Взаимодействие человека с компьютером ( HCI) - это исследование в области разработки и использования компьютерных технологий, в котором основное внимание уделяется интерфейсам между людьми ( пользователями ) и компьютерами. Исследователи HCI наблюдают, как люди взаимодействуют с компьютерами, и проектируют технологии, которые позволяют людям взаимодействовать с компьютерами по-новому.
Взаимодействие человека и компьютера как область исследований находится на пересечении компьютерных наук, поведенческих наук, дизайна, медиа-исследований и ряда других областей исследования. Этот термин популяризировали Стюарт К. Кард, Аллен Ньюэлл и Томас П. Моран в их книге 1983 года «Психология взаимодействия человека и компьютера».хотя авторы впервые использовали этот термин в 1980 году, а первое известное использование было в 1975 году. Термин предназначен для обозначения того, что, в отличие от других инструментов с конкретным и ограниченным использованием, компьютеры имеют много применений, которые часто включают открытый диалог между пользователь и компьютер. Понятие диалога уподобляет взаимодействие человека и компьютера взаимодействию человека с человеком: аналогия, имеющая решающее значение для теоретических размышлений в этой области.
Люди взаимодействуют с компьютерами разными способами, и интерфейс между ними имеет решающее значение для облегчения этого взаимодействия. HCI также иногда называют человеко-машинным взаимодействием (HMI), человеко-машинным взаимодействием (MMI) или компьютерно-человеческим взаимодействием (CHI). Настольные приложения, интернет-браузеры, карманные компьютеры и компьютерные киоски используют распространенные сегодня графические пользовательские интерфейсы (GUI). Голосовые пользовательские интерфейсы (VUI) используются для систем распознавания и синтеза речи, а появляющиеся мультимодальные и графические пользовательские интерфейсы (GUI) позволяют людям взаимодействовать с воплощенными символьными агентами способом, который не может быть достигнут с помощью других парадигм интерфейса. Рост в области взаимодействия человека с компьютером привел к повышению качества взаимодействия и привел к появлению многих новых областей исследований. Вместо того, чтобы разрабатывать обычные интерфейсы, различные исследовательские направления сосредотачиваются на концепциях мультимодальности над унимодальностью, интеллектуальных адаптивных интерфейсах над интерфейсами, основанными на командах / действиях, и активных интерфейсах над пассивными интерфейсами.
Ассоциация вычислительной техники (ACM) определяет взаимодействие человека с компьютером, как «дисциплина, которая связана с проектированием, оценки и реализации интерактивных вычислительных систем для использования человеком и с изучением основных явлений, окружающих их». Важным аспектом HCI является удовлетворенность пользователей (или удовлетворенность конечных пользователей). Далее говорится:
«Поскольку взаимодействие человека и компьютера изучает общение человека и машины, оно основывается на дополнительных знаниях как о машинах, так и о людях. На машинной стороне актуальны методы компьютерной графики, операционных систем, языков программирования и сред разработки.. С человеческой точки зрения важны теория коммуникации, графические дисциплины и промышленный дизайн, лингвистика, социальные науки, когнитивная психология, социальная психология и человеческие факторы, такие как удовлетворенность пользователей компьютера. И, конечно же, актуальны инженерные и дизайнерские методы ».
Из-за мультидисциплинарного характера HCI люди с разным опытом способствуют его успеху.
Плохо спроектированные человеко-машинные интерфейсы могут привести к множеству неожиданных проблем. Классическим примером является авария на Три-Майл-Айленде, авария с ядерным расплавом, в ходе которой исследования пришли к выводу, что конструкция интерфейса человек-машина, по крайней мере, частично ответственна за катастрофу. Точно так же несчастные случаи в авиации были вызваны решениями производителей использовать нестандартные пилотажные приборы или компоновку квадрантов дроссельной заслонки: даже несмотря на то, что новые конструкции были предложены как улучшенные в базовом взаимодействии человека и машины, пилоты уже укоренили «стандартную» компоновку. Таким образом, концептуально хорошая идея привела к непредвиденным результатам.
Человеко-машинный интерфейс можно описать как точку связи между человеком-пользователем и компьютером. Информационный поток между человеком и компьютером определяется как цикл взаимодействия. Цикл взаимодействия имеет несколько аспектов, в том числе:
Взаимодействие человека с компьютером изучает способы, которыми люди используют - или не используют - вычислительные артефакты, системы и инфраструктуры. Большая часть исследований в этой области направлена на улучшение взаимодействия человека с компьютером за счет повышения удобства использования компьютерных интерфейсов. Как именно следует понимать удобство использования, как оно соотносится с другими социальными и культурными ценностями, и когда оно является желаемым свойством компьютерных интерфейсов, а когда оно может быть нежелательным, все чаще обсуждается.
Большая часть исследований в области взаимодействия человека с компьютером посвящена:
Представления о том, чего стремятся достичь исследователи в этой области, могут быть разными. Преследуя когнитивистскую точку зрения, исследователи HCI могут стремиться согласовать компьютерные интерфейсы с ментальной моделью, которую люди имеют в своей деятельности. Преследуя посткогнитивистскую перспективу, исследователи HCI могут стремиться согласовать компьютерные интерфейсы с существующими социальными практиками или существующими социокультурными ценностями.
Исследователи из HCI заинтересованы в разработке методологий проектирования, экспериментировании с устройствами, создании прототипов программного обеспечения и аппаратных систем, изучении парадигм взаимодействия и разработке моделей и теорий взаимодействия.
При оценке текущего пользовательского интерфейса или разработке нового пользовательского интерфейса учитываются следующие принципы экспериментального проектирования:
Итеративный процесс проектирования повторяется до тех пор, пока не будет создан разумный и удобный интерфейс.
С момента зарождения этой области в 1980-х годах были разработаны различные стратегии, описывающие методы проектирования взаимодействия человека и компьютера. Большинство философий планирования основано на модели взаимодействия клиентов, создателей и специализированных фреймворков. Ранние методы рассматривали психологические процедуры клиентов как неудивительные и поддающиеся количественной оценке и побуждали специалистов по планированию смотреть на субъективную науку, чтобы установить зоны (например, память и внимание) при структурировании пользовательских интерфейсов. Современные модели, как правило, сосредоточены на постоянном взаимодействии и обсуждениях между клиентами, создателями и специалистами и подталкивают к тому, чтобы специализированные фреймворки были объединены с типами встреч, которые необходимы клиентам, в отличие от обертывания пользовательского опыта вокруг законченного фреймворка..
Дисплеи - это искусственные артефакты, предназначенные для поддержки восприятия соответствующих системных переменных и облегчения дальнейшей обработки этой информации. Перед проектированием дисплея необходимо определить задачу, для поддержки которой дисплей предназначен (например, навигация, управление, принятие решений, обучение, развлечение и т. Д.). Пользователь или оператор должны иметь возможность обрабатывать любую информацию, которую система генерирует и отображает; поэтому информация должна отображаться в соответствии с принципами для поддержки восприятия, осведомленности о ситуации и понимания.
Кристофер Викенс и др. определили 13 принципов дизайна дисплеев в своей книге «Введение в инженерию человеческого фактора».
Эти принципы человеческого восприятия и обработки информации можно использовать для создания эффективного дизайна дисплея. Уменьшение количества ошибок, сокращение необходимого времени обучения, повышение эффективности и повышение удовлетворенности пользователей - вот лишь некоторые из многих потенциальных преимуществ, которые могут быть достигнуты при использовании этих принципов.
Некоторые принципы могут не применяться к разным дисплеям или ситуациям. Некоторые принципы могут также показаться противоречащими друг другу, и нет простого решения сказать, что один принцип важнее другого. Принципы могут быть адаптированы к конкретному проекту или ситуации. Достижение функционального баланса между принципами имеет решающее значение для эффективного дизайна.
1. Сделайте дисплеи разборчивыми (или слышимыми). Разборчивость дисплея критически важна и необходима для создания удобного дисплея. Если отображаемые символы или объекты невозможно различить, оператор не может эффективно их использовать.
2. Избегайте абсолютных пределов суждения. Не просите пользователя определить уровень переменной на основе одной сенсорной переменной (например, цвета, размера, громкости). Эти сенсорные переменные могут содержать множество возможных уровней.
3. Обработка сверху вниз. Сигналы, вероятно, воспринимаются и интерпретируются так, как ожидается, исходя из опыта пользователя. Если сигнал представлен вопреки ожиданиям пользователя, может потребоваться больше физических доказательств этого сигнала, чтобы гарантировать его правильное понимание.
4. Повышение избыточности. Если сигнал подается более одного раза, вероятность его правильного понимания выше. Это может быть сделано путем представления сигнала в альтернативных физических формах (например, цвет и форма, голос и печать и т. Д.), Поскольку избыточность не подразумевает повторения. Светофор - хороший пример избыточности, так как цвет и положение избыточны.
5. Сходство вызывает путаницу: используйте различимые элементы. Сигналы, которые кажутся похожими, скорее всего, будут ошибочными. Соотношение сходных характеристик к разным заставляет сигналы быть похожими. Например, A423B9 больше похож на A423B8, чем 92 на 93. Излишне похожие элементы следует удалить, а несходные элементы следует выделить.
6. Принцип живописного реализма. Дисплей должен выглядеть как переменная, которую он представляет (например, высокая температура на термометре, показанная как более высокий вертикальный уровень). Если элементов несколько, их можно настроить так, как если бы они были в представленной среде.
7. Принцип подвижной части. Движущиеся элементы должны двигаться по шаблону и направлению, совместимому с ментальной моделью пользователя того, как он на самом деле движется в системе. Например, движущийся элемент на высотомере должен двигаться вверх с увеличением высоты.
8. Сведение к минимуму стоимости доступа к информации или затрат на взаимодействие. Когда внимание пользователя переключается с одного места на другое для доступа к необходимой информации, возникают связанные с этим затраты времени или усилий. Дизайн дисплея должен минимизировать эту стоимость, позволяя размещать часто используемые источники в ближайшем возможном месте. Однако не следует жертвовать адекватной разборчивостью, чтобы снизить эту стоимость.
9. Принцип непосредственной совместимости. Для выполнения одной задачи может потребоваться разделение внимания между двумя источниками информации. Эти источники должны быть мысленно интегрированы и должны иметь непосредственную ментальную близость. Стоимость доступа к информации должна быть низкой, что может быть достигнуто многими способами (например, близостью, объединением общих цветов, узоров, форм и т. Д.). Однако близкое расположение дисплея может быть вредным, поскольку создает слишком много помех.
10. Принцип множественности ресурсов. Пользователь может более легко обрабатывать информацию на разных ресурсах. Например, визуальная и слуховая информация может быть представлена одновременно, а не вся визуальная или вся слуховая информация.
11. Замените память визуальной информацией: знания в мире. Пользователю не нужно сохранять важную информацию исключительно в рабочей памяти или извлекать ее из долговременной памяти. Меню, контрольный список или другой дисплей могут помочь пользователю, облегчив использование его памяти. Однако использование памяти иногда может принести пользу пользователю, поскольку устраняет необходимость ссылаться на некоторые знания в глобальном масштабе (например, опытный оператор компьютера предпочел бы использовать прямые команды из памяти, чем обращаться к руководству). Использование знаний в голове пользователя и знаний в мире должно быть сбалансировано для эффективного дизайна.
12. Принцип прогнозной помощи. Проактивные действия обычно более эффективны, чем реактивные. Дисплей должен устранять ресурсоемкие когнитивные задачи и заменять их более простыми задачами восприятия, чтобы уменьшить умственные ресурсы пользователя. Это позволит пользователю сосредоточиться на текущих условиях и рассмотреть возможные будущие условия. Примером средства прогнозирования является дорожный знак, показывающий расстояние до определенного пункта назначения.
13. Принцип постоянства. Старые привычки от других дисплеев легко перенесутся в поддержку обработки новых дисплеев, если они будут спроектированы последовательно. Долговременная память пользователя будет запускать действия, которые, как ожидается, будут уместными. Дизайн должен учитывать этот факт и обеспечивать согласованность между различными дисплеями.
Темы взаимодействия человека с компьютером включают следующее:
Социальные вычисления - это интерактивное и совместное поведение, рассматриваемое между технологиями и людьми. В последние годы произошел взрыв исследований в области социальных наук, сосредоточенных на взаимодействии как единице анализа, поскольку существует множество технологий социальных вычислений, которые включают блоги, электронную почту, социальные сети, быстрый обмен сообщениями и многие другие. Большая часть этого исследования основана на психологии, социальной психологии и социологии. Например, одно исследование показало, что люди ожидали, что компьютер с мужским именем будет стоить больше, чем компьютер с женским именем. Другие исследования показывают, что люди воспринимают свое взаимодействие с компьютерами более негативно, чем люди, несмотря на то, что ведут себя одинаково по отношению к этим машинам.
Во взаимодействии человека и компьютера обычно существует семантический разрыв между пониманием человеком и компьютером взаимного поведения. Онтология, как формальное представление предметно-ориентированных знаний, может использоваться для решения этой проблемы путем устранения семантических неоднозначностей между двумя сторонами.
Во взаимодействии людей и компьютеров в ходе исследований изучалось, как компьютеры могут обнаруживать, обрабатывать человеческие эмоции и реагировать на них для разработки эмоционально интеллектуальных информационных систем. Исследователи предложили несколько «каналов обнаружения аффекта». Потенциал передачи человеческих эмоций автоматизированным и цифровым способом заключается в повышении эффективности взаимодействия человека с компьютером. Влияние эмоций на взаимодействие человека с компьютером изучается в таких областях, как принятие финансовых решений с использованием ЭКГ и обмен организационными знаниями с использованием отслеживания взгляда и распознавания лиц в качестве каналов обнаружения аффекта. В этих областях было показано, что каналы обнаружения аффектов обладают потенциалом для обнаружения человеческих эмоций, и эти информационные системы могут включать данные, полученные из каналов обнаружения аффектов, для улучшения моделей принятия решений.
Интерфейс мозг-компьютер (BCI), является прямой путь связи между расширенной или проводным мозга и внешним устройством. BCI отличается от нейромодуляции тем, что обеспечивает двунаправленный поток информации. BCI часто направлены на исследование, картирование, помощь, усиление или восстановление когнитивных или сенсомоторных функций человека.
Традиционно использование компьютеров моделировалось как диада человек-компьютер, в которой оба были связаны узким явным каналом связи, таким как текстовые терминалы. Была проделана большая работа для того, чтобы взаимодействие между компьютерной системой и человеком в большей степени отражало многомерную природу повседневного общения. Из-за потенциальных проблем взаимодействие человека и компьютера сместило акцент за пределы интерфейса, чтобы реагировать на наблюдения, как сформулировал Д. Энгельбарт: «Если бы простота использования была единственным допустимым критерием, люди бы придерживались трехколесных велосипедов и никогда не пробовали бы велосипеды».
То, как люди взаимодействуют с компьютерами, продолжает быстро развиваться. На взаимодействие человека с компьютером влияет развитие вычислительной техники. Эти силы включают:
Ожидается, что с 2010 г. будущее HCI будет включать следующие характеристики:
Одна из основных конференций для новых исследований в области взаимодействия человека с компьютером является ежегодно Ассоциацией вычислительной техники «s (ACM) конференция по Factors человека в вычислительных системах, как правило, называют его коротким названием CHI (произносится кай или Кхай). CHI организована Специальной группой ACM по взаимодействию компьютера и человека ( SIGCHI ). CHI - это большая конференция с тысячами участников, довольно широкая по своему охвату. В нем принимают участие ученые, практики и представители отрасли, а также спонсоры компаний, такие как Google, Microsoft и PayPal.
Ежегодно по всему миру проводятся десятки других небольших, региональных или специализированных конференций по HCI, в том числе: