Эргономические аспекты взаимодействия человека и компьютера

Следуя компьютеризации  задачи, анализ задачи так же направлен  на исследование внутренних задач, но теперь анализ сфокусирован на окончательной  компьютерной системе. Данный тип анализа  часто выполняется для определения  оценки существующих интерфейсов или  как часть проектирования новых  интерфейсов.  
 
Анализ иерархии задач является общим методом в познавательной эргономике, которая подтвердила существенную полезность в широком разнообразии областей применения, включая конструирование интерфейса (Шеферд, 1989). Он состоит из раздела задач (или основных целей), включенных в подзадачи, каждая из которых может в дальнейшем подразделяться, пока не будет достигнут требуемый уровень подробности. Если данные собираются непосредственно от пользователей (например, посредством интервью, применения голоса), иерархический раздел может обеспечивать отображение умственного соответствия пользователей выполняемой задаче. Результаты анализа могут представляться в виде древовидной схемы или таблицы, каждый формат которой имеет свои преимущества и недостатки. 
 
Анализ пользователей 
Другой опорой конструкции интерфейса является анализ характеристик пользователя. Исследуемые характеристики могут касаться таких аспектов, как возраст, пол, язык, культура, обучение, технические или относящиеся к компьютеру данные, навыки и мотивация. Изменения в данных личностных факторах определяют различия внутри и между группами пользователей. Одним из ключевых принципов конструирования интерфейсов, таким образом, является то, что не существует такого понятия, как средний пользователь. Вместо этого должны подразумеваться различные группы пользователей и их характеристики. Принятие участия представителей каждой группы в процессах конструирования интерфейсов и их оценки должны поощряться.  
 
С другой стороны, технические приемы, взятые из психологии, эргономики и познавательного проектирования, могут использоваться для показа информации касающейся характеристик пользователя, относящихся к восприятию, памяти, познавательному преобразованию данных из одной формы в другую, принятия решений и обучения (Викенс, 1992). Не вызывает сомнений, что единственным способом разработки интерфейсов, которые в действительности являются совместимыми с пользователями, является учет воздействия отличительных признаков в данных факторах на способности, пределы и методы работы пользователей.  
 
Эргономика исследует интерфейсы, почти исключительно акцентируя внимание на восприятии, познавательных и двигательных навыках, а не на эмоциональных, социальных факторах или отношении к работе; хотя разработки, касающиеся последних факторов становятся все более популярными. (Для более полной информации по поводу человеческих факторов как информационно-обрабатывающих систем см. Расмуссен, 1986; для обзора факторов, связанных с пользователем, с целью рассмотрения того, когда проектируются интерфейсы, см. Тимблеби, 1990 и Мэйхью, 1992). В следующих параграфах представлен обзор четырех основных характеристик, связанных с пользователем, которые должны приниматься во внимание во время проектирования интерфейса.

Умственное  отображение 
Конструкция систем умственных моделей, применяемых пользователями, отображает способ, по которому они воспринимают и истолковывают эти системы. Таким образом, эти модели изменяются в зависимости от знаний и опыта пользователей (Хаткинс, 1989). Для того, чтобы свести к минимуму кривую изучения и облегчить использование системы, концептуальная модель, на которой основывается система, должна быть похожей на ее умственное отображение. Однако, необходимо признать, что эти две модели никогда не являются идентичными. Умственная модель характеризуется тем, что она является личностной (Рич, 1983), незавершенной, изменяющейся от одной части системы к другой, с возможными ошибками по некоторым пунктам и в постоянно развивающейся. Она играет меньшую роль в выполнении обычных задач, но большую - в выполнении неординарных задач и во время диагностики проблем (Янг, 1981). Что касается последних, то роль пользователя здесь усложнена, поскольку адекватная умственная модель отсутствует. Необходимой задачей для разработчиков интерфейса является проектирование систем, взаимодействие которых с пользователями, убедит последних создать модели, подобные концептуальной модели системы.  
 
Обучение 
Аналогия играет значительную роль в обучении пользователя (Румеларт и Норман, 1983). По этой причине использование соответствующих аналогий или метафор при изучении интерфейсов облегчает обучение путем сведения к минимуму передачи знаний от известных ситуаций или систем. Аналогии и метафоры играют роль во многих участках интерфейса, включая наименования команд и меню, символов, пиктограмм, кодов (например, форма, цвет) и сообщений. По существу, они в большей степени способствуют созданию наиболее естественных и понятных пользователю интерфейсов. С другой стороны, если они не относятся к делу, они могут быть помехой для пользователей (Халасц и Моран, 1982). Примером метафор, используемых в графических интерфейсах, могут служить рабочий стол и, реже используемое понятие - комната.  
 
Обычно пользователи предпочитают изучать новые программные обеспечения путем их непосредственного использования, а не считывания или посещения курсов - они предпочитают изучение на основе действия, в котором они принимают познавательное участие. Однако такой тип обучения, представляет ряд проблем для пользователей (Кэррол и Россон, 1988; Роберт, 1989). Он требует конструкции интерфейса, которая является совместимой, ясной, постоянной, гибкой, естественной и устойчивой к ошибкам, а также имеющей набор особенностей, которые обеспечивают простоту использования, обратную связь, вспомогательные системы, вспомогательные средства передвижения между объектами в базах данных и обработку ошибок (в данном контексте "ошибки" относятся к действиям, которые пользователи желают отменить). Эффективные интерфейсы дают пользователям некоторую автономию во время исследования.  
 
Совершенствование знаний 
Знания пользователя развиваются по мере возрастания опыта, но имеют тенденцию к быстрому сглаживанию. Это означает, что интерфейсы должны быть гибкими и одновременно способными реагировать на потребности пользователей с различным уровнем знаний. В идеале они также должны быть чувствительными к обстановке и обеспечивать личностную помощь. Система EdCoach, которую разработали Десмараис, Гироукс и Ларохелль (1993), как раз является таким интерфейсом. Хотя классификация пользователей по категориям: начинающие, со средними знаниями и эксперты, является неадекватной с точки зрения цели проекта интерфейса, так как эти определения являются довольно статичными, и не рассматриваются как индивидуальные изменения. Теперь имеется информационная технология, способная реагировать на требования различных типов пользователей, хотя и на исследовательском, а не на коммерческом уровне (Еган, 1988). Нынешний ряд систем, осуществляющих оказание поддержки в отношении эксплуатационных качеств, предлагает интенсивную разработку этих систем в ближайшие годы.  
 
Неизбежные ошибки 
В конечном счете, нужно признать, что при использовании систем пользователи делают ошибки, независимо от их уровня профессионализма и качества системы. Недавнее исследование, проведенное в Германии Бродбеком и др. (1993), показало, что по крайней мере 10% времени, затраченного конторскими работниками при работе на компьютере, относится к контролю ошибок. Одной из причин ошибок является уверенность пользователей в отношении корректировки, а не методов предотвращения (Рид, 1982). Пользователи предпочитают действовать быстро и допускают ошибки, которые они должны последовательно исправлять, а не работать медленнее, избегая ошибок. Необходимо, чтобы эти соображения принимались во внимание при проектировании интерфейсов взаимодействия человека с компьютером. Кроме того, системы должны быть устойчивыми в отношении ошибок и включать эффективный контроль ошибок (Левис и Норман, 1986).

Анализ  требований 
Анализ требований является подробной частью цикла развития Роберта и Фисета (1992). Он соответствует функциональному анализу Нельсена и включается в другие стадии (анализ задачи, пользователя или требований), описанные другими авторами. Он состоит из идентификации, анализа и организации всех требований, которые могут удовлетворить компьютерную систему. Идентификация особенностей, добавляемых к системе, происходит во время данного процесса. Анализ задачи и пользователя, представленный выше, должен помогать определить множество требований, но может и подтверждать неадекватность для определения новых требований, исходящих из внедрения новых технологий или правил (например, техника безопасности). Анализ требований восполняет этот пробел.  
 
Анализ требований осуществляется тем же способом, что и функциональный анализ продукции. Он требует участия группы людей, заинтересованных в конечном продукте и имеющих дополнительное обучение, профессиональный опыт или опыт работы. Эта группа может включать будущих пользователей системы, контролеров, экспертов в определенной области и, если требуется, специалистов по обучению, организации и безопасности работы. Может также выполняться обзор научной и технической литературы в определенной области применения для упрочнения текущего состояния мастерства. Также могут исследоваться конкурентоспособные системы, используемые в подобных или смежных областях. Различные требования, определяемые данным анализом, затем классифицируются, взвешиваются и представляются в формате, соответствующем для использования во всех отношениях цикла разработки.  
 
Макетирование 
Макетирование является частью цикла разработки большинства интерфейсов и состоит из предварительного документа или электронной модели (или прототипа) интерфейса. Существует несколько книг о роли макетирования при взаимодействии человека с компьютером (Вилсон и Розенберг, 1988; Хартсон и Смит, 1991; Прис и др., 1994).  
 
Макетирование является почти обязательным, так как: 
     

1. У пользователей  возникают трудности в оценке  интерфейсов на основе функциональных  спецификаций - описание интерфейса  является слишком отдаленным  от реального интерфейса, а оценка - слишком абстрактной. Применение  прототипов является полезным  действием, так как они позволяют  пользователям видеть и использовать  интерфейс и непосредственно  оценивать его полезность и  практичность.

2. Практически  невозможно создать адекватный  интерфейс с первой попытки.  Интерфейсы должны тестироваться  пользователями и модифицироваться, при чем неоднократно. Для преодоления этой проблемы документ или интерактивные прототипы, которые могут испытываться, модифицируются или бракуются, и модернизируются в отношении качества, пока не достигается удовлетворительная версия. Такой процесс является в значительной степени менее дорогостоящим, чем работа над реальными интерфейсами.  
 
С точки зрения группы по разработке, макетирование имеет несколько преимуществ. Прототипы позволяют интегрировать и визуализировать элементы интерфейса на ранней стадии проектирования, быстро идентифицировать детальные проблемы, производить конкретный и общий предмет обсуждения в группе по разработке и во время обсуждения с клиентами, а также просто иллюстрировать альтернативные решения с целью сравнения и внутренней оценки интерфейса. Наиболее важным преимуществом, однако, является возможность пользователей, оценивать прототипы.  
 
Недорогие и очень мощные инструментальные программные средства для создания прототипов выпускаются на коммерческой основе для множества платформ, включая микрокомпьютеры (например, Visual Basic и Visual С++ (Microsoft Corp.), UIM/X (Visual Edge Software, HyperCard (Apple Computer), SVT (SVT Soft Inc.)). Свободно имеющиеся и относительно легкие в изучении, они широко распространяются среди разработчиков и оценщиков систем.  
 
Интеграция макетирования полностью изменила процесс разработки интерфейса. На основе быстроты и гибкости, с которой могут выполняться прототипы, разработчики теперь стремятся к сокращению предварительных анализов задач, пользователей и требований, а так же к компенсированию этих аналитических недостатков, путем принятия более длительных циклов оценки. Это означает, что тестирование на пригодность будет выявлять проблемы, и что более экономично продлевать период оценивания, чем тратить время на предварительный анализ.  
 
Оценка интерфейсов 
Оценка интерфейсов пользователем является обязательным и эффективным способом для улучшения пригодности и полезности (Нильсен, 1993). Интерфейс почти всегда оценивается в электронной форме, хотя бумажные прототипы могут также подвергаться испытанию. Оценка является повторяющимся процессом и частью оценочно-модификационного цикла, который продолжается до тех пор, пока интерфейс не будет признан приемлемым. Оценка может выполняться на рабочем месте или в лабораториях по пригодности (см. специальное издание Технологии Поведения и Информации (1994) для описания нескольких лабораторий по пригодности).  
 
Некоторые методы оценки интерфейсов не вовлекают пользователей; они могут использоваться  как дополнение к оценке пользователя (Карат, 1988; Нильсен, 1993; Нильсен и Мак, 1994). Относительно общий пример таких методов состоит из использования критериев, таких как совместимость, постоянство, зрительная четкость, подробный контроль, гибкость, умственная рабочая нагрузка, качество обратной связи, качество вспомогательных систем и систем обработки ошибок. Для подробного определения этих критериев, см. работы Бастиена и Скапина (1993); они также формируют основание эргономической анкеты по интерфейсам (Шнайдерман, 1987; Равден и Джонсон, 1989).  
 
Вслед за оценкой приходит решение поставленных проблем, обсуждение и выполнение модификаций, а также ответ на вопрос, необходим ли новый прототип.   
 
Заключение 
Данное обсуждение разработки интерфейса выдвинуло на первый план вопросы взаимодействия человека с компьютером и тенденции развития этого взаимодействия Другими словами, (а) анализ задачи, пользователя и требований играет существенную роль в понимании требований системы и необходимых особенностей интерфейса; (б) макетирование и оценка пользователем являются обязательными для определения практичности интерфейса. Значительная часть знаний, состоящих из принципов, руководств и стандартов проектирования, состоит из взаимодействий человека и компьютера. Тем не менее, в настоящее время невозможно изготовить адекватные интерфейсы с первой попытки. Это является основной проблемой ближайших лет. Более подробные, непосредственные и формальные связи должны устанавливаться между анализом (задача, пользователи, требования, контекст) и проектированием интерфейса. Необходимо разрабатывать средства применения современных эргономических знаний более приспособленных для конструирования интерфейсов.