O Sistema Perceptual Humano

PROFESSOR SAMUEL RIBEIROPROFESSOR SAMUEL RIBEIRO

INTERFACE HOMEM-MÁQUINAINTERFACE HOMEM-MÁQUINA

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INTERFACE HOMEM-MÁQUINAINTERFACE HOMEM-MÁQUINA PROFESSOR SAMUKAPROFESSOR SAMUKA

Especialista em Design Digital

Escola Superior de Design Digital do Instituto Infnet

Bach. Em Sistemas de Informação

FIC

Analista de Sistemas

Contatos:

[email protected] Comunidade: IHM Profile: samuka ribeiro

FEUC

Samuel Ribeiro

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• Interdisciplinaridade: – Psicologia cognitiva

•estuda estrutura e funcionamento da mente utilizando métodos científicos

– O sistema perceptual humano


A Psicologia Cognitiva preocupa-se com a percepção, o pensamento e a memória. Ela procura explicar como as pessoas percebem as coisas e como utilizam esse conhecimento para diversas funções como raciocinar, resolver problemas, lembrar, falar etc.A principal corrente da Psicologia Cognitiva é, hoje, aquela que adota um enfoque de "processamento da informação" segundo a qual a cognição ocorre através de uma seqüência de fases (memória sensorial, memória operacional e memória permanente).Algumas áreas relacionadas com a Psicologia Cognitiva são: percepção visual e auditiva, memória, linguagem, formação de conceitos, reconhecimento de padrões, inteligência humana, inteligência artificial, representação do conhecimento, ciência da computação etc.Vale acrescentar que, enquanto o Behaviorismo está interessado no comportamento, a Psicologia Cognitiva está interessada nos processos mentais que geram esses comportamentos.Um problema ilustrativo é aquele referente à determinação da forma pela qual as pessoas formam opiniões a partir do processamento de informações incompletas ou pouco claras, de grande importância, por exemplo, para estudos de "inteligência comercial".

Psicologia cognitiva


O Modelo do Processador de Informação Humano (MPIH), é uma descrição aproximada para ajudar a prever a interação usuário-computador, com relação a comportamentos.

O modelo é constituído por um conjunto de memórias e processadores e um conjunto de princípios de operação.

Três subsistemas fazem parte e interagem no MPIH:

• O Sistema Perceptual (SP)• O Sistema Motor (SM) • Sistema Cognitivo (SC)

Psicologia cognitiva


Adaptado de Card, Moran e Newell (1983)


1) A informação sensorial captada pelos órgãos dos sentidos.

1) A informação flui para a Memória de Trabalho (MT), também chamada Memória de Curta Duração (MCD), através do Processador Perceptual (PP).

A Memória de Trabalho consiste da ativação de partes da Memória de Longa Duração (MLD), que os autores chamam de chunks. O princípio básico de operação do MPIH é o ciclo Reconhece-Age do Processador Cognitivo (PC). Logo após a apresentação física de um estímulo nas memórias perceptuais, uma representação de pelo menos parte do conteúdo da memória perceptual ocorre na Memória de Trabalho.

3) O Sistema Perceptual (SP) possui sensores e buffers associados, chamados Memória da Imagem Visual (MIV) e Memória da Imagem Auditiva (MIA), que guardam a saída do sistema sensorial enquanto ela está sendo codificada simbolicamente.

4) O Sistema Cognitivo recebe informação codificada simbolicamente na MCD e usa informaçãoarmazenada previamente na MLD para tomar decisões de como responder.

5) O Sistema Motor viabiliza a resposta. O Processador Motor (PM) é acionado pela ativação de certoschunks da Memória de Trabalho, colocando em ação conjuntos de músculos que concretizamfisicamente determinada ação.

Memórias e Processadores do modelo são descritos por parâmetros. Os parâmetros principais da memória são: • Capacidade de armazenamento em itens (u)• Tempo de desbotamento de um item (d) • Tipo do código utilizado na gravação: - físico, acústico, visual, semântico (k).

O parâmetro principal do processador é o tempo de ciclo (t).


O SISTEMA PERCEPTUAL

O Sistema Perceptual transporta sensações do mundo físico, detectadas por sistemas sensoriais do corpo e os transforma em representações internas.



O Sistema Óptico Ocular é formado por um complexo esquema fisiológico o qual permite interpretar não somente a sensação de Cor, mas também a profundidade, textura, movimento etc.

O qual é formado basicamente pelos globos oculares, nervos ópticos, corpos geniculares laterais e as áreas de visões. Uma das características deste Sistema é a sua duplicidade, por exemplo, que permite Exibições Estéreo-dinâmicas possibilitando a insinuação de profundidade esteroscópica constituída pelas diferenças relativas ou disparidades entre as partes das imagens disponíveis nos dois olhos.

A parte deste Modelo fisiológico que traduz os raios luminosos em impulsos (sinais químicos) a serem interpretados pelo cérebro são denominados globos oculares (receptores das imagens) os quais são formados pela córnea, íris, retina etc. A retina, por sua vez, é uma membrana ocular interna, em que estão as células nervosas (bastonetes e cones) que recebem os estímulos luminosos, e onde se projetam as imagens produzidas pelo sistema óptico ocular.

A retina é sensível à luz e registra sua intensidade, comprimento de onda e distribuição espacial. Embora o olho tome a cena visual em quase meio hemisfério o detalhe da cena é obtido somente em uma região estreita, de dois graus, chamada fóvea. O restante da retina provê visão periférica, necessária para Orientação.

Sistema Óptico



Sistema Óptico


Sistema Auditivo


A audição é um dos cinco sentidos básicos cuja função é captar os sons existentes no meio em que vivemos e enviá-los ao córtex cerebral. Os sons ou barulhos são originados pelas ondas sonoras liberadas no ar sofrendo compressão e descompressão. Devido às diferenças na freqüência de cada onda sonora ouvimos diferentes sons.

A orelha é um órgão sensível que capta as ondas sonoras para que nosso organismo inicie o processo de percepção e interpretação do som.

Ao entrar pelo canal auditivo as ondas sonoras fazem com que ocorram vibrações nos tímpanos (membrana timpânica) que é uma pele fina e rígida que divide o canal auditivo e o ouvido médio. Os tímpanos também são os únicos elementos sensitivos do ouvido já que os outros elementos apenas repassam as informações interpretadas por ele.


Sistema Auditivo


O ouvido médio, juntamente com a garganta, controla a pressão do ar que chega aos tímpanos fazendo com que esse consiga se movimentar para frente e para traz. O ouvido médio e a garganta são ligados pela tuba auditiva ou trompa de Eustáquio e ao receberem o ar esses o liberam para os tímpanos fazendo com que a pressão do ar seja igual. Após esse procedimento as ondas sonoras passam a ser levadas ao córtex cerebral pela cóclea, tubo ósseo cheio de líquido que são empurrados pelos ossículos. Os ossículos do ouvido interno são três pequenos ossos alinhados que fazem ligação do ouvido interno com os tímpanos, os ossos martelo, bigorna e estribo. Esses ligados entre si se movimentam de acordo com a pressão do ar recebida no tímpano agindo como ampliadores de força.

Na cóclea, se localiza o órgão de Corti, local cheio de células ciliares que se movem a partir da força enérgica enviando um impulso elétrico ao nervo da cóclea. O nervo da cóclea envia os impulsos ao córtex cerebral para ser interpretado determinando o tom de cada som.


Sistema Auditivo


• Físico:-ouvido externo: transmite as ondas como vibrações para o interno

- ouvido médio: protege o interno e amplifica o som

-ouvido interno: liberta transmissores químicos e causa impulsos

ao nervo auditivo

• Som:- altura: forma como o ouvido humano percebe a freqüência dos sons

-intensidade: percepção da amplitude da onda sonora

- timbre: tipo ou qualidade de um som


Sistema Auditivo


Audição

• Ouvido humano detecta freqüências dos 20Hz aos 15kHz

- Maior precisão a distinguir altas freqüências

• O sistema auditivo filtra os sons conseguimos ouvir sons sobre ruído de fundo

por exemplo do fenômeno cocktail party


O SISTEMA MOTOR

Toque:• Fornece feedback importante sobre o ambiente• Pode ser o sentido central para invisuais• Algumas áreas mais sensíveis que outras (ex.: dedos)• Ergonomia: - percepção da posição do corpo afeta o conforto e desempenho

Movimento:• Tempo de resposta ao estímulo: tempo de reação + tempo de movimento• Tempo de movimento: depende da idade, forma física, etc.• Tempo de reação: depende do tipo de estímulo:- visual ~ 200 ms- auditivo ~150 ms- dor ~700 ms• Aumento do tempo de reação diminui a precisão do utilizador não-experiente mas não do utilizador experiente



O SISTEMA MOTOR

Conforme descrição do ciclo de operações no MPIH, após processamento perceptual e cognitivo, pensamento é finalmente traduzido em ação pela ativação de padrões de músculos voluntários que são arranjados em pares antagônicos disparados um após o outro em seqüência. Para usuários de computador, os sistemas braço-mão-dedo e cabeça-olho são exemplos de conjuntos desses músculos capazes de responder a impulso nervoso.



O SISTEMA COGNITIVO

Nas tarefas mais simples, o Sistema Cognitivo (SC) serve meramente para conectar entradas do Sistema Perceptual para saídas corretas do Sistema Motor.

Entretanto, a maioria das tarefas realizadas pelo humano envolve de forma complexa aprendizado, recuperação de fatos e resolução de problemas. Existem duas memórias associadas ao SC no MPIH, que formam as basespara o entendimento de estratégias e teorias em IHC são elas:

• Memória de Curta-Duração (MCD)• Memória de Longa Duração (MLD).

Grosseiramente a MCD é usada para armazenar informação sob consideração no momento de determinada atividade e a MLD é usada para armazenar informação a ser acessada em longo prazo.


O SISTEMA COGNITIVO

Entrevista jornal hoje:

Confira AQUI

http://jornalhoje.globo.com/JHoje/0,19125,VJS0-3076-20080226-317026,00.html


O SISTEMA COGNITIVO

A Memória de Curta Duração, ou Memória de Trabalho armazena os produtos intermediários do pensamento e as representações produzidas pelo Sistema Perceptual. Estruturalmente consiste de um subconjunto de elementos da Memória de Longa Duração que se tornaram ativados.

Funcionalmente é onde as operações mentais obtém seus operandos, e deixam seus resultados intermediários. O tipo predominante de código é o simbólico, diferentemente das MIV e MIA.

Conceitualmente a MCD é constituída de chunks: elementos ativados da MLD, que podem ser organizados em unidades maiores.

O chunk é função tanto do usuário quanto da tarefa que ele tem para realizar, uma vez tratar-se de ativação de sua MLD.


O SISTEMA COGNITIVO

Por exemplo, a seqüência das letras a seguir H-I-C-S-A-U-I-W-M-P lidas sem qualquer diferença de entonação e de intervalo pode ser difícil para um ouvinte lembrar.

Já a seqüência I-H-C-U-S-A-W-I-M-P, composta das mesmas letras em outra ordem poderão ser facilmente reproduzidas pelo ouvinte. Por que? Para uma certa população de ouvintes, a segunda seqüência representa apenas 3 chunks a serem lembrados (IHC, USA, WIMP) em vez de 10...

Chunks podem estar relacionados a outros chunks.

Quando um chunk na MLD é ativado, a ativação se espalha aos chunks relacionados em vários níveis, conceitualmente como numa rede semântica. Há interferência de novos chunks com os antigos.


A Memória de Longa Duração armazena a massa de conhecimento do usuário: fatos, procedimentos, história, etc. Conceitualmente pode ser entendida no modelo como uma rede de chunks acessados de forma associativa a partir da MCD ou Memória de Trabalho. O parâmetro de desbotamento tem valor infinito; teoricamente não há o “apagar” da MLD. Entretanto, a recuperação de um chunk da MLD pode falhar

O SISTEMA COGNITIVO


quando, por exemplo, associações não puderem ser encontradas, ou quando houver interferências entre associações de chunks.

O tipo de código predominante na MLD é o semântico. Quando a informação da MCD torna-se parte da MLD, a maneira como ela é codificada determina quais pistas serão efetivas na recuperação daquela informação mais tarde.

O SISTEMA COGNITIVO





Princípio n. 0: O Ciclo de Reconhecimento Ação do Processador Cognitivo•Em cada ciclo do processador cognitivo, o conteúdo da memória de trabalho inicia ações associativamente ligadas à memória de longa duração, estas ações por sua vez modificam o conteúdo da memória de trabalho.

Princípio n. 1: O Princípio da Proporcionalidade da Variação do Processador Perceptual.O tempo de ciclo do processador perceptual (P) varia inversamente com a intensidade dos estímulos

Princípio n. 2: Princípio da especificidade da codificação.Operações de codificação específicas realizadas sobre o que é percebido determinam o que é armazenado, e o que é armazenado determina que pistas de recuperação são efetivas em prover acesso ao que é armazenado.

Princípio n. 3: Princípio da DiscriminaçãoA dificuldade da recuperação da memória é determinada pelos candidatosque existem na memória relativos às pistas para recuperação.

O SISTEMA COGNITIVO


O princípio n. 3 sugere que, embora presente fisicamente na memória, informação pode ser “perdida” funcionalmente. Algumas propriedades associadas à MLD, relevantes ao entendimento do MPIH podem ser observadas: quanto mais associações um item tiver, maior será a probabilidade de ser recuperado; itens de informação não são armazenados na MLD diretamente.

A probabilidade de um item ser armazenado na MLD e associado de modo a ser recuperado aumenta com o seu tempo de residência na MCD.

Embora a recuperação de um item da MLD nem sempre seja bem sucedida, quando tempos grandes estão disponíveis para a busca, estratégias podem ser usadas para investigar a MLD. Experimento3 reportado em Card et al. (1983) envolvia sujeitos que tinham que lembrar dos nomes de colegas de classe, depois de 7 anos de conclusão do 2o grau.

Os resultados mostraram que mesmo depois de 10 horas alguns sujeitos ainda estavam recuperando nomes. As estratégias usadas foram as mais variadas: desde a lembrança da posição espacial dos colegas na classe, lembrança de sub-grupos, até nomes em ordem alfabética, faces, etc. Muitos nomes foram também “fabricados”, não fazendo parte da lista real, o que sugere o nível de interferência na MLD.

O SISTEMA COGNITIVO


O MPIH enquanto modelo é uma aproximação bastante boa para ser útil na análise e entendimento de opções de design e de periféricos envolvendo operações sensório motoras e cognitivas do usuário.

Um experimento bastante interessante reportado em Card et al (1983) analisa, por exemplo, a performance de usuários na tarefa de seleção de texto em diferentes tipos de periféricos, mais especificamente mouse, joystick, step keys e text keys. Veremos mais adianteo GOMS: um modelo usado no design e avaliação da interação H-C, derivado diretamente do MPIH através de seus componentes e princípios de operação. Das muitas definições e conceituações para interface que abordamos, Laurel (1990) apresenta uma definição para o conceito de interface como uma superfície de contato que reflete as qualidades físicas das partes que interagem entre si (grifo nosso). Portanto, enquanto os modelos que a Psicologia nos oferece são importantes para entendermos nosso comportamento com relação aos artefatos criados pela nossa cultura, conhecer os mecanismos subjacentes ao processamento perceptual, cognitivo, motor, e a memória humana é fundamental ao estudo de interfaces. Nas próximas aulas estaremos estudando principalmente a percepção humana e as bases neurais da memória.

O SISTEMA COGNITIVO


EXEMPLO:Considere a situação onde um usuário deve aprender a usar um novo editor de textos, orientado a comandos, idêntico a um usado anteriormente, exceto pelos nomes dos comandos (ERASE em vez de DELETE, por exemplo).

Depois de algum tempo, qual será a facilidade ou dificuldade em retornar ao uso do editor antigo?Trata-se de uma questão associada à recuperação de informação da MLD e os princípios 2 e 3 aplicam-se neste caso. De acordo com o modelo, a dificuldade em lembrar depende da interferência na MLD, isto é, de quais outros itens podem ser recuperados pelas mesmas pistas.

Conforme o usuário acumula novos chunks na MLD, torna-se mais difícil recuperar chunks velhos que são semanticamente similares aos novos, uma vez que a codificação na MLD usa código semântico. Oleitor que já experimentou várias ferramentas computacionais similares já deve ter experimentado essa dificuldade.

O SISTEMA COGNITIVO


Exercícios


A seguir cenas dos próximos capítulos


Cenas dos próximos capítulos

• Mecanismos da percepção humana


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O significado das coisas não está nas coisas em si, mas sim em nossa atitude com relação a elas.

(Antoine de Saint-Exupéry) *

* Só pra terminar com uma frase de efeito (rs)


Obrigado!


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