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1 Interazione Uomo-Macchina Introduzione al corso a.a. 2006/2007.

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1 1 Interazione Uomo-Macchina Introduzione al corso a.a. 2006/2007

2 2 Termini dellHCI Utente –Un individuo, un gruppo di persone che lavorano insieme. Elaboratore –Ogni tecnologia informatica, dal piccolo PDA (Personal Digital Assistant) al computer da scrivania, ad un sistema su larga scala, ad un sistema embedded --> ubiquit à del computer Interazione –Ogni comunicazione tra utente e computer, diretta o indiretta. –In ogni caso esiste un fine dellinterazione.

3 3 computer Sistemi SW Algoritmi Dispositivi I/O User Interface (UI) Interfaccia Vista dal progettista –la funzionalità dellapplicazione è separata dal UI –UI è spesso vista come un aggiunta Vista dallutente –non distingue tra UI e applicazione sottostante –se la UI è ben progettata e usabile, lintera applicazione appare usabile utente Documentazione Training Ambiente sociale e lavorativo

4 4 Interfaccia (cont.) Una UI include tutti gli aspetti di progetto di un sistema che influenzano linterazione tra il sistema stesso e lutente. In particolare: –la corrispondenza con i compiti dellutente –la metafora usata (eg., desktop) –i controlli e comportamenti –navigazione entro una schermata e flusso tra schermate –integrazione tra differenti applicazioni –il progetto visuale delle schermate –il progetto di interazioni audio non verbali

5 5 Obiettivi della IUM Migliorare linterazione tra utenti e computer rendendo I computer più user-friendly e maggiormente ricettivi alle necessità dell utente.user-friendly Progettare sistemi che minimizzino la barriera tra il modello cognitivo umano di ciò che egli vuole compiere e la comprensione del calcolatore del compito dellutente. Specificatamente, la IUM si occupa di: –Metodologie e processi per il progetto di interfaccie –Metodi per l implementazione di interfaccie –Tecniche per la valutazione ed il confronto di interfaccie –Sviluppo di nuove interfaccie e metodi di interazione –Sviluppo di modelli e teorie dell interazione che siano descrittivi e predittivi.

6 6 Con il termine sicurezza si intende che il sistema IUM: 1.Fa quello per cui e stato progettato 2. Impedisce gravi errori 3. Fornisce le funzionalita adatte ai compiti dellutente

7 7 Usabilit à Efficacia –il sistema fa quello per cui è stato progettato? Efficienza –Il sistema supporta la produttivit à aiutando lutente a portare a termine il suo comoito? Sicurezza –il sistema impedisce gravi errori? aiuta a porvi rimedio? Utilit à –Il sistema fornisce le funzionalit à adatte ai compiti dell utente? Facilit à di apprendimento –Quanto è facile imparare ad usare il sistema? Facilit à di ricordo –Quanto è facile ricordarne le modalit à di uso

8 8 Con il termine sicurezza si intende che il sistema IUM: 1.Fa quello per cui e stato progettato 2. Impedisce gravi errori 3. Fornisce le funzionalita adatte ai compiti dellutente

9 9 La UI richiede: 1.Dal 40% al 90% del codice totale di unapplicazione 2.Meno del 10% del codice totale di unapplicazione 3.Quasi il 100% del codice totale di unapplicazione

10 10 Una UI richiede dal 40% al 90% del codice totale, in media 70% Se fatta male deve essere completamente rifatta, altrimenti il costo passa agli utenti Una GUI richiede almeno il 29% del budget di progetto di sviluppo SW

11 11 La UI richiede: 1.Dal 40% al 90% del codice totale di unapplicazione 2.Meno del 10% del codice totale di unapplicazione 3.Quasi il 100% del codice totale di unapplicazione

12 12 Caratteristiche di una buona UI Linterfaccia utente –deve suggerire allutente quali operazioni esso possa compiere sulla UI (affordance); –deve rendere ovvia la relazione tra lazione del sistema e lazione svolta dallutente (mapping); –deve fornire una retroazione allazione dellutente (feedback); –fornisce un buon modello concettuale del comportamento del sistema sottostante; –fornisce delle funzioni vincolanti (per prevenire errori dellutente); –supporta laddestramento automatico; –…

13 13 Lumano La psicologia cognitiva studia i processi cognitivi umani processi di acquisizione, organizzazione, elaborazione ed uso delle conoscenze Processi mentali che mediano tra stimoli e risposta es. soluzione di problemi, memoria, linguaggio Modello della mente umana come elaboratore di informazioni che giungono dagli organi sensoriali

14 14 In unonda la frequenza indica: 1.La velocita di propagazione 2.Il numero di oscillazioni al second 3. Lescursione massima dellampiezza

15 15 Registro il livello dellacqua in un punto dello stagno (p.es. su un palo): oscilla Periodo: T = tempo per ritornare allo stesso livello Ampiezza: massima escursione Frequenza: f =1/T (quante oscillazioni al secondo) Lunghezza d onda: = T · velocità di propagazione Periodo Grandezza fisica Ampiezza Tempo

16 16 In unonda la frequenza indica: 1.La velocita di propagazione 2.Il numero di oscillazioni al secondo 3. Lescursione massima dellampiezza

17 17 La visione Due fasi del processo: –ricezione fisica dello stimolo –elaborazione ed interpretazione dello stimolo (percezione visiva)

18 18 Il ricettore fisico: locchio Riceve luce e la trasforma in segnale elettrico La luce viene riflessa dagli oggetti, che vengono rappresentati rovesciati sulla retina

19 19 Lacutezza visiva e: 1.La capacita di distinguere il colore 2.La lunghezza del cristallino 3.Labilita di percepire dettagli fini

20 20 Percezione visiva Percezione delle dimensioni e della profondità –langolo visuale indica lo spazio occupato da un oggetto rispetto al campo di vista (è relativo alla dimensione e distanza dallocchio) –lacutezza visiva è labilità di percepire i dettagli fini

21 21 Lacutezza visiva e: 1.La capacita di distinguere il colore 2.La lunghezza del cristallino 3.Labilita di percepire dettagli fini

22 22 Percezione visiva (cont.) Percezione della brillantezza –la brillantezza è la reazione soggettiva alla luminanza (quantit à di luce emessa da un oggetto) –il contrasto è il rapporto tra la luminanza delloggetto e quella dello sfondo –lacutezza visiva cresce con la luminanza

23 23 Nella percezione visiva la gradazione e: 1.La lunghezza dellonda 2.La quantita di bianco contenuta in un colore 3.Un sinonimo di acutezza visiva

24 24 Percezione visiva (cont.) Percezione del colore –Gradazione: lunghezza donda –Saturazione: quantita di bianco –Intensità: brillantezza

25 25 Nella percezione visiva la gradazione e: 1.La lunghezza dellonda 2.La quantita di bianco contenuta in un colore 3.Un sinonimo di acutezza visiva

26 26 Quale tra queste affermazioni e corretta: 1.La procedura di lettura e sequenziale 2.La procedura di lettura non e sequenziale 3.La procedura di lettura e sequenziale o non e sequenziale a seconda dellindividuo

27 27 Lettura Diverse fasi –Viene percepito il pattern visivo –Viene decodificato usando la rappresentazione interne del linguaggio –Le parole sono interpretate usando la conoscenza sintattica, semantica e pragmatica. La lettura comporta i cosiddetti fenomeni saccadici e di fissazione: la percezione avviene durante la fissazione (94% del tempo) La lettura non è sequenziale (locchio si muove avanti e indietro)

28 28 Quale tra queste affermazioni e corretta: 1.La procedura di lettura e sequenziale 2.La procedura di lettura non e sequenziale 3.La procedura di lettura e sequenziale o non e sequenziale a seconda dellindividuo

29 29 Quale fra queste affermazioni e corretta: 1.I caratteri maiuscoli accelerano la lettura 2.I caratteri maiuscoli rallentano la lettura 3.La velocita di lettura e indipendente dal tipo di carattere utilizzato

30 30 Velocit à di lettura di 250 parole al minuto: le parole non vengono scandite carattere per carattere. Le parole familiari vengono riconosciute dalla forma Il maiuscolo non ha forma, e costringe a scandire i singoli caratteri (rallenta) Massima velocit à (sperimantale) con –font da 9 a 12 –lunghezza riga tra 58 e 132 mm. La visualizzazione in negativo (nero su bianco) migliora la lettura (maggior acuit à )

31 31 Quale fra queste affermazioni e corretta: 1.I caratteri maiuscoli accelerano la lettura 2.I caratteri maiuscoli rallentano la lettura 3.La velocita di lettura e indipendente dal tipo di carattere utilizzato

32 32 Udito Fornisce informazione sullambiente: –distanze, direzioni, oggetti, etc. Il soggetto della percezione uditiva sono le sorgenti primarie (che emettono il suono) Il soggetto della percezione visiva sono le sorgenti secondarie (gli oggetti che riflettono la luce) Canale di input che non richiede attenzione, da sfruttare nelle interfaccie

33 33 Lessere umano puo udire frequenze 1.Inferiori al millesimo di Hertz 2.Superiori al milione di Hertz 3.Tra i 20 Hz e i 15 kHz

34 34 Lessere umano può sentire frequenze dai 20 Hz ai 15 KHz Distingue meno accuratamente le alte frequenze rispetto alle basse Il sistema uditivo filtra i suoni: –Il rumore di fondo viene eliminato consentendoci di udire suoni familiari senza prestare attenzione –Esempio: cocktail party effect

35 35 Lessere umano puo udire frequenze 1.Inferiori al millesimo di Hertz 2.Superiori al milione di Hertz 3.Tra i 20 Hz e i 15 kHz

36 36 Percezione aptica Fornisce importanti feedback circa lambiente. Aptica = tatto + cinestetica Tatto: gli stimoli sono ricevuti mediante recettori nervosi della pelle: –Termorecettori: sensibili alla temperatura –Nocirecettori: sensibili al dolore –Meccanorecettori: sensibili alla pressione Può essere un senso basilare per chi è disabile visivamente

37 37 La memoria a breve termine e: 1.Immediatamente legata alla percezione sensoriale 2.Conseguenza di una lunga fase di ripetizione 3.Conseguenza di una breve fase di attenzione

38 38 Memorie sensoriali - iconica - ecoica - aptica Memoria a breve termine STM Memoria a lungo termine LTM attenzione ripetizione (rehearsal) La memoria Distinguiamo 3 tipi di memoria –Sensoriale –Breve termine –Lungo termine Sono collegati con un modello a cascata

39 39 Buffer sensoriali - memoria iconica -memoria ecoica -memoria aptica Memoria a breve termine STM Memoria a lungo termine LTM attenzione ripetizione (rehearsal) Memorie sensoriali Memorie tampone che registrano temporaneamente gli stimoli sensoriali: –iconica: stimolo visivo –ecoica: stimolo uditivo –aptica: stimolo aptico Linformazione passa dal livello sensoriale alla STM mediante lattenzione Se linformazione non passa nella STM viene rapidamente sovrascritta e persa (2s audio, 0.3 video)

40 40 Memoria a breve termine (STM) Registrazione temporanea dellinformazione che è oggetto della elaborazione in corso (memoria di lavoro). Es: per comprendere una frase bisogna tenerla a mente tutta dallinizio. –accesso rapido: 70 ms –decadimento rapido: 200 ms –capacità limitata: 7 2 pezzi (chunks) di informazione

41 41 La memoria a breve termine e: 1.Immediatamente legata alla percezione sensoriale 2.Conseguenza di una lunga fase di ripetizione 3.Conseguenza di una breve fase di attenzione

42 42 La memoria a lungo termine ha 1.Decadimento immediato 2.Decadimento lento o nullo 3.Lo stesso decadimento della memoria sensoriale

43 43 Memoria a lungo termine (LTM) Area di archivio di tutta la conoscenza (ciò che sappiamo) –accesso lento: 0,1 s –decadimento lento o nullo –enorme e illimitata capacità –puo essere dichiarativa o procedurale Esistono 2 tip di LTM dichiarativa: –episodica: memoria di eventi ed esperienze in forma seriale –semantica: memoria strutturata di fatti, concetti, e capacità. Linformazione nella memoria semantica deriva da quella episodica –si imparano fatti o concetti dalle esperienze

44 44 La memoria a lungo termine ha 1.Decadimento immediato 2.Decadimento lento o nullo 3.Lo stesso decadimento della memoria sensoriale

45 45 Buffer sensoriali - memoria iconica -memoria ecoica -memoria aptica Memoria a breve termine STM Memoria a lungo termine LTM attenzione ripetizione (rehearsal) LTM: Memorizzare Linformazione si muove dalla memoria STM alla LTM per rehearsal (ripetizione, studio). Ipotesi di tempo totale: la quantità di informazione memorizzata è proporzionale al tempo di ripetizione: (più si studia, più si ricorda) Distribution of practice effect: a parit à di tempo totale, si hanno migliori risultati distribuendo nel tempo

46 46 LTM: Dimenticare Decadimento – linformazione viene persa gradualmente ma lentamente Interferenza –la nuova informazione rimpiazza la vecchia: interferenza retroattiva –Informazione vecchia può interferire con la nuova: inibizione proattiva (Es., tornare vs casa vecchia invece della nuova) Parole legate ad emozioni si ricordano meglio È possibile dimenticare? –il dato è stato rimosso … –… oppure è solo molto difficile recuperarlo?

47 47 LTM: Recuperare Ricordo –linformazione viene ripescata dalla memoria. –il processo può essere agevolato da indizi. Riconoscimento –la presentazione di uninformazione provoca la consapevolezza che tale informazione è stata già vista. –Meno complesso del: l informazione presentata è un indizio. Indizi per aiutare il ricordo –Uso di categorie –Visualizzazione

48 48 Ragionamento Processo con cui si usa la conoscenza di cui si dispone per trarre conclusioni o dedurre qualcosa di nuovo sul dominio di interesse Tre tipi: –Deduttivo –Induttivo –Abduttivo

49 49 Quale di queste affermazioni e falsa: 1.Il ragionamento deduttivo generalizza da casi visti a casi non visti 2.Il ragionamento induttivo generalizza da casi visti a casi non visti 3. Il ragionamento abduttivo permette di risalire dagli eventi alle cause

50 50 Ragionamento deduttivo Le conclusioni sono logicamente derivate dalle premesse date. Esempio: Se è venerdì, egli andrà a lavorare È venerdì Quindi: egli andrà a lavorare La deduzione umana è fallace, perch è usa anche la conoscenza del mondo (scorciatoie) Esempio: Alcune persone sono bambini Alcuni bambini piangono Quindi: alcune persone piangono

51 51 Ragionamento induttivo Generalizza da casi visti a casi non visti. –Esempio: tutti gli elefanti che ho visto hanno la proboscide, quindi tutti gli elefanti hanno la proboscide Si può solo falsificare, ma mai provare vera. Comunque utile nel mondo reale, per sapere cosa aspettarsi. Lessere umano usa meglio levidenza positiva che levidenza negativa –Esempio, carte di Wason

52 52 Ragionamento abduttivo Risalire dagli eventi alle cause –Esempio: Marco guida veloce quando ha bevuto –Se vedo Marco guidare veloce, assumo che abbia bevuto Non affidabile: può portare a false spiegazioni

53 53 Quale di queste affermazioni e falsa: 1.Il ragionamento deduttivo generalizza da casi visti a casi non visti 2.Il ragionamento induttivo generalizza da casi visti a casi non visti 3. Il ragionamento abduttivo permette di risalire dagli eventi alle cause

54 54 Errori Svista (errore non intenzionale) –Intenzione corretta, ma fallisco nel metterla in atto –Cause: scarsa abilit à fisica, disattenzione … –Cambiamenti di contesto nel comportamento esperto possono causare errori Sbaglio (errore) –Intenzione sbagliata –Causa: comprensione incorretta del sistema o della situazione luomo crea modelli mentali per spiegare il comportamento delle cose, se il modello è sbagliato, accadono errori (es. pensavo che l interuttore accendesse la luce invece era il campanello) Non è sempre colpa dell uomo: il progettista deve tenere presente le convenzioni ed i modelli mentali comuni.

55 55 Descriveremo il sistema computer composto da vari elementi. Il modello di macchina a cui si fa riferimento è larchitettura Von Neumann. Ognuno di questi elementi influisce nellinterazione: –input devices: inserimento del testo e puntamento; –output devices: schermo (video), audio; –input e output cartaceo (stampa e scanner); –memoria: RAM e memorizzazione permanente; –elaborazione: velocità, reti. Il computer

56 56 Toccare, sentire, annusare Dispositivi aptici –vibrazione, ritorno di forza –Nei giochi –Nella simulazione (chirurgica) Odore e gusto –Tecnologia molto limitata allo stato attuale

57 57 La Random Access Memory (RAM) e: 1.La memoria a lungo termine di un computer 2.La memoria a breve termine umana 3.La memoria a breve termine di un computer

58 58 Memoria a breve termine RAM (Random Access Memory): –memorie volatili (perdono linformazione quando il computer viene spento); –tempo di accesso: 5-70 ns; –transfer rate tipico: 1000 MB/s (a 133 MHz) –alcune RAM non volatili sono utilizzate per memorizzare informazioni di impostazione –tipicamente un computer ha da 64 MB di RAM in su (tip. 256 MB);

59 59 Memoria a lungo termine Dischi (non volatile): –supporto magnetico: –floppy disks (1.4 MB), –hard disks: tempo di accesso ~ 8ms, transfer rate ~ 100MB/sec. –supporto ottico: letture e scritture con laser; CD-ROM, CD-RW (~ 600BG) DVD

60 60 La Random Access Memory (RAM) e: 1.La memoria a lungo termine di un computer 2.La memoria a breve termine umana 3.La memoria a breve termine di un computer

61 61 Sommario Modelli dellinterazione –modello di Norman –modello di Abowd e Beale Stili di interazione Modelli concettuali Paradigmi

62 62 Il modello di Abowd e Beale e costituito da 1.Due componenti: lutente e il sistema 2.Tre componenti: lutente, il sistema e il progettista 3.Quattro componenti: lutente, il sistema, linput e loutput

63 63 Modello di Norman In questo modello lattenzione è incentrata maggiormente sulla visione che lutente ha della interazione. È basato su di un ciclo di esecuzione/valutazione

64 64 S core U task O output I input Modello di Abowd e Beale Interaction Framework 4 componenti: –Utente (U) –Sistema (S) –Input (I) –Output (O) Ogni componente ha il suo linguaggio –Interazione: traduzione tra linguaggi –Problemi di interazione = problemi di traduzione

65 65 Il modello di Abowd e Beale e costituito da 1.Due componenti: lutente e il sistema 2.Tre componenti: lutente, il sistema e il progettista 3.Quattro componenti: lutente, il sistema, linput e loutput

66 66 Modelli concettuali di interazione Basati sullattivit à Basati sull oggetto Metafore

67 67 Modello concettuale –Descrizione del sistema in termini di idee e concetti integrati sul suo funzionamento, comportamento e modo di presentarsi –Lelenco dei modelli non è esaustivo, n è i modelli sono tra loro mutuamente esclusivi

68 68 La manipolazione diretta e 1.L analogo del modelli di Norman 2.Lanalogo del modello di Abowd e Beale 3.Un modello concettuale basato sullattivita che descrive la manipolazione di oggetti virtuali

69 69 Modelli basati sullattivit à Fornire istruzioni (comandi) –Utente fornisce istruzioni al sistema su cosa fare –Es. Videoregistratore, HiFi, computer Unix o DOS Conversare –Il sistema si comporta come un interlocutore di una conversazione –Es. Sistemi di prenotazione telefonica. Manipolare e navigare –Manipolazione di oggetti virtuali e navigazione in spazi virtuali --> manipolazione diretta Esplorare e sfogliare –Lutente può esplorare e sfogliare l informazione come una rivista o un libro (--> ipertesto)

70 70 La manipolazione diretta e 1.L analogo del modelli di Norman 2.Lanalogo del modello di Abowd e Beale 3.Un modello concettuale basato sullattivita che descrive la manipolazione di oggetti virtuali

71 71 In un modello basato su oggetti, lagente e: 1.Una metafora 2.Un foglio elettronico 3.Una parte dellinterfaccia che esegue compiti stabiliti dallutente

72 72 Modelli basati su oggetti Modulo da riempire: –Linterfaccia èun modulo che lutente deve compilare Agente: –Linterfaccia è un agente che esegue compiti stabiliti dallutente –Esempi: Filtro anti-spam Assistente di Office Wizards ….

73 73 In un modello basato su oggetti, lagente e: 1.Una metafora 2.Un foglio elettronico 3.Una parte dellinterfaccia che esegue compiti stabiliti dallutente

74 74 Metafore Lessenza della metafora è comprendere ed avere esperienza di una cosa in termini di un altra. Le metafore producono modelli concettuali (basati sullattivit à o sull oggetto o altro) Alcuni dei precedenti derivano da metafore (p. es. scrivania, modulo cartaceo) Le metafore forniscono all utente analogie (aiutano il problem solving) Le metafore rendono l interfaccia familiare e facilitano l apprendimento La metafora può essere fuorviante: gli utenti potrebbero prendere la metafora alla lettera e farsi un modello concettuale sbagliato del sistema

75 75 Stili di interazione Comandi Selezione menu Riempimento moduli WIMP

76 76 Stili di interazione Sono le modalità concrete attraverso le quali l'utente può comunicare o interagire con il sistema: –Interfaccia a linea di comando (fornire istruzioni) –Interrogazione (fornire istruzioni) –Selezione in un menu (fornire istruzioni) –Domanda/risposta (dialogare) –Compilazione di moduli (modulo) –Fogli elettronico (modulo) –Point & click (esplorare e sfogliare) –WIMP (manipolazione diretta) –Tridimensionali (manipolazione diretta) –Multimodale (metafore specifiche)

77 77 In una WIMP le finestre sono 1.Aree dello schermo che si comportano come se fossero indipendenti 2.Piccole frecce che identificano una corrispondenza spaziale tra schermo e posizione del mouse 3.Piccole immagini o figure usati per rappresentare alcuni oggetti dellinterfaccia

78 78 Elementi della WIMP Finestre (Windows) Aree dello schermo che si comportano come se fossero indipendenti –può contenere testo o oggetti grafici –può essere spostata o ridimensionata –possono affiancarsi o sovrapporsi ed oscurarsi a vicenda. –Barra di scorrimento (scrollbar) permette di muovere il contenuto della finestra sopra e sotto o da un lato allaltro –barra del titolo (title bar) descrive il nome della finestra

79 79 Icone (Icons) –Sono piccole immagini o figure usate per rappresentare alcuni oggetti dellinterfaccia o unazione. –Le finestre possono essere chiuse (iconificate), ovvero rappresentate da una icona Puntatori (Pointers) –Componente fondamentale –Identifica una corrispondenza spaziale fra lo schermo e la posizione fisica del mouse –Tipicamente una piccola freccia, ma può cambiare (es. mano o clessidra)

80 80 Menu –Scelta (tramite il puntatore) di operazioni elencate sul display –Alleggeriscono il compito della memoria a breve termine –Non bisogna mettere troppe voci, meglio usare menu a cascata (cascading menu) la selezione di un menu apre un altro menu adiacente. –Menu principale visibile sempre come barra dei menu

81 81 –menu a tendina (pull-down) –fall-down simili ai menu a tendina ma non serve fare click –menu a comparsa (pop-up) di solito per opzioni contestuali Appaiono dove si clicca

82 82 In una WIMP le finestre sono 1.Aree dello schermo che si comportano come se fossero indipendenti 2.Piccole frecce che identificano una corrispondenza spaziale tra schermo e posizione del mouse 3.Piccole immagini o figure usati per rappresentare alcuni oggetti dellinterfaccia


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