Riassunto della lezione precedente 1 Termini dellHCI Utente

Riassunto della lezione precedente 1

Termini dell’HCI • 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 --> ubiquità del computer • Interazione – Ogni comunicazione tra utente e computer, diretta o indiretta. – In ogni caso esiste un fine dell’interazione. 2

Storia • Human performance – Inizio XX secolo. Applicazione diretta del taylorismo. • Ergonomics – Caratteristiche fisiche dell’uomo e della macchina (es. armi) e come queste si riflettono sulle prestazioni (GB, anni ‘ 50). • Human factors – Termine americano (anni ‘ 60). Entrano in gioco fattori cognitivi. • Human-computer interaction – Ergonomia: sistema informatico, meccanico o manuale. – Man-Machine Interaction (anni ‘ 70) e poi Human-Computer Interaction (politically correct) specializzato per sistemi informatici. 3

Obiettivi della IUM • Migliorare l’interazione tra utenti e computer rendendo I computer più user-friendly e maggiormente ricettivi alle necessità dell’utente. • Progettare sistemi che minimizzino la barriera tra il modello cognitivo umano di ciò che egli vuole compiere e la “comprensione” del calcolatore del compito dell’utente. • 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. 4

Usabilità • Efficacia – il sistema fa quello per cui è stato progettato? • Efficienza – Il sistema supporta la produttività aiutando l’utente a portare a termine il suo comoito? • Sicurezza – il sistema impedisce gravi errori? aiuta a porvi rimedio? • Utilità – Il sistema fornisce le funzionalità adatte ai compiti dell’utente? • Facilità di apprendimento – Quanto è facile imparare ad usare il sistema? • Facilità di ricordo – Quanto è facile ricordarne le modalità di uso 5

• Buone interfacce fanno vendere i sistemi (Xerox PARC Mac Windows) • Cattive interfacce fanno apparire peggiori sistemi che sono ottimi per le loro funzionalità. 6

Interazione Uomo-Macchina L’umano 7

L’umano • 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 8

• Modello GOMS (Card, Moran e Newell) – semplificato, tiene conto solo degli aspetti rilevanti per l’IUM – Acronimo: Goals, Operators, Methods and Selection Rules • L’informazione è ricevuta e trasmessa attraverso canali di ingresso/uscita – Visivo, uditivo, tattile (aptico), motorio … • L’informazione è immagazzinata in memoria – Sensoriale, breve termine, lungo termine • L’informazione è elaborata e applicata in diversi modi – Ragionamento, soluzione di problemi, abilità, errori 9

• Bisogna ricordare però: • che le capacità e le risposte umane sono influenzate delle emozioni – Emotional design (Norman) • che vi sono forti differenze individuali. 10

Digressione: onde Un sasso gettato in uno stagno suscita onde concentriche si allargano sulla superficie, coinvolgendo nel loro moto, a distanze diverse, con diversi effetti, la ninfea e la canna, la barchetta di carta e il gallegiante del pescatore. . . [Gianni Rodari, La grammatica della fantasia, Einaudi, Torino, 1973] • La “Ola”: la gente non si sposta, ma qualcosa si propaga: è l’onda. • Non c’è trasporto di materia (ognuno rimane al suo posto), ma di energia. 11

• Registro il livello dell’acqua 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 Grandezza fisica Ampiezza Tempo Periodo 12

Luci e suoni, lampi e tuoni • Il suono�è un’onda: ciò che oscilla è la pressione. • La luce è un’onda: ciò che oscilla è il campo elettromagnetico. • Il campo elettrico è quello responsabile delle attrazione tra corpi carichi con segni opposti (fenomeni elettrostatici) • Il campo magnetico è quello responsabile del fenomeno del magnetismo • Luce e suono hanno velocità di propagazione diverse (lampo e tuono). • In generale, un suono o una colore sono composti da molte onde, a diverse frequenze, mescolate tra loro. 13

La visione • Due fasi del processo: – ricezione fisica dello stimolo – elaborazione ed interpretazione dello stimolo (percezione visiva) 14

Il ricettore fisico: l’occhio • Riceve luce e la trasforma in segnale elettrico • La luce viene riflessa dagli oggetti, che vengono rappresentati rovesciati sulla retina 15

– la retina contiene bastoncelli per la visione a bassi livelli di luminosità e periferica, e i coni per la visione a colori (concentrati nella fovea) – le celle gangliali (cellule) ricevono input dai coni e bastoncelli e (i loro assoni) formano il nervo ottico 16

Percezione visiva • Percezione delle dimensioni e della profondità – l’angolo visuale indica lo spazio occupato da un oggetto rispetto al campo di vista (è relativo alla dimensione e distanza dall’occhio) – l’acutezza visiva è l’abilità di percepire i dettagli fini 17

– Legge della size constancy: gli oggetti familiari sono percepiti a dimensioni costanti malgrado la variazione dell’angolo visuale – indizi come la sovrapposizione aiutano la percezione di dimensione e profondità 18

• Stereopsi – Nella visione stereoscopica, sui due occhi si formano due immagini diverse, a causa del diverso punto di vista. – Le differenze sono interpretate (percepite) come indizi di profondità. – La fusione binoculare è responsabile della percezione di una sola immagine della scena. • circa il 10% della popolazione è stereo-blind, • ma sfruttano altri indizi di profondità… 19

Percezione visiva (cont. ) • Percezione della brillantezza – la brillantezza è la reazione soggettiva alla luminanza (quantità di luce emessa da un oggetto) – il contrasto è il rapporto tra la luminanza dell’oggetto e quella dello sfondo – l’acutezza visiva cresce con la luminanza 20

Percezione visiva (cont. ) • Percezione del colore – Gradazione: lunghezza d’onda – Saturazione: quantita’ di bianco – Intensità: brillantezza 21

– i coni sono sensibili a specifiche lunghezza d’onda della luce – l’acutezza del blu è la più bassa (3 -4% della fovea è occupata da coni sensibili al blu) 22

– 8% dei maschi e l’ 1% delle femmine sono daltonici 23

Messa a fuoco – difficoltà di messa a fuoco contemporanea di colori lontani nello spettro (es. : rosso-blu; gialloporpora) per diverso angolo di rifrazione sul cristallino Blu Verde Rosso LUCE BIANCA LENTE Blu Verde Rosso A B C FUOCO SULLA RETINA 24

colori freddi colori caldi I colori caldi tendono ad avanzare, i colori freddi a recedere 25

– L’occhio “desidera” i colori complementari rosso blu verde arancione giallo viola 26

Percezione visiva (cont. ) • Il sistema visivo compensa – la dimensione (legge della dimensione costante) – i movimenti (img percepite stabili) – i cambi di luminanza (colore e brillantezza invariati). – L’aspettativa (data dal contesto) è utilizzata per risolvere le ambiguità 27

• Il contesto crea l’aspettativa 28

Percezione visiva (cont. ) • Compensazioni errate creano illusioni ottiche 29

Ponzo Illusion 30

The Ames Room 31

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 (l’occhio si muove avanti e indietro) 32

• Velocità 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 velocità (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 acuità) 33

Udito • Fornisce informazione sull’ambiente: – 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 34

Udito • L’orecchio umano – esterno: protegge l’orecchio interno e amplifica il suono – medio: trasmette le onde sonore come vibrazioni all’interno – interno: trasmettitori chimici che vengono rilasciati e che causano impulsi al nervo uditivo 35

• Il suono – altezza o pitch: legato alla frequenza del suono, da grave ad acuto. – intensità o loudness: livello, “volume” – timbro: legato al tipo di strumento 36

• L’essere 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 37

Percezione aptica • Fornisce importanti feedback circa l’ambiente. • 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 38

meccanorecettori nocirecettori termorecettori 39

Tatto (cont. ) • Alcune aree sono più sensibili di altre (p. es. , dita) • Cinestetica: consapevolezza della posizione (e del moto) del corpo e degli arti – recettori nei muscoli e tendini – fornisce feedback al sistema motorio 40

Movimento • Tempo richiesto per rispondere ad uno stimolo = tempo di reazione + tempo di movimento • Il tempo di movimento dipende dall’età, dalla forma fisica, etc. • Il tempo di reazione dipende dal tipo di stimolo: – visivo: 200 ms – uditivo: 150 ms – dolore: 700 ms • Come sono legate velocit�� à e precisione? 41

Legge di Fitts • La legge di Fitts descrive il tempo impiegato per colpire un obiettivo nello schermo • Mt = a + b log 2 (D/S +1) • dove – – a e b sono costanti determinate empiricamente Mt è il tempo motorio D è la distanza S è la dimensione D S 42

La memoria • Distinguiamo 3 tipi di memoria – Sensoriale – Breve termine – Lungo termine • Sono collegati con un modello a cascata Memorie sensoriali - iconica - ecoica - aptica Memoria a breve termine STM attenzione Memoria a lungo termine LTM ripetizione (rehearsal) 43

Memorie sensoriali • Memorie tampone che registrano temporaneamente gli stimoli sensoriali: – iconica: stimolo visivo – ecoica: stimolo uditivo – aptica: stimolo aptico • L’informazione passa dal livello sensoriale alla STM mediante l’attenzione • Se l’informazione non passa nella STM viene rapidamente sovrascritta e persa (2 s audio, 0. 3 video) Buffer sensoriali - memoria iconica -memoria ecoica -memoria aptica Memoria a breve termine STM attenzione Memoria a lungo termine LTM ripetizione (rehearsal) 44

Attenzione • Attenzione: selezione degli stimoli in base all’interesse (arousal). • Per non essere sovraccaricati dobbiamo selezionare gli stimoli • La selezione degli stimoli cui prestare attenzione è determinata dal livello di interesse o necessità. 45

Memoria a breve termine (STM) • Registrazione temporanea dell’informazione che è oggetto della elaborazione in corso (memoria di lavoro). • Es: per comprendere una frase bisogna tenerla a mente tutta dall’inizio. – accesso rapido: 70 ms – decadimento rapido: 200 ms – capacità limitata: 7 2 “pezzi” (chunks) di informazione 46

Chunking • La STM si organizza in chunks, ie. , gruppi di informazione consistenti. • In questo modo è possibile aumentarne la capacità. • Es. numero di telefono a blocchi - 0458027088 oppure 045 802 7088 • La formazione di un chunk è detta chiusura. 47

Interferenze • Interferenze disturbano il mantenimento in STM: – Il ricordo delle cose viste più di recente è migliore del ricordo di cose precedenti (recency effect). – L’effetto scompare se tra presentazione e ricordo il soggetto viene impegnato con un’altro compito. • Per questo l’umano ha il bisogno di completare i compiti che impegnano la STM. 48

Modello di Baddeley della STM • Tre componenti: – Visuo-spatial sketch pad: informazione visiva e spaziale – Phonological loop: informazione verbale – Central executive: coordina la STM 49

STM: Implicazioni di design • aiutare l’utente a richiedere pochi interventi della STM • non richiedere all’utente di ricordare stati temporanei • aiutare l’utente a ricordare a che punto e’ del compito • aiutare l’utente a ricordare cosa il sistema si aspetta da lui nella fase successiva 50

Data entered to define a query… I dati inseriti in una schermata…. 51

…reproduced on next page … riprodotti in quella successiva 52

Quando questa pagina scompare, devo mantenere tutte queste informazioni nella STM 53

Questa è una soluzione migliore. 54

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. • L’informazione nella memoria semantica deriva da quella episodica – si imparano fatti o concetti dalle esperienze 55

La memoria semantica è strutturata in modo da: – fornire accesso alle informazioni – rappresentare le relazioni tra le informazioni – supportare il ragionamento (inferenza) • Esistono vari modelli (complementari) per la struttura della LTM – Rete semantica – Frames – Scripts 56

Modelli di LTM - Rete semantica • Modello a rete – ereditarietà: nodi figli ereditano le proprietà dei nodi padri – relazione esplicita tra elementi informativi – supporta deduzione attraverso l’ereditarietà 57

Modelli di LTM - Rete semantica 58

Modelli di LTM - Frames • informazione organizzata in una struttura dati • i campi della struttura sono riempiti con valori specifici per una certo esemplare. • estendono la rete semantica DOG Fixed Default Variable legs: 4 diet: carnivorous sound: bark size: color: COLLIE Fixed Default Variable breed of: DOG type: sheepdog size: 65 cm color: 59

Modelli di LTM: Script • Rappresentazione di informazione stereotipata, richiesta per interpretare situazioni • Possiede elementi che possono rappresentare il contesto Script per una visita dal veterinario Entry condition: dog ill vet open owner has money Result: dog better owner poorer vet richer Props: examination table medicines instruments Roles: vet examines diagnoses owner brings dog in pays takes dog out Scenes: arriving at reception waiting in room examination paying 60

LTM: Memorizzare • L’informazione 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 parità di tempo totale, si hanno migliori risultati distribuendo nel tempo Buffer sensoriali - memoria iconica -memoria ecoica -memoria aptica Memoria a breve termine STM attenzione Memoria a lungo termine LTM ripetizione (rehearsal) 62

LTM: Dimenticare • Decadimento – l’informazione 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? 63

LTM: Recuperare • Ricordo – l’informazione viene “ripescata dalla memoria”. – il processo può essere agevolato da indizi. • Riconoscimento – la presentazione di un’informazione 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 64

ESAMI mercoledi 4 giugno ore 10 martedi 23 settembre ore 10 65

Il pensiero Cogito ergo sum (Cartesio) • L’umano: – acquisisce informazioni – le mantiene in memorie di vario tipo – ie elabora: il pensiero • Due categorie del pensiero: – Ragionamento – Soluzione di problemi (Problem solving) Ragionamento Problem solving 66

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 67

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, perchè usa anche la conoscenza del mondo (scorciatoie) • Esempio: • Alcune persone sono bambini • Alcuni bambini piangono • Quindi: alcune persone piangono 68

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. • L’essere umano usa meglio l’evidenza positiva che l’evidenza negativa – Esempio, carte di Wason 69

• Affermo che: “Se una carta ha una vocale da una parte, allora ha un numero pari dall’altra” • Quali carte devo girare per testare la verità della frase? 4 E 7 K 70

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 71

Problem solving • Processo di ricerca della soluzione a problemi non familiari usando la conoscenza • Diverse teorie – Gestalt (produttivo e riproduttivo) – Teoria del problem space – Analogia 72

Gestalt • Problem solving: produttivo o riproduttivo – Riproduttivo: riproduzione di soluzioni prese dall’esperienza precedente (spiegazione comportamentale) – Produttivo: cerca di ristrutturare il problema con intuito (insight); • Attraente ma – non esiste abbastanza evidenza per spiegare quando la ristrutturazione avviene. – Non è chiaro cosa sia l’intuito. • Ha il merito di avere messo in discussione la teoria comportamentale aprendo la strada alla teoria basata sulla elaborazione 73

Teoria del problem space • Teoria di Newell & Simons • Il problem space comprende tutti gli stati del problema (la soluzione è un particolare stato) • Il problem solving comporta la generazione di stati usando operatori legali (mosse) • Largamente applicata alla soluzione di problemi in contesti ben definiti (eg. , giochi, puzzle) • Si usano euristiche per selezionare gli operatori – p. es. analisi means-ends: lo stato corrente viene confrontato con il goal e poi viene scelto l’operatore che più riduce la differenza tra i due • Opera entro i sistemi umani di elaborazione delle informazioni – capacità della STM, velocità di recupero dei dati ecc… 74

Analogia • I nuovi problemi sono risolti trovando una corrispondenza (analogia) con la conoscenza relativa a dominio noto. • Stabilita la corrispondenza, metodi e soluzioni del dominio noto vengono trasferiti in quello nuovo. • L’analogia può essere difficile da stabilire, specie se i domini sono semanticamente diversi. • Si inquadra nella Gestalt come ristrutturazione produttiva. 75

Acquisizione di esperienza • Abbiamo parlato di come risolvere problemi nuovi. • Spesso però i problemi che dobbiamo affrontare sono ricorrenti • Come avviene che un soggetto diventi “esperto”, ovvero più abile a risolvere problemi? • Alcuni punti – Uso di chunking per usare al meglio la STM – Capacità di raggruppare problemi in base ad analogie concettuali (il novizio è più superficiale) • Il comportamento esperto diventa automatico con il tempo, e questo può causare errori. 76

Errori • Svista (errore non intenzionale) – Intenzione corretta, ma fallisco nel metterla in atto – Cause: scarsa abilità fisica, disattenzione … – Cambiamenti di contesto nel comportamento esperto possono causare errori • Sbaglio (errore) – Intenzione sbagliata – Causa: comprensione incorretta del sistema o della situazione • l’uomo 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. 77

FINE! 78