάρχει για κάθε κανάλι (αισθητήριο αγωγό) Οπτικό Ακουστικό Αφής Η µνήµη αυτή συνεχώς αλλάζει (καινούργια πληροφορία αντικαθιστά την προηγούµενη). Οπτική µνήµη παραµένει για 0.5 secs. Ακουστική (κατεύθυνση, play-back, focus) Βραχυχρόνια µνήµη (εργασίας) Γρήγορη πρόσβαση 70ms, γρήγορο σβήσιµο 200ms, περιορισµένη χωρητικότητα, 7 κοµµάτια πληροφορίας +/- 2). Άρα αυξάνεται η αποτελεσµατικότητά της εάν η πληροφορία κοµµατιάζεται. Υποδείγµατα (patterns) βοηθούν. Μακροπρόθεσµη µνήµη είναι η κεντρική πηγή: πληροφορίες για γεγονότα, εµπειρική γνώση, κανόνες συµπεριφοράς,... όλα όσα ξέρει κανείς. ιαφέρει από την προσωρινή: πρακτικά απεριόριστη χωρητικότητα, σχετικά αργή πρόσβαση 1/10secs και σχεδόν σταθερή, σβήνει πάρα πολύ αργά. Υπάρχουν δύο είδη: µνήµη επεισοδιακή (episodic memory) η οποία αναπαριστά την µνήµη γεγονότων και εµπειριών σειριακά. σηµασιολογική µνήµη (semantic memory) είναι δοµηµένη καταγραφή γεγονότων, αντιλήψεων, επιδεξιοτήτων. Βγαίνει από την επεισοδιακή κυρίως για εκµάθηση. Ένα µοντέλο αναπαράστασης της σηµασιολογικής µνήµης είναι το σηµασιολογικό δίκτυο (semantic network). Συµπληρωµατικές αναπαραστάσεις που επεκτείνουν τα σηµασ. δίκτυα για πιο πολύπλοκες ιεραρχικές δοµές είναι τα frames, scripts µε διάφορα slots. Περιέχουν βασικά δοµές γνώσης. Γνώση επίσης αναπαρίσταται µε production rules Μακροχρόνια µνήµη υπάρχουν τρεις βασικές σχετικές διαδικασίες: αποθήκευση η αποµνηµόνευση πληροφοριών (storage or remembering of information), επανάληψη που είναι πιο αποτελεσµατική εάν γίνεται σε τακτά αραιά διαστήµατα. Εάν η πληροφορία δεν έχει έννοια είναι σαφώς πιο δύσκολη η αποµνηµόνευσή της (visualise προτάσεις, κλπ.). λήθη!! (forgetting), φθορά και αδιαφορία. Νέες πληροφορίες είναι η αιτία να χαθούν παλιές (retroactive interference), όµως επίσης νέες πληροφορίες σβήνουν τις καινούργιες (proactive inhibition). ανάκτηση πληροφοριών (information retrieval) ύο τύποι: ανάκληση (recall) και αναγνώριση (recognition). Στην ανάκληση η πληροφορία αναπαράγεται από την µνήµη. Στην αναγνώριση η παρουσία της πληροφορίας δίνει την γνώση ότι η πληροφορία είναι γνωστή. Σκέψη: Συµπερασµατολογία (reasoning) και λύση προβληµάτων (problem solving) Η διαφοροποίησή τους δεν είναι πάντα δυνατή. Συµπερασµατολογία, υπάρχουν τρεις διαφορετικοί τύποι: Deductive reasoning, λογικά συµπεράσµατα όχι αναγκαστικά αληθινά. Inductive reasoning, βασίζεται σε γνωστές περιπτώσεις για γενικεύσεις. Απαγωγική (abductive reasoning) συµπεραίνει από τα γεγονότα τις δράσεις η καταστάσεις που τα προξένησαν. Λύση προβληµάτων, δηλαδή εύρεση λύσεων σε άγνωστες προβληµατικές καταστάσεις, άγνωστες διεργασίες (tasks). Gestalt θεωρία λέει ότι η λύση προβληµάτων είναι παραγωγική (productive) καθώς και αναπαραγωγική (reproductive) δηλαδή ενώ η πρώτη βασίζεται σε προηγούµενες εµπειρίες, η δεύτερη βασίζεται σε διαίσθηση καθώς και αναδόµηση του προβλήµατος. Η θεωρία έχει τα όρια της δεν εξηγεί τί είναι διαίσθηση ούτε πότε και πως γίνεται η αναδόµηση. Σκέψη: Συµπερασµατολογία (reasoning) και λύση προβληµάτων (problem solving) Θεωρία του προβληµατικού χώρου (problem space theory) Newell and Simon πρότειναν ότι ο χώρος του προβλήµατος αποτελείται από προβληµατικές καταστάσεις (problem states) και η λύση περιλαµβάνει την γένεση των καταστάσεων αυτών χρησιµοποιώντας τελεστές µετάβασης (state transition operators). Χρησιµοποιεί heuristics (means-ends analysis) όπου αρχική κατάσταση συγκρίνεται µε την κατάσταση του τελικού σκοπού (goal state). Στην πραγµατικότητα η εξεύρεση της κατάλληλης γνώσης για την λύση του προβλήµατος µπορεί να µην είναι δυνατή, η ο στόχος να καθορίζεται δύσκολα. Αναλογία στη λύση προβληµάτων (analogical mapping) Απόκτηση Επιδεξιότητας Πρώτο στάδιο χρήση γνώσης γύρω από το πρόβληµα, εύτερο στάδιο βασίζεται σε γνωστές διαδικασίες, Τρίτο στάδιο εκπροσωπεί την επιδέξια συµπεριφορά. Το συµπέρασµα είναι ότι παρά το γεγονός ότι οι ανθρώπινες δυνατότητες για επεξεργασία πληροφοριών είναι εντυπωσιακές σφάλµατα γίνονται πολλά, µερικά µπορεί να είναι επικίνδυνα (slips, incorrect or incomplete mental models). Επίσης οι χρήστες διαφέρουν.

9 Προσοχή και Μνήµη Ηπροσοχή ορίζεται ως η κατάσταση εκείνη κατά την οποία ένα αντικείµενο (µεταξύ πολλών πιθανών συγχρόνως αντικειµένων ή γραµµών σκέψης) κατέχει ολοκληρωτικά τη σκέψη και την απασχολεί κατά ζωντανό και καθαρό τρόπο. Αποτέλεσµα είναι η αποµάκρυνση της από άλλα αντικείµενα ώστε να επιτευχθεί η αποτελεσµατική ενασχόληση της µε το συγκεκριµένο αντικείµενο Θεωρία βάθους επεξεργασίας Κάθε ερέθισµα που αντιλαµβανόµαστε µπορεί να το επεξεργαστούµε σε διαφορετικό επίπεδο, π.χ. στο επίπεδο των αισθητήρων όπως γίνεται όταν προσπαθούµε να αναγνωρίσουµε έναν ήχο µέχρι το πιο βαθύ σηµασιολογικό επίπεδο, όπου προσπαθούµε να καταλάβουµε το νόηµα που συνοδεύει το ερέθισµα. Σύµφωνα µε τη ΘΒΕ [Craik Lockhart 72], όσο µεγαλύτερο βάθος επεξεργασίας απαιτείται για την αναγνώριση ενός αντικειµένου, τόσο περισσότερο νόηµα φέρει και συνεπώς είναι πιο εύκολο να το θυµόµαστε για µεγαλύτερο διάστηµα. Παράγοντες που επηρεάζουν ενθύµηση: Εικονικό περιεχόµενο - Σηµασιολογικό περιεχόµενο - Οικειότητα µε ερέθισµα Εστίαση Προσοχής Ανάλογα αν το αντικείµενο προσοχής είναι ένα ή πολλά αναφερόµαστε σε εστιασµένη ή µοιρασµένη προσοχή. Στη δεύτερη περίπτωση είναι γνωστή η ύπαρξη και χρήση της λεγόµενης περιφερειακής όρασης, δηλαδή του τµήµατος εκείνου της προσλαµβανόµενης οπτικής πληροφορίας από την περιφέρεια του οπτικού µας νεύρου, η οποία µας επιτρέπει για παράδειγµα να παρακολουθούµε κινήσεις στην αίθουσα ενώ ακούµε τον συνοµιλητή µας στη διάρκεια µια κοινωνικής συγκέντρωσης, ή να παρακολουθούµε την κίνηση στην διπλανή λωρίδα κυκλοφορίας ενώ οδηγούµε και βλέπουµε µπροστά µας. Κατά αντιστοιχία χρησιµοποιούµε και την περιφερειακή ακοή. Εστίαση Προσοχής Κατά το σχεδιασµό διεπαφών υπολογιστικών συστηµάτων χρησιµοποιούµε τεχνικές που επιτρέπουν την εστίαση της προσοχής του χρήστη. Γνωστές τέτοιες µέθοδοι είναι: η παρουσίαση πληροφορίας κατά δοµηµένο τρόπο, η χρήση χωρικών, χρονικών ή χρωµατικών βοηθηµάτων, η χρήση τεχνικών εγρήγορσης µε αντιστροφή οθόνης, ακουστικά σήµατα κλπ. Εστίαση Προσοχής Σηµαντική πληροφορία που απαιτεί άµεση προσοχή πρέπει να τοποθετείται σε εµφανή θέση Λιγότερο σηµαντική πληροφορία που απαιτεί µικρότερη προσοχή πρέπει να τοποθετείται σε λιγότερο εµφανή θέση αλλά πάντα σε σταθερή θέση ώστε να διευκολύνεται η αναζήτηση της Πληροφορία που δεν χρειάζεται συχνά πρέπει να εµφανίζεται µόνο κατόπιν σχετικής αίτησης Όταν απαιτείται η εκτέλεση πολλών παράλληλα εργασιών οι οποίες διακόπτονται διαδοχικά και επαναρχίζουν χρησιµοποιούµε γνωσιακά βοηθήµατα για την υποστήριξη της συνέχειας, Αυτόµατες και Ελεγχόµενες ιεργασίες Αυτόµατες διεργασίες: αισθητηριοκινητικού χαρακτήρα δεν είναι εύκολο να αλλάξουν οι έµπειροι χρήστες αναπτύσσουν αυτοµατισµούς - προσοχή για καταστροφικές συνέπειες Περιορισµοί Μνήµης Ενθύµηση Θεωρία Βάθους Επεξεργασίας εικονικό περιεχόµενο ερεθίσµατος σχέση µε ιδίωµα χρήστη

10 Μοντέλο διάδρασης χρήστησυστήµατος κατά Norman (1) Μοντέλο διάδρασης χρήστησυστήµατος κατά Norman (2) Χάσµα εκτέλεσης (gulf of execution) Απόσταση µεταξύ των στόχων του χρήστη και των µέσων που διαθέτει για την ικανοποίησή τους Γεφυρώνεται µε σχεδιασµό των χαρακτηριστικών εισόδου του συστήµατος ώστε να προσαρµοσθούν στις ικανότητες του χρήστη (πχ ελαχιστοποίηση των φυσικών ενεργειών ή ελαχιστοποίηση της απαιτούµενης νοητικής δραστηριότητας) Χάσµα εκτίµησης (gulf of evaluation) Απόσταση µεταξύ της συµπεριφοράς του συστήµατος και των προσδοκιών του χρήστη Γεφυρώνεται µε αλλαγή των χαρακτηριστικών εξόδου του συστήµατος (πχ. Σαφέστερη απόδοση των παρουσιαζόµενων αποτελεσµάτων, συνεχής παρουσίαση της τρέχουσας κατάστασης του συστήµατος) ιερευνητική εκµάθηση Κατανεµηµένα γνωσιακά µοντέλα Ειδική εφαρµογή του µοντέλου του Norman για τη χρήση νέου συστήµατος Τέσσερις φάσεις (επαναλαµβανόµενες) Φάση ορισµού στόχων σε σχέση µε δεδοµένη εργασία Φάση εξερεύνησης για την ανακάλυψη ενεργειών που διευκολύνουν την επίτευξη των στόχων Φάση επιλογής της πιο κατάλληλης ενέργειας µε βάση το στόχο και τις δυνατότητες Φάση εκτίµησης της προόδου που έχει επιτευχθεί µε βάση την απόκριση του συστήµατος για µετακίνηση στην επόµενη ενέργεια Μεταφορά Ηχρήση γνώσης από άλλη γνωστική περιοχή για κατανόηση και µάθηση της χρήσης νέας διάταξης Επεξεργασία κειµένου χρήση γραφοµηχανής Desktop επιφάνεια γραφείου (70) Έγγραφα, καλάθι απορριµµάτων, ντοσιέ κλπ. υσκολίες παραλληλισµού Παράθυρο µενού Μπάρα κύλισης Μοντέλο συνοµιλίας Winograd86 Α:απόρριψη α:δήλωση αναφοράς Α:αίτηµα Β:υπόσχεση ολοκλήρωσης Β:αναφορά Β:αντιπρόταση ολοκλήρωσης Α:αντιπρόταση Α:αποδοχή Β: ακύρωση Β:απόρριψη Α:ακύρωση 6 Β:ακύρωση Α:απόρριψη Α:ακύρωση Α:ακύρωση