INTERAKCIA ČLOVEK – POČÍTAČ Prednášky z predmetu

1. INTERAKCIA ČLOVEK – POČÍTAČ Prednášky z predmetu Interakcia človek počítač prednášanom v letnom semestri na Fakulte informatiky PEVŠ v Bratislave. Úvod Senzorické, motorické a kognitívne vlastnosti Modely interakcie Metafory a štýly interakcie človek – počítač Ergonómia MARTIN ŠPERKA: INTERAKCIA ČLOVEK – POČÍTAČ

2. DEFINÍCIA HCI Pôvodný názov Man Machine Interface. Neskoršie vznikol názov HCI (Human Computer Interaction) alebo CHI – interakcia človek počítač. Je to disciplína, ktorá sa zaoberá návrhom, hodnotením a implementáciou interaktívnych výpočtových systémov z hľadiska používateľov a študuje hlavné javy v súvislosti s touto interakciou. Interaktívny výpočtový systém: osobný počítač vybavený monitorom, myšou a klávesnicou vnorený (embedded) systém napríklad v automobile, bankomate, mobilných telefónoch alebo domácich spotrebičoch „Patronát“ ACM SIG CHI l MARTIN ŠPERKA: INTERAKCIA ČLOVEK – POČÍTAČ

3. l MARTIN ŠPERKA: INTERAKCIA ČLOVEK – POČÍTAČ

4. 1.2 MOTIVÁCIE HCI Vyvinúť a zlepšiť nasledovné vlastnosti výpočtových systémov Bezpečnosť (safety) Užitočnosť (utility) Výkonnosť (effectiveness)‏ Účinnosť (efficiency) Použiteľnosť (usability) Príťažlivosť (appeal)‏ MARTIN ŠPERKA: INTERAKCIA ČLOVEK – POČÍTAČ

5. 1.4 HCI AKO PRIENIK VIAC DISCIPLÍN MARTIN ŠPERKA: INTERAKCIA ČLOVEK – POČÍTAČ

6. Vzťah jednotlivých disciplín k HCI. Grafický dizajn a technické písmo – textová a vizuálna komunikácia Umenie – estetický vzhľad Sociológia – skupinové chovanie Antropológia – kultúrne pozadie interakcie Sociálna a organizačná psychológia – individuálna a skupinová dynamika Kognitívna psychológia – modelovanie mentálnych procesov, Ergonomika – návrh zariadení Lingvistika – spracovanie prirodzeného jazyka MARTIN ŠPERKA: INTERAKCIA ČLOVEK – POČÍTAČ

7. Umelá inteligencia – rozpoznávanie grafických symbolov, reči Informatika a softvérové inžinierstvo – rýchlejšia a kvalitnejšia implementácia programov interakcie Počítačové inžinierstvo – výkonnejšie počítače a vstupno/výstupné zariadenia. MARTIN ŠPERKA: INTERAKCIA ČLOVEK – POČÍTAČ

8. 2 PRVKY INTERAKCIE ČLOVEK- POČÍTAČ Interakcia: Druh komunikácie medzi ľudskými bytosťami alebo medzi ľudskými bytosťami, zvieratami a vecami. Základom interakcie sú - senzory (zmysly – zrak, sluch, hmat, čuch) - akčné členy (pôsobia na okolie – reč, gestikulácia, mimika)‏ Stredoveká štúdia zmyslov a akčných členov človeka MARTIN ŠPERKA: INTERAKCIA ČLOVEK – POČÍTAČ

9. 2.1 ČLOVEK A POČÍTAČ – SCHOPNOSTI KOMUNIKÁCIE 2.1.1 VSTUPNO- VÝSTUPNÉ KANÁLY A PERCEPCIA a. Človek - schopnosti sú genetické a naučené Senzorický systém Motorický systém Kognitívny systém Konštruktivizmus. Gestalt. b. Počítač - môže mať veľa a distribuovaných senzorov, citlivejších ako má človek Vstupné zariadenia Výstupné zariadenia MARTIN ŠPERKA: INTERAKCIA ČLOVEK – POČÍTAČ

10. 2.1.2 PAM Ä Ť a. Človek Senzorická pamäť Krátkodobá pamäť (STM)‏ Dlhodobá pamäť (LTM)‏ i. Epizodická (udalosti)‏ ii. Sémantická (štruktúry)‏ Procesy v dlhodobej pamäti Archívy b. Počítač Podľa hierarchie: registre, cache, OP, sekundárna p., .... Podľa médií: polovodičová, magnetická, optická, ..... MARTIN ŠPERKA: INTERAKCIA ČLOVEK – POČÍTAČ

11. Doba prístupu je menej ako 70ms, ale rýchlo aj zabúda a informácia môže byť dočasne rádove 200ms. Má obmedzenú kapacitu. Napríklad pre číslice je to sedem plus, mínus dve. Keď sa rozdelia do skupín na čísla tak sedem skupín, tie sa ľahšie pamätajú. Keď robíme výpočty tak sa medzivýsledky tiež tu pamätajú, ale počet vecí ktoré si chceme okamžite pamätať je treba obmediť na toto magické číslo. Vybavovanie pamäti prebieha dvomi spôsobmi - vspomenutie alebo vybavenie v pamäti (recall) a rozpoznanie (recognition). V prvej sa informácia reprodukuje z pamäti. V druhej prezentácie informácie poskytuje znalosť, že sme ju predtým videli. Nevyžaduje si tak komplexnú kognitívnu aktivitu. Ľahšie sa číta text v cudzom jazyku ako sa v ňom tvoria vety, ľahšie sa zadávajú príkazy počítaču keď máme menu, aj keď so skratkami a symbolmi ako keď si máme spomenúť na mená príkazov. MARTIN ŠPERKA: INTERAKCIA ČLOVEK – POČÍTAČ

12. Model ľudského procesora (prevzaté z knihy Baecker, R., Grudin, J., Buxton, W., Greenberg, S.: Human – Computer Interaction. Towards the year 2000. Morgan Kaufmann publishers. S. Francisco)‏ MARTIN ŠPERKA: INTERAKCIA ČLOVEK – POČÍTAČ

13. 2.1.3 SPRACOVANIE INFORMÁCIE a. Reprezentácia dát a vedomostí Reprezentácia sveta sa vytvára poznávacími (kognitívnymi) procesmi. SVET I PERCEPCIA I ----------------------------- I I REPREZENTÁCIA <----> KONCEPCIA MARTIN ŠPERKA: INTERAKCIA ČLOVEK – POČÍTAČ

14. 2.1.3 SPRACOVANIE INFORMÁCIE a. Reprezentácia dát a vedomostí Reprezentácia sveta sa vytvára poznávacími (kognitívnymi) procesmi. Modely reprezentácie vedomostí: Sémantické siete - graf určitej domény vedomostí Rámce (frames) - umožňujú reprezentovať komplexnejšie objekty alebo udalosti. Scenáre (scripts) - modelujú stereotypické vedomosti o situáciách. Produkčné systémy- fakty sa pamätajú ako dvojice podmienka a akcia vo forme ak <podmienka> potom <akcia> Ontológie – taxonomické stromy MARTIN ŠPERKA: INTERAKCIA ČLOVEK – POČÍTAČ

15. b. Uvažovanie (reasoning) proces v ktorom používame naše vedomosti k vyvodeniu záverov alebo dedukcii (infer) niečoho nového o doméne záujmu. Deduktívne uvažovanie odvodzuje konkrétne fakty z obecných. Induktívne uvažovanie je to zobecňovanie. Abduktívne uvažovanie odvodzuje fakt z akcie alebo stavu, ktorý spôsobil. MARTIN ŠPERKA: INTERAKCIA ČLOVEK – POČÍTAČ

16. c. Riešenie problémov proces hľadania riešenia neznámej úlohy, využívajúc vedomosti, ktoré máme. Gestalt Podrobne nasledujú Teória priestoru problémov Používa stavy problémov (problem states) a generovanie týchto stavov s použitím operátorov pre legálne prechody medzi nimi. Analogické riešenie problémov Mapovanie vedomostí vzťahujúcich k známej doméne na nový problém (analogické mapovanie). MARTIN ŠPERKA: INTERAKCIA ČLOVEK – POČÍTAČ

17. Gestalt Veci nevidíme izolovane ale ako časti nejakého väčšieho celku. To čo vidíme organizujeme do zmyselných celkov podľa piatich princípov: Proximita Ľudia majú tendenciu vnímať blízko sa vyskytujúce sa objekty ako skupiny. Podobnosť je zoskupovanie objektov podľa podobnosti napríklad tvaru, farby, textúry, orientácie. Symetria má za dôsledok, že skupinu symetrických objektov berieme ako celok a nie oddelene. Napríklad otvorená a zatvorená zátvorka je jeden celok. Kontinuita spôsobuje zoskupovanie objektov do celku ak tieto majú nejakú priestorovú súvislosť. Napríklad bodky alebo čiarky ktoré sú usporiadané na krivke alebo priamke považujeme za čiaru. Uzáver je proces ktorým sa vnímajú tvary, ktoré tam v skutočnosti nie sú, ale my si ich v hlave dotvárame. MARTIN ŠPERKA: INTERAKCIA ČLOVEK – POČÍTAČ

18. d. Získavanie zručností Riešenie problémov je zvládanie neznámych situácií V živote riešime často známe problémy, kde sa treba postupne zdokonaľovať. 1. Učiaci si osvojuje všeobecné pravidlá ktoré interpretujú fakty o problémoch. Je to pomalé a vyžaduje si prístup do pamäti. 2. Učiaci sa vyvíja pravidlá špecifické pre úlohu. 3. Aby sa urýchlili postupy, pravidlá sa dolaďujú. e. Iné schopnosti Rozhodovanie sa (decision making) a hodnotenie rizík (risc assessment), komunikácia v prirodzenom jazyku a jeho porozumenie, učenie sa, získavanie vedomostí, tvorba konceptov MARTIN ŠPERKA: INTERAKCIA ČLOVEK – POČÍTAČ

19. 2.2 INTERAKCIA Vzájomné pôsobenie viac objektov Uskutočňuje sa v rámci spoločenského a organizačného kontextu, ktorý ovplyvňuje používateľa aj systém Všeobecný model komunikácie medzi dvomi subjektami S je vysielač R je prijímač X je správa. MARTIN ŠPERKA: INTERAKCIA ČLOVEK – POČÍTAČ

20. 2.2.1 Modely interakcie Model pomáha porozumieť komplexnému správaniu. Cyklus vykonávania a hodnotenia (execution - evaluation cykle) Normanov model. Používateľ formuluje plán akcií, ktoré sa potom vykonávajú v rozhraní. Cyklus interakcie sa rozdelí na dve hlavné fázy - vykonanie a ohodnotenie. Tieto sa ďalej delia na sedem podúloh - stanovenie cieľa, zformovanie zámeru, špecifikácia sekvencie akcií, vykonanie akcie, vnímanie systémového stavu, interpretovanie systémového stavu, vyhodnotenie systémového stavu s ohľadom na ciele a zámery. Rámec interakcie Tento sa pokúša o realistickejší popis interakcie explicitným zahrnutím systému dekomponovaním na štyri hlavné komponenty - systém, používateľ, vstup a výstup MARTIN ŠPERKA: INTERAKCIA ČLOVEK – POČÍTAČ

21. Rámec pre HCI definovaný ACM SIGHCI MARTIN ŠPERKA: INTERAKCIA ČLOVEK – POČÍTAČ

22. Znázorňuje oblasti záujmu štyroch komponent systém – aplikačne orientovaná analýza a návrh a softvérové inžinierstvo návrh vstupov – návrh dialógu návrh výstupov - návrh obrazoviek používateľský komfort - ergonomika. MARTIN ŠPERKA: INTERAKCIA ČLOVEK – POČÍTAČ

23. MARTIN ŠPERKA: INTERAKCIA ČLOVEK – POČÍTAČ

24. 2.2.2 ERGONOMIKA • Motivácia: • Obmedzenia senzorických, motorických a kognitívnych schopností. • Ergonomika (ergonomics, human factors engineering)‏ • sa zaoberá ľudskými faktormi - tradične fyzikálnymi charakteristikami interakcie nielen počítačov. • Hlavné oblasti záujmov ergonomiky sú: • Usporiadanie ovládania riadiacich prvkov a zobrazovačov. • Otázky zdravia. • Pouzivanie farieb • Ergonomika HCI- pouzitelnost (usability). MARTIN ŠPERKA: INTERAKCIA ČLOVEK – POČÍTAČ

25. 2.3 METAFORY A ŠTÝLY INTERAKCIE Znovupoužitie rovnakých konceptov, navykov, nastrojov, terminologie a jazyka interakcie s pocitacom ako pri praci pred tym ako sa pouzival pocitac (metafora písacieho stroja, kancelárskeho stola, lietania - simulátory, hry)‏ Rozsirenie povodnej funkcionality. Jazyk interakcie - virtualne nástroje namiesto realnych nástrojov Realne nastroje su zastupene znakmi. MARTIN ŠPERKA: INTERAKCIA ČLOVEK – POČÍTAČ

26. Komunikácia medzi ľuďmi ale aj medzi ľuďmi a počítačmi je založená na znakoch Znaky sú reprezentácie signálov (vizuálnych, zvukových, taktilných a iných). Znak vo vizuálnej komunikácii má dve časti: denotačnú - vizuálnu (denotácia je presný popis, význam slova alebo obrazu) a konotačnú - mentálnu (konotácia je interpretovanie, asociovaný význam slova alebo obrazu). V neverbálnej vizuálnej komunikácii, ktorá v súčasnosti prevláda v rozhraniach človek- počítač sa používajú grafické znázornenia znakov - symboly, ikony, glyfy atď. Znakmi vo všeobecnosti sa zaoberá semiotika. Semiotika sa nezaoberá len lingvistickými výrazmi ale aj znakmi všeobecne, a preto sa na jazyk môžme pozerať ako na systém znakov. MARTIN ŠPERKA: INTERAKCIA ČLOVEK – POČÍTAČ

27. Lexikálna analýza sa zaoberá znakmi na najnižšej úrovni. Syntaktika je odvetvie semiotiky, ktorá študuje znaky vo vzťahu k iným znakom Sémantika študuje znaky vo vzťahu k ich významu. Pragmatika študuje znaky vo vzťahu k ich interpretátorovi (podmienky, kedy entita musí byť schopná interpretovať znaky ako reprezentujúce význam v semióze). Symbol, ikona, ukazovateľ (index), tróp (jazyková ozdoba, metaforické znázornenie) sú znaky, ktoré reprezentujú veci. Symbol odkazuje na objekt alebo pojem založený na asociácii alebo dohode - treba sa naučiť Ikona je stylizovaný obraz, ktorý evokuje to čo znamená - jej význam je zrejmý, netreba sa naučiť Ukazovateľ je znak, ktorého reprezentujúca hodnota je založeaná hlavne na vzťahoch medzi dvomi a viac pojmami. Tróp je znak najlepšie porovnateľný so surrealistickými obrazmi. Nie je založený na podobnosti, dohode alebo vzťahu a má vyvolať (evokovať) nový význam MARTIN ŠPERKA: INTERAKCIA ČLOVEK – POČÍTAČ

28. Znaky, symboly, ikony, piktogramy, idiogramy, kurzory, glyfy sú súčasťou použivateľských rozhraní. Plnia svoju funkciu, majú estetický vhľad a zachovávajú identitu programu či prezentácie ako aj objektu prezentácie. • Základné princípy ich tvorby sú konzistencia, jasnosť, jednoduchosť, známosť (familiarity). • Pri návrhu ikon rešpektujeme nasledujúce otázky: • Lexikálne,. Syntaktické, Sémantické, Pragmatické • Hlavné kroky pri tvorbe ikon • Analýza verbálneho obsahu a zobrazenia na displeji, triedenie podľa štýlu, návrh hlavného rastru, použitie veľkých objektov, tučných čiar a jednoduchých oblastí, jednoduchý vzhľad, striedmosť farieb, posúdenie návrhu potencionálnymi zákazníkmi . MARTIN ŠPERKA: INTERAKCIA ČLOVEK – POČÍTAČ

29. 2.3.2 Metafora písacieho stola • Metaforu písacieho stola realizujú oknové operačné systémy. Oknový systém je spôsob organizovania vstupných a výstupných informačných zdrojov ako sú vstupné zariadenia a zobrazenia na obrazovke, podobným spôsobom ako pracuje operačný systém s pamäťovým priestorom a časom procesora. MARTIN ŠPERKA: INTERAKCIA ČLOVEK – POČÍTAČ

30. 2.3.3 Štýly interakcie • V súčasnosti sa používajú nasledovné štýly interakcie. • Príkazový jazyk (command language)‏ • Výber z menu (menu selection, menu driven)‏ • Prirodzený jazyk (natural language). • Dialóg formou otázka, odpoveď (q/a query dialog)‏ • Vypľňanie formulárov a tabuliek (form filling). • Okná, ikony, menu a smerníky (WIMP). • Priama manipulácia virtuálnych objektov (2D, 3D)‏ • Iné MARTIN ŠPERKA: INTERAKCIA ČLOVEK – POČÍTAČ