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ACT-R Anwedungen in der Mensch-Maschine-Interaktion

ACT-R Anwedungen in der Mensch-Maschine-Interaktion. Referat von Dorothea Kintz Seminar: Einführung in die kognitive Modellierung mit ACT-R Wintersemester 07/08 Leitung: Sven Brüssow. Inhalt. Mensch-Maschine-Interaktion ACT-R in der MMI Entwurf und Evaluation von MM-Schnittstellen

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ACT-R Anwedungen in der Mensch-Maschine-Interaktion

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Presentation Transcript

  1. ACT-RAnwedungen in der Mensch-Maschine-Interaktion Referat von Dorothea Kintz Seminar: Einführung in die kognitive Modellierung mit ACT-R Wintersemester 07/08 Leitung: Sven Brüssow

  2. Inhalt • Mensch-Maschine-Interaktion • ACT-R in der MMI • Entwurf und Evaluation von MM-Schnittstellen • Exkurs: Software-Technik • Rapid Prototyping • Simulation statt Prototyp • Zusammenfassung

  3. Mensch-Maschine-System

  4. Mensch-Maschine-System • Mensch-Maschine-Interaktion: • Häufig verstanden als Wissenschaftsdisziplin, die sich mit der benutzergerechten Gestaltung von Maschinen beschäftigt • Mensch-Maschine-System • Mensch-Maschine-Schnittstelle

  5. Mensch-Maschine-Systeme

  6. Regale Paletten Exkurs • Entwickelt ein Robotersystem

  7. Exkurs • Welche Fragen wurden zu Beginn gestellt? Welche Leitfragen halfen beim Entwurf? • Aufgabenstellung • Teilaufgaben • Was wurde bei der Entwicklung beachtet? • Funktionalität • Effizienz • Zuverlässigkeit • …

  8. Softwaretechnik • Um Qualität zu gewährleisten, müssen die einzelnen Phasen des Entwurfsprozess getestet werden:

  9. Softwaretechnik • Fehler in SW- Projekten Fast die Hälfte aller Fehler beruht auf falschem Verständnis – in frühen Entwicklungsphasen! Kommentare 46 % Spezifikation Implemetierung

  10. Kostenschätzung • Wie teuer wird ein Projekt? • Anforderungen aus dem Hochbau: • Kostenschätzung: 20 – 25 % Genauigkeit (für die Vorplanung) • Kostenberechnung: 10-15% Genauigkeit (für die Entwurfsplanung) • Kostenanschlag: 5-10% Genauigkeit (für Ausführungsplanung und als Grundlage für Vergabe) • Mensch-Maschine-System: ???

  11. Entwicklung von Prototypen

  12. CogTool • Ziel: Mehrzweck-Prototypen für die Bewertung von Benutzerschnittstellen im Bereich Pervasive Computing • Pervasive Computing: • Allgegenwärtigkeit von Informationsverarbeitung

  13. HTML-Prototypen • Erlauben einfaches What-you-see-is-what-you-get –Design z.B: via Dreamweaver • Zur Kommunikation von Design-Ideen geeignet • Geeignet, um Schwierigkeiten für ungeübte Benutzer herauszufinden • Nicht geeignet für Leistungsvorhersagen

  14. Vorhersage menschl. Leistung • Viele Modelle zur Auswahl • Model Human Processor • Key-Stroke-Level-Models (siehe Folie 15) • GOMS (siehe Folie 24) • Kognitive Architekturen (ACT-R) • Möglichkeiten zur Modellierung • Manuell • Computergestützt mit gefakter Interaktion • Computergestützt mit reeller Interaktion

  15. KLM

  16. KLM - Funktion • Annahme sequentieller Verarbeitung • Gesamtaufgabenzeit: Addition der Teilaufgaben • Mentaler Operator: an Widgets des Interface gekoppelt

  17. Vorteile durch ACT-R • Bietet detaillierte Beschreibung menschlicher Wahrnehmung, Kognition und Performanz. • Theorien zu Augenbewegung, Aufmerksamkeit, visuelle Aufmerksamkeit, Motor Ausführung … •  ACT Simple verbindet Einfachheit von KLM mit sowie Vorsagefähigkeit von ACT-R • Multitasking: Kombination einfacher Tasks via ACT-R  Umschalten

  18. Benutzung von CogTool • Theorien zu menschl. Kognition gekapselt  Designer braucht kein Wissen darüber • Designer stellt über WYSIWYG HTML-Prototypen zusammen – CogTool sorgt für Kommunikation zu CogTool und ACT-R • Designer demonstriert gewünschtes Verhalten – CogTool zeichnet dieses auf, speziell die Interaktionen • CogTool übersetzt Demonstration auf gewünschte Schnittstelle

  19. Benutzung von CogTool • CogTool platziert Mentale Operatoren an die „richtigen Stellen“ • Modell in ACT-R wird erstellt • ACT-R interagiert direkt mit HTML-Prototyp,

  20. Beispiel: Autofahrt

  21. Beispiel: Autofahrt • Vergleich CogTool - echter Mensch

  22. Simulation der Interaktion

  23. Vorteil Simulation • Schon in frühen Phasen möglich, wenn lediglich Modelle der Prozesse zut Verfügung stehen

  24. Hierarchische Aufgabenanalyse • GOMS • Entwickelt 1983 von Card, Moran und Newell • Goals: Ziele, die erreicht werden sollen • Methods: Methoden, mit den die Ziele erreicht werden können • Operators: kleine Schritte, die einen Unterschied bewirken, haben durchschnittliche Bearbeitungszeit • Selection Rules: Regeln zur Auswahl der geeigneten Methoden

  25. GOMS • Ansätze: • Sequentiell • Programmform • GOMS-Modelle • KLM • CMN-GOMS • NGOMSL • CPM-GOMS

  26. GOMS - Eigenschaften • Nach der Bestimmung der GOMS findet Auswertung statt – bestimmbar: • Leistung erfahrener Benutzer • Zeit zum Lernen von Methoden • Wahrscheinlichkeit für Gedächtnisfehler • Kostenkalkulation für Subsystem Mensch möglich • Notwendigkeit eines Redesigns des Systems • Qualität des Designs

  27. GOMS - Eigenschaften • Nachteile und Einschränkungen • GOMS gilt für erfahrene Benutzer • Kognitive Prozesse werden wenig beachtet • Keine Beachtung von Arbeitslast • Keine Modellierung von Ermüdung • Zielkonflikte bleiben unbeachtet

  28. Vorteile kognitiver Architekturen • Phänomenübergreifende Modellierung • Basieren auf kognitionswissenschaftlich begründeten Strukturen und Mechanismen • Forschergemeinde • Sehr gute Bausteine für Gedächtnisleistungen und Wahrnehmung

  29. Verarbeitung von Zeit • Menschliche Fähigkeit, Zeit einzuschätzen, unterliegt starken Schwankungen • Erweiterung einer kognitiven Architektur um generischen Baustein zur Dauerschätzung

  30. Timebuffer

  31. ACT-R Externes Programm Situation

  32. ACT-R Externes Programm AGI • ACT-R Graphical User Interface • Abstraktion innerhalb der kognitiven Simulation AGI

  33. ACT-R Externes Programm AGI agimap • Steigerung der Modellierungseffizienz agimap

  34. Agimap-Framework

  35. ACT-R als Werkzeug zur SW-Entwicklung

  36. Nutzung der Tools

  37. Zusammenfassung • CogTool: Benutzen von ACT-R für so genanntes Rapid Prototyping • GOMS : Werkzeug zur Aufgabenanalyse • Erweiterung von ACT-R zur Verbesserung der Simulation • Timer • AGI • agimap

  38. Literatur • Urbas. Schulze-Kissing, Leuchter: Werkzeuge für die Erstellung kognitiver Nutzermodelle • Urbas & Leuchter: Model Based Analysis and Design of Human-Machine-Dialogues through Displays • John & Salvucci (2004): Multipurpose Prototypes for Assessing User Interfaces in Pervasive Computing Systems, in IEEE Pervasive Computing, • Tichy : Folien zur Vorlesung Softwaretechnik, WiSe 05/06 • Kunze (2005): Einführung in die Analyse eines User Interface mittels Goms,http://www.medien.ifi.lmu.de/fileadmin/mimuc/mmi_ws0506/essays/uebung2-kunze.html • Bodnar, Heagy, Henderson, Seals: GOMS, Lecture Notes, http://ei.cs.vt.edu/~cs5724/g2/

  39. GOMS -Beispiele • KLM: Moving text with the MENU-METHOD • CMN –GOMS • GOAL: EDIT-MANUSCRIPT. GOAL: EDIT-UNIT-TASK ...repeat until no more unit tasks. . GOAL: ACQUIRE UNIT-TASK ...if task not remembered

  40. GOMS - Beispiele • NGOMSL • Method for goal: Move text 1Step 1. Accomplish goal: Cut text. 1Step 2. Accomplish goal: Paste text 1Step 3. Return with goal accomplished. 1

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