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Aula 2 - Modelos Cognitivos da Interação Homem-Máquina

Long-term Memory

Working Memory

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Perceptualprocessor

Motorprocessor

Cognitiveprocessor

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Aula 2 - Modelos Cognitivos da IHM

• O Modelo de Processamento Humano de Card• Os Métodos de Avaliação GOMS

– O Modelo KLM

• Princípios e Heurísticas da Interação Homem-Máquina– As Heurísticas de Nielsen– Os Princípios de Norman– Os Princípios de Constantine & Lockwood– As Oito Regras de Shneiderman

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O Modelo de Processamento Humano de Card

Long-term Memory

Working Memory

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Perceptualprocessor

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Memórias e Processadores no MPH de Card

• O MPH é baseado num conjunto de parâmetros que descrevem as memórias e os processadores.

• Para as memórias: - A capacidade de armazenamento (em itens); - O tempo de assimilação de um item; - O tipo de codificação (física, acústica, visual, semântica, etc.);

• Para os processadores: - O tempo de ciclo;

• Estes parâmetros podem ser estimados experimentalmente de acordo com as características fisiológicas dos seres humanos.

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Os Princípios de Operação do MPH de Card

• P0. O Ciclo de Reconhecimento Ação do Processador Cognitivo

• Em cada ciclo do processador cognitivo, o conteúdo da memória de trabalho inicia ações associadas à memória de longa duração, estas ações por sua vez modificam o conteúdo da memória de trabalho.

• P1. O Princípio da Proporcionalidade da Variação do Processador Perceptual

• O tempo de ciclo do processador perceptual (P) varia inversamente com a intensidade dos estímulos.

• P2. O Princípio da Especificidade da Codificação• As operações de codificação, executadas sobre o que é perceptível,

determinam o que é armazenado; o que é armazenado determina quais as “pistas” efetivas para a recuperação do que está armazenado.

• P3. O Princípio da Descriminação• A dificuldade de recuperação da memória é determinada pelos candidatos

que nela existem, em relação às “pistas” de recuperação

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Os Princípios de Operação do MPH de Card

• P4. O Princípio da Proporcionalidade da Variação do Processador Cognitivo

• O tempo de ciclo do processador cognitivo (C) é menor quanto maior for o esforço induzido pelo aumento da exigência das tarefas ou da carga de informação; também aumenta com a experiência.

• P5. A Lei de Fitt• O tempo Tpos para mover a mão para um determinado alvo de dimensão S a

uma distância D é dado por:

• Em que:

• P6. A Lei da Exponencial da Prática• O tempo TN para executar uma tarefa na enésima tentativa segue uma lei

exponencial, em que:

Tpos IM log2(D /S 0.5)

IM 100[70 ~120]msec/ bit

Tn T1n

0.4[0.2 ~ 0.6]

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Os Princípios de Operação do MPH de Card

• P7. O Princípio da Incerteza• O tempo de decisão T aumenta com a incerteza sobre o julgamento ou decisão a

tomar: T=ICH, em que H é a entropia da teoria da informação e IC=150(0~157) ms/bit.

• Para N equiprováveis alternativas (Lei de Hick):• Para N alternativas com probabilidades diferentes de ocorrência Pi:

• P8. O Princípio da Racionalidade• Uma pessoa atua de forma a atingir o seu objetivo através de ações racionais, dada

uma estrutura da tarefa e os seus inputs de informação e limitada às suas capacidades de processamento e conhecimento: Objetivos + Tarefa + Operadores + Inputs + Conhecimento + Limites de Processamento -> Comportamento

• P9. O Princípio do Espaço do Problema• A atividade racional em que as pessoas se envolvem para resolver um problema

pode ser descrito em termos de:1. Um conjunto de estados de conhecimento2. Operadores para mudar de um estado para outro3. Restrições na aplicação dos operadores4. Conhecimento de controle para decidir qual dos operadores aplicar em seguida

H log2(n1)

H pi log2(1/ pi 1)i

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O Modelo GOMS• GOMS - Goals, Objects, Methods and Selection Rules

• Método Quantitativo baseado no Modelo de Processamento Humano de Card.

– KLM - Keystroke Level Model (KLM) “Modelo do Nível de Digitação”• Keying - K = 0.2 s : Digitação no teclado - o tempo que leva um usuário a teclar

no teclado• Pointing - P = 1.1 s :Apontar - o tempo que leva um usuário para apontar uma

posição na tela• Homing - H = 0.4 s : Recuperação - o tempo que um usuário leva para mover a

mão sobre o teclado ou sobre o mouse• Press mouse – B = 0.1 s : Pressionar/Soltar Botão do mouse• Click mouse – BB = 0.2 s : Pressionar o Botão do mouse• Mentally Preparing - M = 1.35 s

– Preparação mental - o tempo que o usuário leva para preparar mentalmente a próxima ação

• Responding - R– Resposta - o tempo que um usuário deve esperar pela resposta do computador

• Serve para identificar a carga cognitiva envolvida com a utilização de uma interface que utiliza teclado e mouse

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Heurísticas do Modelo KLM

• Identificar as ações e colocá-las como uma sequência de letras K, P, B ou H

• Heurísticas para Colocação de Operadores Mentais– Regra 0 - Inserção Inicial de Operadores Candidatos M

• Inserir Ms antes de todos os Ks ou Bs que representam entradas do usuário.

• Inserir Ms antes de todo P que representa um comando ou inicia uma seqüência de manipulação direta.

– Regra 1 - Remoção de Ms Antecipados• Se um M está entre dois operadores que variam muito de duração, então

este M deve ser eliminado. É assumido que enquanto realizando a primeira operação ele tem tempo de pensar na segunda operação

• Exemplo: PMK torna-se PK, e PMBB torna-se PBB (o clique é antecipado enquanto o mouse está sendo movido)

– Regra 2 - Remoção de Ms dentro de unidades cognitivas• Se uma seqüência de Ks forma uma unidade cognitiva (nome de um

comando ou argumento), então remover todos os Ms exceto o primeiro.• Exemplo: Se o comando dir é representado por MKMKMK, a seqüência

correta torna-se MKKK

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Heurísticas do Modelo KLM

• Heurísticas para Colocação de Operadores Mentais (cont.)– Regra 3 - Remoção de Ms anteriores a delimitadores consecutivos

• Se K é um delimitador redundante no fim de uma unidade cognitiva (comando), por exemplo um delimitador de um comando imediatamente seguido do delimitador do seu argumento, então remover o M.

– Regra 4 - Remoção de Ms que são delimitadores de comandos• Se K é um delimitador de um comando então apagar o M em frente• Senão:• Se o K é um delimitador para um argumento (valor fornecido pelo usuário)

ou alguma seqüência que pode variar manter o M em frente

– Regra 5 - Remoção de Ms sobrepostos• Não contar os M após R• Exemplo: um tempo de espera em que o usuário aguarda uma resposta do

sistema

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Exemplo deAplicação do KLM

– Mover a mão para o mouse• H

– Apontar para o botão apropriado• HP

– Clicar no botão de rádio• HPBB

– Apontar para a edit box• HPBBP

– Clicar na edit box• HPBBPBB

– Mover a mão para o teclado• HPBBPBBH

– Digitar a temperatura (“37.8”)• HPBBPBBHKKKK

– Digitar Enter• HPBBPBBHKKKKK

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Exemplo deAplicação do KLM

• Aplicação das Heurísticas– Aplicando a Regra 0

• HMPMBBPBBHMKMKMKMKMK– Aplicando a Regra 1 (PMK=PK, PMB = PB)

• HMPBBPBBHMKMKMKMKMK– Aplicando a Regra 2

• HMPBBPBBHMKKKKMK– O M antes do último K tem que ser mantido pela Regra 4 e as regras 3 e

5 não se aplicam neste exemplo– Substituindo os operadores pelos valores esperados

• 0,4+1,35+1,1+0,2+1,1+0,2+0,4+1,35+4*(0,2)+1,35+0,2=8,45s– No caso em que a conversão já está corretamente selecionada o método

é:• MKKKKMK = 3,7s

– Como ambas as conversões são equiprováveis:• (8,45+3,7)/2=6,075s

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Outras Alternativas

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Exercício

• A partir do desktop do Windows, medir o tempo necessário para um usuário criar um diretório chamado “meu-dir” dentro da pasta “c:\\temp” através do método KLM. Considere que todas as aplicações estão minimizadas.

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Princípios e Heurísticas da Interação Homem-Máquina

• As Heurísticas de Nielsen– Visibilidade do estado do sistema

• O sistema deve manter os usuários sempre informados sobre o que está acontecendo através de feedback rápido e apropriado;

– Correspondência entre o sistema e o mundo real• O sistema deve “falar” a linguagem do usuário, com conceitos que lhe são

familiares, e de uma forma lógica e natural que evite termos técnicos;

– Liberdade e controle dos usuários• O sistema deve fornecer formas do usuário sair de estados não desejados

sem ter que passar por diálogos extensos. Suportar undo/redo (desfazer/refazer).

– Consistência e normas• Evitar termos, situações e ações diferentes com o mesmo significado.

Seguir as convenções das plataformas, normas e regras.

– Prevenção de erros• Desenhar o sistema de forma cuidadosa prevenindo os problemas antes de

acontecerem.

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As Heurísticas de Nielsen (cont.)

– Reconhecimento em vez de Recordação• Tornar os objetos, ações e opções visíveis. O usuário não deve ter que

recordar informação de uma parte do diálogo para outra, As instruções de utilização do sistema devem ser visíveis e acessíveis quando necessárias.

– Flexibilidade e eficiência na utilização• Acomodar diferentes níveis de experiência fornecendo “aceleradores” para

os usuários experientes que são invisíveis para os novatos. Permitir aos usuários customizar as ações freqüentes.

– Desenho estético e minimalista• Evitar informação nos diálogos informação que é irrelevante ou raramente

necessária, desta forma diminuindo a visibilidade da informação relevante.

– Ajudar os usuários a reconhecer, diagnosticar e recuperar erros• As mensagens de erro devem ser expressas em linguagem simples,

indicando precisamente o problema, e sugerindo uma solução de forma construtiva.

– Documentação e Ajuda• A ajuda e documentação, quando necessária, deve estar concentrada nas

tarefas dos usuários, e deve ser fácil, concisa e acessível.

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Os Princípios de Desenho de Norman

– Fornecer um bom modelo conceitual

– Um bom modelo conceitual permite aos usuários prever os efeitos das suas ações, o que esperar e como reagir quando as coisas correm mal. O modelo conceitual fornecido pelos designers deve resultar numa imagem consistente e coerente do sistema.

– Tornar as coisas visíveis• O usuário não deve ter problemas em perceber o estado do sistema e as

alternativas para ação.

– O Princípio do Mapeamento• Os usuários devem determinar claramente a relação entre as ações e os

resultados, os controles e os seus efeitos, e entre o estado do sistema e o que é visível.

– O Princípio do Feedback• Os usuários devem receber feedback contínuo e informativo sobre o

resultado das suas ações.

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Os Princípios de Desenho de Constantine & Lockwood

– Simplicidade• Tornar ações simples e comuns fáceis de executar, comunicando de forma clara e

simples na linguagem do usuário. Fornecer atalhos com significado para as ações mais demoradas.

– Visibilidade• Manter visíveis todas as opções e materiais necessários para uma determinada tarefa,

sem distrair os usuários com informação redundante.

– Feedback• Manter os usuários informados das ações ou interpretações, das mudanças de estado

ou condição, e dos erros e exceções que são relevantes ou de interesse para o usuário. Oferecer essa informação de forma clara, concisa e não ambígua numa linguagem familiar aos usuários.

– Tolerância• Ser flexível e tolerante, reduzindo os custos dos erros e da má utilização, permitindo a

reversão de ações e a prevenção dos erros.

– Reutilização• Reutilizar componentes e comportamentos internamente e externamente, mantendo a

consistência com propósito e não de uma forma arbitrária. Desta forma reduzir a necessidade dos usuários repensarem e recordarem informação.

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As Oito Regras de Ouro de Shneiderman

– 1. Lutar pela consistência– Terminologia, menus, telas de ajuda, cor, maiúsculas/minúsculas...

– 2. Permitir aos usuários freqüentes a utilização de atalhos– Abreviaturas, teclas especiais, comandos escondidos, capacidades

macro

– 3. Utilizar feedback Informativo– Cada ação do usuário deve gerar feedback.

– 4. Desenhar as Caixas de Diálogo Fechadas– As seqüências de ações devem estar organizadas em grupos (sentido

de início, meio e fim).

– 5. Utilizar Prevenção e Tratamento de Erros – Evitar situações de erro e que o sistema fique instável.

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As Oito Regras de Ouro de Shneiderman

– 6. Permitir a fácil reposição de ações– Sempre que possível as ações devem ser reversíveis.

– 7. Suportar a localização interna de controle– Os usuários gostam de sentir que detêm o controle do sistema. Evitar

situações casuais obrigando o usuário a iniciar as ações em vez de simplesmente responder.

– 8. Reduzir a carga sobre a memória de curta-duração– A regra do +7 ou -2 blocos de informação.– Simplificar o desenho, consolidar páginas múltiplas, reduzir a

freqüência de movimento de janelas e assegurar treino para mnemônicas, seqüências de ações e códigos.

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Trabalho I

• 1 – Enumerar cada um dos pontos levantados por Nielsen, Normam, Constantine & Lockwood e Shneiderman e:– A) Dar uma definição pessoal– B) Citar exemplos concretos da utilização desses conceitos em

aplicações que vc conhece– C) Citar exemplos da não utilização desses conceitos em aplicações

que vc conhece e como esses conceitos poderiam ser utilizados para melhorar essas aplicações

• 2 – Escolher um software específico e:– A) Fazer uma descrição da funcionalidade do software– B) Escolher dentre os pontos da questão anterior, pelo menos 10 que

são utilizados pela aplicação escolhida e dar detalhes de como esses pontos são implementados na aplicação

– C) Escolher dentre os pontos da questão anterior, pelo menos 7 que não são utilizados pela aplicação escolhida e dar detalhes de como esses pontos poderiam melhorar a aplicação escolhida