Johdatus vuorovaikutteiseen teknologiaan

Transkriptio

1 Aiheina Ihminen teknologian käyttäjänä Saila Ovaska Informaatiotieteiden yksikkö, Tampereen yliopisto Ihmisen informaation prosessointi Muisti Aistijärjestelmät Toiminnan 7 vaihetta: Normanin vuorovaikutusmalli Aihepiiriä voi syventää seuraavilla VT:n kursseilla: VTEKA203 Human Factors in Interactive Technology (keväisin) VTEKS111 Human Information-Processing and Interactive Technology (syventävä) *) Osan luentokalvoista on laatinut Jenni Anttonen syksyllä Ihminen tiedonkäsittelijänä KOGNITIIVINEN IHMINEN Kognitivistinen malli näkee ihmisen koneen kaltaisena tiedonkäsittelijänä Aistihavainnot syötteinä Tiedolliset eli kognitiiviset toiminnot: havaitseminen, tulkitseminen, tietoisuus, tarkkaavaisuus, muistaminen, ajattelu, järkeily, ongelmanratkaisu,... Reaktiot tulosteina Ärsyketulva ympärillämme on valtava Kaikkea ei voi käsitellä vaikuttaa siihen, mitä havaitaan Erilaista tarkkaavaisuutta Keskittynyt vs. hajautunut tarkkaavaisuus Laske: Montako kertaa valkoinen joukkue heittää pallon? ohjaa havaintoja Keskittynyt (selective) yhteen signaaliin suuresta joukosta muita signaaleja Kun tarkkaavaisuus keskittyy yhteen asiaan, muu asia jää prosessoinnin ulkopuolelle. Hajautunut (divided): tehdään useaa asiaa samaan aikaan (esim. laitteen käyttö ja tehtävän suoritus) Kun tarkkaavaisuus keskittyy moneen asiaan, suorituskyky heikkenee, etenkin vaikeissa tehtävissä. Saila.Ovaska@uta.fi 1

2 Tarkkaavaisuutta ohjaavat Esimerkki: tarkkaavaisuus ratissa Ulkomaailmassa tapahtuvat asiat poikkeavat ärsykkeet hyvin voimakkaat ärsykkeet äkilliset muutokset Ihmisen oma informaation prosessointi odotukset, tavoitteet aikaisempi tieto tunnereaktiot ja mieliala Koejärjestely 40 minuuttia ajoa katseenseurantalaite päähän kiinnitettynä oma auto 25 henkilöä Tehtävät mm. säädä radiokanava kuvaile seuraavaa autoa muistamista ja järkeilyä vaativia tehtäviä annettuna puhelimitse Kolme videonpätkää Kuvaile seuraavaa autoa Normaaliajo Radiokanavan säätö Puhelimessa annetun tehtävän ratkaisu Silmänliike vaakatasossa Silmänliike ylös-alas Ratkaise tehtävä Katsepolun koordinaatteja tutkittaessa löydettiin tilastollisesti merkittävä ero normaaliajon ja erikoistilanteiden välillä Siis: Puhelimessa puhuminen ajon aikana on vaarallista, mutta ei niinkään sen takia, että puhelinta pidetään korvalla vaan sen takia että kognitiivinen kuormitus kasvaa kuuntelun ja miettimisen takia M. Sodhi, B. Reimer, J. L. Cohen, E. Vastenburg, R. Kaars, S. Kirschenbaum. On-road driver eye movement tracking using head-mounted devices. Proc. ETRA

3 Valikoiva huomiokyky Vaikuttaa siihen mitä havaitaan Huomionherättämis- ja kohdentamiskeinoja käyttöliittymässä Tiedon jäsentäminen Tiedon määrä näytöllä ei saa kasvaa liian suureksi Tiedon asettelu ja ryhmittely kokonaisuuksiksi (ensi luentokerralla kuvataan hahmolait, Gestalt laws) Luonnolliset vihjeet (spatial and temporal cues) Paikan mukaan (sijainti näytöllä muistuttaa) Ajan mukaan (esimerkiksi kahvipannun porina kahviaikaan) Värien käyttö Erilaiset varoitustekniikat Lukeminen The quick brown fox jumps over the the lazy dog. Mietittäväksi Muisti Miksi rahannostoautomaatti on suunniteltu niin, että se antaa ensin kortin, vasta sitten rahat? Kahdentyyppistä muistamista Työmuisti Pitkäkestoinen muisti Työmuisti on rajallinen sekä kapasiteetiltaan että kestoltaan Esimerkki: Ystäväsi esittelee sinut uudelle tuttavuudelle, joka kertoo nimensä selkeästi. Puolen minuutin päästä mietit, mikä hänen nimensä olikaan. Pitkäkestoinen muisti voi säilyttää tietoa vuosikausia Esimerkki: Saatat muistaa millainen reppu sinulla oli kun menit ensimmäisenä päivänä kouluun ekaluokkalaisena. Tai muistat mikä oli lapsuudenystäväsi kissan nimi. Muistiprosessien toiminta Havaintomuisti Jatkuva kertaus Sensorinen (aisti-) muisti Työmuisti Kertaaminen, harjoittelu Pitkäkestoinen muisti tarkkaavaisuus osa häviää osa korvautuu osa unohtuu Aistikohtaiset havaintomuistit säilyttävät tietoa puhetta muutamia sekunteja nähtyä sekunnin murto-osia pyyhkiytyy yli ja korvautuu uudella havainnolla, ellei verestetä 3

4 Työmuisti Työmuistin kapasiteetti Työmuistin ominaisuuksia Lyhytkestoinen Rajallinen kapasiteetti Sisältöä käytettävä - kerrattava jotta säilyisi mielessä Häiriytyy helposti Työmuistia voisi kutsua myös ihmisen tietoisuudeksi nykyhetkestä Työmuistissa kerrallaan 7 ± 2 "yksikköä" (Miller, 1956) Kesto sekunnin murto-osia ennen kuin unohtuu tai korvautuu uudella tiedolla Kapasiteetti kasvaa mieltämisyksiköiden koon noustessa Mieltämisyksikkö (chunk) Aloitteleva Word-käyttäjä (XP): Vie hiiri Tiedosto-valikon päälle Napsauta hiiren vasemmalla painikkeella Liikuta hiiri Tallenna-komennon päälle Napsauta hiiren vasemmalla painikkeella Kokenut Word-käyttäjä: Valitse valikosta Tallenna-komento Muistamista auttaa Pitkäkestoinen muisti muistuttelu (ulkoaluku) ei ole tehokas tapa siirtää tietoa kestomuistiin parempi tapa: tietoinen kertaaminen muistisääntöjen käyttö tiedon organisointi isommiksi kokonaisuuksiksi Muistilistat one is a bun two is a shoe three is a tree jne; perustuu riimeihin visualisoi muistettava sana listan avulla Aiheen ja sisällön ymmärtäminenkin auttaa... Pitkäkestoisen muistin sisältö Osaksi täysin yhdenmukaista tietoa (faktoja, kuvia) reaalimaailman kanssa Kohteita, käsitemalleja, suhteita, rakenteita, käsiteltyä tietoa Liikesarjoja ja toimintaa: suora yhteys suorittaviin kehon osiin Pitkäkestoisen muistin kapasiteettia, kestoa ja toimintaperiaatetta ei täysin tunneta Pitkäkestoinen muisti Muistin toiminnasta opittua Pitkäkestoisen muistin sisältönä Episodinen muisti tapahtumaepisodien muistaminen Semanttinen muisti esim. mitä sana semantiikka tarkoittaa Proseduraalinen muisti miten jokin asia tehdään Muistin osina voidaan tunnistaa Eksplisiittinen muisti (recognition & recall) Ei-eksplisiittinen eli implisiittinen muisti ei välttämättä tietoisesti mieleenpainettua eikä sanallisesti kuvattavissa esim. polkupyörällä ajamisen taito tai priming-efekti Pitkäkestoiseen muistiin tallentuu parhaiten syvällisesti prosessoitu tieto, joka on jotenkin erityistä ärsyke eroaa muista muistijäljistä ja tarkkaa: ärsykkeen merkitys ja linkittyminen läheisiin käsitteisiin auttaa Ihminen muistaa huonosti nippelitietoa Mikäli joutuu tekemään jotain muuta ohessa, ei muista edes 7 asiaa Vihjeiden avulla voi muistaa enemmän Muistaminen ja ymmärtäminen paranee, jos tunnetaan asiayhteys Huomaa: (käyttöliittymässä) näkyvä asia voidaan tunnistaa jo yhden kerran jälkeen: Recognition is better than recall Vertaa, kumpi toimii paremmin (Norman): Knowledge in the world - tieto ja tietämys maailmassa vs. Knowledge in the head - tietämys omassa päässä / muistissa Saila.Ovaska@uta.fi 4

5 Saatavuus Oppiminen Käytön tehokkuus Käytön helppous ekalla kerralla Esteettisyys Tieto ja tietämys ulkomaailmassa (Knowledge in the world) Aina, kun tieto on näkyvillä tai kuuluvilla Ei vaadi oppimista vaan tulkintaa Hidastuu, jos tietoa pitää hakea ja tulkita Helppo (tai sitten ei; tulkinnan tarve?) Voi olla sekavaa, jos huonosti suunniteltu Tieto ja tietämys omassa päässä (Knowledge in the head) Vaatii muistihakua Vaatii oppimista Voi olla tehokasta Vaikea Mitään ei tarvitse olla näkyvillä Muistin toiminnasta opittua Ihmisen muisti on rajallinen SIIS: käyttöliittymässä Tee asiat näkyviksi! Tarjoa luonnollisia vihjeitä jotta oikea toiminto löytyy helposti ja itsestään Tue laajojen muistirakenteiden syntyä Lähde: Norman, Toiminnan automatisoituminen Rutiinin muodostuminen Joskus toiminta automatisoituu toistojen myötä ja muuttuu rutiiniksi Lihas muisti Soittajan sormet Tietokoneiden yhteydessä? Vaikea oppia pois jos jokin muuttuu Tietoinen toiminta Hitaampaa Vaatii tarkkaavaisuutta Tietoisen kontrollin alainen Käyttää työmuistin kapasiteettia Joustava, mukautuu tilanteeseen rasittava? Rutiinitoiminta Nopeaa Ei tarkkaavaisuuden alainen Ei tietoisesti kontrolloitu Ei kuormita työmuistia Toistuu aina samanlaisena virheiden lähde? Norman: toiminnan 7 vaihetta Tavoitteet Arviointi Täytäntöönpano IHMINEN TEKNOLOGIAN KÄYTTÄJÄNÄ Reaalimaailma Tavoitteiden ohjaama toimintasykli Saila.Ovaska@uta.fi 5

6 Havainnon tulkinta Tulkinnan arviointi Tavoite Aikomus Toimenpiteen määrittely Toimeenpanon kuilu Gulf of Execution Mitkä toimenpiteet ovat mahdollisia? Mikä toimenpide on oikea tähän tarkoitukseen? Miten helposti voin suorittaa toimenpiteen? Tuloksen havainnointi Suoritus Näkyvyys Luonnolliset kytkennät Hyvä käsitteellinen malli Lähde: Norman, 1988 Lähde: Norman, 1988 Arvioinnin kuilu Gulf of Evaluation Miten helposti voin havaita systeemin tilan? Miten helposti voin päätellä, mitä se tarkoittaa? Miten helposti voin arvioida onko tila se, mitä olen tarkoittanut? Palaute Luonnolliset kytkennät Hyvä käsitteellinen malli Ihmisen aistijärjestelmät Modaliteetilla tarkoitetaan aistijärjestelmän osan tuottamaa syötekokemusta. Näköaistiin perustuva, visuaalinen (visual) Kuuloaistiin perustuva, auditiivinen (auditory) Hajuaistiin perustuva (olfactory) Makuaistiin perustuva (gustatory) Somaattiset" aistit (somatic) 1. of, relating to, or affecting the body [...]; 2. of or relating to the wall of the body Lähde: Norman, 1988 A Taxonomy of Multimodal Interaction in the Human Information Processing System. A Report of the ESPRIT PROJECT 8579, February, Ns. somaattiset aistit Moniaistinen vuorovaikutus Tuntoaistiin perustuva (haptic, tactile) Tuntoaisti monta erilaista "aistia": kuuma, kylmä, kosketus, paine, värähtely Tasapainoaistiin perustuva (vestibular) Fysiologiseen kehon liikkeiden kokemiseen perustuva (kinesthetical) Liikkeiden kokemiseen liittyvät seikat tärkeitä erityisesti keinotodellisuudessa (virtual reality) Tekniikkana voimatakaisinkytkentä (force feedback): kohdetta "työnnettävä" tai "nostettava", ei vain "kosketettava jotta haluttu toiminto tapahtuu Ihmiselle on luonnollista käyttää kaikkia aisteja samanaikaisesti tiedon vastaanottamiseen Ihmisen ja tietokoneen vuorovaikutus voi olla monikanavaista Esim. tietokone ymmärtää liikkumista ja huutamista, kuten Kukakumma-pelissä Moniaistinen eli multimodaalinen käyttöliittymä Perustietokoneelle toteutettu vain muutama aisti, syötteenantotapa Näppäimistö, hiiri Kosketus(näyttö), muu (usein kynällä käytettävä) kosketuskäyttöliittymä (esim. tabletti) Kameroiden avulla toteutettu näköaisti Mikrofonien avulla toteutettu kuuloaisti Saila.Ovaska@uta.fi 6

7 Hyödyntämättömiä mahdollisuuksia Uusien vuorovaikutustapojen haasteita Rajoittava kanava kahden tehokkaan tietojenkäsittelijän välillä. Tavoite: kaistanleveyden kasvattaminen Alikäytettyjä mahdollisuuksia: Puheentunnistus Silmät, katseenseuranta Liikkeet ja eleet (muutkin kuin hiirellä tehtävät...), kehon asentoon liittyvät syötteet Tuntoaisti ja koskettaminen Fysiologian kuten stressitasomittausten käyttö syötteenä Mahdollisuuksia on niiden käyttöönoton järkevyys ei ole itsestään selvää Uusien vuorovaikutustapojen tulisi olla käyttäjälle luonnollisia Esim. hiirellä on mahdollista osoittaa tarkasti yksittäistä kuvapistettä, mutta uusiin vuorovaikutustapoihin liittyy epätarkkuutta Esim. puhekäyttöliittymässä tulee tunnistusvirheitä kone kuulee väärin tai tulkitsee käyttäjän puheen eri tavalla kuin mitä käyttäjä tarkoitti Vuorovaikutustavat on sidottu käytössä olevaan tekniikkaan; käyttäjälle olisi helpointa valita joustavasti tässä tilanteessa paras mahdollinen tapa Vuorovaikutuksen viitekehys Vuorovaikutuksen viitekehys Dix et al. esittelee termin Interaction Framework Alunperin Abowd & Beale 1991 Vertaa Normanin 7-vaiheiseen sykliin Tässä systeemi piirretty näkyviin! Normanin laajennos Mallissa neljä osaa: käyttäjä syötteet systeemi tulosteet S systeemi Malli auttaa tarkentamaan syöte- ja tulostemodaliteetit voivat olla erilaisia O tulosteet I syötteet U käyttäjä Jokaisella mallin osalla on oma esityskielensä Vuorovaikutus edellyttää käännöstä kielten välillä Käyttäjän aikeet käännös siihen muotoon, jossa järjestelmän syötteet on annettava syötteiden annon myötä järjestelmän tila muuttuu muutos näkyy järjestelmän tulosteiden muuttumisena ja käyttäjän pitää pystyä tulkitsemaan muutos Jokaisen käännöksen vaikeutta tutkitaan erikseen S systeemi O tulosteet I syötteet U käyttäjä Sixth sense? Yhteenveto Kuva: ACM, lisätietoa: Keskeisiä käsitteitä ihmisessä tietojenkäsittelijänä tavoite toiminnalle tarkkaavaisuus, havaitseminen, muistaminen tulee ottaa huomioon käyttöliittymiä suunniteltaessa Normanin 7-vaiheinen vuorovaikutusmalli kuvaa ihmisen ja tietokoneen vuorovaikutuksen vaiheet hyödyllinen malli suunnittelijan avuksi Haasteena tietokoneen aistien (ja kognitiivisen ja emotionaalisen älykkyyden) kehittäminen lisää kaistanleveyttä ihmisen ja koneen välille Saila.Ovaska@uta.fi 7