Конспект лекционных занятий Тема 1. Инженерно - психологическое проектирование интерфейса взаимодействия оператора с вычислительной системой

Конспект лекционных занятий



Тема 1. Инженерно - психологическое проектирование интерфейса взаимодействия оператора с вычислительной системой.

Лекция 1. Вопросы проектирования и выбора пользовательских, программно-аппаратных интерфейсов, реализующих взаимодействие человека-оператора с компьютерной системой.Комплекс интерфейсов компьютерных систем. Взаимосвязь интерфейсов компьютерных систем. Определения интерфейсов. Актуальность интерфейсов.
В последние годы успехи использования компьютерных систем в возрастаю­щей степени стали определяться ролью, которую играют интерфейсы взаимодействия пользователя с программным приложением. В общем случае понятие интерфейса достаточно широкое понятие и применимо к различным областям компьютерных технологий.
Предметом изучения в данном курсе являются пользовательские интерфейсы в их взаимосвязи с программно-аппаратными интерфейсами уровня приложений. Интерес к этой области проявился со стороны не только специалистов в об­ласти вычислительной техники, но и эргономистов, психологов, социологов и разработчиков графических систем, что свидетель­ствует о многоплановом характере этой проблемы. Как часто показывала практика, для успешного решения многих приклад­ных задач в компьютерных системах необходимо комплексное рассмотрение проблем, связанных с разработкой и (или) выбором интерфейсов.
Технологии создания пользовательских и программно-аппаратных интерфейсов должны рассматриваться комплексно. За последние годы методы организации интерфейса в си­стеме человек-компьютер получили значительное развитие и при­обрели определенную логическую завершенность. Интерфейс можно разделить на несколько уровней, функ­ции которых можно представить в виде обобщенных структур. Такая интерпретация помогает объяснить свойства каждой структуры, а также обосновать принятые принципы их исполь­зования. Например, при проектировании интерактивного WEB-приложения разработчики сталкиваются с выбором ряда интерфейсов:
- интерфейса на уровне взаимодействия пользователя с клиентской программой;
- интерфейса на уровне взаимодействия клиентской машины с машиной сервером;
- интерфейса на уровне взаимодействия сервера со сторонней программой или c другим сервером.
К примеру, при разработке WEB-приложения, первый интерфейс реализуется выбором и обоснованием компонент WUI (Web user interface), второй выбором методов посылки запросов на сервер, третий использованием CGI (Common Gateway interface) или с применением SQL-запросов (рис 1).
Существует несколько определений понятия интерфейса компьютерных систем, назовем некоторые из них. Одно из них так определяет пользовательский интерфейс как правила взаимодействия пользователя с приложением (или операционной средой), а также средства и методы, с по­мощью которых эти правила реализуются. Также интерфейс взаимодействия определяется как совокупность аппаратно-программных средств, средств отображения информации и протоколов обмена информа­цией, обеспечивающих достоверное и надежное взаимодействие человека с ЭВМ для решения определенных задач. Под аппаратным интерфейсом компьютера (Interface - сопряжение) понимают совокупность различных характеристик какого либо переферийного устройства РС, определяющих организацию обмена информацией между ним и центральным процессором. Это электрические и временные параметры, набор управляющих сигналов, протокол обмена данными и конструктивные особенности подключения.
Таким образом, первое, с чем сталкивается пользователь, начиная работать с приложением, это его интерфейс. Непродуманный, неудачный интерфейс может свести на нет все его достоинства. Сказанное относится, как к локальным приложениям, так и к приложениям, обеспечивающим работу пользователей в сети. О важности проблем интерфейса, можно отметить следующий факт. Американский национальный институт стандартов (ANSI) имеет по данному направлению специальную консультативную группу - Комитет по стандартам интерфейса Человек-Компьютер (The Human-Computer Interface Standard Committee). Существуют подобные организа­ции не только в США, но и в других странах, более того, имеются также меж­дународные исследовательские группы, работающие в этом направлении, на­пример Международный консультативный комитет по телеграфии и телефонии (International Telegraph and Telephone Consultation Committee), который изучает особенности интерактивных элементов интерфейса.
Многими этими организациями или рабочими группами в свое время были подготовлены проекты документов по стандартизации пользовательских ин­терфейсов, содержащие принципы их проектирования и реализации.


Контрольные вопросы

1. Какие интерфейсы изучаются в данном курсе?
2. Чем отличаются интерфейсы различных уровней?
3. Каковы различные определения интерфейсов компьютерных систем?
4. Какие организации занимаются вопросами пользовательских интерфейсов?


Лекция 2. Цели и задачи инженерно-психологического проектирования интерфейса взаимодействия человека с вычислительной средой.Роль человека - оператора в компьютерных системах.
Использование вычислительной техники в системах управления, в организационной, управленческой и конструкторской деятельнос­ти, в процессах обучения и научных исследованиях вовлекает в ра­боту с компьютерами специалистов из самых разных сфер человечес­кой деятельности. Неодинаковая степень квалификации и подготовки пользователей ЭВМ требует совершенствования компьютеров, повыше­ния удобства работы с ними и интеллектуализации ЭВМ. Особое мес­то в интеллектуализации занимает создание такого интерфейса меж­ду человеком и вычислительной системой (ВС), который обеспечивал бы эффективное взаимодействие с компьютером даже неподготовлен­ного пользователя.
Говоря об организации интерфейса "человек-компьютер", необходимо рассматривать 2 основные задачи:
- разработка средств ввода-вывода, реализующих эффективные и удобные формы ввода и отображения информации;
- разработка программного обеспечения, повышающего смысловое содержание диалога и поддерживающего неформализованные процедуры взаимодействия.
Широкий спектр задач, решаемых на ЭВМ, делает проблему по­строения интерфейса неоднозначной, зависящей от специфики той предметной области, в которой применяется компьютерная систе­ма. Ясно, что взаимодействие пилота самолета с бортовой ЭВМ должно быть организовано иначе, чем общение школьника с обучаю­щей системой.
Вследствие этого, задачей построения чело­веко-машинной системы и организации взаимодействия в ней являет­ся изучение различных категорий пользователей, их деятельности и возможностей человека по восприятию и обработке информации. Результаты решения этой задачи дает возможность структурировать деятельность пользователя - оператора, учесть психофизиологические характеристики, которые необхо­димо учитывать при проектировании любой человекомашинной систе­мы. Эта информация направлена на предпроектный анализ предметных областей при создании компьютерных систем. Целью этого анализа является распределение функций между человеком и ЭВМ, а также идентификация требований к аппаратному и программному обеспечению.
На сегодняшний день разработан достаточно широкий спектр программных и аппаратных средств организации взаимодействия че­ловека с компьютерными системами. Помимо традиционных форм общения создаются системы поддержки речевого диалога и диалога на естественном языке. С учетом этого другой важной задачей является организация процесса проектирования взаимодействия человека с ЭВМ в прикладных программах. В вопросах разработки пользовательских интерфейсов важную роль занимает инженерная психология.
Инженерная психология - научная дисциплина, изучающая объективные закономерности процессов информационного взаимодейс­твия человека и техники для использования их в практике проекти­рования, создания и эксплуатации систем "человек - машина" (СЧМ).
Основные задачи инженерной психологии:
- анализ функций, роли и места человека в СЧМ;
- изучение структуры и классификация деятельности оператора;
- изучение процессов обработки информации при принятии реше­ний и реализации управляющих воздействий;
- разработка принципов построения рабочих мест оператора;
- изучение влияния психологических факторов на эффективность СЧМ;
- оптимизация информационного взаимодействия человека с тех­ническими системами;
- разработка принципов и методов профессиональной подготовки операторов;
- разработка теории инженерно-психологического проектирования и ее использование при создании СЧМ.
Рассмотрим место и роль человека - оператора в общей схеме обработки информации и управления (рис.2). Роль оператора сво­дится к восприятию и оценке информации, поступающей из разнород­ных источников с последующим принятием решения, формированием и реализацией команд для его исполнения. Помимо информации о сос­тоянии контролируемого процесса на работу оператора оказывают влияние указания операторов или руководителей подсистем верхних уровней. Операторы более высокого уровня наряду с системами ав­томатического управления могут вмешиваться в процесс управления на стадии реализации управляющих воздействий.
Помимо перечисленных функций операторы осуществляют также контроль за состоянием самой системы управления. В процессе взаимодействия человека с техническими средствами, оператор на основании принятой и проанали­зированной информации принимает необхо­димое решение по управлению. Процедура принятия решения является цен­тральной на всех уровнях приема и переработки информации. После принятия решения от человека-оператора поступает управляющее воздействие, которое далее пу­тем преобразований попадает в систему управления. Общая схема об­работки информации и управления приведена на рисунке 2.
Рис. 2.

Контрольные вопросы

1. Какие основные задачи рассматриваются при организации интерфейса "человек-компьютер"?
2. Что изучает инженерная психология?
3. Какие основные задачи решает инженерная психология в при организации интерфейса "человек-компьютер"?
личные определения интерфейсов компьютерных систем?
4. Каковы место и роль человека - оператора в общей схеме обработки информации и управления?
5. Прокомментируйте общую схему обработки информации и управления?


Лекция 3. Характеристики интерфейса взаимодействия.

Создание качественного интерфейса предполагает реализацию принципа «интересы пользователя превыше всего» и соответствующую методологию разработки… Свойства "хорошего" интерфейса пользователя заключается в том, что… Естественность интерфейса.


Контрольные вопросы

1. Каковы свойства "хорошего" интерфейса пользователя?
2. Что означает фиксированная, полная и косметическая адаптация при проектировании пользовательского интерфейса?
3. Как используется принцип умолчаний в пользовательских интерфейсах?
4. Как реализуется эстетическая привлекательность в пользовательских интерфейсах?

Тема 2. Характеристики человека-оператора.

Лекция 4.Психофизиологические характеристики операторов.
Темп ведения диалога. Время ответа (отклика) системы.
Психофизиологические характеристики операторов являются актуальными при общении с компьютерной системой. В первую очередь это:
- способности к приему и переработке информации;
- объем сенсорной и кратковременной памяти;
- умение концентрировать внимание на наиболее важной информации;
- способность воспроизводить информацию из долговременной памяти;
- моторные навыки и реакции;
- время реакции;
- восприимчивость цветовой гаммы и т. д.
Перечисленные характеристики пользователей должны учитываться при разработке интерактивных приложений посредством обеспечения комфортного темпа работы пользователя с программным приложением, а также с помощью продуманного выбора визуальных атрибутов отображаемой на экране информации.
Темп ведения диалога.
Темп ведения диалога зависит от характеристик аппаратных и программных средств компьютера, а также от специфики решаемых задач. Требование соот­ветствия темпа ведения диалога психологическим особенностям человека выд­вигает ограничения на значения этих характеристик не только «сверху», но и «снизу». Поясним это утверждение.
Время ответа (отклика) системы определяется как интервал между собы­тием и реакцией системы на него. Данная характеристика интерфейса опреде­ляет задержку в работе пользователя при переходе к выполнению следующего шага задания. Важность учета темпа ведения диалога была осознана еще в 60-х годах, когда появились первые интерактивные системы. Медленный ответ системы не со­ответствует психологическим потребностям пользователя, что приводит к сни­жению эффективности его деятельности. Слишком быстрый ответ также мо­жет создать неблагоприятное представление о системе. Требования к времени ответа зависят от того, что ожидает пользователь от работы системы, и от того, как взаимодействие с системой влияет на выпол­нение его заданий. Исследования показали , что если время ответа меньше ожидаемого, точность выбора операции из меню увеличивается с увеличени­ем времени ответа системы. Это связано с тем, что излишне быстрый ответ системы как бы подгоняет пользователя, заставляет его суетиться в стремле­нии не отставать от более расторопного партнера по общению. Время ответа должно соответствовать естественному ритму работы пользова­телей. В обычном разговоре люди ожидают ответа около 2 секунд и ждут того же при работе с компьютером. Время ожидания зависит от их состояния и намерений. На представления пользователя оказывает сильное влияние также его предшествующий опыт работы с системой.
Обычно человек может одновременно запомнить сведения о пяти - девяти предметах. Считается также, что хранение данных в кратковременной па­мяти ограничено по времени: около 2 секунд для речевой информации и 30 секунд для сенсорной. Поэтому люди имеют склонность разбивать свою деятельность на этапы, соответствующие порциям информации, которые они могут хранить одновременно в памяти. Завершение очередного этапа называется клаузой. Задержки, препятствующие наступлению клаузы, очень вредны и неприятны, так как содержимое кратковременной памяти требует постоянного обновления и легко стирается под влиянием внешних факторов. Зато после паузы подобные задержки вполне приемлемы и даже необходимы. Завершение задачи, ведущее к отдыху, называют закрытием. В момент исчезает необходимость дальнейшего хранения информации и человек получает существенное психологическое облегчение. Так как пользователи интуитивно стремятся к закрытию в своей работе, следует делить диалоги на фрагменты, чтобы пользователь мог «вовремя» забывать промежуточную информацию. Пользователи, особенно новички, обычно предпочитают много мелких операций одной большой операции, так как в этом случае они могут не только лучше контролировать общее продвижение решения и обеспечить ее удовлетворительный ход, но и отвлечься от деталей работы на предыдущих этапах.
Имеющиеся результаты исследований позволили выработать следующие ре­комендации по допустимому времени ответа интерактивной системы:
0,1...0,2 с - для подтверждения физических действий (нажатие клавиши, ра­бота с мышью);
0,5... 1,0 с - для ответа на простые команды (например, от момента ввода ко­манды, выбора альтернативы из меню до появления нового изображения на экране);
1...2 с - при ведении связного диалога (когда пользователь воспринима­ет серию взаимосвязанных вопросов как одну порцию информации для формирования одного или нескольких ответов; задержка между следую­щими друг за другом вопросами не должна превышать указанную дли­тельность);
2...4 с - для ответа на сложный запрос, состоящий в заполнении некоторой формы, если задержка не влияет на другую работу пользователя, связанную с первой, могут быть приемлемы задержки до 10с;
более 10 с - при работе в мультизадачном режиме, когда пользователь принимает данную задачу как фоновый процесс. Принято считать, что если пользователь не получает ответ в течение 20 с, то это не интерактивная система. В таком случае пользователь может «забыть» о задании, заняться решени­ем другой задачи и возвращаться к нему тогда, когда ему будет удобно. При этом программа должна сообщать пользователю, что задержка ответа не является следствием выхода системы из строя (например, путем регулярного обновления строки состояния системы или ведения протокола выполнения зада­ния пользователя).
Визуальные атрибуты отображаемой информации
К визуальным атрибутам отображаемой информации относятся:
- взаимное расположение и размер отображаемых объектов;
- цветовая палитра;
- средства привлечения внимания пользователя.
Необходимость учета взаимного расположения объектов на экране связана с праволевой асимметрией головного мозга человека. Известно, что левое и правое полушария по-разному участвуют в восприятии и переработке инфор­мации. В частности, при запоминании слов ведущую роль играет левое полу­шарие, а при запоминании образов более активно правое. Информация с пра­вой части экрана поступает непосредственно в левое полушарие, а с левой ча­сти - в правое (естественно, при бинокулярном зрении оператора). У некоторых людей это распределение функций полушарий противоположно, у женщин асимметрия выражена слабее, чем у мужчин. Этот факт еще раз подтверждает необходимость индивидуализации характера отображения информации. Учет праволевой асимметрии памяти имеет существенное значение, если интерва­лы следования сообщений не превышают 10 с. Поэтому приведенные рекомен­дации следует в первую очередь учитывать в интерфейсах программ, работаю­щих в режиме реального времени.
Другая важная особенность - это ограниченность кратковременной памяти оператора, способной хранить одновре­менно не более пяти - девяти объектов.
Прием визуальной информации содержит ряд элементарных процессов: обнару­жение, различение, опознание и декодирование. На выполнение этих процессов основное влияние оказывают следующие характеристики зрения оператора:
- цветовое восприятие,
- пространственное,
- яркостное,
- временное.
Все они в значительной степени зависят от размеров и свойств излучения объек­тов, отображаемых на экране.

Контрольные вопросы

1. Назовите основные психофизиологические характеристики операторов?
2. Что означает время ответа (отклика) системы?
3. Перечислите визуальные атрибуты отображаемой информации
Лекция 5.Психофизиологические характеристики операторов.
Характеристики цветового восприятия. Пространственные характеристики.
Характеристики цветового восприятия.
Цвета различаются тоном, светлотой и насыщенностью. Число различимых оттенков цвета по всему спектру при яркости не менее 10 кд/м2 и максимальной насыщенности равно приблизительно 150. Различение степеней насыщен­ности колеблется от 4 (для желтого) до 25 (для красного). При изолированном предъявлении человек точно идентифицирует не более 10-12 цветовых тонов, а в комбинации с другими цветами - не более восьми. Изменение яркости объекта влияет на восприятие его цвета. С уменьшением яркости происходит постепенное обесцвечивание желтого и синего цветов, а спектр становится трехцветным: красно-зелено-фиолетовым. Восприятие цвета зависит также от угловых размеров объекта: с уменьшением размера изменяется видимая яркость и искажается цветность. Наибольшему изменению подвержены желтый и синий цвета.
Во многих случаях при выборе цветовой гаммы целесообразно учитывать такую характеристику зрительного восприятия, как острота различения. Она максимальна для символов белого цвета и минимальна для символов, имеющих крайние цвета спектра. Хотя белый пвет наиболее прост в понимании и его часто используют, наилучшим в этом отношении является жел­то-зеленый цвет, который по насыщенности мало отличается от белого, но имеет максимальную видность; красный, фиолетовый и синий цвета не ре­комендуется использовать для отображения символов или объектов слож­ной конфигурации.
При согласовании цветов символов и фона следует учитывать, что восприятие символов максимально для контрастных цветов (то есть относящихся к проти­воположным границам спектра). При контрастности менее 60% читаемость сим­волов резко ухудшается. Установлены следующие допустимые комбинации цве­та символа с цветом фона (в порядке убывания четкости восприятия):
синий на белом,
черный на желтом,
зеленый на белом,
черный на белом,
белый на синем,
зеленый на красном,
красный на желтом,
красный на белом,
оранжевый на черном,
черный на пурпурном,
оранжевый на белом,
красный на зеленом.
Яркостные характеристики.
Они определяют размер зоны видения светящегося объекта, а также скорость и безошибочность обработки светящейся информации. Зрительное восприятие светящегося объекта возможно в диапазоне яркостей 106... 105 кандел/м2. Яркость светящегося объекта может быть рассчитана по формуле :
В=К - 0,25ln(а) + 0,79;
где: К- степень ослепления (при К = 1.. .2 оператор испытывает дискомфорт,
а при К = 3... 8 - болевые ощущения); а - угловой размер светящегося объекта (измеряется в градусах). Яркость, превышающая 15*106, является слепящей.
Для обеспечения длительной зрительной работоспособности пользователя яр­кость наблюдаемых на экране объектов не должна превышать 64 кд/м2; при этом перепад яркостей в поле зрения пользователя должен быть не более 1:100. Наивысшая быстрота различения сложных объектов достигается при яркости 3*103 кд/м2.
Необходимо также учитывать, что острота зрения при восприятии светлых объектов в 3-4 раза ниже, чем для темных; светлые объекты на темном фоне обнаруживаются легче, чем темные на светлом.
Пространственные характеристики.
Данная группа характеристик влияет на обнаружение, различение и опознание объектов.
При решении практических задач необходимо учитывать следующие положе­ния:
1. Основную информацию об объекте несет его контур; время различения и опознания контура объекта увеличивается с увеличением его сложности.
2. При различении сложных контуров безошибочность выше, чем при разли­чении простых.
3. Решающее значение в восприятии формы объектов имеет соотношение фигура/фон.
4. Минимальный размер объекта должен выбираться для заданных уровней контраста и яркости; уменьшение значений этих параметров требует увеличе­ния угловых размеров объекта.
5. Для повышения вероятности различения с 0,5 до 0,98 требуется увеличе­ние угловых размеров для простых фигур на 20.. .25%, а для знаков типа букв и цифр - в два раза.
6. Для различения положения фигуры относительно вертикальной или го­ризонтальной оси пороговая величина обнаружения должна быть увеличена в 3 раза (порог обнаружения темного объекта на ярком фоне составляет 1 угловую секунду).
При наличии на экране движущихся объектов следует учитывать ряд дополни­тельных факторов. Например, при перемещении точечного объекта со скорос­тью 0,25 градус/с его непрерывное движение воспринимается как дискретное, при скорости 0,25...4 градус/с - как непрерывное, а при скорости более 4 градус/с изображение сливается в сплошную полосу.
Полезно также помнить о том, что существует три вида кажущегося движения:
- восприятие перемещения сигнала из одного положения в другое при после­довательном предъявлении двух идентичных сигналов от различных объектов;
- кажущееся изменение размеров объекта при последовательном появлении двух объектов, имеющих идентичные контуры;
- кажущееся изменение размеров объекта при изменении яркости самого объекта или фона.

Контрольные вопросы

1. Назовите основные психофизиологические характеристики операторов?
2. Каковы особенности цветового восприятия информации человеком?
3. Каковы яркостные характеристики восприятия информации человеком?
4. Как учитываются пространственные характеристики информации человеком-оператором?
Лекция 6.Временные характеристики деятельности операторов. Зрительное восприятие информации. Обобщенные сенсомоторные характеристики пользователя.
Зрительное восприятие светящегося объекта формируется у человека-опера­тора с некоторой задержкой по отношению к началу действия зрительного раздражителя и его прекращению, что обусловливает ряд особенностей фун­кционирования зрительного анализатора. Эти особенности проявляются как при восприятии одиночных световых сигналов, так и их последовательнос­ти. Знание временных характеристик зрения позволяет обоснованно выби­рать время экспозиции сигналов для обеспечения их минимальной различи­мости и временных интервалов предъявления сигналов в последовательнос­ти. Основные временные характеристики зрительного восприятия приведены в таблице 1.
Наряду с рассмотренными выше характеристиками важное значение для ком­фортной работы пользователя имеет способ передачи смыслового содержания отображаемой на экране информации.

Временные характеристики зрения

Этот способ может базироваться на использовании одного из четырех типов знаковых систем (или их комбинации):
- буквенной,
- пиктографической,


Контрольные вопросы

1. Каковы временные характеристики зрения человека-оператора?
2. Что означает коэффициент оперативности кода знаковой системы?
3. Как влияет геометрическая сложность знака на его декодирование?
4. Каковы обобщенные показатели сенсомоторной характеристики пользователя?
Лекция 7.Основные характеристики анализаторов человека.Пороги чувствительности анализаторов. Временные характеристики анализаторов. Способы количественной оценки психофизиологических характеристик оператора.

Наибольшее значение для деятельности оператора имеют зрительный анализатор, за ним следуют слуховой и тактильный (осязательный) анализаторы. Участие других анализаторов в деятельности оператора невелико.
Основными характеристиками любого анализатора являются пороги - абсолютный (верхний и нижний), дифференциальный и оперативный. Понятие каждого из этих порогов может быть введено по отношению к энергетическим (интенсивность), пространственным (размер) и временным (продолжительность воздействия) характеристикам сигнала.
Минимальная величина раздражителя, вызывающая едва заметное ощущение, носит название нижнего абсолютного порога чувствительности, а максимально допустимая величина - название верхнего порога чувствительности (это понятие вводится по отношению лишь к энергетическим характеристикам). Сигналы, величина которых меньше нижнего порога, человеком не воспринимаются. Увеличение же интенсивности сигнала сверх верхнего порога вызывает у человека болевое ощущение (сверхгромкий звук, слепящая яркость и т. д.). Интервал между нижним и верхним порогами носит название диапазона чувствительности анализатора.
С помощью анализаторов человек может не только ощущать тот или иной сигнал, но и различать сигналы. Для характеристики различения вводится понятие дифференциального порога (от латинского differentia - различать), под которым понимается минимальное различие между двумя раздражителями (сигналами) либо между двумя состояниями одного раздражителя, вызывающее едва заметное различие ощущений. Экспериментально установлено, что величина дифференциального порога пропорциональна исходной величине раздражителя:

где J-исходная величина сигнала (раздражителя), dJ - величина дифференциального порога; k - константа, равная 0,01 для зрительного анализатора, 0,10-для слухового и 0,30 - для тактильного. Зависимость между величиной сигнала и величиной вызываемого им ощущения:
S = k*lnJ + C ,
где S - величина ощущения; k и С - константы.
Эта зависимость носит название основного психофизического закона, или закона Вебера-Фехнера. Согласно этому закону, интенсивность ощущения прямо пропорциональна логарифму силы раздражителя. Закон справедлив только для среднего участка диапазона чувствительности анализатора. Одной из основных характеристик анализатора является его чувствительность. Различают нижний и верхний абсолютный порог чувствительности. Абсолютный порог чувствительности определяется формулой :
G = 1 / J,
где: J - величина интенсивности раздражителя, соответствующая нижнему абсолютному порогу чувствительности.
Кроме абсолютного порога существует дифференциальный порог чувствительности анализатора, определяемый минимальной разницей между интенсивностями раздражителя, когда в ощущениях они отра­жаются как различные.
Величина дифференциального порога характеризует предельные возможности анализатора и поэтому не может служить основанием для выбора допустимой длины алфавита сигналов. Для этого необходимо пользоваться величиной, характеризующей не минимальную, а некоторую оптимальную различимость сигналов. Такой величиной в инженерной психологии является оперативный порог различения. Он определяется той наименьшей величиной различия между сигналами, при которой точность и скорость различения достигают максимума. Обычно оперативный порог различения в 10-15 раз больше дифференциального.
К характеристикам зрительного анализатора относятся диапа­зон яркости, контраст и острота зрения. Величина контрастности равна отношению двух уровней яркости - обычно это яркость фона и яркость изображения. Различают пороговый контраст и контрастную чувствительность анализатора. Острота зрения определяется вели­чиной, обратной тому наименьшему расстоянию между двумя точками, при котором возможно минимальное ощущение их раздельности.
К временным характеристикам анализатора относятся:
- латентный период реакции, определяемый промежутком времени от появления сигнала до момента возникновения ощущения;
- время инерции ощущения, определяемое промежутком времени от момента исчезновения сигнала до момента прекращения действия ощущения;
- критическая частота мелькания - минимальная частота появле­ния сигнала, при которой он воспринимается как непрерывный;
- время адаптации - время, необходимое для самонастройки ана­лизатора в изменившихся условиях восприятия.
Рассмотренные характеристики и устройство анализаторов позволяют сформулировать общие требования к сигналам-раздражителям, адресованным оператору:
- интенсивность сигналов должна соответствовать средним значениям диапазона чувствительности анализаторов, которая обеспечивает оптимальные условия для приема и переработки информации,
- для того чтобы оператор мог следить за изменением сигналов, сравнивать их между собой по интенсивности, длительности, пространственному положению, необходимо обеспечить различие между сигналами, превышающее оперативный порог различения,
- перепады между сигналами не должны значительно превышать оперативный порог, так как при больших перепадах возникает утомление, следовательно, существуют не только оптимальные пороги, но и оптимальные зоны, в которых различение сигналов осуществляется с наибольшей скоростью и точностью,
- наиболее важные и ответственные сигналы следует располагать в тех зонах сенсорного поля, которые соответствуют участкам рецепторной поверхности с наибольшей чувствительностью,
- при конструировании индикаторных устройств необходимо правильно выбрать вид сигнала, а следовательно, и модальность анализатора (зрительный, слуховой, тактильный и т.д.).
Рассмотрим способы количественной оценки психофизиологических характеристик оператора.
Надежность человека-оператора определяет его спо­собность выполнять в полном объеме возложенные на него функции при определенных условиях работы. Надежность человека-оператора характеризует его безошибочность, готовность, восстанавливаемость и своевременность. Безошибочность человека-оператора оценива­ется вероятностью безошибочной работы, которая опре­деляется как на уровне отдельной операции, так и на уровне алгоритма в целом. Вероятность безошибочной работы определяется на основе статис­тических данных.
Коэффициент готовности характеризует вероятность включения человека-оператора в работу в любой произвольный момент времени:
Кг = 1 - Топ/То ,
где Топ - время, в течение которого человек не может принять поступившую к нему информацию; То - общее время работы человека-оператора.
Восстанавливаемость оператора оценива­ется вероятностью исправления им допущенной ошибки:
Рв = Рк*Робн*Ри ,
где Рк - вероятность выдачи сигнала схемой контроля;
Робн - вероятность обнаружения сигнала оператором;
Ри - вероятность исправления ошибочных действий при повторном выполнении алгоритма.
Этот показатель позволяет оценить возможность самоконтроля оператором своих действий и исправления допущенных им ошибок.
Своевременность действий оператора оцени­вается вероятностью выполнения задачи в течение задан­ного времени:
Рсв=Р{Т<= Tлим }
где: Tлим - лимит времени, превы­шение которого рассматривается как ошибка.
Быстродействие оператора при взаимодействии с тех­ническими средствами определяется временем прохож­дения информации по замкнутому контуру из последо­вательно соединенных технических звеньев системы и человека-оператора и оценивается продолжительностью цикла регулирования :
Тц = Топ + SТi
где Топ - время решения задачи оператором, т. е. время от момента появления сигнала до момента окончания управляющих воздействий;
Тi - время задержки ин­формации в технических звеньях системы.
Время Топ определяется либо экспериментальным путем, когда имеется реальная система или ее имитатор, либо расчетным (аналитическим) путем для проектируемых систем.
Быстродействие оператора при действиях по заранее определенному алгоритму может быть представлена как совокупность времен, необходимых для получения человеком инфор­мации от средств отображения и выполнения ответных действий:
То = Тв + Треш + Тоу + Тм ,
где Тв - время восприятия сигнала (латентный пе­риод);
Треш - время принятия решения;
Тоу - время обнаружения нужного органа управления;
Тм - время осуществления мо­торного действия на орган управления.
Каждая из составляющих времен реакции (кроме Тм) линейно зависит от количества перерабатываемой информации:
Т = Т' + Q / V
Где: Т' - скрытое время реакции (Т'= 0,1-0,6 сек.);
Q - объем перерабатываемой информации;
V - скорость переработки информации.
Быстродействие технических средств, взаимодействующих с оператором, характеризуется либо временем обновления информации, либо временем реак­ции системы на запрос. Под временем обновления информации понимают интервал времени с момента ввода информации до момента отображения. Это время определяется временем ввода и обработки информации, временем формирования и выдачи информации на экран и зависит от очередности задач, решаемых системой.
Точность работы оператора - степень отклонения измеряемого оператором параметра системы от своего истинного, заданного или номинального значения количественно этот параметр оценивается погрешностью, которой оператор измеряет, устанавливает или регулирует данный параметр:
S = Pt - Pf ,
где: Pt -истинное или номинальное значение параметра;
Pf -фактически измеряемое или регулируемое оператором значение этого параметра.


Контрольные вопросы

1. Как определяются количественные оценки порогов чувствительности анализаторов человека-оператора?
2. Каковы временные характеристики анализаторов человека-оператора?
3. Как определяется быстродействие человека-оператора?
4. Как определяется восстанавливаемость оператора?
5. Что характеризует коэффициент готовности оператора?

Тема 3. Структура пользовательского интерфейса.


В специальной литературе, посвященной данному вопросу, приводится не­сколько… В основу подхода положены факторы, влияющие на отношение пользователя к интерактивной системе и на методы его работы с…

Контрольные вопросы

1. Какие факторы влияют на отношение пользователя к интерактивной системе?
2. Каковы типы операторской дея­тельности?
3. Каковы этапы деятельности человека-оператора?
4. Каковы типы поведения человека-оператора?
5. Какие модели используют операторы в своей деятельности?
Лекция 9.Структуры и типы диалога. Диалоговый компонент прикладной системы. Схема алгоритма диалога с программным приложением. Сценарий взаимодействия. Структуры диалога.
В прикладной диалоговой системе можно выделить два функциональных компонента:
- собственно прикладную систему, с которой работает пользователь;
- диалоговый компонент, управляющий диалогом между пользователем и прикладной системой.
Примерами прикладных систем являются все системы, с которыми работают пользователи ЭВМ в сфере своих профессиональных интересов - это: различного рода автоматизированные системы управления, системы автоматизированного проектирования, пакеты прикладных программ и др. Эти системы характеризуются тем, что диалог ведется в терминах проблемной области и на выходе пользователь получает конечный результат, являющийся целью его общения с программным приложением. Некоторые системы могут работать не только в диалоговом, но и в пакетном режиме. Семантика конечного результата при этом не зависит от используемого режима работы. Диалоговый компонент является надстройкой над прикладной системой и помогает пользователю уточнить постановку проблемной задачи, предоставляя для этого соответствующие лингвистические формы и набор сервисных функций. Диалог в этом случае ведется в терминах диалоговой системы и называется метадиалогом. Используемая терминология практически не зависит от проблемной области. Наличие в прикладной системе paзвитого метадиалога дает возможность пользователю, знакомому только с проблемной областью, получать требуемые результаты без предварительного детального , изучения диалоговой системы. Поэтому доступность и распространенность использования прикладной системы во многом зависят от качества построения диалоговой надстройки.
С учетом наличия двух компонентов в диалоговой системе на рис. 3. представлена обобщенная схема алгоритма диалога с программным приложением.
При этом однократное прохождение по одной из ветвей схемы алгоритма от блока «Начало» до блока «Конец» или до возврат к началу схемы алгоритма будем называть шагом диалога или транзакцией. Шаг диалога характеризуется активным взаимодействием человека с ЭВМ, т. е. в данном случае в ответ на ввод сообщения пользователя после его обработки диалоговой системой выдается выходное сообщение, отражающее состояние системы или диалога. Восприятие системой входного сообщения включает 2 этапа:
синтаксический анализ - проверка соответствия формы, в ко­торой введена информация, разрешенным на данном шаге, диалога шаблонам или правилам ввода-вывода;
семантический анализ - выявление смысла входного сообщения, определение ближайших задач системы и анализ возможности их вы­полнения при данном состоянии процедурной части.
Рассмотренная последовательность начинается с вывода систе­мой выходного сообщения, т.е. инициатором взаимодействия являет­ся система. Помимо данной последовательности известны еще две формы распределения инициативы в диалоге: инициатива, принадле­жащая пользователю (когда пользователь сам управляет работой си­стемы посредством команд и запросов), и смешанная инициатива, предполагающая периодическое перераспределение инициативы с по­мощью управляющих сигналов, с помощью которых пользователь имеет возможность прервать исполнение как процедурной, так и диалого­вой части программы и перевести ЭВМ в состояние ожидания своей команды).
Количество транзакций при работе с диалоговой системой может быть произвольным и зависит от потребностей пользователя и объема обрабатываемой информации, однако, последовательность транзакций всегда фиксирована и определена сценарием диалога, заложенным в алгоритм программы.
По характеру информации, содержащейся во входных и выходных сообщениях, различаются 2 типа диалога:
- управляющий, когда в результате транзакции определяются функции системы и осуществляется управление ее работой (для этой цели используются также и управляющие-сигналы);
- информационный, в процессе которого в систему вводятся дан­ные, требуемые для решения конкретной задачи.
В зависимости от числа пользователей диалоговые системы могут быть однопользовательскими (рассчитанными на одного поль­зователя) и многопользовательскими (с коллективным доступом пользователей к ресурсам системы).
Для реализации транзакций диалога используются следующие формы:
синтаксически ограниченная (меню, запросы с ответом по шаб­лону, запросы с ответом ДА/НЕТ);
директивная (команды);
фразовая (взаимодействие на ограниченном естественном языке);
объектно - ориентированная.
Рисунок 3- Схема алгоритма диалога с программным приложением
Для более быстрого освоения диалоговой системы пользователю необходимо знать основные этапы диалога и формы его реализации. Наиболее известны в человеко-машинной среде следую типы диалога:
- меню;
- вопросы, требующие ответа ДА/НЕТ;
- шаблон;
- простой запрос;
- команда;
- взаимодействие на естественном языке.
Сценарий взаимодействия
Взаимодействие человека-оператора с ЭВМ обычно подчиняется определенному сценарию диалога. Сценарий диалога представляет собой алгоритм взаи­модействия оператора с программной системой. Его проектируют, исходя из задач, стоящих перед АСОИиУ, характера и функ­ций человека в процессе управления, технических воз­можностей средств отображения информации. Сценарий диалога представляет собой детальное описание диалогового взаимодействия, выраженное в виде структуры диалога, а также его информационной и операционной моделей. Формально сценарий определяется следующим образом:
D = <S, A, C, R. G, I, O>,
где: S - множество состояний; A - множество операций; C=Q U F - множество условий (Q - множество входных условий, F - множество программных условий); R - множество выходных сообщений; G: SxC®S - граф диалога; I:{S®R; SxC®R}- информационная модель диалога; O:{S®A; SxC®A}- операционная модель диалога.
Ведение диалога согласно сценарию называется интерпретацией диалога. Графическое изображение сценария напоминает блок-схему программы на алгоритмическом языке, состоящую из элементов ветвления, ввода вывода сообщений и исполнения операций. Элементарная конструкция такой блок - схемы называется узлом сценария.
При проектировании взаимодействия пользователя с программной системой сценарий диалога является ключевым понятием. Он позволяет формализовать процесс разработки диалогового взаимодействия, а также проводить анализ и оптимизацию процедур общения пользователя с системой. Рассмотрим основную составную часть сценария - структуру диалога, наиболее наглядно отображающую процесс взаимодействия. Структура диалога - это связанная совокупность состояний диалога достижимых в процессе общения пользователя с диалоговой системой. Состояния диалога складываются из трех компонент: формы диалога; совокупности функций системы, предоставляемой пользователю; предыстории диалога. Основное графическое представление структуры диалога - диаграмма состояний - ориентированный взвешенный граф. Каждая вершина графа соответствует определенному состоянию диалога, а дуга определяет смену состояний. Веса вершин и дуг характеризуют содержание диалога: входные и выходные сообщения, исполняемые программные операции и условия. Переход от одной вершины графа диалога к другой соответствует одной транзакции диалога. Произвольная последовательность переходов (путь по графу) образует сеанс общения пользователя с системой. Если не принимать во внимание переходы по ошибкам и петли, то можно выделить три структуры диалога: линейную; древовидную и сетевую (рис 4).
Линейная структура Древовидная структура Сетевая структура
Рисунок 4.



Контрольные вопросы

1. Какие два функциональных компонента выделяют в прикладной диалоговой системе?
2. Что означает термин "транзакция" в диалоговом взаимодействии?
3. Что означает сценарий диалога?
4. Каковы основные структуры диалога?

Лекция 10.Типы диалога.

Меню - наиболее распространенный тип диалога. При обращении система инициирует диалог. Таким образом, шаг диалога начинается с выдачи системой… Возможно несколько форм машинной реализации данного типа диалога. Во всех… Пользователь может выбрать требуемую функцию одним из следующих основных способов:


Контрольные вопросы

1. Какие типы диалога наиболее известны в человеко-машинной среде?
2. Как графически отображаются различные типы диалога?

Тема 4. Интерфейсы информационного взаимодействия.

Цель анализа предложений естественного языка (ЕЯ) заключается в их переводе на машинный язык (МЯ) вычислительной системы. Этот процесс можно…
Структурная схема лингвистического транслятора


Контрольные вопросы

1. В чем заключается задачи анализа и синтеза естественного языка?
2. Какими методами проводится морфологический анализ (синтез) естественного языка?
3. Какими методами проводится синтаксический анализ (синтез) естественного языка?
4. В чем заключается семантическая интерпретация (синтез) и проблемный анализ ЕЯ.
синтаксический анализ (синтез) естественного языка?
5. Приведите примеры морфологического, синтаксического анализа и семантической интерпретации ЕЯ?
Лекция 12.Классификация пользовательских интерфейсов. Особенности графических пользовательских интерфейсов.
Существует ряд классификаций пользовательского интерфейсов, которые применяются в индустрии программных средств. Рассмотрим общую классификацию, применимые в настоящее время. В общем случае пользовательские интерфейсы можно разделить на две большие группы:
- WIMP-интерфейс, компонентами которого являются: window- окно, icon - пиктограмма, menu - меню и pointer - указатель.
- SILK-интерфейс, speech - речь, icon - пиктограмма, language -язык, knowledge - знание.
Наиболее широкое распространение в настоящее время получили интерфейсы группы WIMP. Относительно реже используются интерфейсы группы SILK, которые используются в специальных областях. Ниже рассмотрим более подробно WIMP -интерфейсы, которые нашли широкое распространение у проектировщиков программных продуктов.
Рассмотрим классификацию пользовательских интерфейсов, используемую в настоящее время, они разделяются на четыре группы:
- графический пользовательский интерфейс (Graphical User Interface - GUI);
- пользовательский Web-интерфейс (WEB-User Interface WUI);
- пользовательские интерфейсы карманных устройств (Hand-User Interface -HUI);
- неграфический пользовательский интерфейс командной строки (Command Line Interface - CLI).
Графический пользовательский интерфейс (GUI).
Графический пользовательский интерфейс (Graphical User Interface - GUI) oпределяется как стиль взаимодействия "пользователь-компьютер", в котором применяются такие основные элементы: окна, пиктограммы, меню и указатели. Иногда GUI-интерфейс называют WIMP-интерфейсом.
Важнейшие свойства GUI-интерфейса - это возможность непосредственного манипулирования, поддержка мыши или указателя, использование графики и наличие области для функций и данных приложения. Рассмотрим подробнее компоненты GUI. Окно - это область устройства отображения, используемая для представления и взаимодействия с объектами, информацией об объектах, или для выполнения действий, применяемых к объекту. Окно обладает строкой заголовка, набором операций перемещения, изменения размера, набором меню и областью для отобраения информации об объектах. Обычно окно представляет собой прямоугольник. При котором приложение, использующее окно, является GUI-ориентированным приложением. Окно отображает информацию только на определенную часть или область устройства отображения. Частичное использование устройства отображения позволяет просматривать несколько окон для одновременного взаимодействия с несколькими объектами или управляющими диалогами. Определение окна также подразумевает использование графики или визуализации вместо текстовой информации для указания доступного объема информации (например, использование полосы прокрутки вместо указания типа "1-я строка из 45-ти").
Пиктограммы. Пиктограмма во многих отношениях похожа на окно, хотя согласно формальному определению пиктограмма - это область устройства отображения, используемая для наглядного представления объекта. Типичные свойства пиктограммы включают графический символ для представления объекта, заголовок или имя, а также операции непосредственного манипулирования. Наиболее важная операция которую выполняют над пиктограммой, представляющей объект - это операция Ореn (Открыть) для отображения окна, содержащего детализированную информацию о объекте.
Существует множество графических символов, применяемых в GUI-интерфейсе, которые формально не являются пиктограммами. Графические символы, использумые для представления действий, атрибутов объектов и состояния могут восприниматься конечными пользователями как пиктограммы, однако с точки зрения GUI-интерфейса и разработчиков стандартов их следует рассматривать как графические кнопки. Для подобных случаев использования графических символов термины "пиктограмма" и "графика" взаимозаменяемы.
Меню. Меню отображает набор альтернатив, с помощью которых пользователь, может осуществить выбор. Обычно альтернативы GUI-ориентированного меню представляют собой имена выбираемых пользователями команд для выполнения действий над объектами. Примером меню является меню File (Файл), а пример альтернативного варианта команды, размещенной в меню File - команда Print (Печать). Meню содержат в себе полный набор пользовательских команд. Системы, отличные от графических, напротив, требуют, чтобы под меню использовался весь дисплей, при этом меню строятся иерархическим способом.
Существует несколько типов меню: строки меню, выпадающие, всплывающие и каскадные меню. Каковы бы ни были их цель и назначение, компоненты наподобие панели инструментов, представленных пиктограммами, являются меню.
Указатели. Графические системы обычно содержат координатно-указательные устройства в виде мыши или шарового манипулятора.
С координатно-указательным устройством ассоциируется определенное место на экране, куда пользователь может осуществить ввод с помощью этого устройства. Указатель - это графический символ, визуально показывающий местоположение входа в систему для координатно-указательного устройства. Указатели, используемые в GUI интерфейсе, включают системный указатель в виде стрелки, графическое перекрестие и I-образный или "балочный" указатель (указатель в форме двутавровой балки). Во многих отношениях указатель аналогичен курсору, определяющему место вставки вводимых с клавиатуры символов на экране устройства отображения.
Непосредственное манипулирование. Наиболее значительное свойство GUI-интерфейса заключается в непосредственном манипулировании, которое позволяет пользователю взаимодействовать с объектами с помощью указателя. Например, окно можно переместить по экрану с помощью мыши, установив указатель на строку заголовка окна, нажав и удерживая кнопку мыши и перемещая мышь (иногда эту операцию называют "захватить и перетащить" - "grab and drag"). Многие действия, выполняемые с помощью выбора альтернатив или меню, можно произвести, воспользовавшись непосредственным манипулированием. Например, во многих системах результатом перетаскивания пиктограммы документа на пиктограм­му принтера на рабочем столе является печать документа. К другим действиям, кото­рые выполняются с помощью непосредственной манипуляции, относятся такие опе­рации, как Move (Переместить), Сору (Копировать), Delete (Удалить) и Link (Связать).
Другие свойства. К некоторым другим методам работы, присущим GUI-интерфейсу, относятся буфер обмена, комбинации клавиш, ускоряющие клавиши в меню и диалогах, а также дополнительные возможности взаимодействия мышь-клавиатура. Несмотря на свою полезность, эти механизмы не рассматриваются как существенные свойства GUI-интерфейса.
GUI-интерфейс не гарантирует более высокого уровня практичности, однако надлежащим образом спроектированное GUI -ориентированное программное приложение может превосходить его аналог с неграфическим интерфейсом с точки зрения эффективности работы пользователя и степени его удовлетворенности (при условии верной постановки задач и соответствующем уровне навыков пользователя).

Контрольные вопросы

1. Как классифицируются пользовательские интерфейсы?
2. Каковы особенности применения GUI?
3. Каковы особенности применения WUI?
4. Каковы особенности применения HUI?
Лекция 13.Классификация пользовательских интерфейсов. Особенности неграфических пользовательских интерфейсов.
Пользовательский Web-интерфейс (WUI).
Базовый WUI-стиль (Web User Interface) весьма схож с меню иерархической струк­туры, которые пользователи знают по опыту работы в средах с неграфическим ин­терфейсом за исключением более наглядного представления и использования гипер­ссылок. Необходимая навигация выполняется в рамках одного или нескольких при­ложений с использованием текстовых или визуальных гиперссылок. В зависимости от структуры гиперссылок приложения навигация в пределах WUI-интерфейса приво­дит к отображению Web-страниц в иерархии приложения по одной за раз внутри одного окна. Ниже приводятся основные особенности приложения, использующего WUI-стиль:
- информация обычно отображается в единственном окне, называемом броузером, хотя для представления данных в приложении могут использо­ваться несколько окон броузеров;
- броузер обеспечивает меню для Web-приложения;
- выбор действий ограничен, так как меню, обеспечивающее обращение к функциям, не является легкодоступным для приложения;
- Web-страница обладает небольшой степенью внутреннего контроля над клиентской областью для открытия специализированных всплывающих меню;
- создание специализированных меню требует дополнительной работы по программированию;
- клиентская область не содержит традиционных пиктограмм;
- многие приложения используют графику и анимацию в эстетических или навигационных целях. Это таит в себе потенциальную угрозу возникновения внешнего визуального шума и увеличения времен отклика при загрузке и раскрытии графических файлов;
- броузер и приложения обеспечивают возможности отключения графики, содержащейся в Web-страницах, так что на экране отображается только их текстовая версия;
- поддержка указателя осуществляется в основном для выбора с помощью одного щелчка мышью или выбора по навигационным ссылкам. Технология "drag and drop" ("перетащить и поместить") не поддерживается за исключением случаев специального программирования в определенных средах. Действия кнопки 2, мыши также ограничены.
Навигация. Переход от одной страницы к другой с использованием гиперссы­лок или поискового механизма - наиболее часто выполняемая функция WUI-интерфейса. Страницы, с которыми встречается пользователь, существуют в преде­лах того же самого или другого Web-узла.
Web-броузер обеспечивает базовые возможности навигации для перемещения по Web-узлам и в пределах Web-узлов линейным способом с помощью кнопок панели инструментов Back (Назад) и Forward (Вперед). Навигация от одной страницы приложе­ния к другой в пределах одного и того же Web-узла приложения выполняется с ис­пользованием гиперссылок, схемы Web-узла, кнопок и навигационной панели.
Основное назначение Web-страницы за­ключается в обеспечении полезной информацией, включая навигационную структуру в организацию Web-узла. Web-страницы составлены из одной или нескольких конст­рукций, представляющих собой сочетание бесчисленных мозаик цветных графических элементов. По сравнению с GUI-ориентированными приложениями WUI-ориентированные приложения включают несчетное количество элементов поведения, которые не вызываются пользователем, например, анимационных.
Компоненты WUI-интерфейса. К наиболее распространенным компо­нентам WUI-интерфейса относятся баннеры (заголовки), навигационные панели и визуальные или текстовые гиперссылки, упорядоченные различными способами. Так­же применяются разнообразные подходы к использованию графики, анимации и цвета:
- баннер представляет собой визуальный заголовок, отображаемый вверху Web-страницы;
- навигационная панель - это список вариантов выбора гиперссылок, обес­печивающих доступ к информации;
- гиперссылка представляет собой вариант выбора, который отображает сле­дующую страницу информации или перемещает фокус отображения на другую область той же страницы;
- броузер - типичный броузер обладает заголовком, навигационной панелью областью, отображаемой в пределах экрана;
- каталог - каталог представляет собой визуальный поисковый механизм, в котором перечислены варианты выбора гиперссылок, используемых для навигации по дополнительным вариантам выбора до тех пор, пока не будет найден искомый результат, допускаются навигационные панели в виде заголовков другие типы навигации по вариантам выбора гиперссылок;
- поиск и результаты поиска - один или несколько элементов управления, с помощью которых пользователь осуществляет ввод или выбор критерия поиска информации, результаты поиска отображаются в том же и другом окне Web- броузера;
- документ - во многом похожий на свой бумажный двойник Web-документ отображает текстовую информацию вместе со ссылками на дополнительные источники или развернутое представление информации;
- записная книжка - некоторые Web-узлы представляют визуальную записную книжку в качестве метафоры для организации данных. Она почти не отли­чается от навигационной панели, с той лишь разницей, что содержит меньшее количество вариантов выбора.
Факторы успеха, которые, влияют на уровень практичности приложений, использующих WUI-интерфейс - это простота навигации по иерархическим информационным структурам, легкость и быстрота поиска. К другим важным факторам относятся эстетические характеристики и ценность текущего содержания информации.
Пользовательский интерфейс карманных устройств (HUI).
Сегодня широко известны компьютеры два основных класса PDA (Personal Digital Assistant-персональный цифровой ассистент - "карманный" компьютер, предназначенный, выполнения некоторых специальных функций) - в одних используется настоящий GUI-стиль как по внешнему виду, так и по поведению, в других применяется подмножество GUI-интерфейса. Для ввода данных пользователем применяется "жестикуляционный" стиль с пером и сенсорным экраном.
Обычно подобные устройства обладают очень маленьким экраном. Каждая область дисплея PDA меньше, чем большинство окон GUI-ориентированных приложений для настольных и портативных систем. Для поддержки PDA обычно используется GUI-ориентированное ПО для портативных или настольных компьютеров.
HUI-интерфейс обеспечивает некоторые возможности GUI-интерфейса, а именно пиктограммы, меню и аналогичное поведение указателя. В окне устройства одновременно отображается один объект. Общий стиль для HUI-интерфейса можно назвать SIMP-стилем (Screen - экран, Icon - пиктограмма, Menu - меню и Pointer - указатель). При этом обеспечиваются многие свойства GUI-интерфейса, некоторые из них приведены ниже.
а) Пиктограммы используются во многих PDA, их разрешающая способность изменяется в соответствии с типом устройства отображения. Как и в GUI-интерфейсе, пиктограммы применяются для представления объектов, дейст­вий и атрибутов.
б) Строка меню и сами меню отображаются по требованию и обладают обычным для таких компонентов поведением.
в) Перо служит в качестве указателя по большей части для взаимодействия с помощью одного щелчка. Диалоги отображаются как окна, которые перек­рывают вызывающий объект. Такие окна не обладают стандартным оформ­лением GUI-окон, их нельзя перемещать и изменять их размер.
К некоторым PDA можно подключить клавиатуру, однако пользователь должен обучиться ориентированному на указатель взаимодействию и письму с помощью пера для работы непосредственно с PDA Некоторые команды можно выполнять с помощью "жестикуляционных" комбинаций клавиш, эквивалент­ных клавишам быстрого выбора команд GUI-интерфейса.
Основные проблемы проектирования HUI-ориентированных приложений перечислены ниже.
а) Упрощение требований к пользователю по вводу данных и взаимодействию.
б) Использование ограниченной области дисплея.
Неграфический пользовательский интерфейс командной строки (Command Line Interface - CLI).
Данный интерфейс предназначен для подготовленного пользователя, регулярно работающим с приложением. Пользователь взаимодействует с приложением с помощью команд (директив), имеющих определенную жестко заданную внутреннюю структуру. Код команды однозначно идентифицирует функцию приложения, исполняемую по данной команде. Код команды отражает название функции и записывается в виде слова на естественном языке, либо его сокращения или мнемокода. Команды дают возможность опытному пользователю сразу специфицировать необходимую функцию вместо того, чтобы отвечать на серию запросов системы.

Контрольные вопросы

1. Как классифицируются пользовательские интерфейсы?
2. Каковы особенности применения GUI?
3. Каковы особенности применения WUI?
4. Каковы особенности применения HUI?
Лекция 14.Интерфейсы информационного взаимодействия компьютерных иерархических систем. Система уровней информацион­ного взаимодействия. Интерфейсы и протоколы взаимодействия уровней информацион­ного взаимодействия.

Рассмотрим интерфейс информационного взаимодействия на примере WEB-приложений, отметим, что рассмотренный ранее пользовательский WUI непосредственно связан с программным интерфейсом уровня приложений. Взаимодействие различных объектов в сети Интернет строится в соответствии с правилами и требованиями общего международного стандарта ISO 7498 (ISO - International Organization for Standardization).
Этот стандарт имеет тройной заголовок "Информационно-вычислительные системы - Взаимодействие открытых систем - Эталонная модель". Обычно его называют короче - "Эталонная модель взаимодействия открытых сис­тем". Публикация этого стандарта в 1983 году подвела итог многолетней ра­боты многих известных телекоммуникационных компаний и стандартизую­щих организаций.
Основной идеей, которая положена в основу этого документа, является раз­биение процесса информационного взаимодействия между системами на уровни с четко разграниченными функциями.
В качестве прообраза модели взаимодействия OSI (Open System Interconnec­tion) была использована структура, предложенная ANSI (American National Standards Institute). ISO 7498 является стандартом в области телекоммуникаций.
Преимущества слоистой организации взаимодействия заключаются в том, что она обеспечивает независимую разработку уровневых стандартов, мо­дульность аппаратуры и программного обеспечения информационно-вычислительных систем и способствует тем самым техническому прогрессу в данной области.
При использовании многоуровневой модели проблема перемещения ин­формации между узлами сети разбивается на более мелкие и, следователь­но, более легко разрешимые проблемы. Многоуровневая модель четко описывает, каким образом информация про­делывает путь через среду сети от одной прикладной программы, к приме­ру, обработки таблиц, до иной прикладной программы обработки тех же таблиц, находящейся на другом компьютере сети.
Предположим, например, что система А, изображенная на рис. 15, имеет ин­формацию для отправки в систему В. Прикладная программа системы А на­чинает взаимодействовать с уровнем 4 системы А (верхний уровень), кото­рый, в свою очередь, начинает взаимодействовать с уровнем 3 системы А, и т. д. - до уровня 1 системы А. Задача уровня 1 забирать информацию из физической среды сети, отдавать, а потом после того как информация проходит через физическую среду сети и по­ступает в систему В, она последовательно обрабатывается на каждом уров­не системы В в обратном порядке - сначала на уровне 1, затем на уровне 2 и т. д., пока, наконец, не достигнет прикладной программы системы В. Многоуровневая модель не предполагает наличия непосредственной связи между одноименными уровнями взаимодействующих систем. Следователь­но, каждый уровень системы А должен полагаться на услуги, предоставляе­мые ему смежными уровнями системы А, чтобы помочь осуществить связь с соответствующим уровнем системы В. Предположим, что уровень 4 системы А должен связаться с уровнем 4 системы В. Для того чтобы выполнить эту задачу, уровень 4 системы А должен воспользоваться услугами уровня 3 системы А, тогда уровень 4 будет называться "пользователем услуг", а уро­вень 3 - "источником услуг".

Рисунок 15.

Информация по оказываемым услугам передается между уровнями в специ­альном информационном блоке, который называется заголовком. Заголовок обычно предшествует передаваемой прикладной информации.
Рисунок 16. Инкапсуляция блоков данных различных уровней

Предположим, что система А хочет отправить в систему В какой-либо текст, называемый "данные" или "информация". Этот текст передается из при­кладной программы системы А в верхний уровень этой системы. Прикладной уровень системы А должен передать определенную информацию в при­кладной уровень системы В, поэтому он помещает управляющую инфор­мацию своего уровня в виде заголовка перед фактическим текстом, который должен быть передан. Построенный таким образом информационный блок передается в уровень 3 системы А, который может предварить его своей собственной управляющей информацией, и т. д.
Размеры сообщения увеличиваются по мере того, как оно проходит вниз через уровни до тех пор, пока не достигнет сети, где оригинальный текст и вся связанная с ним управляющая информация перемещаются в систему В и поглощаются уровнем 1 системы В. Уровень 1 системы В отделяет от по­ступившей информации и обрабатывает заголовок уровня 1, после чего он определяет, как обрабатывать поступивший информационный блок. Уменьшенный в размерах информационный блок передается в уровень 2, который отделяет заголовок этого же уровня, анализирует его, чтобы узнать о действиях, которые он должен выполнить и т. д. Когда информационный блок наконец доходит до прикладной программы системы В, он должен со­держать только оригинальный текст.
Структура заголовка и собственно данных относительна и зависит от уров­ня, который в данный момент анализирует информационный блок. Напри­мер, на уровне 2 информационный блок состоит из заголовка этого же уровня и следующих за ним данных. Однако данные уровня 2 могут содер­жать заголовки уровней 3 и 4. Кроме того, заголовок уровня 2 является про­сто данными для уровня 1. Помимо заголовка на каждом уровне системы информационный блок завершается соответствующей контрольной суммой - КонтСум. Эта концепция иллюстрируется на рис. 16.
Данная модель напоминает собой вложенные друг в друга матрешки. Самая маленькая из них - это и есть пользовательские данные, а все остальные служат для доставки данных в точку назначения.
Иными словами, в результате работы этого механизма каждый пакет более высокого уровня вкладывается в "конверт" протокола нижнего уровня.
В соответствии с ISO 7498 выделяются семь уровней (слоев) информацион­ного взаимодействия:
7. Уровень приложения (Application Layer).
6. Уровень представления (Presentation Layer).
5. Уровень сессии (Session Layer).
4. Транспортный уровень (Transport Layer).
3. Сетевой уровень (Network Layer).
2. Канальный уровень (DataLink Layer).
1. Физический уровень (Physical Layer).
Информационное взаимодействие двух или более систем, таким образом, представляет собой совокупность информационных взаимодействий уровневых подсистем, причем каждый слой локальной информационной системы взаимодействует только с соответствующим слоем удаленной системы.
Определение.
Протокол - набор алгоритмов (правил) взаимодействия объектов одноименных уровней.
Слои (уровни) одной информационной системы также взаимодействуют друг с другом, причем в непосредственном взаимодействии участвуют толь­ко соседние уровни. Как правило, средний уровень пользуется услугами, которые ему предоставляет нижний уровень, а сам, в свою очередь, предо­ставляет услуги для верхнего уровня.
Определение.
Интерфейс - совокупность правил, в соответствии с кото­рыми осуществляется взаимодействие с объектом данного уровня.
Иерархическая организация сетевого взаимодействия позволяет обеспечи­вать преемственность разработанных структур и их быструю адаптацию к изменениям, происходящим в технологиях передачи данных. Например, при переходе на новый способ передачи данных по физическому носителю, изменения коснутся только нижних уровней и совсем не затронут верхние в том случае, если система протоколов организована в соответствии с требо­ваниями ISO 7498. На практике требования данного стандарта реализуются в виде стека протоколов.
Определение
Стек - иерархически организованную группу взаимодей­ствующих протоколов
Протоколы, которые входят в стек, имеют специализированный интерфейс и предназначены для взаимодействия только с протоколами соответствую­щих уровней данного стека. В качестве примеров таких стеков можно при­вести стек TCP/IP.
Уровни 7-5 считаются верхними и, как правило, не отражают специфики кон­кретной сети. Блок данных пользователя (сообщение) этими уровнями рассмат­ривается как единое целое. Изменения могут испытывать только сами данные.
Уровни 1-3 и иногда 4 считаются нижними уровнями OSI. На каждом из этих уровней определяется свой формат представления данных. При прохо­ждении по стеку с 4-го уровня до первого сообщение пользователя последо­вательно фрагментируется и преобразуется в последовательность блоков данных соответствующего уровня.
Определение.
Инкапсуляция - процесс помещения фрагментированных блоков данных одного уровня в блоки данных другого уровня.
Обычно инкапсулируются данные протоколов верхних уровней в блоки данных протоколов нижних уровней (сетевой - канальный), но также мо­жет выполняться инкапсуляция для протоколов одноименных уровней.


Контрольные вопросы

1. Как организуется информационное взаимодействие различных уровней компьютерных систем?
2. Каков смысл термина протокол взаимодействия уровней компьютерных систем, приведите примеры?
3. Каков смысл термина интерфейс взаимодействия уровней компьютерных систем, приведите примеры?
4. Каков смысл терминов инкапсуляция и стек протоколов в компьютерных системах?

Тема 5. Разработка интерфейсов информационного взаимодействия компьютерных систем.


Рассмотрим интерфейс взаимодействия двух приложений WEB-броузера и WEB-сервера… При реализации интерфейса взаимодействия WEB - приложений используется протокол HTTP (Hypertext Transfer Protocol -…

Контрольные вопросы

1. Как реализуются интерфейсы взаимодействия приложений?
2. Каковы основные составляющие интерфейса взаимодействия на примере WEB-приложений?
3. Какие функции реализует интерфейс CGI?
Лекция 16. Интерфейс информационного взаимодействия программных приложений.Интерфейс взаимодействияпрограммных приложений на примере HTTP. Передача запросов и ответов.

Рассмотрим интерфейс взаимодействия программных приложений на примере HTTP.



Интерфейс реализуется последовательно.

Вторым этапом является запрос клиента: клиент передает заголовок запроса (Request header) и, возможно (в зависимости от метода), тело сообщения… Третий этап - ответ сервера, который состоит из заголовка (Response header), в… Четвертым этапом является разрыв TCP/IP соединения.


Контрольные вопросы

1. Сколько этапов включает интерфейс взаимодействия приложений по НТТР?
2. Каков смысл заголовка Request header в интерфейсе взаимодействия приложений по НТТР?
3. Каков смысл заголовка Response header в интерфейсе взаимодействия приложений по НТТР?
4. Как компоненты, реализующие пользовательский интерфейс связаны с интерфейсом взаимодействия приложений по НТТР?

Лекция 17. Реализация интерфейса информационного взаимодействия программных приложений.Интерфейс взаимодействия сервера с внешней программой.


Рассмотрим реализацию интерфейса взаимодействия сервера с внешней программой (Common Gateway Interface).

Cервер при запуске CGI-скрипта (внешней программы) формирует среду окружения, в которой скрипт может найти всю доступ­ную информацию о… Большинство переменных CGI стандартизованы. Рассмотрим стандартные пере­менные… REQUEST_METHOD - это одно из самых главных полей, используемое для определе­ния метода запроса HTTP. Как уже было…

Пример: REQUEST_METHOD=GET

QUERY_STRING - эта строка запроса при методе GET. Запрос, отправляемый из формы, кодируется броузером, поскольку не все символы разрешены в URL (некоторые из них имеют специальное назначе­ние). В методе urlencode: все пробелы заменяются в URL на знак «+», а все специальные и непечатаемые символы на последовательность %hh, где hh - шестнадцатеричный код сим­вола. Кроме того, разделителем полей формы является знак &, поэтому при об­работке форм надо производить декодирование.

Пример: QUERY_STRING= name=user+chef&age=20&hobby=games

CONTENT_LENGTH - длина тела запроса в байтах. При методе запроса POST необхо­димо считать со стандартного входа (STDIN) CONTENT_LENGTH - байт, а потом про­изводить их обработку. Обычно методом POST пользуются для передачи форм, содержащих потенциально большие области ввода текста. При этом методе нет никаких ограничений, а при методе GET существуют ограничения на длину URL.

Пример: CONTENT_LENGTH=31

CONTENT_TYPE - тип тела запроса (для форм, кодированных вышеуказанным об­разом, тип определяется как application/x-www- form- urlencoded).

GATEWAY_INTERFACE - версия протокола CGI.



Пример: GATEWAY_INTERFACE=CGI/1.1

REMOTE_ADDR - IP-адрес удаленного хоста, делающего данный запрос.

Пример: REMOTE_ADDR=139.142.24.157



REMOTE_HOST - это, если запрашивающий хост имеет доменное имя, то эта перемен­ная содержит его, в противном случае, это тот же самый IP-адрес, что и REMOTE_ADDR.



Пример: REMOTE_HOST=idsoftware.com



SCRIPT_NAME - имя скрипта (виртуальное), использованное в запросе. Для получения реального пути на сервере используется переменная SCRIPT_FILENAME.



Пример: SCRIPT_NAME=/cgi/guestbook.cgi

SCRIPT_FILENAME - имя файла скрипта на сервере. Используя эту переменную, вы получаете именно физический путь к файлу.

Пример: SCRIPT_FILENAME=/home/public/cgi/guestbook. cgi

SERVER_NAME - имя сервера, чаще всего доменное (такое как www.microsoft.com), но в редких случаях, за неимением такового оно может быть IP-адресом (типа 157.151.74.254).

Пример: SERVER_NAME=www.tksite.edu

SERVER_PORT - TCP-порт сервера, используемый для соединения. По умолча­нию HTTP-порт имеет номер 80, хотя в некоторых случаях он может быть и другим.

Пример: SERVER_PORT=80

SERVER_PROTOCOL - версия протокола сервера.

Пример: SERVER_ROTOCOL=HTTP/1.1

SERVER_SOFTWARE - программное обеспечение сервера.

Пример: Apache/1.0

Основная информация о взаимодействии клиента и сервера может быть получена из стандартных переменных окружения.
При каждом запуске CGI-сценарий работает так, как будто он прежде никогда не запускался. Программа сценария не переходит в состояние ожидания между отдельными вызовами. Каждый раз процедура инициализации запускается с самого начала. До считывания входных данных необходимо прочесть значение переменной окружения REQUEST_METHOD и определить какую информацию она содержит get или post. Дальнейшие действия зависят от этого значения.
Обработка входных данных зависит от целей написания конкретного сценария. В общем случае обработка данных означает их преобразование.
Но в любом случае есть строго регламентированная часть обработки (обработка входных данных), зависящая от метода запроса.

Обработка входных данных для метода get.

1. Определение значения переменной QUERY_STRING.
2. Декодирование имен и их значений. При этом учитывают, что все пробелы были… 3. Формирование структуры «Имя - значение».


Обработка входных данных для метода post.

1. Определение значения переменной CONTENT_LENGTH.
2. Декодирование имен и их значений. При этом учитывают, что все пробелы были… 3. Формирование структуры «Имя - значение».


Контрольные вопросы

1. Какую информацию содержат переменные среды в интерфейсе CGI?
2. Как производится обработка входных данных для метода get в интерфейсе взаимодействия сервера и внешней программы?
3. Как производится обработка входных данных для метода post в интерфейсе взаимодействия сервера и внешней программы?
4. Каковы этапы работы по обработке входных данных внешней программой?
5. Какую информацию несет заголовок вывода сценария post в интерфейсе взаимодействия сервера и внешней программы?
Лекция 18. Реализация интерфейса информационного взаимодействия программных приложений.Интерфейс взаимодействия внешней программы с сервером.
Рассмотрим интерфейс взаимодействия внешней программы с сервером.
Вывод данных для пользователя
Вне зависимости от метода ввода данных от пользователя, программа CGI направляет свой вывод в стандартный поток STDOUT.
Этот вывод может представлять собой HTML-документ или инструк­ции серверу, где получить необходимый документ. Преимущество последне­го подхода в том, что cgi-модуль не должен формировать полный HTTP за­головок на каждый запрос.

Заголовок вывода сценария.

Вывод начинается с маленького заголовка. Он содержит текстовые строки, в том же формате, как и в HTTP заголовке, и завершается пустой строкой… Наиболее интересная информация содержится в строке состояния. Строка состояния… Первая цифра кода статуса предназначена для определения класса от­вета.


Status: 404 Not found

На базе этой информации сервер и формирует окончательный заголо­вок, который и передается клиенту. Например, набор директив:

НТТР/1.0 200 ОК



Server: NCSA/1.0a6



Content-type: text/html

сообщает об успешном выполнении запроса.
Здесь: 200 - код означающий успешную обработку запроса, что и пояс­няет "Ok".
Следующая директива: Content-type: text/html
обязательно присутствует, если есть тело ответа, и сообщает серверу, что далее последует HTML-документ.
А директива:

Location: http://host/file.txt

приведет к тому, что Web-сервер выдаст file.txt, как если бы он был затребо­ван клиентом.

Этапы работы сценария.

1. Инициализация и обработка входных данных.
2. Основная часть работы и вывод пользователю.
3. Завершение своей работы.


Контрольные вопросы

1. Какую информацию содержат переменные среды в интерфейсе CGI?
2. Как производится обработка входных данных для метода get в интерфейсе взаимодействия сервера и внешней программы?
3. Как производится обработка входных данных для метода post в интерфейсе взаимодействия сервера и внешней программы?
4. Каковы этапы работы по обработке входных данных внешней программой?
5. Какую информацию несет заголовок вывода сценария post в интерфейсе взаимодействия сервера и внешней программы?

Лекция 19. Комплексный подход к разработке пользовательского интерфейса. Общие принципы создания интерфейсов. Интерфейс человек-компьютер как отдельный компонент системы.


Разработчик интер­фейса дол­жен уметь применять знания для создания удобств в работе пользователей. Он должен не только удовлетворить их требования с точки зрения прикладных задач, но и создать интерфейс, удобный с точ­ки зрения физических и психологических потребно­стей пользователя. Необходимо учитывать особенность психики человека - способность к адаптации. Люди обучаются очень быстро, при этом соответственно меняются их способы работы и психологические потребности. Разработчики компьютерных игр тратят много сил на проектирование интерфейса между человеком и компьютером, например компьютерная игра фактически и есть интерфейс. Использование цвета, звука, графики - это не случайное, а сознательно принятое решение разработчика. Игры включают в себя элемент адапта­ции, поддерживая интерес пользователя к игре: по мере того как пользователь привыкает к игре и его класс возрастает, игра меняется, например увеличи­вается скорость. Разработчики игр должны хорошо разбираться в возможностях аппаратных и программ­ных средств, а также обладать хорошим воображе­нием и проявлять изобретательность при реализации задач. И все же, отдавая дань оригинальности реше­ний, нужно признать, что в основе всех таких опера­ций лежат общие принпипы.
Стратегия разработки интерфейса человек - компьютер.
Интерфейс человек-компьютер как отдельный компонент системы.
Так же как структуры данных в системе можно изолировать от алгоритмов обработки этих структур, мы можем до определенной степени отделить интер­фейс человек-компьютер от прикладной.
Интерфейс необходимо проектировать отдельно, как и отдельно разрабатывать структуру файлов, об­рабатываемых системой. Состав и форма представле­ния входных и выходных данных должны стать пред­метом тщательного анализа разработчиков интер­фейса.
Учет возможностей аппаратных и программных средств.
Разработчики систем, как, естественно, и другие специалисты, пользуются в работе своими старыми навыками. Этот внутренний консерватизм усиливает­ся, а не ослабевает вследствие стремительного раз­вития за последнее время аппаратных и програм­мных средств. Однако невозможно разработатьи ком­поненты интерфейса, не понимая возможностей и ограничений основных элементов, из которых он может быть по­строен.
Последовательность разработки.
В процессе разработки требуется новизна, при­чем необходимо следить за тем, чтобы эта новизна нерастворилась в мелочах, а также за целесообраз­ностью обилия подходов. В настоящее время многие пользователи имеют доступ к разным системам, и вряд ли они будут менять свои приемы работы при смене систем. Желательно развивать "семейство" программ, в рамках которых все они работают одинаково. Этому также может спо­собствовать библиотека стандартных модулей, кото­рые могут использоваться для разработки програм­мных интерфейсов различных систем.
Использование принятых принципов разработки интерфейса.
Физическое взаимодействие пользователя с рабо­чей станцией имеет много общего с взаимодействием человека с машиной вообще. Поэтому существует большое число общепринятых в эргономике рекомен­даций, которые можно легко перенести на разработку и организацию рабочей станции. В то же время фор­ма представления информации на экране не одина­кова для различных компьютерных систем: графи­ческий дизайн зависит от распределения информации на экране, словарного состава предложений, способа выделения ключевых элементов представления дан­ных и т. д. Разработчики должны знать эти принципы и ста­раться также использовать знания из других областей при затруднениях в решении своих проблем.
Понимание задач и пользователя.
Разработчик должен понимать не только вычис­лительный процесс, необходимый для решения зада­чи, но и оценивать действия пользователя, направленные на достижение цели задачи. Ему нужно знать особенности потенциальных пользователей системы. Важно отметить прогресс, достигнутый за послед­ние годы в области разработки среды программиро­вания - интерфейса между компьютером и програм­мистом.
Привлечение пользователей.
Рекомендацию о том, что надо "понимать пользо­вателя и задачу", легче дать, чем выполнить. Вряд ли можно ожидать, что системный аналитик или раз­работчик хорошо знаком со всеми областями при­менения своих разработок или глубоко чувствует психологические потребности потенциальных пользо­вателей.
Один из типичных принципов заключается в том, что аналитик получает сведения путем опроса будущих пользователей. Полезный способ подбора нужных вопросов - это поставить себя на место пользователя, работающего с системой.
Однако единственный способ оценки доступности интерфейса - это посмотреть, как на самом деле пользователь взаимодействует с системой в нормаль­ных рабочих условиях. Процесс проектирования интерфейса противоречит традиционному взгляду на разработку программ как на линейный процесс, состоящий из нескольких этапов:Анализ - Разработка - Компоновка Реализа­ция.
Нужен интерактивный подход, приводящий к раз­работке опытных образцов интерфейсов, с которыми работают пользователи и которые изменяются в соот­ветствии с их реакцией до тех пор, пока не будет соз­дан приемлемый продукт. Это значит, что нужно при­менять гибкие методы компоновки элементов интер­фейса. Предусматривайте средства адаптации в рамках интерфейса.
Хотя общие принципы определяют основу созда­ния интерфейса, они не могут удовлетворять любого пользователя. Разработка интерфейса в расчете на среднего пользователя - это как бы поиск наи­меньшего общего знаменателя. Точно так же привле­чение пользователей к разработке не может гаран­тировать ее абсолютной приемлемости. Даже если условия задачи остаются практически постоянными, потребности пользователей, как и они сами, ме­няются.
Правильно спроектированный интерфейс, как на­пример, в случае с компьютерными играми, должен быть настраиваемым на нужды раз­ных пользователей, а также на одного пользователя в разные периоды его работы. Проблема адаптации интерфейсов человек-компьютер - главное направ­ление исследований в последнее время.
Оценка.
Как разработчик, придерживающийся рассмотрен­ной выше стратегии, узнает, что он достиг требуемо­го результата? Можно предположить несколько кри­териев, позволяющих оценить интерфейс. Все они охватывают три основных аспекта:
- простота освоения и запоминания операций системы;
- быстрота достижения целей задачи, решаемой с помощью системы;
- субъективная удовлетворенность при эксплуа­тации системы.
Можно установить контрольное время, необходи­мое определенному пользователю для достижения заданного уровня знаний. Критерий может также ука­зать тип упражнений, помогающих добиться желае­мого результата. Подобный критерий можно сформу­лировать следующим образом: "После двух дней самостоятельных занятий с системой пользователь, работающий с ней впервые, освоит все команды, не­обходимые для работы с файлами, хранящимися на диске в иерархически связанных каталогах".
Сохранение полученных рабочих навыков по исте­чению некоторого времени - это другой критерий (связанный с первым), который определяет объем знаний, достаточный для возобновления деятельности после некоторого перерыва в работе.
Быстроту решения задачи можно оценить ско­ростью или точностью. Заметим, что при оценке ско­рости учитывается не быстродействие системы, а вре­мя, необходимое для достижения поставленной цели. Поэтому для системы ввода данных важна не ско­рость работы с клавиатурой, а контрольная цифра, которую можно указать, например, так: "банковский служащий должен за час обработать не менее 20 счетов с ошибкой менее 1 %".
Критерий субъективной удовлетворенности отра­жает мнение пользователя о системе и удобстве ра­боты с ней. Этот критерий трудно оценить количе­ственно, но его можно выразить, например, с по­мощью частоты, с которой пользователи обращаются к дополнительным устройствам. Хотя все три критерия можно отнести к любым областям применения, для конкретных применений важным будет какой-либо один из них. Для систем, подобных системе управления авиатранспортом, важ­ными являются факторы точности и скорости. Для систем, рассчитанных на широкое применение, основ­ным требованием является отсутствие предваритель­ного обучения перед началом работы, поскольку час­то отсутствует возможность организовать такие за­нятия. При работе с системой, подобной электрон­ной почте, пользователи должны чувствовать себя так же удобно, как и при работе с более простыми системами, иначе они просто откажутся от них.
Установить значения для каждого критерия - это только часть трудностей; разработчик должен уметь измерять реальную производительность системы в соответствии с поставленными целями. Для прове­дения этих измерений использовалось несколько ме­тодик. Системы могут автоматически создавать и со­хранять копию конкретного диалога, заносить в си­стемный журнал время, затрачиваемое на выполне­ние различных этапов задания, или количество и тип ошибок. Пользователям предлагается ответить на во­просы или заполнить различные анкеты, чтобы мож­но было определить, удовлетворены ли они работой системы. За работой системы можно наблюдать визуально и даже записать на видеокассету для последующего анализа.
При использовании всех этих методов трудно быть уверенным в том, что получен действительно пра­вильный результат и что любые замеченные вами отклонения присущи системе, а не определяются каким-либо внешним фактором. Статистические мето­ды, которые часто используются, требуют более стро­гого подхода к трактовке природы испытуемого объек­та и способа проведения измерений. Общеизвестны трудности выбора вопросов анкеты, на которые мож­но дать точные и четкие ответы. Люди могут сущест­венно изменить свое поведение, если узнают, что за ними наблюдают или их "испытывают".
Интерфейс человек-компьютер включает аспекты вычислительной системы, которые касаются непосредственно пользователя. Это важный фактор, обеспечивающий успешную работу вычислительной системы, так как эргономиче­ские (как физические, так и психологические) харак­теристики интерфейса оказывают существенное влия­ние на производительность пользователя.
Для снижения стрессовых ситуаций система дол­жна соответствовать как физическому состоянию пользователя, так и его пониманию задачи; это тре­бование усложняется тем, что с большинством си­стем работает много пользователей и требования индивидуального пользователя изменяются по мере его знакомства с системой. Комплексный учет требований позволяет создать стратегию проектирования интерфей­са, которая может привести к созданию систем, удоб­ных для использования людьми.

Контрольные вопросы

1. Каковы общие принципы создания пользовательских интерфейсов?
2. Почему интерфейс человек-компьютер рассматривается как отдельный компонент системы?
3. Каковы различные определения интерфейсов компьютерных систем?
4. Каковы типичные классифицирующие факторы для GUI-ориентированного приложения?


Лекция 20. Комплексный подход к разработке пользовательского интерфейса. Требования к пользовательским интерфейсам (ПИ).

Помимо идентификации основных возможностей ПИ требуются определенные ключевые характеристики поведения и внешнего вида ПИ. Ниже приведены эти… - Выбор стиля ПИ.
- Платформа и другие стандарты ПИ для приложения.


Контрольные вопросы

1. Каковы общие принципы создания пользовательских интерфейсов?
2. Каковы требования к пользовательским интерфейсам?
3. Каковы различные определения интерфейсов компьютерных систем?
4. Каковы типичные классифицирующие факторы для GUI-ориентированного приложения?