Эргономические аспекты взаимодействия человека и компьютера

ЭРГОНОМИЧЕСКИЕ  АСПЕКТЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЧЕЛОВЕКА И КОМПЬЮТЕРА 
     

Jean-Marc Robert   

Вступление 
Разработка эффективных интерфейсов для компьютерных систем является основным принципом усовершенствования взаимодействия человека и компьютера.

 
Интерфейс может определяться как  сумма компонентов аппаратного  и программного обеспечения, посредством  которых управляется система, а  пользователи, в свою очередь, получают информацию относительно ее состояния. Компоненты аппаратного обеспечения включают устройства ввода данных и печатающие устройства (например, клавиатура, мышь), информационно-отображающие устройства (например, экраны, акустические системы), а также документацию и инструкции по эксплуатации для пользователей. Компоненты программного обеспечения включают командное меню, пиктограммы, окошки, информационную обратную связь, системы передвижения, сообщения и т.д. Компоненты программного и аппаратного обеспечения могут быть настолько тесно связаны, что являются неразделимыми (например, функциональные клавиши на клавиатурах). Интерфейс включает в себя все, что пользователь воспринимает, понимает и чем может пользоваться при взаимодействии с компьютером (Моран, 1981). Другими словами, он является решающим и определяющим фактором взаимодействия между человеком и машиной.  
 
Исследования, касающиеся интерфейсов, направлены на усовершенствование практичности, доступности, эксплуатационных качеств и безопасности, а также пригодности интерфейса. Для этих целей практичность определяется со ссылкой на выполняемые задачи. Пригодная система содержит функции, необходимые для завершения задач, на которые делается запрос пользователям для их выполнения (например, письмо, составление чертежей, выполнение расчетов, программирование). Доступность является критерием способности интерфейса позволять нескольким категориям пользователей, - особенно страдающих физическими недостатками и тем, кто работает в географически изолированных зонах, при постоянном движении или с занятыми руками - использовать систему для осуществления своей деятельности. Эксплутационные качества, рассматриваемые здесь больше с точки зрения человека, чем с технической точки зрения, являются критерием степени повышения эффективности, с которой пользователи выполняют свою работу. Речь идет о действии макросов, сокращениях меню и интеллектуальных факторах программного обеспечения. Безопасность системы определяется степенью, до которой интерфейс позволяет пользователям выполнять свою работу без риска несчастного случая, связанного с человеком, оборудованием, данными, окружающей средой, или без ущерба для каждого из них. И, наконец, пригодность определяется легкостью изучения системы и пользования ею. Кроме того, она включает также практичность и эксплуатационные качества системы, описанные выше.  
 
Элементы конструкции интерфейса 
После изобретения операционной системы с разделением времени в 1963 году, и особенно после того, как в 1978 году был изобретен микрокомпьютер, началось бурное развитие интерфейсов, обеспечивающих связь человека с компьютером (смотри Гэйнес и Шоу, 1986 для истории). Стимулом для такого развития послужили три фактора, действующих одновременно:  
     

Во-первых, очень  быстрая эволюция компьютерной технологии, успешное развитие электротехники, физики и теории вычислительных систем стали  основным фактором развития интерфейса пользователя. В результате появились  компьютеры с постоянно увеличивающейся  мощностью и скоростью, с высокими возможностями памяти, графическими экранами с высокой разрешающей  способностью и более естественными  приспособлениями для указания решения, позволяющими выполнять непосредственное манипулирование (например, мышь, шарнирные  манипуляторы). Эти технологии также  стали причиной выхода из строя микропроцессоров. Они являлись базисом для интерфейсов  характерных для 60-х и 70-х годов, графических интерфейсов конца 70-х  годов и для мульти- и гипермедийных интерфейсов, появившихся во второй половине 80-х годов, на основе виртуальной действительности, или использующих множество технологий распознавания через переменные входы (например, голос, почерк и определение направления). На протяжении последних нескольких лет в этих областях проводились значительные исследования (Ватерворт и Чигнель, 1989; Реингольд, 1991). Сопутствующим прогрессу фактором стало развитие более усовершенствованных инструментальных средств программного обеспечения для конструкции интерфейсов (например, системы кадрирования, графические библиотеки объектов, системы макетирования), которые в значительной степени сокращают время, требуемое для разработки интерфейсов.  
 
Во-вторых, пользователи компьютерных систем играют большую роль в разработке эффективных интерфейсов. Для этого существуют три причины. Первая: современные пользователи не являются инженерами или научными работниками, как пользователи первых компьютеров. Поэтому они требуют, чтобы системы были достаточно легки в обучении и использовании. Вторая: возраст, пол, язык, культура, обучение, опыт, навыки, мотивация и интерес индивидуальных пользователей являются достаточно разными. А посему интерфейсы должны быть более гибкими и лучше адаптироваться к ряду потребностей и вероятностей. И, наконец, пользователи работают в различных секторах экономики и выполняют достаточно разнообразный спектр задач. А посему, разработчики интерфейсов должны постоянно повышать качество своих интерфейсов.  
 
И последнее, рост конкурентоспособности рынка и уровня безопасности благоприятствуют разработке более совершенных интерфейсов. Озабоченность разработчиков обусловлена двумя тенденциями: с одной стороны - изготовители программного обеспечения, старающиеся сократить расходы и в то же время сохранить отличительные особенности продукции, что отвечало бы их рыночным целям, а с другой стороны - пользователи, для которых программное обеспечение является средством предложения конкурентоспособных продуктов и сервиса клиентов. Для обеих групп эффективные интерфейсы предлагают ряд преимуществ: 
 
Для изготовителей программного обеспечения:

· Улучшенное представление  продукта

· Повышенный спрос  на продукт 

· Более короткое время обучения

· Более низкие требования к сервису после  продажи

· Твердая основа, на которой происходит развитие серийного  производства продукта

· Снижение риска  ошибок и несчастных случаев 

· Сокращение количества документации. 
 
Для пользователей:

· Более короткое время  обучения

· Повышенная общая  применяемость навыков 

· Возросшая  автономия при использовании  системы 

· Снижение количества времени, необходимого для выполнения задачи

· Уменьшение количества ошибок

· Возросшее  удовлетворение от работы. 
 
Эффективные интерфейсы могут в значительной степени улучшить здоровье и продуктивность пользователей одновременно с улучшением качества и сокращением затрат на их обучение. Это, однако, потребует, чтобы конструкция интерфейса и оценка эргономических и практических стандартов стали руководящими корпоративными принципами основных изготовителей систем или международных стандартов. По прошествии лет, было накоплено впечатляющее количество эргономических принципов и правил, относящихся к конструкции интерфейсов (Скапин, 1986; Смит и Мозиер, 1986; Маршалл, Нельсон и Гардинер, 1987; Браун, 1988). Совокупность множества дисциплин охватывает все аспекты графических интерфейсов и интерфейсов с режимом использования символов, так же как и критерии оценки интерфейсов. Хотя конкретное применение порой ставит некоторые проблемы, например, неточная терминология, неадекватная информация об условиях использования и, несоответствующее описание, тем не менее, данный режим остается ценным источником для конструкции и оценки интерфейса.  
 
 
Кроме того, основные изготовители программного обеспечения разработали свои собственные руководства и внутренние стандарты для конструкции интерфейса. Данные руководства приведены в следующих документах: 
     

· Руководство компании APPLE по взаимодействию человека с интерфейсом  (1987)

· Открытый взгляд ("Сан", 1990)

· Руководство OSF/Motif Style (1990)

· Руководство IBM по общему доступу пользователей к конструкции интерфейса (1991)

· Рекомендация IBM по усовершенствованной конструкции интерфейса (1991)

· Интерфейс WINDOWS: Руководство по применению конструкции (Майкрософт, 1992) 
 
В данных руководствах осуществляется попытка упростить разработку интерфейса путем распределения минимального уровня единообразия и постоянства между интерфейсами, используемыми на одной и той же компьютерной платформе. Они являются точными, подробными и достаточно исчерпывающими в некоторых отношениях и предлагают дополнительные преимущества к тем, которые уже хорошо известны, доступны и широко используются. Они являются, фактически, проектными стандартами, используемыми разработчиками, и по этой причине - необходимыми.  
 
Более того, стандарты Международной Организации по Стандартизации (МОС) также являются ценными источниками информации относительно проектирования и оценки интерфейса. Данные стандарты, прежде всего, имеют отношение к обеспечению единообразия через интерфейсы, независимо от платформ и областей применения. Они разрабатывались при взаимодействии с агентствами по национальной стандартизации, и после широкого обсуждения с исследователями, разработчиками и изготовителями. Основным стандартом МОС по проектированию интерфейсов является стандарт МОС 9241, который описывает эргономические требования для устройств визуального отображения информации. Он включает в себя 17 разделов. Например, разделы 14, 15, 16 и 17 описывают четыре типа меню - диалог между человеком и компьютером, языки команд, непосредственное манипулирование и формы. Стандарты МОС должны иметь приоритет перед другими руководствами и принципами конструирования.  
 
Философия подхода к проектированию, сфокусированная на пользователе 
Гоулд и Левис (1983) предложили философию подхода к проектированию, сфокусированную на пользователе устройств видеоотображения. Ее четыре принципа включают в себя: 
 
1. Непосредственное и непрерывное внимание к пользователям. Поддерживается непосредственный контакт с пользователями для лучшего осознания их характеристик и задач.  
2. Интегрированная конструкция. Все аспекты простоты использования (например, интерфейс, руководства по эксплуатации, вспомогательные системы) разрабатываются параллельно и обеспечиваются централизованным контролем.  
3. Непосредственная и непрерывная оценка со стороны пользователей. Пользователи испытывают интерфейсы или прототипы на ранней стадии проектирования в искусственно созданных рабочих условиях. Эксплутационные качества и противодействия определяются качественно и количественно.  
4. Повторяющаяся конструкция. Система модифицируется на основании результатов оценки и повторного цикла оценки.  
Дальнейшее подробное пояснение этих принципов дано у Гоулда (1988). Уместно будет добавить, что после их опубликования в 1985 году, спустя пятнадцать лет они остались такими же, из-за неспособности прогнозирования эффективности интерфейсов при отсутствии испытаний, проводимых пользователями. Эти принципы легли в основу циклов, разработанных с учетом замечаний пользователей. В последние годы эти разработки предлагаются несколькими авторами (Гоулд, 1988; Мантей и Теори, 1989; Мэйхью, 1992; Нильсен, 1992; Роберт и Фисет, 1992).  
В последующей части данной статьи будут проанализированы пять стадий цикла разработки, которые служат для определения эффективности окончательного интерфейса.

Анализ  задачи  
Эргономический анализ задачи является одной из опор конструкции интерфейса. По существу, он является процессом, по которому дается разъяснение ответственности и видов деятельности пользователей. В свою очередь, это позволяет интерфейсам быть совместимыми с характеристиками задач, намеченных пользователями. Имеется два аспекта для любой из данных задач: 
 
1. Номинальная задача, соответствующая формальному определению организации задачи. Она подразумевают цели, процедуры, контроль качества, стандарты и инструменты.  
2. Реальная задача, соответствующая решениям и поведению пользователей, необходимых для выполнения номинальной задачи.  
Промежуток между номинальной и реальной задачами является неизбежным, а результаты неудачи при выполнении номинальных задач учитывают изменения и непредвиденные обстоятельства в ходе выполнения работы, также как и различия в мысленном представлении пользователями своей работы. Анализ номинальной задачи является недостаточным для полного понимания деятельности пользователей.  
 
Анализ деятельности исследует различные элементы, такие как цели работы, тип выполняемых операций, их временную организацию (последовательную, параллельную) и частоту, предполагаемые операционные режимы, решения, источники возникновения трудностей, ошибки и режимы восстановления. Данный анализ показывает различные операции, выполняемые для завершения выполнения задачи (обнаружение, поиск, сравнение, оценка, решение, расчет, ожидание), манипулируемые объекты (например, при определении контроля, температуры, давления, расхода, объема процесса), а так же отношения между операторами и объектами. Контекст, в котором выполняется задача, обуславливает эти отношения. Эти данные являются неотъемлемыми для определения и организации будущих особенностей системы.  
 
По своим основным принципам анализ задачи состоит из сбора, компиляции и анализа данных. Данное действие может выполняться предварительно, во время или после компьютеризации задачи. Во всех случаях это обеспечивает существенные возможности руководства для оценки и конструкции интерфейса. Анализ задачи всегда относится к реальной задаче, хотя так же можно исследовать и будущие задачи посредством моделирования или испытания прототипа. При использовании до компьютеризации он исследует "внутренние задачи" (т.е. задачи, находящиеся внутри компьютера), выполняемые при использовании существующих рабочих инструментов (Моран, 1983). Данный тип анализа приемлем, даже если предполагается, что компьютеризация явится результатом основной задачей модификации, так как она проясняет сущность и логику задачи, методики работы, терминологию, операций и задач, рабочих инструментов и источников возникновения трудностей. При таком течении действий анализ предоставляет данные, необходимые для оптимизации и компьютеризации задачи.  
 
Анализ задачи, выполняемый во время компьютеризации, фокусируется на "внутренних задачах", представляемых компьютерной системой. Прототипы системы на этой стадии используются для сбора данных. Фокус сосредоточен на тех же моментах, которые рассматривались на предыдущей стадии, но с точки зрения процесса компьютеризации.