Создание интерфейса взаимодействия
Характеристики интерфейса взаимодействия, его естественность, согласованность и простота. Психофизиологические характеристики операторов. Темп ведения диалога. Классификации пользователей интерактивных систем. Анализ естественного языка взаимодействия.
| Рубрика | Программирование, компьютеры и кибернетика |
| Вид | курс лекций |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 13.11.2012 |
| Размер файла | 911,3 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Содержание
- Лекция 1. Характеристики интерфейса взаимодействия. Естественность, согласованность интерфейса. Принцип "обратной связи”. Простота интерфейса. Свойства интерфейса. Правила создания интерфейса
- Лекция 2. Психофизиологические характеристики операторов. Темп ведения диалога. Время ответа (отклика) системы. Характеристики цветового восприятия. Пространственные характеристики
- Лекция 3. Временные характеристики деятельности операторов. Зрительное восприятие информации. Обобщенные сенсомоторные характеристики пользователя
- Лекция 4. Основные характеристики анализаторов человека. Пороги чувствительности анализаторов. Временные характеристики анализаторов. Способы количественной оценки психофизиологических характеристик оператора
- Лекция 5. Категории пользователей. Классификации пользователей интерактивных систем. Типы операторской деятельности. Этапы деятельности человека-оператора. Типы поведения человека-оператора. Типы моделей, используемых оператором
- Лекция 6. Структуры и типы диалога. Диалоговый компонент прикладной системы. Схема алгоритма диалога с программным приложением. Типы диалога. Сценарий взаимодействия. Структуры диалога
- Лекция 7. Анализ и синтез естественного языка взаимодействия. Структурная схема лингвистического транслятора. Морфологический анализ (синтез). Синтаксический анализ (синтез). Семантическая интерпретация (синтез) и проблемный анализ
- Лекция 8. Классификация пользовательских интерфейсов. Особенности графических и неграфических пользовательских интерфейсов
- Лекция 9. Интерфейсы информационного взаимодействия компьютерных иерархических систем. Система уровней информационного взаимодействия. Интерфейсы и протоколы взаимодействия уровней информационного взаимодействия
- Лекция 10. Программно-аппаратные интерфейсы. Интерфейсы взаимодействия уровня приложений. Реализация интерфейса взаимодействия WEB - приложений
- Лекция 11. Интерфейс информационного взаимодействия программных приложений. Интерфейс взаимодействия программных приложений на примере HTTP. Передача запросов и ответов
- Лекция 12. Реализация интерфейса информационного взаимодействия программных приложений. Интерфейс взаимодействия сервера с внешней программой
- Лекция 13. Комплексный подход к разработке пользовательского интерфейса. Общие принципы создания интерфейсов. Интерфейс человек-компьютер как отдельный компонент системы
Лекция 1. Характеристики интерфейса взаимодействия. Естественность, согласованность интерфейса. Принцип "обратной связи”. Простота интерфейса. Свойства интерфейса. Правила создания интерфейса
Создание качественного интерфейса предполагает реализацию принципа "интересы пользователя превыше всего" и соответствующую методологию разработки всего программного продукта. В англоязычной литературе для описания такого подхода используется термин User-centered Design (UCD) - "Разработка, ориентированная на пользователя”. Эта технология, кроме всего прочего, предполагает как можно более раннее проектирование интерфейса с последующим его развитием в процессе разработки самого программного продукта.
Свойства "хорошего" интерфейса пользователя заключается в том, что пользователь всегда чувствует, что он управляет программным обеспечением, а не программное обеспечение управляет его чувствами. Для создания у пользователя такого чувства "внутренней свободы" интерфейс должен обладать целым рядом свойств, рассмотренных ниже.
Естественность интерфейса.
Естественный интерфейс - такой, который не вынуждает пользователя существенно изменять привычные для него способы решения задачи. Это, в частности, означает, что сообщения и результаты, выдаваемые приложением, не должны требовать дополнительных пояснений. Целесообразно также сохранить систему обозначений и терминологию, используемые в данной предметной области. Использование знакомых пользователю понятий и образов (метафор) обеспечивает интуитивно понятный интерфейс при выполнении его заданий.
Согласованность интерфейса.
Согласованность позволяет пользователям переносить имеющиеся знания на новые задания, осваивать новые аспекты более быстро и благодаря этому фокусировать внимание на решаемой задаче, а не тратить время на уяснение различий в использовании тех или иных элементов управления, команд и т.д. Обеспечивая преемственность полученных ранее знаний и навыков, согласованность делает интерфейс узнаваемым и предсказуемым. Согласованность важна для всех аспектов интерфейса, включая имена команд, визуальное представление информации и поведение интерактивных элементов. Для реализации свойства согласованности в создаваемом программном обеспечении необходимо учитывать его различные аспекты.
Согласованность в пределах приложения.
Одна и та же команда должна выполнять одни и те же функции, где бы она ни встретилась, причем одним и тем же образом. Например, если в одном диалоговом окне команда "Копировать” означает немедленное выполнение соответствующих действий, то в другом окне она не должна требовать от пользователя, дополнительно указать расположение копируемой информации. Другими словами, используйте одну и ту же команду, чтобы выполнить функции, которые кажутся подобными пользователю.
Согласованность в пределах рабочей среды.
Поддерживая согласованность с интерфейсом, предоставляемым операционной системой (например, ОС Windows), ваше приложение может опираться на те знания и навыки пользователя, которые он получил ранее при работе с другими приложениями.
Дружественность интерфейса (принцип "прощения”).
Пользователи обычно изучают особенности работы с новым программным продуктом методом проб и ошибок. Эффективный интерфейс должен принимать во внимание такой подход. На каждом этапе работы он должен разрешать только соответствующий набор действий и предупреждать пользователей о тех ситуациях, где они могут повредить системе или данным, еще лучше, если у пользователя существует возможность отменить или исправить выполненные действия. Даже при наличии хорошо спроектированного интерфейса пользователи могут делать те или иные ошибки. Эти ошибки могут быть как "физического" типа (случайный выбор неправильной команды или данных) так и "логического" (принятие неправильного решения о выборе команды или данных). Эффективный интерфейс должен позволять предотвращать ситуации, которые, вероятно, закончатся ошибками. Он также должен уметь адаптироваться к потенциальным ошибкам пользователя и облегчать ему процесс устранения последствий таких ошибок.
Принцип "обратной связи”.
Обратная связь с пользователем состоит в том, что каждое действие пользователя должно получать визуальное, а иногда и звуковое подтверждение того, что программное обеспечение восприняло введенную команду; при этом вид реакции, по возможности, должен учитывать природу выполненного действия. Обратная связь эффективна в том случае, если она реализуется своевременно, то есть как можно ближе к точке последнего взаимодействия пользователя с системой. Когда компьютер обрабатывает поступившее задание, полезно предоставить пользователю информацию относительно состояния процесса, а также возможность прервать этот процесс в случае необходимости.
Простота интерфейса.
Интерфейс должен быть простым. При этом имеется в виду не упрощенчество, а обеспечение легкости в его изучении и использовании. Кроме того, он должен предоставлять доступ ко всему перечню функциональных возможностей, предусмотренных данным приложением. Реализация доступа к широким функциональным возможностям и обеспечение простоты работы противоречат друг другу. Разработка эффективного интерфейса призвана сбалансировать эти цели. Один из возможных путей поддержания простоты - представление на экране информации, минимально необходимой для выполнения пользователем очередного шага задания. В частности, необходимо избегать многословных командных имен или сообщений. Непродуманные или избыточные фразы затрудняют пользователю извлечение существенной информации. Другой путь к созданию простого, но эффективного интерфейса - размещение и представление элементов на экране с учетом их смыслового значения и логической взаимосвязи. Это позволяет использовать в процессе работы ассоциативное мышление пользователя.
Можно также помочь пользователям управлять сложностью отображаемой информации, используя последовательное раскрытие (диалоговых окон, разделов меню и т.д.). Последовательное раскрытие предполагает такую организацию информации, при которой в каждый момент времени на экране находится только та ее часть, которая необходима для выполнения очередного шага. Сокращая объем информации, представленной пользователю, уменьшается объем информации, подлежащей обработке. Примером такой организации является иерархическое (каскадное) меню, каждый уровень которого отображает только те пункты, которые соответствуют одному, выбранному пользователем, пункту более высокого уровня.
Гибкость интерфейса.
Гибкость интерфейса - это его способность учитывать уровень подготовки и производительность труда пользователя. Свойство гибкости предполагает возможность изменения структуры диалога и/или входных данных. Концепция гибкого (адаптивного) интерфейса в настоящее время является одной из основных областей исследования взаимодействия человека и компьютера. Основная проблема состоит не в том, как организовать изменения в диалоге, a в том, какие признаки нужно использовать для определения необходимости внесения изменений и их сути. Существуют три вида адаптации фиксированная, полная и косметическая.
При фиксированной адаптации пользователь явно выбирает уровень диалоговой поддержки. Простейший вариант такой адаптации основан на использовании правила двух уровней, согласно которому система обеспечивает два вида диалога:
подробный (для начинающего пользователя);
краткий (для подготовленного пользователя).
Правило двух уровней может быть расширено до правила N-уровней диалога.
Однако такой подход имеет несколько недостатков:
не учитывается тот факт, что навыки накапливаются постепенно;
пользователь может хорошо знать одну часть системы и совсем не знать другую;
пользователь сам определяет уровень своей подготовки, что снижает объективность оценки.
При полной адаптации диалоговая система стремится построить модель пользователя, которая по мере обучения последнего и определяет стиль диалога в зависимости от этих изменений. При этом одной из основных проблем является распознавание характеристик пользователя. Для ее решения необходимо определить, что использовать в качестве таких характеристик: время, затрачиваемое пользователем на ответ, количество его обращений за помощью или характер ошибок и тип запрашиваемой помощи.
Косметическая адаптация призвана обеспечить гибкость диалога без учета поведения пользователя, но и без однозначного выбора им конкретного стиля диалога.
Такой адаптации можно достичь за счет применения следующих методов:
использование умолчаний;
использование сокращений;
опережающий ввод ответов;
многоуровневая помощь;
многоязычность.
Использование умолчаний. Сущность умолчания состоит в том, что система использует некоторое изначально заданное значение какого-либо параметра, пока пользователь не изменит его. В этом случае имеют место два аспекта адаптации системы:
во-первых, начинающий пользователь имеет возможность использовать большинство параметров системы по умолчанию;
во-вторых, система может запоминать значения, либо заданные при последнем сеансе работы (например, имя редактируемого файла), либо наиболее используемые.
Для удобства начинающих пользователей значения, используемые по умолчанию, могут выводиться на экран вместе с соответствующим вопросом системы, например: "Дата регистрации документа? [текущая] ”.
Самый распространенный способ принятия значений по умолчанию - это нулевой ввод, то есть простое нажатие клавиши "Ввод” в качестве ответа на вопрос системы. Если используется командный язык, то пользователь просто пропускает параметр, используемый по умолчанию.
Использование сокращений предполагает, что пользователь вместо полного имени команды может вводить ее любое допустимое сокращенное обозначение. Идея опережающего ввода ответов заключается в том, что пользователь имеет возможность на очередном шаге диалога вводить не один ответ, а цепочку последовательных ответов, упреждая возможные вопросы системы.
Один из методов обеспечения многоуровневой помощи состоит в том, что сначала на экран выводится сообщение начального уровня, а затем пользователь может уточнить полученную информацию, используя переход на более низкий уровень по ключевому слову. На таком принципе основана работа многих современных Help-систем, обучающих гипертекстовых систем.
Сущность многоязычности интерфейса состоит в том, что структура и семантика диалоговых сообщений, которые выдает и получает пользователь должны отвечать нормам родного языка пользователя и не зависеть от того на каком языке разработаны инструментальные средства, которые он использует.
Возможный подход к реализации многоязычности - создание средств реакции системы на действия пользователя (сообщения-запросы, подсказки, сообщения об ошибках) отдельно от синтаксиса языка программирования (инструментальных средств).
Эстетическая привлекательность интерфейса, проектирование визуальных компонентов является важнейшей составной частью разработки программного интерфейса. Корректное визуальное представление используемых объектов обеспечивает передачу весьма важной дополнительной информации о поведении и взаимодействии различных объектов. В то же время следует помнить, что каждый визуальный элемент, который появляется на экране, потенциально требует внимания пользователя, которое, как известно, не безгранично. Следует обеспечить формирование на экране такой графической среды, которая не только содействовала бы пониманию пользователем представленной информации, но и позволяла бы сосредоточиться на наиболее важных ее аспектах.
Обобщая изложенное, можно кратко сформулировать те основные правила, соблюдение которых позволяет рассчитывать на создание эффективного пользовательского интерфейса.
проектирование пользовательского интерфейса следует рассматривать как самостоятельный этап в создании приложения, и его выполнение должно начинаться как можно раньше;
необходимо учитывать возможности и особенности аппаратно-программных средств, на базе которых реализуется интерфейс;
целесообразно учитывать особенности и традиции той предметной области, к которой относится создаваемое приложение;
процесс разработки интерфейса должен носить итерационный характер, его обязательным элементом должно быть согласование полученных результатов с потенциальным пользователем;
средства и методы реализации интерфейса должны обеспечивать возможность его адаптации к потребностям и характеристикам пользователя.
Контрольные вопросы
1. Каковы свойства "хорошего" интерфейса пользователя?
2. Что означает фиксированная, полная и косметическая адаптация при проектировании пользовательского интерфейса?
3. Как используется принцип умолчаний в пользовательских интерфейсах?
4. Как реализуется эстетическая привлекательность в пользовательских интерфейсах?
Лекция 2. Психофизиологические характеристики операторов. Темп ведения диалога. Время ответа (отклика) системы. Характеристики цветового восприятия. Пространственные характеристики
Психофизиологические характеристики операторов являются актуальными при общении с компьютерной системой. В первую очередь это:
способности к приему и переработке информации;
объем сенсорной и кратковременной памяти;
умение концентрировать внимание на наиболее важной информации;
способность воспроизводить информацию из долговременной памяти;
моторные навыки и реакции;
время реакции;
восприимчивость цветовой гаммы и т.д.
Перечисленные характеристики пользователей должны учитываться при разработке интерактивных приложений посредством обеспечения комфортного темпа работы пользователя с программным приложением, а также с помощью продуманного выбора визуальных атрибутов отображаемой на экране информации.
Темп ведения диалога.
Темп ведения диалога зависит от характеристик аппаратных и программных средств компьютера, а также от специфики решаемых задач. Требование соответствия темпа ведения диалога психологическим особенностям человека выдвигает ограничения на значения этих характеристик не только "сверху”, но и "снизу”. Поясним это утверждение.
Время ответа (отклика) системы определяется как интервал между событием и реакцией системы на него. Данная характеристика интерфейса определяет задержку в работе пользователя при переходе к выполнению следующего шага задания. Важность учета темпа ведения диалога была осознана еще в 60-х годах, когда появились первые интерактивные системы. Медленный ответ системы не соответствует психологическим потребностям пользователя, что приводит к снижению эффективности его деятельности. Слишком быстрый ответ также может создать неблагоприятное представление о системе. Требования к времени ответа зависят от того, что ожидает пользователь от работы системы, и от того, как взаимодействие с системой влияет на выполнение его заданий. Исследования показали, что если время ответа меньше ожидаемого, точность выбора операции из меню увеличивается с увеличением времени ответа системы. Это связано с тем, что излишне быстрый ответ системы как бы подгоняет пользователя, заставляет его суетиться в стремлении не отставать от более расторопного партнера по общению. Время ответа должно соответствовать естественному ритму работы пользователей. В обычном разговоре люди ожидают ответа около 2 секунд и ждут того же при работе с компьютером. Время ожидания зависит от их состояния и намерений. На представления пользователя оказывает сильное влияние также его предшествующий опыт работы с системой.
Обычно человек может одновременно запомнить сведения о пяти - девяти предметах. Считается также, что хранение данных в кратковременной памяти ограничено по времени: около 2 секунд для речевой информации и 30 секунд для сенсорной. Поэтому люди имеют склонность разбивать свою деятельность на этапы, соответствующие порциям информации, которые они могут хранить одновременно в памяти. Завершение очередного этапа называется клаузой. Задержки, препятствующие наступлению клаузы, очень вредны и неприятны, так как содержимое кратковременной памяти требует постоянного обновления и легко стирается под влиянием внешних факторов. Зато после паузы подобные задержки вполне приемлемы и даже необходимы. Завершение задачи, ведущее к отдыху, называют закрытием. В момент исчезает необходимость дальнейшего хранения информации и человек получает существенное психологическое облегчение. Так как пользователи интуитивно стремятся к закрытию в своей работе, следует делить диалоги на фрагменты, чтобы пользователь мог "вовремя" забывать промежуточную информацию. Пользователи, особенно новички, обычно предпочитают много мелких операций одной большой операции, так как в этом случае они могут не только лучше контролировать общее продвижение решения и обеспечить ее удовлетворительный ход, но и отвлечься от деталей работы на предыдущих этапах.
Имеющиеся результаты исследований позволили выработать следующие рекомендации по допустимому времени ответа интерактивной системы:
0,1.0,2 с - для подтверждения физических действий (нажатие клавиши, работа с мышью);
0,5.1,0 с - для ответа на простые команды (например, от момента ввода команды, выбора альтернативы из меню до появления нового изображения на экране);
1.2 с - при ведении связного диалога (когда пользователь воспринимает серию взаимосвязанных вопросов как одну порцию информации для формирования одного или нескольких ответов; задержка между следующими друг за другом вопросами не должна превышать указанную длительность);
2.4 с - для ответа на сложный запрос, состоящий в заполнении некоторой формы, если задержка не влияет на другую работу пользователя, связанную с первой, могут быть приемлемы задержки до 10с;
более 10 с - при работе в мультизадачном режиме, когда пользователь принимает данную задачу как фоновый процесс. Принято считать, что если пользователь не получает ответ в течение 20 с, то это не интерактивная система. В таком случае пользователь может "забыть” о задании, заняться решением другой задачи и возвращаться к нему тогда, когда ему будет удобно. При этом программа должна сообщать пользователю, что задержка ответа не является следствием выхода системы из строя (например, путем регулярного обновления строки состояния системы или ведения протокола выполнения задания пользователя).
Визуальные атрибуты отображаемой информации
К визуальным атрибутам отображаемой информации относятся:
взаимное расположение и размер отображаемых объектов;
цветовая палитра;
средства привлечения внимания пользователя.
Необходимость учета взаимного расположения объектов на экране связана с праволевой асимметрией головного мозга человека. Известно, что левое и правое полушария по-разному участвуют в восприятии и переработке информации. В частности, при запоминании слов ведущую роль играет левое полушарие, а при запоминании образов более активно правое. Информация с правой части экрана поступает непосредственно в левое полушарие, а с левой части - в правое (естественно, при бинокулярном зрении оператора). У некоторых людей это распределение функций полушарий противоположно, у женщин асимметрия выражена слабее, чем у мужчин. Этот факт еще раз подтверждает необходимость индивидуализации характера отображения информации. Учет праволевой асимметрии памяти имеет существенное значение, если интервалы следования сообщений не превышают 10 с. Поэтому приведенные рекомендации следует в первую очередь учитывать в интерфейсах программ, работающих в режиме реального времени.
интерфейс пользователь интерактивная система
Другая важная особенность - это ограниченность кратковременной памяти оператора, способной хранить одновременно не более пяти - девяти объектов.
Прием визуальной информации содержит ряд элементарных процессов: обнаружение, различение, опознание и декодирование. На выполнение этих процессов основное влияние оказывают следующие характеристики зрения оператора:
цветовое восприятие,
пространственное,
яркостное,
временное.
Все они в значительной степени зависят от размеров и свойств излучения объектов, отображаемых на экране.
Характеристики цветового восприятия.
Цвета различаются тоном, светлотой и насыщенностью. Число различимых оттенков цвета по всему спектру при яркости не менее 10 кд/м2 и максимальной насыщенности равно приблизительно 150. Различение степеней насыщенности колеблется от 4 (для желтого) до 25 (для красного). При изолированном предъявлении человек точно идентифицирует не более 10-12 цветовых тонов, а в комбинации с другими цветами - не более восьми. Изменение яркости объекта влияет на восприятие его цвета. С уменьшением яркости происходит постепенное обесцвечивание желтого и синего цветов, а спектр становится трехцветным: красно-зелено-фиолетовым. Восприятие цвета зависит также от угловых размеров объекта: с уменьшением размера изменяется видимая яркость и искажается цветность. Наибольшему изменению подвержены желтый и синий цвета.
Во многих случаях при выборе цветовой гаммы целесообразно учитывать такую характеристику зрительного восприятия, как острота различения. Она максимальна для символов белого цвета и минимальна для символов, имеющих крайние цвета спектра. Хотя белый цвет наиболее прост в понимании и его часто используют, наилучшим в этом отношении является желто-зеленый цвет, который по насыщенности мало отличается от белого, но имеет максимальную видность; красный, фиолетовый и синий цвета не рекомендуется использовать для отображения символов или объектов сложной конфигурации.
При согласовании цветов символов и фона следует учитывать, что восприятие символов максимально для контрастных цветов (то есть относящихся к противоположным границам спектра). При контрастности менее 60% читаемость символов резко ухудшается. Установлены следующие допустимые комбинации цвета символа с цветом фона (в порядке убывания четкости восприятия):
синий на белом,
черный на желтом,
зеленый на белом,
черный на белом,
белый на синем,
зеленый на красном,
красный на желтом,
красный на белом,
оранжевый на черном,
черный на пурпурном,
оранжевый на белом,
красный на зеленом.
Яркостные характеристики.
Они определяют размер зоны видения светящегося объекта, а также скорость и безошибочность обработки светящейся информации.
Зрительное восприятие светящегося объекта возможно в диапазоне яркостей 106.105 кандел/м2. Яркость светящегося объекта может быть рассчитана по формуле:
В=К - 0,25ln (а) + 0,79;
где: К - степень ослепления (при К = 1.2 оператор испытывает дискомфорт, а при К = 3.8 - болевые ощущения); а - угловой размер светящегося объекта (измеряется в градусах). Яркость, превышающая 15*106, является слепящей.
Для обеспечения длительной зрительной работоспособности пользователя яркость наблюдаемых на экране объектов не должна превышать 64 кд/м2; при этом перепад яркостей в поле зрения пользователя должен быть не более 1: 100. Наивысшая быстрота различения сложных объектов достигается при яркости 3*103 кд/м2.
Необходимо также учитывать, что острота зрения при восприятии светлых объектов в 3-4 раза ниже, чем для темных; светлые объекты на темном фоне обнаруживаются легче, чем темные на светлом.
Пространственные характеристики.
Данная группа характеристик влияет на обнаружение, различение и опознание объектов.
При решении практических задач необходимо учитывать следующие положения:
1. Основную информацию об объекте несет его контур; время различения и опознания контура объекта увеличивается с увеличением его сложности.
2. При различении сложных контуров безошибочность выше, чем при различении простых.
3. Решающее значение в восприятии формы объектов имеет соотношение фигура/фон.
4. Минимальный размер объекта должен выбираться для заданных уровней контраста и яркости; уменьшение значений этих параметров требует увеличения угловых размеров объекта.
5. Для повышения вероятности различения с 0,5 до 0,98 требуется увеличение угловых размеров для простых фигур на 20.25%, а для знаков типа букв и цифр - в два раза.
6. Для различения положения фигуры относительно вертикальной или горизонтальной оси пороговая величина обнаружения должна быть увеличена в 3 раза (порог обнаружения темного объекта на ярком фоне составляет 1 угловую секунду).
При наличии на экране движущихся объектов следует учитывать ряд дополнительных факторов. Например, при перемещении точечного объекта со скоростью 0,25 градус/с его непрерывное движение воспринимается как дискретное, при скорости 0,25.4 градус/с - как непрерывное, а при скорости более 4 градус/с изображение сливается в сплошную полосу.
Полезно также помнить о том, что существует три вида кажущегося движения:
восприятие перемещения сигнала из одного положения в другое при последовательном предъявлении двух идентичных сигналов от различных объектов;
кажущееся изменение размеров объекта при последовательном появлении двух объектов, имеющих идентичные контуры;
кажущееся изменение размеров объекта при изменении яркости самого объекта или фона.
Контрольные вопросы
1. Назовите основные психофизиологические характеристики операторов?
2. Что означает время ответа (отклика) системы?
3. Каковы особенности цветового восприятия информации человеком?
4. Каковы яркостные характеристики восприятия информации человеком?
5. Как учитываются пространственные характеристики информации человеком-оператором?
Лекция 3. Временные характеристики деятельности операторов. Зрительное восприятие информации. Обобщенные сенсомоторные характеристики пользователя
Зрительное восприятие светящегося объекта формируется у человека-оператора с некоторой задержкой по отношению к началу действия зрительного раздражителя и его прекращению, что обусловливает ряд особенностей функционирования зрительного анализатора. Эти особенности проявляются как при восприятии одиночных световых сигналов, так и их последовательности. Знание временных характеристик зрения позволяет обоснованно выбирать время экспозиции сигналов для обеспечения их минимальной различимости и временных интервалов предъявления сигналов в последовательности. Основные временные характеристики зрительного восприятия приведены в таблице 1.
Наряду с рассмотренными выше характеристиками важное значение для комфортной работы пользователя имеет способ передачи смыслового содержания отображаемой на экране информации.
Временные характеристики зрения
|
Характеристика |
Количественное значение |
Условия наблюдения |
|
|
Субъективно воспри-нимаемая яркость при мельканиях, % |
200 100 50 |
Частота мелькания (Гц): 8…10 16…20 24…28 |
|
|
Критическая частота мельканий для их раздельного восприятия, Гц |
15 25 50 |
Яркость объекта (кд/м2): 0,1 1 100 |
|
|
Быстрота обнаружения, мс |
<3 <30 <7 <60 |
Для объектов простой конфигурации То же, в плохих условиях наблюдения Для знакомых человеку изображений (буквы, цифры) То же, в условиях помех |
Этот способ может базироваться на использовании одного из четырех типов знаковых систем (или их комбинации):
буквенной,
пиктографической,
цифровой,
геометрической.
При выборе знаковой системы следует учитывать:
легкость опознания и декодирования знаков;
требуемую длительность безошибочной работы пользователя, в том числе в
условиях стресса;
уровень помехоустойчивости системы;
скорость запоминания и длительность сохранения алфавита знаковой системы в оперативной и долговременной памяти пользователя.
В качестве интегральной характеристики знаковой системы может использоваться коэффициент оперативности кода Коп, представляющий собой отношение времени опознания символа (знака) к времени его декодирования. Значения этого показателя для перечисленных выше знаковых систем приведены в таблице 1.
Таблица 1. Значения коэффициента оперативности кода
|
Знаковая система |
Значение Коп |
|
|
Буквенная (для одного слова) |
0,9 |
|
|
Пиктографическая (для пиктограммы) |
0,8 |
|
|
Цифровая (для одного числа, не более 4 разрядов) |
0,6 |
|
|
Геометрическая (для одной фигуры) |
0,6 |
Из приведенных данных можно, в частности, сделать вывод, что в критических ситуациях числа до трехразрядных включительно целесообразно представлять на экране в текстовой форме (то есть словами). Вместе с тем, основные свойства объекта или описание требуемых действий эффективнее отобразить в виде пиктограммы. Так, фразу "переслать сообщение адресату” лучше заменить соответствующей пиктограммой. Экспериментально доказано, что наиболее значимые характеристики объекта должны кодироваться (отображаться) его контуром, а внутренними деталями - вспомогательные, второстепенные. При этом система опознавательных признаков формы знака, выбранная для определенных характеристик объекта, должна применяться для всего алфавита знаковой системы.
Количественные оценки влияния геометрического контура пиктограммы на эффективность ее распознавания даны в таблице 2.
При разработке знаковой системы следует учитывать, что симметричные символы легче усваиваются человеком и более прочно сохраняются в кратковременной и долгосрочной памяти.
В качестве различительных признаков знаков в пределах одного алфавита не рекомендуется использовать:
число элементов в знаке;
геометрические размеры знака (по крайней мере, более двух вариантов);
отличие знаков по принципу "позитив - негатив" и "прямое - зеркальное отражение”.
Таблица 2. Влияние геометрической сложности знака на его декодирование
|
Показатель |
Значение показателя |
|||
|
Простые знаки |
Знаки средней сложности |
Сложные знаки |
||
|
Минимальное время экспозиции, с |
0,03 |
0,03 |
0,05 |
|
|
Среднее время декодирования при экспозиции 0,03 с |
3,06 |
2,55 |
2,76 |
|
|
Вероятность правильного декодирования |
0,80 |
0,97 |
0,98 |
Еще один фактор, упоминавшийся выше, количество интерактивных элементов, одновременно отображаемых на экране. Естественно, на эффективность работы с ними влияют и зрительные характеристики пользователя, и качество используемой знаковой системы. Тем не менее при выборе нужного элемента сказывается еще одна характеристика пользователя - сенсомоторная. В качестве примера в таблице 3. приведены достаточно усредненные значения безошибочности (Рв) и времени (Тв) выбора требуемого элемента в зависимости от числа представленных на экране.
Таблица 3. Обобщенные показатели сенсомоторной характеристики пользователя
|
Количество |
Рв |
Тв, с |
|
|
интерактивных |
|||
|
элементов на экране |
|||
|
(в активном окне) |
|||
|
3 |
0,999 |
1,5 |
|
|
7 |
0,997 |
3,0 |
|
|
10 |
0,995 |
4,0 |
|
|
15 |
0,97 |
5,0 |
|
|
20 |
0,94 |
7,0 |
|
|
60 |
0,92 |
10,0 |
Очевидно, что приведенные выше числовые показатели являются усредненными, и в реальной жизни, вероятно, не существует ни одного человека, который бы им полностью соответствовал. Тем не менее они оказываются справедливы для определенных групп (категорий) пользователей. Представители каждой такой группы могут отличаться от представителей другой по целому ряду факторов: по физиологическим параметрам, по уровню компьютерной грамотности, по опыту работы с конкретным приложением и т.д. Именно поэтому, приступая к разработке интерактивного приложения, необходимо в первую очередь определить (хотя бы приближенно) категорию потенциальных пользователей, для которых оно предназначено.
Контрольные вопросы
1. Каковы временные характеристики зрения человека-оператора?
2. Что означает коэффициент оперативности кода знаковой системы?
3. Как влияет геометрическая сложность знака на его декодирование?
4. Каковы обобщенные показатели сенсомоторной характеристики пользователя?
Лекция 4. Основные характеристики анализаторов человека. Пороги чувствительности анализаторов. Временные характеристики анализаторов. Способы количественной оценки психофизиологических характеристик оператора
Наибольшее значение для деятельности оператора имеют зрительный анализатор, за ним следуют слуховой и тактильный (осязательный) анализаторы. Участие других анализаторов в деятельности оператора невелико.
Основными характеристиками любого анализатора являются пороги - абсолютный (верхний и нижний), дифференциальный и оперативный. Понятие каждого из этих порогов может быть введено по отношению к энергетическим (интенсивность), пространственным (размер) и временным (продолжительность воздействия) характеристикам сигнала.
Минимальная величина раздражителя, вызывающая едва заметное ощущение, носит название нижнего абсолютного порога чувствительности, а максимально допустимая величина - название верхнего порога чувствительности (это понятие вводится по отношению лишь к энергетическим характеристикам). Сигналы, величина которых меньше нижнего порога, человеком не воспринимаются. Увеличение же интенсивности сигнала сверх верхнего порога вызывает у человека болевое ощущение (сверхгромкий звук, слепящая яркость и т.д.). Интервал между нижним и верхним порогами носит название диапазона чувствительности анализатора.
С помощью анализаторов человек может не только ощущать тот или иной сигнал, но и различать сигналы. Для характеристики различения вводится понятие дифференциального порога (от латинского differentia - различать), под которым понимается минимальное различие между двумя раздражителями (сигналами) либо между двумя состояниями одного раздражителя, вызывающее едва заметное различие ощущений. Экспериментально установлено, что величина дифференциального порога пропорциональна исходной величине раздражителя:
где J-исходная величина сигнала (раздражителя), dJ - величина дифференциального порога; k - константа, равная 0,01 для зрительного анализатора, 0,10-для слухового и 0,30 - для тактильного. Зависимость между величиной сигнала и величиной вызываемого им ощущения:
S = k*lnJ + C,
где S - величина ощущения; k и С - константы.
Эта зависимость носит название основного психофизического закона, или закона Вебера-Фехнера. Согласно этому закону, интенсивность ощущения прямо пропорциональна логарифму силы раздражителя. Закон справедлив только для среднего участка диапазона чувствительности анализатора. Одной из основных характеристик анализатора является его чувствительность. Различают нижний и верхний абсолютный порог чувствительности. Абсолютный порог чувствительности определяется формулой:
G = 1/J,
где: J - величина интенсивности раздражителя, соответствующая нижнему абсолютному порогу чувствительности.
Кроме абсолютного порога существует дифференциальный порог чувствительности анализатора, определяемый минимальной разницей между интенсивностями раздражителя, когда в ощущениях они отражаются как различные.
Величина дифференциального порога характеризует предельные возможности анализатора и поэтому не может служить основанием для выбора допустимой длины алфавита сигналов. Для этого необходимо пользоваться величиной, характеризующей не минимальную, а некоторую оптимальную различимость сигналов. Такой величиной в инженерной психологии является оперативный порог различения. Он определяется той наименьшей величиной различия между сигналами, при которой точность и скорость различения достигают максимума. Обычно оперативный порог различения в 10-15 раз больше дифференциального.
К характеристикам зрительного анализатора относятся диапазон яркости, контраст и острота зрения. Величина контрастности равна отношению двух уровней яркости - обычно это яркость фона и яркость изображения. Различают пороговый контраст и контрастную чувствительность анализатора. Острота зрения определяется величиной, обратной тому наименьшему расстоянию между двумя точками, при котором возможно минимальное ощущение их раздельности.
К временным характеристикам анализатора относятся:
латентный период реакции, определяемый промежутком времени от появления сигнала до момента возникновения ощущения;
время инерции ощущения, определяемое промежутком времени от момента исчезновения сигнала до момента прекращения действия ощущения;
критическая частота мелькания - минимальная частота появления сигнала, при которой он воспринимается как непрерывный;
время адаптации - время, необходимое для самонастройки анализатора в изменившихся условиях восприятия.
Рассмотренные характеристики и устройство анализаторов позволяют сформулировать общие требования к сигналам-раздражителям, адресованным оператору:
интенсивность сигналов должна соответствовать средним значениям диапазона чувствительности анализаторов, которая обеспечивает оптимальные условия для приема и переработки информации,
для того чтобы оператор мог следить за изменением сигналов, сравнивать их между собой по интенсивности, длительности, пространственному положению, необходимо обеспечить различие между сигналами, превышающее оперативный порог различения,
перепады между сигналами не должны значительно превышать оперативный порог, так как при больших перепадах возникает утомление, следовательно, существуют не только оптимальные пороги, но и оптимальные зоны, в которых различение сигналов осуществляется с наибольшей скоростью и точностью,
наиболее важные и ответственные сигналы следует располагать в тех зонах сенсорного поля, которые соответствуют участкам рецепторной поверхности с наибольшей чувствительностью,
при конструировании индикаторных устройств необходимо правильно выбрать вид сигнала, а следовательно, и модальность анализатора (зрительный, слуховой, тактильный и т.д.).
Рассмотрим способы количественной оценки психофизиологических характеристик оператора.
Надежность человека-оператора определяет его способность выполнять в полном объеме возложенные на него функции при определенных условиях работы. Надежность человека-оператора характеризует его безошибочность, готовность, восстанавливаемость и своевременность. Безошибочность человека-оператора оценивается вероятностью безошибочной работы, которая определяется как на уровне отдельной операции, так и на уровне алгоритма в целом. Вероятность безошибочной работы определяется на основе статистических данных.
Коэффициент готовности характеризует вероятность включения человека-оператора в работу в любой произвольный момент времени:
Кг = 1 - Топ/То,
где Топ - время, в течение которого человек не может принять поступившую к нему информацию; То - общее время работы человека-оператора.
Восстанавливаемость оператора оценивается вероятностью исправления им допущенной ошибки:
Рв = Рк*Робн*Ри,
где Рк - вероятность выдачи сигнала схемой контроля;
Робн - вероятность обнаружения сигнала оператором;
Ри - вероятность исправления ошибочных действий при повторном выполнении алгоритма.
Этот показатель позволяет оценить возможность самоконтроля оператором своих действий и исправления допущенных им ошибок.
Своевременность действий оператора оценивается вероятностью выполнения задачи в течение заданного времени:
Рсв=Р{Т<= Tлим }
где: Tлим - лимит времени, превышение которого рассматривается как ошибка.
Быстродействие оператора при взаимодействии с техническими средствами определяется временем прохождения информации по замкнутому контуру из последовательно соединенных технических звеньев системы и человека-оператора и оценивается продолжительностью цикла регулирования:
Тц = Топ + S Тi
где Топ - время решения задачи оператором, т.е. время от момента появления сигнала до момента окончания управляющих воздействий;
Тi - время задержки информации в технических звеньях системы.
Время Топ определяется либо экспериментальным путем, когда имеется реальная система или ее имитатор, либо расчетным (аналитическим) путем для проектируемых систем.
Быстродействие оператора при действиях по заранее определенному алгоритму может быть представлена как совокупность времен, необходимых для получения человеком информации от средств отображения и выполнения ответных действий:
То = Тв + Треш + Тоу + Тм,
где Тв - время восприятия сигнала (латентный период);
Треш - время принятия решения;
Тоу - время обнаружения нужного органа управления;
Тм - время осуществления моторного действия на орган управления.
Каждая из составляющих времен реакции (кроме Тм) линейно зависит от количества перерабатываемой информации:
Т = Т' + Q / V
Где: Т' - скрытое время реакции (Т'= 0,1-0,6 сек.);
Q - объем перерабатываемой информации;
V - скорость переработки информации.
Быстродействие технических средств, взаимодействующих с оператором, характеризуется либо временем обновления информации, либо временем реакции системы на запрос. Под временем обновления информации понимают интервал времени с момента ввода информации до момента отображения. Это время определяется временем ввода и обработки информации, временем формирования и выдачи информации на экран и зависит от очередности задач, решаемых системой.
Точность работы оператора - степень отклонения измеряемого оператором параметра системы от своего истинного, заданного или номинального значения количественно этот параметр оценивается погрешностью, которой оператор измеряет, устанавливает или регулирует данный параметр:
S = Pt - Pf,
где: Pt - истинное или номинальное значение параметра;
Pf - фактически измеряемое или регулируемое оператором значение этого параметра.
Контрольные вопросы
1. Как определяются количественные оценки порогов чувствительности анализаторов человека-оператора?
2. Каковы временные характеристики анализаторов человека-оператора?
3. Как определяется быстродействие человека-оператора?
4. Как определяется восстанавливаемость оператора?
5. Что характеризует коэффициент готовности оператора?
Лекция 5. Категории пользователей. Классификации пользователей интерактивных систем. Типы операторской деятельности. Этапы деятельности человека-оператора. Типы поведения человека-оператора. Типы моделей, используемых оператором
В специальной литературе, посвященной данному вопросу, приводится несколько вариантов классификации пользователей интерактивных систем. Но существующие подходы различаются в деталях, сохраняя единые принципы такой классификации.
В основу подхода положены факторы, влияющие на отношение пользователя к интерактивной системе и на методы его работы с нею.
человеческие потребности означают, в частности, потребность быть понятым партнером по диалогу;
навыки пользователя состоят из моторных навыков (относящихся прежде всего к работе с клавиатурой и мышью), лингвистических навыков, навыков в общении и навыков в решении задач;
свойства личности - это, например, творческие способности, подверженность ошибкам, способность к обучению, терпеливость, устойчивость к стрессу и т.д.;
уровень компьютерной грамотности. Здесь обычно различают программирующих и не программирующих пользователей, а среди последних, в свою очередь, выделяют три категории:
подготовленные пользователи, решающие творческие задачи, аналитики и исследователи (то есть пользователи, последовательность действий которых сложно формализовать);
подготовленные пользователи, выполняющие рутинные операции, - операторы (то есть пользователи, последовательность действий которых является достаточно устойчивой);
случайные (или "наивные”) пользователи, обладающие минимальным уровнем компьютерной грамотности.
Подготовка в прикладной области пользователя влияет на использование языка (например, профессиональной терминологии) и применяемые методы решения задач.
Причина пользования системой может быть:
обязательной - как неотъемлемая часть работы;
необязательной - как дополнительная составляющая профессиональной деятельности;
обязательной с точки зрения личных потребностей (например, когда определенную информацию можно получить только с помощью компьютера);
необязательной в частной жизни (например, в качестве развлечения).
Отношение к системе и ожидания от работы с ней определяются уровнем компьютерной грамотности и причиной ее использования; оно может быть:
нейтральным: пользователь воспринимает компьютер только как рабочий инструмент;
положительным: пользователь охотно использует компьютер, так как надеется получить от него пользу (или удовольствие);
негативным: пользователь предпочел бы не пользоваться компьютером (возможно, из-за субъективной нелюбви или недоверия к технике).
Целями пользователя могут быть:
решить определенную задачу с помощью компьютера (в том числе и развлекательного характера);
научиться работать с системой.
Ограничения по времени независимо от характеристик системы (в частности, ее быстродействия), в этом случае пользователь может быть вынужден приспосабливаться к ограничениям по времени, исходящим от задачи или контекста работы.
В зависимости от уровня иерархии управления, на котором находится человек-оператор, и типа системы управления (или обработки информации) можно выделить следующие типы операторской деятельности:
оператор - технолог, непосредственно включенный в технологический процесс и выполняющий стандартные процедуры управления;
оператор - манипулятор, реализующий процедуры управления, состоящие из механических воздействий;
оператор - наблюдатель, следящий за состоянием процесса и его отклонениями в системах реального времени;
оператор - исследователь, действия которого не регламентированы имеющимися процедурами и базируются на понятийном мышлении (программист);
оператор - руководитель, выполняющий функции организационного и директивного характера;
оператор - проектировщик, включенный в процесс машинного проектирования в составе САПР.
Организация взаимодействия технической (или вычислительной) системы с операторами различных категорий имеет свои специфические особенности. Однако существует ряд общих положений, рассматриваемых далее и свойственных всем (или большинству) типам операторов (например, общая модель мышления и принятия решений человеком, его психофизиологические характеристики и др.).
Деятельность человека-оператора.
В процессе решения задач выделяется 5 этапов, характерных практически для всех категорий операторов:
обнаружение - восприятие оператором группы признаков, инициирующих решение задачи;
классификация - распознавание ситуации и определение состояния контролируемого процесса и технической системы;
планирование - принятие решения и разработка последовательности действий, которые предположительно приведут к решению задачи;
исполнение - реализация планов с учетом имеющихся ресурсов;
отслеживание - проверка исполнения действий и их эффективности.
Задачи, решаемые оператором, в свою очередь, делятся на 3 категории:
регулирование процесса, предусматривающее незначительное динамическое выравнивание и корректировку отдельных параметров процесса;
изменение режима, ведущее к принципиальному изменение процесса и предусматривающее переходные процессы, большое количество операций и сложные алгоритмы действий оператора;
деятельность в аномальных ситуациях, проявляющихся в выходе параметров процесса за установленные границы.
Типы поведения человека-оператора.
В зависимости от сложности и формализованности задач, выделяется 3 уровня поведения оператора:
поведение, основанное на навыках - действия оператора рефлекторны и оттренированы, от него не требуется вникать в суть происходящих процессов, он должен лишь реагировать заранее определенным способом на возникновение некоторых ситуаций;
поведение, основанное на правилах - деятельность оператора связана с использованием правил управления, сведенных в инструкции по эксплуатации системы;
поведение, основанное на знаниях - действия оператора требуют понимания протекающих процессов и обработки информации, явно не содержащейся в текущих данных или в заранее подготовленных инструкциях.
Типы моделей, используемых оператором
В процессе решения задач оператор может использовать 5 типов моделей, формализующих как его действия, так и описание контролируемых процессов:
физическую, содержащую математическое описание процессов, протекающих в системе;
функциональную, описывающую основные подсистемы, оборудование, его функции и взаимосвязи;
экономическую, связывающую величины стоимости основных операций управления;
процедуральную, описывающую правила управления установкой;
когнитивную, отражающую интуитивную модель процесса, формируемую оператором.
Контрольные вопросы
1. Какие факторы влияют на отношение пользователя к интерактивной системе?
2. Каковы типы операторской деятельности?
3. Каковы этапы деятельности человека-оператора?
4. Каковы типы поведения человека-оператора?
5. Какие модели используют операторы в своей деятельности?
Лекция 6. Структуры и типы диалога. Диалоговый компонент прикладной системы. Схема алгоритма диалога с программным приложением. Типы диалога. Сценарий взаимодействия. Структуры диалога
В прикладной диалоговой системе можно выделить два функциональных компонента:
собственно прикладную систему, с которой работает пользователь;
диалоговый компонент, управляющий диалогом между пользователем и прикладной системой.
Подобные документы
Характеристики интерфейсов информационного взаимодействия компьютерных иерархических систем. Принцип "обратной связи". Свойства, простота и правила создания программно-аппаратных интерфейсов. Новые направления в проектировании компьютерных систем.
курсовая работа [112,7 K], добавлен 05.01.2017Разработка проекта системы, программы, интерфейса взаимодействия пользователя с системой. Программная база для реализации проекта "Электронная администрация". Создание удобной среды для пользователей системы. Разработка форм входных и выходных данных.
дипломная работа [3,9 M], добавлен 20.06.2012Особенности процесса взаимодействия пользователя с компьютером. Графический интерфейс ОС Windows, его преимущества и недостатки. Основы простейшего SILK-интерфейса. Основные черты и специфика структуры WIMP-интерфейса. Общепринятые соглашения для меню.
реферат [26,8 K], добавлен 02.10.2012Эталонная модель взаимодействия открытых систем как главный принцип взаимодействия в сетях. Анализ особенностей взаимодействия разнотипных приложений в условиях различных стратегий передачи данных. Назначение уровней приложения, представления и сеанса.
контрольная работа [13,9 K], добавлен 10.04.2013История создания и развития способов бесконтактного взаимодействия человека с компьютером. Разработка прототипа приложения для использования банковских услуг с помощью бесконтактного взаимодействия с компьютером. Будущее бесконтактного интерфейса.
дипломная работа [442,2 K], добавлен 30.11.2016Структура взаимодействия входной и выходной информации. Требования к программно-аппаратному окружению, к эргономике и технической эстетике интерфейса пользователя. Эскиз и спецификация типовых объектов управления графического интерфейса, тестирование.
курсовая работа [2,0 M], добавлен 16.02.2016Согласование способа кодирования электрических сигналов, определение длины сообщений. Программная и аппаратная реализация коммуникационных протоколов. Модель взаимодействия открытых систем ISO/OSI. Уровни взаимодействия интерфейсов. Стек протокола TCP/IP.
контрольная работа [189,1 K], добавлен 01.05.2015Активные и пассивные устройства физического уровня. Основные схемы взаимодействия устройств. Архитектура физического уровня. Базовая эталонная модель взаимодействия открытых систем. Параметры сред передачи данных. Характеристики сетевых концентраторов.
курсовая работа [525,8 K], добавлен 02.02.2014Обзор существующих систем управления базы данных. Основные характеристики языка программирования MS VB 2010. Содержание базы данных для хранения информации об успеваемости. Программирование системных модулей программы, содержание интерфейса пользователя.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 22.02.2014Изучение аэродинамики как одной из разделов физики в современном мире. Компьютерное моделирование взаимодействия самолета с окружающей средой. Создание физического движка. Освоение языка программирования C++, графического программного интерфейса OpenGL.
практическая работа [1,1 M], добавлен 03.05.2015
