Human Computer Interaction - inf.ucv.roinf.ucv.ro/documents/ghindeanu/Curs 3.pdf · sight is less sensitive to colors but more sensitive to movement ... graphics trend is to replace

Human‐Computer InteractionHuman‐Computer InteractionErgonomics in HCI

Part II

Mihaela Colhon, ADVANCED TECHNIQUES FOR INFOMATION PROCESSING ‐ 2017

Cognitive Structure of the User


Baza teoretică a acestor cercetărieste psihologia cognitiva, în careomul acumulează cunoaștereprocesând informația care i seprezintă în timpul unei activități(task).

The theoretical basis of this researchis based on the cognitive psychologywhich addresses how man acquiresknowledge by processing informationpresented during an activity (task).

User Cognitive StructureIn terms of cognitive aspects,users are ranked according to thefollowing types of knowledge:‐ General knowledge and

cognitive human specific skills,such as: perception, memory,thinking ability, capacity ofactions planning

‐ Specialized knowledge,domain‐related

‐ Knowledge relative to the usedcomputer system

Structura cognitivă a useruluiDin punct de vedere cognitiv,

utilizatorii sunt clasificați dupăurmătoarele tipuri de cunoștințe:

‐ Cunoștințe generale și abilitățicognitive specific umane, ca deexemplu: percepția, memoria,capacitatea de gândire,capacitatea de planificare aacțiunilor

‐ Cunoștinte de specialitate,specifice domeniului de activitate

‐ Cunoștințe relative la sistemulinformatic utilizat


A distinction has to be made between:‐ knowing to use a computerand‐ knowning to use a particular computerprogram!


User Cognitive Structure

User Cognitive Structure

Obiectivul este reducerea timpuluinecesar instruirii și dobândirea câtmai rapidă de abilități de utilizare.

Scopul general al ergonomiei cognitiveconstă în reducerea efortuluicognitiv general pe care utilizatorultrebuie să‐l depună pe parcursulrulării programului.


The objective is to reduce the timenecessary for the training andacquisition as soon as possible ofusage skills.The overall goal of the cognitiveergonomics is to reduce the generalcognitive effort that the user has tomake during the program execution.

Ergonomics. Evaluation Criteria

The first evaluation level of theuser‐interfaces in terms ofcognitive ergonomics isprovided by psychology andrefers to:

‐ Perception and motorsystem

‐ Memory and KnowledgeRepresentation

Ergonomia. Criterii de evaluare

Primul nivel de evaluare alinterfețelor din punctul devedere al ergonomieicognitive este furnizat depsihologie și se referă la:

‐ Percepție și SistemulLocomotor

‐ Memorie și ReprezentareaCunoștințelor


Ergonomics. Evaluation CriteriaThe study of the perception

and locomotion aspectsconcern the ergonomiccomponent while the studyabout the human memoryorganization, the knowledgerepresentation and theinformation processingaddress the cognitivecomponent of theevaluation.

Ergonomia. Criterii de evaluareStudiul aspectelor de percepție

și de locomoție reprezintăcomponenta ergonomică autilizatorului iar studiulorganizării memorieiumane, reprezentăriicunoștințelor și procesăriiinformației reprezintăcomponenta cognitivă aevaluării interactiuniidintre om și calculator.


GOMS Model

An abstract user interface modelis the GOMS model, originallyproposed by Card, Moran andNewell in 1983. In this model, theinterface is designed in terms of‐ Goals (Goals)‐ Operators (Operators)‐Methods (Methods)‐ Selection rules (Selection Rules).This model is actually a semanticmodel of a user action, whichtakes into account also thecognitive processes.

Modelarea interfeței cu utilizatorul laun nivel abstract este modelul GOMS,propus inițial de Card, Moran și Newellîn 1983. În acest model, interfața esteconcepută în termeni de‐ obiective (Goals),‐ operatori (Operators),‐metode (Methods),‐ reguli de selectie (Selection Rules).Acest model reprezintă de fapt unmodel semantic al unei acțiuni autilizatorului, model care ia in calcul șiprocesele cognitive.


Modelarea cognitivă aInteracțiunii om‐calculator

Există 3 perspective în această abordare:• Perspectiva orientată către task și care vizează scopurile și

sub‐scopurile pe care utilizatorii le pot îndeplini folosindcapabilitățile sistemului. Această perspectivă este modelatăfolosind tehnici de IA prin intermediul rețelelor semantice

• Perspectiva orientată către interfața cu utilizatorul și carecuprinde cunoștințele pe care utilizatorul trebuie să le aibăpentru a‐și îndeplini un task, datele necesare și stilurile deinteracțiune cele mai potrivite

• Pespectiva orientată către arhitectura sistemului și careeste definită de modalitățile de stocare a datelor, funcțiilede acces și procesele interne ale sistemului


Cognitive user aspects


User Cognitive aspects

In HCI design, it is really important to understand thathuman are limited in their capacity to processinformation. The human capabilities involved in anyhuman‐computer interaction activity are:• Input‐output channels (senses and effectors)• Memory• Learning (acquiring skills)• Reasoning / Problem solving (cognitive activity)


Cognitive user aspectsInput‐Output Channels

Input for a human point of view occurs mainly through the senses (sensory channels) and output through the motor control of the effectors.


User cognitive aspects.Input‐Output Channels. Sight

Human vision is a highly complex activity with a rangeof physical and perceptual limitations. The sight is theprimary source of information.The sight is the main source of information for humans:75% collected and processed information is visual.



Percepția vizuală se realizează în douăetape:

‐ Receptarea fizică a stimulilor –ochiul receptează lumina, aceastaeste proiectată pe retină și estetradusă în semnale (se transformăîn energie electrică) care alcătuiesco schiță primară ce este transmisăcreierului

‐ Procesarea și interpretarea acestora


Visual perception takes place in twostages:‐ Reception of physical stimuli ‐ eye

receives light, it is projected on theretina and is translated into signals(converted to electricity) thatcreates a primary schema which istransmitted to the brain

‐ Processing and interpretation


It is important to understand the properties and thelimitations of the visual perception in order to achieve anefficient (usable) interface:• Field of view of 180o

• Size and depth (visual angle, stereoscopy, knowledge)• Color (hue, intensity, saturation), color blindness; human

sight is less sensitive to colors but more sensitive tomovement

• Brightness (luminance, contrast)


Sight in HCI

În IOC cerințele datorate percepțieivizuale sunt foarte importante înproiectarea interfețelor decomunicare cu utilizatorul.

În interfețele actuale, bazate pegrafică, tendința actuală este deînlocuire a textului cu reprezentărisimbolice ce au mai multeavantaje:

‐ Nu depind de o anumitălimbă/zonă geografică, atâta timpcât folosesc simboluri unamimcunoscute

‐ Pot transmite o cantitate mare deinformație, fiind utile mai alesaplicațiilor care ruleaza pe ecranemici (telefoane)


The HCI requirements for visualperception are very important indesigning the user interfaces forcommunication.In present, the interfaces based ongraphics trend is to replace the textwith symbolic representations whichhave several advantages:‐ do not dependent on a specific

language / geographic area, assymbols are usually known byeveryone

‐ can transmit a large amount ofinformation, which is particularlyuseful for the applications that runon small screens (mobile)

Sight in HCI

ImageryThe advantages of using images forhuman‐computer interfaces are:‐ Images can be understood by

anyone, independent of hislanguage and his degree ofreadiness

‐ Images can express a lot ofinformation in a small space (Apicture is worth a thousandwords)

‐ Images are more accurate thannatural language, which is oftenambiguous

‐ Images can have a great impacton the user

ImagisticaAvantajele folosirii imaginilor în

interfațarea om‐calculator sunturmătoarele:

‐ Imaginile pot fi ințelese deoricine, independent de limbă șigrad de pregătire

‐ Pot exprima multă informațieîntr‐un spațiu mic (O imagine facecât o mie de cuvinte)

‐ Sunt mai precise decât limbajulnatural, care este de multe oriambiguu

‐ Pot avea un mare impact asuprautilizatorului


Modelarea cognitivă aInteracțiunii om‐calculator

Pentru ca o reprezentare mentală să devină un model cognitivtrebuie să se cunoască:

‐ mulțimea de intrări posibile‐ mulțimea de ieșiri posibile‐ forma funcției care corelează intrările cu ieșirile


Ergonomia cognitivăOrganizarea și structura memoriei umane

Organizarea și structura memoriei umane reprezintă ocaracteristică importantă în ergonomia cognitivă autilizatorului, proiectarea interfețelor om‐calculatortrebuind să fie în acord cu capabilitățile și limiteleacesteia.

O trasătură caracteristică a interfețelor grafice actuale oconstituie abundența de informații prezentateutilizatorului la un moment dat.


Ergonomia cognitivăTipuri de memorie

• Memorii senzoriale (regiștrii pentrumemoria vizuală, auditivă și tactilă),persistența este de 0.2 sec pentru memoriavizuală și 2 sec. pentru memoria auditivă

• Memorie de scurtă durată – STM (shorttime memory) sau WM (working memory)

• Memorie de lungă durată – LTM (long timememory)


Ergonomia cognitivăTipuri de memorie

Informația este transferată de la stimuli către memoriade lucru (care este o concentrare a minții) față destimulii concurenți, atenția având rolul de a filtrainformația astfel transmisă.

Rata de transfer către LTM este mai mică în cazulprocesării conștiente.


Cognitive ergonomySTM

Memoria de scurtă durată poate fi văzută ca o zonă dedepozitare TEMPORARĂ de informație.

Capacitatea redusă de depozitare din STM conduce la tendințade a grupa informația. S‐a demonstrat (Miller, 1956) că STMare capacitatea de a stoca 7 (+/‐ 2) bucați de informațiesimilare. Timpul de stocare este de 20‐30 sec.


Cognitive ergonomyMemory exercise


Cognitive ergonomy

7 2 chunks of information can be held in short‐term memory at any one time!In HCI 72 means:• Never have more than seven bullets in a list• Have no more than seven options on a pull‐down menu

• Display only seven icons on a menu‐bar or tool‐bar• Place no more than seven tabs at the top of a website page


Ergonomia cognitivăSTM în HCI

Proiectanții de interfețe om‐calculator trebuie să aibă grijăsă nu supraîncarce memoria de lucru, informațiaprezentată să poată fi grupată cu ușurință în cadrul unorentități cât mai familiare.

Memoria de lucru este solicitată în timpul:‐ Derulării unui proces mental asociat cu execuția unei

sarcini de lucru, care necesită reținerea temporară (înmemoria de lucru) a unor obiective, comenzi șiparametrii

‐ Vizualizarea interfeței de prezentare care necesităreținerea temporară a controalelor/mesajelor afișate înfereastra de dialog


Ergonomia cognitivăLTM

LTM stochează:‐ Cunoștințe‐ Informații dobândite prin experiență/exercițiu‐ Reguli procedurale de comportamentDiferă de STM prin faptul că are o capacitate mare destocare, timpul de acces este mai mare însă uitareaintervine mai lent.


Cognitive ergonomy

Lont‐time memoryToday, most researchersdistinguish three long termmemory sub‐systems:• Declarative memory:

– Episodic memory : memory ofevents and experiences in aserial form (chronology)

– Semantic memory : structuredrecord of facts, concepts thatwe have acquired

• Procedural memory : “know‐how” memory (skills,procedures)

Memoria de lungă duratăExistă două tipuri de memorie:

episodică și semantică.

Memoria episodică este compusădin evenimente și experiențe într‐o formă serială, cronologică.

Memoria semantică includecunoștințele și abilitățiledobândite.

Operații în LTM: stocarea saumemorarea, uitarea și regăsireainformației.


Ergonomia cognitivăMemorarea

Repetiția asigură memorarea informației, volumulmemorat fiind direct proporțional cu timpul alocat.

Repetarea la intervale de timp este mai eficientă decâtrepetarea continuă.

Factori care facilitează memorarea: înțelegereaconceptelor memorate, asocierea cu alte conceptecunoscute, familiaritatea/familiarizarea cu informațiamemorată.


Ergonomia cognitivăReamintire și recunoaștere

Există două tipuri de regăsire:‐ Reamintire, desemnează efortul depus pentru regăsirea

informației‐ Recunoaștere, senzația pe care o avem în prezența unui

obiect familiarRecunoașterea este mai puternică decât reamintirea. De

exemplu, reamintirea unui text este mult mai greoaiedecât reproducerea semnificației acestuia.

Regăsirea înseamna nu atât reproducerea a ceea ce s‐amemorat ci mai degrabă reproducerea a ceea ce s‐ainferențiat.


Ergonomie cognitivăRegăsire în HCI

În HCI nu este suficient să reținem semnificația, trebuiesă ne reamintim exact forma a ceea ce s‐a învățat (deexemplu, comenzile trebuie să fie corecte atâtsintactic cât și lexical).

Acest lucru implică un efort din partea utilizatorului,efort care poate fi diminuat prin dezvoltarea desisteme tolerante la greșeli de scriere.

LIPSA DE PRECIZIE A MEMORIEI UMANE TREBUIE SĂ FIE COMPENSATĂ DE INTERFAȚA UTILIZATOR.


Ergonomie cognitivăRegăsire în HCI

Înocuirea liniilor de comandă cu obiecte grafice adeterminat:

‐ reducerea potențialului de erori la nivel sintactic șilexical

‐ Efortul de memorare este diminuat fiind înlocuit deefortul de recunoaștere al simbolului graficcorespunzător

Pentru ca regăsirea să fie cât mai ușoară, simbolisticaobiectelor de pe interfața grafică trebuie atentstudiată. Mihaela Colhon, ADVANCED TECHNIQUES

FOR INFOMATION PROCESSING ‐ 2017

Ergonomia cognitivăRegăsire în HCI

O simbolistică greșită poate duce la erori sau alteforme de interacțiune sub‐optimală (de exemplu,timp mare de decizie).

Ar fi de dorit ca interfața să protejeze utilizatorul deefectele de interferență contextuale!


Ergonomia cognitivă

După (Johnson, 1992) memoria nu este veridică, fiindinfluențată de contextul și capacitatea fiecărui individde înțelegere = distorsiuni în memorare.

Distorsiunile sunt generate de schemele de organizare acunoștințelor și de raționamente fiecărui individ.

Pentru a înțelege mai bine memoria umană trebuieanalizat modul în care cunoștințele suntreprezentate, structurate și utilizate.


Cognitive ergonomy

In human‐computer interface, the designer’s scope is:‐ not to overload the working memory‐ to present the information in a familiar context with

many familiar objects.This requirement must be analyzed in two situations:• Development of a mental process associated with the

execution of a task which requires temporary retention inthe working memory of some targets, commands andparameters

• Viewing an interface that requires temporary retention ofcommands and/or output the system information.



Documents

Human Computer Interaction - inf.ucv.roinf.ucv.ro/documents/ghindeanu/Curs 3.pdf · sight is less sensitive to colors but more sensitive to movement ... graphics trend is to replace