Модернизация интерфейсов человекомашинных систем

Развитие технологий и изменения в организации трудовой деятельности делают неизбежными модификацию и модернизацию человекомашинных систем. В частности, операторы часто сталкиваются с изменениями в информационной среде и даже с необходимостью осваивать новые способы представления информации. Это может приводить к специфическим проблемам, которые следует учитывать при перепроектировании средств отображения.

Изменения интерфейса связаны с очевидной необходимостью переучивания операторов. Необходимость в переучивании может быть снижена, если изменения в привычной для операторов информационной среде будут сведены к минимуму. В этом случае у операторов есть возможность использовать привычные схемы, стратегии и способы обработки информации. "Эволюционные", а не "революционные" изменения интерфейсов предпочтительны также и потому, что они обеспечивают более безопасную работу с модернизированной системой. Это связано не только с тем, что работа с незнакомым интерфейсом менее эффективна, но и с тем, что операторы, особенно в условиях высокой нагрузки и стресса, могут ошибочно использовать устаревшие, но прочно закрепленные в опыте "автоматизмы обработки". Их применение может привести к ошибкам в восприятии и интерпретации информации и, как следствие, к принятию неправильных решений. Непривычность работы с интерфейсом, использование неудачных решений и отказ от примененных ранее удачных форм организации информационной среды повышает дискомфорт операторов при работе с новой системой, увеличивает умственную нагрузку и в целом может приводить к неприятию новой системы, даже если объективные причины для этого отсутствуют.

Модернизация систем и их информационных сред, конечно, даст возможность повышения эффективности операторского труда. Реализация этой возможности зависит от того, насколько новый интерфейс облегчает считывание и обработку информации по сравнению с использованным ранее интерфейсом. Концентрировать усилия по перепроектированию интерфейса следует на устранении информационных проблем, имевшихся при работе с прежним интерфейсом. Также важно проводить анализ деятельности операторов и применяемых ими способов решения задач с целыо выявления тех элементов информации, от анализа которых зависит эффективность и надежность работы.

При модификации и модернизации средств отображения информации следует руководствоваться такими принципами:

• максимальное сохранение привычных и естественных для операторов форм и метафор представления информации;

• первоочередное исправление существенных недостатков информационной модели, затрудняющих обработку информации оператором;

• максимальное включение операторов в процесс модернизации, учет документированного опыта использования предыдущих систем;

• ориентация на снижение необходимости переучивания операторов;

• обеспечение достаточной мотивировки операторов при необходимости интенсивного переучивания;

• эмпирическая проверка эффективности и безопасности новых проектировочных решений путем выполнения операторами реалистичных рабочих заданий на макете целостной системы.

Проектирование, оценка и совершенствование информационных и компьютерных средств и технологий

Бурное развитие вычислительной техники и ее внедрение практически во все области профессиональной и личной жизни людей привело к необходимости изучения вопросов, связанных с оптимальной организацией интерфейсов в системе "человек – компьютер". Эта проблематика в значительной степени пересекается с проблематикой организации информационной среды в системах "человек – машина", но у нее есть и свои особенности.

Для современных компьютерных систем характерно большое разнообразие средств отображения информации, способов обмена информацией между пользователем и компьютером, однако доминирует зрительное предъявление информации на основе дисплеев. Интенсивно используется звуковое предъявление информации. Бурно развиваются способы взаимодействия на основе сенсорных технологий и технологий распознавания образов: распознавание жестов, эмоций, направления взора и др. Общая тенденция развития технологий ввода-вывода заключается в приближении к естественной коммуникации между компьютером и пользователем.

Например, экспериментальные системы показывают высокую эффективность мультимодальных интерфейсов. В таких системах обмен информацией между компьютером и пользователем не ограничен одной модальностью – различные модальности комбинируются, дополняя и дублируя друг друга. Так, для отображения пространственной информации (положение и размеры объектов) используется пространственно-зрительное кодирование, а для представления понятийной информации (идентичность объектов) – вербальное кодирование. При использовании таких интерфейсов повышается скорость работы и снижается количество ошибок. Это достигается за счет соответствия кода типу информации и за счет избыточности кодирования. В этом случае пользователю легче обнаружить ситуации "взаимного недопонимания" еще до возникновения серьезных проблем. Следует отметить, что при общении людей "лицом к лицу" коммуникация тоже обычно мультимодальна и избыточна.

При создании интерфейсов компьютерных систем первостепенное значение приобретает проблема когнитивных возможностей и ограничений пользователей. Во-первых, в отличие от операторов сложных технических систем "рядовые" пользователи не проходят специального отбора и не имеют многолетней специальной подготовки. Во-вторых, невозможно ожидать, что они согласятся обучаться использованию системы сколь-нибудь продолжительное время. Это особенно верно в том случае, когда система не будет использоваться часто. В-третьих, потенциальными пользователями систем являются очень большие группы людей, различающиеся по возрасту, опыту использования компьютерных технологий, индивидуальным особенностям, относящиеся к разным культурам и т.д. (так называемая проблема разнообразия пользователей). Все это делает применение методов человекоориентированного проектирования при создании интерфейсов информационных систем крайне важным.

Разработка интерфейса информационных систем осуществляется в рамках процесса разработки программного обеспечения. Этот процесс предполагает следующие этапы: выявление требований к будущей системе, спецификация системы, реализация, верификация, а также внедрение и поддержка системы. С точки зрения процесса разработки создание интерфейса пользователя ничем не отличается от создания любого другого программного модуля. Опасной (и достаточно типичной) ошибкой при разработке информационных систем является отношение к интерфейсу пользователя как к "надстройке" над готовой системой, представление о том, что его можно реализовать в последнюю очередь. Однако проектные решения, сделанные на ранних этапах создания информационной системы, будут влиять на эффективность работы пользователя. Исправление ошибок организации взаимодействия с пользователем на поздних этапах разработки практически невозможно, так как означает перепроектирование системы и ее создание заново. Учет возможностей и ограничений пользователей необходим с самого начала разработки [2 и др.].

Сегодня широкое распространение получила итеративная модель разработки, которая позволяет учитывать возможности и ограничения пользователей. Первичный анализ проблемы приводит к созданию первого проекта системы, который реализуется в виде прототипа. На основе прототипа эмпирически проверяется адекватность проектных решений. Затем проводится повторный анализ, создается новый прототип, сохраняющий удачные проектные решения и исправляющий неудачные решения. Цикл "анализ – прототипирование – оценка" итеративно повторяется до тех пор, пока прототип не станет удовлетворять необходимым критериям.

С точки зрения учета возможностей и ограничений пользователей итеративная модель разработки обладает существенными преимуществами. Они достигаются за счет возможности постоянно оценивать эффективность взаимодействия пользователя с целостной системой (прототипом). Коррекция неэффективных решений происходит сразу и с незначительными затратами. Разработчики получают постоянную обратную связь, информацию о том, как система будет использоваться. Итеративная модель разработки допускает участие реальных пользователей и специалистов в области эргономики и инженерной психологии в ходе всего процесса разработки.

При оценке интерфейсов информационных систем используются следующие критерии его качества: результативность (возможность решить задачу), продуктивность (определяется усилием, которое надо приложить, чтобы добиться результата), удовлетворенность (определяется особенностями эмоционального переживания пользователя от работы с интерфейсом), легкость изучения и др. Важно, что на практике одновременное достижение всех критериев, как правило, невозможно. Проектирование качественных интерфейсов зависит от определения целевых критериев качества и постоянного мониторинга их соблюдения в процессе разработки.

Для оценки качества интерфейсов компьютерных систем сегодня широко используются методы инспекции интерфейса и методы пользовательского тестирования. Перспективным, но все еще экспериментальным направлением считается оценка качества интерфейсов методами моделирования пользователей.

Инспекция интерфейса заключается в проверке его соответствия критериям качества с помощью мнения эксперта или на основе структурированных списков рекомендаций. Методы инспекции малозатратны, но часто позволяют обнаружить лишь грубые и типичные ошибки. Кроме того, по своей природе они основываются на субъективных оценках. К методам инспекции также относятся методы "когнитивной прогулки" (cognitive walkthrough), когда пользователь пошагово выполняет некоторую задачу, комментируя вслух, как и почему он совершает определенные действия. Анализ протоколов позволяет найти причины совершения ошибок, а также случаи неправильной интерпретации пользователем предъявляемой ему информации.

Пользовательское тестирование заключается в выполнении пользователями заданий, подобных тем, которые пользователи будут решать при реальном использовании системы (при этом и задания, и пользователи должны быть репрезентативными). В ходе тестирования регистрируются различные показатели эффективности (скорости и точности) работы. Для оценки удовлетворенности и эмоциональных переживаний пользователя используются опросники. С целью объективной оценки нагрузки на пользователя и его функционального состояния широко применяются инструментальные методики – регистрация движений глаз, показателей активности вегетативной нервной системы, ЭЭГ. Тестирование может проводиться в специально оборудованных лабораториях (юзабилити-лабораториях), которые позволяют воспроизвести типичный контекст использования создаваемых систем.

При пользовательском тестировании часто возникает ряд типичных проблем. Остро стоит вопрос репрезентативности пользователей, привлеченных к тестированию, а также репрезентативности использованных при тестировании заданий. Другая важная проблема – это качество и количество данных. Пользовательское тестирование как метод первоначально был направлен на оценку статистической достоверности изменения эффективности работы пользователя и его удовлетворенности. На практике измеряемые эффекты часто не являются статистически достоверными, поэтому при планировании тестирования необходимо учитывать факторы, снижающие мощность тестирования (недостаточное количество тестируемых лиц, ненадежные опросники, неадекватные схемы измерения). Использование инструментальных методик также позволяет получить значительные объемы данных для последующего статистического анализа.

Метод моделирования заключается в замене тестирования реальных пользователей "тестированием" их вычислительных моделей. Для оценки эффективности работы опытных пользователей с относительно простыми интерфейсами некоторое распространение получили методы GOMS-моделирования. Экспериментально исследуются возможности применения когнитивных архитектур – вычислительных систем, моделирующих работу системы когнитивных процессов человека, – для моделирования взаимодействия пользователя с компьютером. Однако в целом применение метода моделирования для оценки качества интерфейсов остается слишком трудоемким для практического применения.

Выводы

Обеспечение эффективной обработки информации операторами является центральной задачей при создании информационной среды эргатической системы. Решение этой задачи не только требует выбора оптимального способа кодирования информации, но и учета многочисленных особенностей и ограничений когнитивных процессов человека.

Отбор информации и способов се отображения должен содействовать принятию оператором верных решений с учетом имеющихся у оператора представлений о закономерностях функционирования системы.

Для оценки качества информационной среды используются различные оценки эффективности работы, а также возникающей при этом умственной и эмоциональной нагрузки.

Сходные задачи наблюдаются при проектировании интерфейсов компьютерных систем, где проблема человекоцентрированного проектирования из-за большого разнообразия потенциальных пользователей приобретает особенно большое значение.