IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

Обозначим основные положения.

Согласно проведённым исследованиям были поставлены следующие цели:

- рассмотреть представление о существующем пользовательском интерфейсе;

- классификация интерфейсов и определение места в ней пользовательского интерфейса;

- определить показатели эргономичности, информативности и надежности пользовательских интерфейсов, обосновать важность их учета.

Предмет исследования: пользовательский интерфейс, его эргономичность, информативность, надежность.

Основные тезисы:

- разработка пользовательского интерфейса - сложная многофакторная задача, требующая системного подхода;

- разработка пользовательского интерфейса - задачи для программиста, инженерного психолога и эргономиста;

- эргономичность, надежность и информативность пользовательского интерфейса оказывают прямое влияние на выполнение оператором поставленной перед ним задачи.

Классификации интерфейсов и определение пользовательского интерфейса.

Разновидность интерфейсов можно разложить на характеристики по структуре связей, способа подключения и передачи данных, принципов управления и синхронизации.

Рассмотрим самые распространённые виды интерфейсов.

Внутримашинный интерфейс - система связи и средств сопряжения узлов и блоков ЭВМ между собой. Внутримашинный интерфейс представляет собой совокупность электрических линий связи (проводов), схем сопряжения с компонентами компьютера, протоколов (алгоритмов) передачи и преобразования сигналов.

Внешний интерфейс - система связи системного блока с периферийными устройствами ЭВМ или с другими ЭВМ.

Для человека, как пользователю, ближе всего пользовательский интерфейс (ПИ) или его ещё называют интерфейс «человек-машина», «человек-компьютер». Данный интерфейс позволяет нам общаться с компьютером и получать в ответ информацию в понятном для обычного пользователя виде, легко воспринимающейся информации в виде текста, аудио и видео информации.

Машинная часть интерфейса - часть интерфейса, реализованная в машине (аппаратно-программной ее части) с использованием возможностей вычислительной техники.

Человеческая часть интерфейса - это часть интерфейса, реализуемая человеком с учетом его возможностей, слабостей, привычек, способности к обучению и других факторов.

Самый первый пользовательский интерфейс был весьма примитивен, он позволял ввести пользователю некоторые данные, которые по заданному алгоритму обрабатывались, и система выдавала ответ (по принципу калькулятора). В данном случае пользователь должен был обладать определёнными знаниями и принципом работы программного продукта, с которым он работал.

Одной из задач, современного пользовательского интерфейса, заключается в том, чтобы общение пользователя с компьютером не требовало особых знаний, могла работать с любым уровнем подготовленности и обученности человека, позволила работать пользователю любыми удобными средствами (голосовое управление, выдача команд движение рук, глаз и т.п.).

В связи с этим появились специальные пользовательские интерфейсы, изменились концепции построения пользовательских интерфейсов и предложено несколько методик их создания.

Пользовательский интерфейс представляет собой совокупность программных и аппаратных средств, обеспечивающих взаимодействие пользователя с компьютером. Основу такого взаимодействия составляют диалоги. То есть процесс общения пользователя с компьютером — это обмен данными (сообщениями). При этом данные или сообщения бывают входящими и выходящими:

- входные сообщения, генерируемые человеком при помощи любых периферийных устройств (джойстик, клавиатура, мышь и т.п.);

- выходные сообщения, генерируются компьютером в виде картинок, текстов, аудио, видео, графических изображениях в ответ на запрос пользователя.

В качестве примеров входных сообщений можно привести пользовательские запросы при поиске (ввод параметров поиска), расчётов (ввод расчётных параметров и функций), запросы к базе данных и т.п.

Для выходных сообщений, можно привести примеры выдачи подсказок, результатов запросов, индикацию и сигнализацию БИОС, и т.п.

Классификация пользовательских интерфейсов и их элементов.

Пользовательский интерфейс эргономичность.

Согласно принципам программирования, программный интерфейс можно разделить на группы.

Процедурные интерфейсы – это пользовательский интерфейс, способный вводить определённые данные через набор действий, каждое из которых подразумевает определённый набор данных, функций. Процедурные ПИ можно разделить на три подкатегории:

Консольный интерфейс – этот ПИ организует общение пользователя с машиной через запросы «вопрос-ответ». Такой интерфейс реализует как правило конкретный сценарий. Программа сама определяет последовательность действий.

Интерфейс-меню. Общение происходит через специальный список действий, который предлагает программа пользователю на выбор. Данный интерфейс может быть простым – одноуровневым, когда запрос небольшой и простой (открыть, копировать, закрыть и т.п.), и иерархическим, когда варианты операций сложны и многоуровневые (работа с файлами, с базами данных и т.п.). При таком интерфейсе уже пользователь определяет последовательность действий.

Многоуровневое меню состоит из уровней, в каждом из которых одноуровневое меню.

Изначально программа находится в режиме ожидания команды пользователя из представленного меню. После выбора действия, пользователь его вводит в программу и теперь сам находится в режиме ожидания, пока программа обработает его запрос и выдаст ответ.

Меню для пользователя может выглядеть по-разному. Самое простое меню позволяет сделать выбор при помощи ввода порядкового номера действия из меню с клавиатуры. Этот метод прост, но требует определённой внимательности, чтобы не допустить ошибки. Меню посложнее, позволяют передвигаться по меню при помощи клавиатуры или мыши, при этом выделенный элемент будет выделяться цветом. Данное меню более информативней, приятней на вид и проще в пользовании.

Интерфейс со свободной навигацией. Данный интерфейс позволяет пользователю выбирать любые операции, находящиеся в зоне доступа, через с интерфейсные компоненты. Благодаря стандартизации, интерфейсные компоненты широко применяются в различных программах, в различных операционных системах. Принцип управления данными компонентами хорошо известен и понятен любому пользователю, что является безусловным превосходством перед другими видами интерфейсов.

Наиболее распространёнными компонентами интерфейса со свободной навигацией в системе ОС Windows являются:

- поле ввода (edit box),

- кнопка (button),

- опция, флажок (checkbox),

- переключатель (radio button),

- индикатор хода выполнения задачи (progress bar),

- ползунок (slider),

- наборный счетчик (spin control, up/down control),

- панель инструментов (toolbar),

- списки: линейный (list box), выпадающий (combo box), древовидный (tree control);

- меню (menu).

Одним из достоинств интерфейса со свободной навигацией, является активация блокировки элементов в процессе диалога. Элементы, работа которых на текущий момент не корректна или недоступна по каким-либо причинам, будут не активны и никакое действие через эти элементы невозможно будет назначить. Данная особенность помогает пользователю ориентироваться при диалоге с программой.

Интерфейсы такого типа можно реализовать, применив визуальные среды программирования или на процедурно-ориентированном языке (СИ). Для этого необходимо событийное программирование и объектно-ориентированные библиотеки.

По уровню взаимодействия ПИ, его можно разделить на однонаправленные и двунаправленные.

- однонаправленные ПИ –обусловлен тем, что здесь происходит только ввод данных или действий от пользователя в программу;

- двунаправленные ПИ –в отличии от однонаправленного, он ещё осуществляет вывод данных или действий в ответ на запрос, управляющие воздействия пользователя.

Здесь под управляющими воздействиями подразумеваем ввод пользователем данных, параметров, которые повлияют на настройку ПИ и его параметров.

WIMP-интерфейс – вид графического интерфейса со своими специфическими особенностями:

- работа с программами происходит в окнах;

- появилось понятие «иконка», при нажатии на иконку происходит открытие файла;

- действия с объектами происходят через меню и является основным элементом;

- главным средством управления становится манипулятор.

WIMP-интерфейс – в виду своей сложности, повысил требования к программным средствам и обеспечению (высокая производительность, большая память и т.д.).

SILK- интерфейс (speech, image, language, knowledge (речь, образ, язык, знания)). Самый приближённый интерфейс на текущий момент к пользователю. Его можно назвать – естественно языковым интерфейсом. Общение происходит при помощи обычных слов, как при общении с человеком. Программа по определённым признакам её анализирует и переводит во внутремашинный код, обрабатывает полученную информацию и выводит пользователю на языке понятный пользователю.

Данный интерфейс очень сложен в программном смысле и требователен в аппаратном смысле. Но развитие информационных технологий позволяет всё больше и больше использовать данный интерфейс (голосовой поиск Google).

SILK- интерфейс для общения человека с машиной использует:

- речевую технологию;

- биометрическую технологию (мимический интерфейс);

- семантический (общественный) интерфейс.

Речевая технология получила своё развитие в 90-х годах. Она требовала чёткого произношения определённых слов, на которые программа отвечала соответствующими действиями. На текущий момент времени, данная технология шагнула далеко вперёд, уже нет жёстких требований при общении с программой.

Биометрическая технология появилась в конце 90-х годов. Этому способствовал процесс развития компьютерных технологий. Данная технология определяет биометрические данные человека и вводит их в систему обработки. К ним можно отнести работу со зрачком (определение взгляда, направления, определение структуры радужной оболочки), работа с лицом человека (распознавание личности), отпечатки пальцев, спектр излучения человека.

Семантический (общественный) интерфейс возник еще в конце 70-х годов ХХ века, с развитием искусственного интеллекта. Этот интерфейс объединяет в себе сразу несколько групп интерфейсов: командной строки, и графический, речевой, мимический интерфейсы. Его главная особенность от остальных – отсутствие команд. Запрос формируется на естественном языке, в виде связанного текста и образов. По сути - это моделирование общения человека с компьютером. В настоящее время используется для военных целей. Такой интерфейс применяется при ведении воздушного боя.

Эргономичность интерфейса.

Под эргономичностью интерфейса понимается удобство общения пользователя с программным продутом. Чтобы оценить эти удобства введены критерии эргономичности интерфейса, это интуитивность (естественность), непротиворечивость (последовательность), визуализация, система навигации, гибкость, поддержка пользователя. Все эти критерии в большей степени зависят от интеллектуальности самой программы, но это уже другая история.

Рассмотрим эти критерии поподробней.

Интуитивность иди естественность – это свойство программного продукта, адаптироваться под требования пользователя, а именно:

• общение происходит при помощи языка пользователя (или приближен к нему);

• контекстные подсказки (по ходу написания или какой-либо другой работы, программа выдаёт пользователю подсказки, советы, пояснения);

• отсутствуют жёсткие требования к порядку ведения диалога пользователя с машиной (пользователь сам строит диалог по мере решения задачи);

• не требуется предварительная обработка данных перед вводом их пользователем в систему (это влияет на быстродействие и исключает появления ошибок).

Непротиворечивость или последовательность ведения диалога гарантирует единство общих принципов работы с системой. Данный критерий содержит:

• последовательность в интерпретации команд: мнемоническое обозначение должны иметь только одинаковые команды;

• последовательность в использовании форматов данных – в одном формате должны представляться аналогичные;

• последовательность в размещении информации на экране –информативность сообщения, должна предоставляться пользователю по степени важности (предупреждение об ошибке появится в центре экрана, а вспомогательная информация в нижнем правом углу).

Выделение элементов интерфейса актуализирует внимание пользователя на конкретной информации. Но стоит учитывать, что при большом объёме выделенной информации, актуализация размывается.

Элементы можно выделить следующими способами:

1) движение (мигание или изменение позиции). Очень эффективный метод, поскольку глаз имеет специальный детектор для движущихся элементов;

2) яркость. Не очень эффективный метод, поскольку люди могут обнаружить всего лишь несколько уровней яркости;

3) цвет. Очень эффективный метод. Основное его назначение - создание интерфейсов, более интересных для пользователя. Он используется для группирoвки инфoрмации, выделения различий между информацией, выделения прoстых сообщений (ошибки, состояния). Важнo отметить, что 9% людей не различают цвета (oбычно краснo-зеленые сoчетания). Oднако эти люди мoгут oтличать черно-белые oттенки, поэтому прoектировщики интерфейса должны прoверять, не нарушает ли вoсприятие пoльзoвателей этoй категoрии использoвание различных цветoв;

4) форма (вид символа, шрифт, начертание, размер). При выделении объектов обычно используют увеличение в 1.5 раза.

5) oттeнeние (различная тeкстура oбъектoв);

6) окружение (подчеркивание, рамки, инвертированное изображение).

Система навигации обеспечивает пользователю способность перемещаться между различными экранами, информационными единицами и подпрограммами в ходе ведения диалога. Тип системы навигации существенно зависит от принятого вида интерфейса: для интерфейса языка команд очень мало способов обеспечения полноценной навигации; в интерфейсах с меню можно использовать иерархически структурированные меню, которые будут «направлять» пользователя. Общие принципы проектирования системы навигации включают: использование заголовков страниц для каждого экрана; использование номеров страниц, номеров строк и столбцов; отображение текущего имени файла вверху страницы.

Поддержка пользователя во время диалога - это мера помощи, которую диалог оказывает пользователю при его работе с системой. Она включает в себя:

1) инструкции пользователю - необходимы для направления пользователя в нужную сторону, подсказок и предупреждений для выполнения необходимых действий на пути решения задачи. Инструкции могут быть обеспечены в форме диалога, экранных заставок, справочной информации и т.п. Они могут предложить пользователю: выбрать из предложенных альтернатив некую опцию или набор опций; ввести некоторую информацию; выбрать опцию из набора опций, которые могут изменяться в зависимости от текущего контекста; подтвердить фрагмент введенной информации перед продолжением ввода. Инструкции могут быть помещены в модальные диалоговые окна, которые вынуждают пользователя ответить на вопрос прежде, чем может быть предпринято любое другое действие, потому что все другие средства управления заморожены. Это может быть полезно, когда система должна вынудить пользователя принять решение перед продолжением работы. Немодальные диалоговые окна позволяют работать с другими элементами интерфейса, в то время как само окно может игнорироваться;

2) подтверждение действий системы - используется, чтобы пользователь мог убедиться, что система выполняет, выполнила или будет выполнять требуемое действие (либо требуемые действия по каким-то причинам не выполнены). В полноценной системе пользователь также может всегда получить информацию о состоянии системы, процесса или активной подпрограмме;

3) сообщения об ошибках - должны объяснить, в чем ошибка, и указать, как ее исправить.

Ошибки могут быть классифицированы различным образом, примеры таких классификаций можно найти в соответствующей литературе по инженерной психологии (например, «Человеческий фактор», том 4, часть 2). Там же можно найти информацию о техниках защиты от ошибок и методах их устранения применительно к пользовательским интерфейсам. Подробное рассмотрение этого вопроса выходит за рамки курсовой работы.

Гибкость диалога - это мера того, насколько хорошо диалог соответствует различным уровням подготовки и производительности труда пользователя. При этом диалог может подстраивать свою структуру или входные данные. Гибкость диалога проявляется в способности диалоговых систем адаптироваться либо с помощью пользователя, либо самостоятельно к любому возможному уровню подготовки оператора. Этот параметр влияет на эргономичность опосредовано (через показатель осваиваемости), на качество деятельности достаточно хорошо подготовленного оператора влияния не оказывает (по материалам лекций кафедры «Автоматика и информационные технологии» а также из курса прикладной эргономики). Потому подробное рассмотрение также выходит за рамки представленной курсовой работы.

5. Информативность

Студия Артемия Лебедева утверждает следующее: информация, передаваемая человеку от устройства или программы, содержит в себе смысловую часть. Качество, характеризующее долю полезной информации в общем объеме сообщения, можно назвать информативностью.

Хороший интерфейс передает суть информации минимальными средствами. Зачастую объем передаваемой информации может быть сокращен в разы без ущерба для смысла. И наоборот, информационная ценность может быть повышена без увеличения объема сообщения. Такая оптимизация должна быть проведена на уровне используемых языковых формулировок, визуальных средств и общей структуры интерфейса.

Информация, передаваемая человеку, должна быть не только полной, но и наглядной. Например, для визуализации трехмерных поверхностей кроме имитации освещения часто используется цветовая шкала (псевдоспектр), которой кодируется высота каждой точки, - это позволяет определять области с одинаковой высотой. Каждый следующий цвет в такой шкале должен выглядеть более светлым, чем предыдущий. К сожалению, в большинстве случаев для этого применяется либо физический спектр («радуга»), либо случайно выбранные градиенты, не подходящие для визуализации плавного изменения значений.

Заключение.

В рассмотренной статье были расписаны различные виды интерфейсов, но прогресс не стоит на месте и в ближайшем будущем мы будем изучать совершенно новые виды интерфейсов. Уже сегодня проводятся испытания систем управляемых нервной системой человека. Делаются попытки управления от силы мысли. Наша задача, постичь текущие познания ,чтобы изобрести новые!

Код для цитирования: Скопировать