Учитель информатики

Интерфейс

Как мы отдаем команды машинам? Чтобы открыть иконку любимой игры на десктопе мы используем мышку, чтобы переключить канал на ТВ – нужен пульт, а для совершения покупки в интернете мы выбираем нужный товар и ищем на сайте кнопку «Оформить заказ». Все это разновидности интерфейсов – набор средств, которые помогают нам (одной системе) взаимодействовать с машинами (другой системой).

Зачем они нужны? Чтобы взаимодействие различных систем стало возможным. Какие виды интерфейсов мы можем встретить? Как они должны выглядеть? И почему об этом так важно знать владельцу сайта, разбираемся подробнее.

Пользовательский интерфейс. Персональный компьютер как система

Средства, обеспечивающие взаимосвязь между объектами системы «человек — компьютер», называют интерфейсом.

Различают аппаратный, программный, аппаратно-программный и пользовательский интерфейсы.

Аппаратный интерфейс — средства взаимодействия между устройствами компьютера; обеспечивается производителями оборудования.

Программный интерфейс — средства взаимодействия (совместимости) программ между собой, а также программного обеспечения и информационных ресурсов; обеспечивается разработчиками программного обеспечения.

Аппаратно-программный и пользовательский интерфейсы обеспечиваются операционной системой компьютера.

Аппаратно-программный интерфейс — средства взаимодействия аппаратного и программного обеспечения компьютера.

Пользовательский интерфейс — средства взаимодействия человека и компьютера.

Пользовательский интерфейс на основе меню предлагает возможность выбора управляющей команды из меню (списка команд). В графическом интерфейсе компьютерные объекты представляются небольшими рисунками (значками). Нужный значок выбирают с помощью мыши. Кроме значков используются также тексты (для подсказок) и меню (для выбора команд).

Трёхмерный интерфейс позволяет осуществлять навигацию в трёхмерном компьютерном пространстве. Указав мышью, например, на дверь виртуального музея, можно в него войти. В виртуальном зале можно оглядеться, подойти к любой картине и рассмотреть её более подробно. Такой интерфейс имитирует реальный мир.

Роль компьютера в жизни человека

Для чего нужен компьютер современному человеку? Благодаря интернету ЭВМ глубоко вошли в нашу повседневную жизнь:

1. Компьютер — это практически универсальное средство связи. Общение больше не ограничено расстоянием.
2. Работа многих людей заключена в компьютере.
3. Невероятно упростился поиск информации: ответ практически на любой вопрос можно найти в несколько кликов.
4. Компьютер предлагает развлечения даже в пределах дома.
5. Многие покупки совершаются в онлайн-режиме.
6. Компьютеры стали универсальными помощниками в быту, в передвижении и в обучении.

Компьютер в жизни человека играет более глобальную роль, чем кажется. ЭВМ влияют на все сферы развития общества — от производства до медицины:

• От компьютеров напрямую зависит развитие науки. Все виды исследований — от биологических до социальных — проводятся с использованием компьютерных технологий, обеспечивающих более точные и быстрые результаты.
• Компьютеры широко используют в медицине. Они способны поддерживать здоровье и жизнедеятельность человека.
• Развитие любых сфер производства напрямую зависит от технологического прогресса.
• Компьютеры — распространенный носитель информации. Благодаря этому человеку проще реализовать свой творческий и интеллектуальный потенциал. Меняется структура профессий и интеллектуальной собственности.

Взаимодействие человека с компьютером становится все масштабнее и проще. Уже стали обыденностью голосовые помощники, способные распознавать речь, анализировать и реагировать на нее. Следующий шаг, к которому пришло человечество, — умные контактные линзы. Их разработчики обещают, что человеку не придется контактировать с компьютером: расписания, сообщения и любую другую информацию можно будет просматривать на дисплеях, расположенных прямо на линзах.

В 2020 году пошли разговоры о чипизации людей. В мае изобретатель и бизнесмен Илон Маск заявил о разработке нового устройства, которое будут имплантировать в человеческий мозг. По его словам, такое решение сможет не только обеспечить прямой контакт с компьютером и улучшить память, но и решит многие проблемы:

• заболевания, поражающие мозг, например болезнь Паркинсона и Альцгеймера;
• восстановление зрения, слуха, подвижности конечностей;
• контроля за состоянием здоровья, в частности за уровнем гормонов.

Кроме того, имплант позволит слушать музыку без наушников и скачивать на носитель собственные мысли. Так что сюжеты «Черного зеркала» не так уж далеки от реальности: возможно, уже в ближайшем будущем компьютер станет частью человеческого организма.

Компьютеры в повседневной жизни: Unsplash

Цели человеко-машинного симбиоза

Сегодняшние компьютеры разработаны, главным образом, для решения сформулированных заранее задач или для обработки данных в соответствии с предопределенными программами.

Последовательность расчетов может изменяться в зависимости от результатов, полученных по ходу вычислений, но все возможные варианты должны быть определены заранее. (Если возникает непредвиденная ситуация, весь процесс останавливается в ожидании нужной дополнительной программы) Требование предварительной формулировки или определения иногда не такой уж и существенный недостаток.

Часто говорят, что программирование для вычислительной машины вынуждает четко выстраивать мысли, что это дисциплинирует сам процесс мышления. Если пользователь может заранее тщательно обдумать свою задачу, то в таком случае симбиотическая связь с вычислительной машиной не нужна.

Однако, многие задачи, которые можно было бы продумать заранее, слишком сложны для этого. Их было бы проще и быстрее решить через интуитивно понятный метод проб и ошибок, в котором, в сотрудничестве с компьютером, выявлялись бы ошибки в рассуждениях или обнаруживались бы неожиданные изменения в процессе поиска решения. Другие задачи просто невозможно формализовать без помощи вычислительной техники.

Пуанкаре предугадал чувство разочарования у важной группы потенциальных пользователей компьютеров, когда сказал: «Вопрос не в том, каков ответ, а в том, каков вопрос». Одной из главных целей человеко-машинного симбиоза является эффективное внедрение вычислительных машин в алгоритмизированные части технических задач.

Другая основная цель тесно связана с первой. Она заключается в том, чтобы эффективно внедрить вычислительные машины в процесс мышления, который должен происходить в режиме «реального времени», т.е. времени, которое течет слишком быстро, чтобы иметь возможность использовать компьютеры обычным способом.

Представьте, например, что вы пытаетесь вести битву с помощью компьютера по следующему сценарию. Сегодня вы формулируете задачу. Завтра вы объясняете ее программисту. На следующей неделе компьютер тратит 5 минут на сборку вашей программы и 47 секунд на вычисление ответа. Вы получаете лист бумаги длиной 20 футов, весь заполненный числами, которые, вместо того, чтобы представить итоговое решение, лишь предлагают некую тактику, нуждающуюся в проверке через моделирование.

Очевидно, что битва завершиться до того, как вы предпримете следующий шаг. Рассуждения при взаимодействии с компьютером так же, как и размышления с коллегой, чьи знания дополняют ваши, потребуют гораздо более тесной связи между человеком и машиной, чем это подразумевается в примере, и чем это возможно сегодня.

Дизайн

Принципы

Пользователь напрямую взаимодействует с аппаратными средствами для ввода и вывода человеком, такими как дисплеи , например, через графический интерфейс пользователя . Пользователь взаимодействует с компьютером через этот программный интерфейс, используя заданное оборудование ввода и вывода ( I / O ).
Программное и аппаратное обеспечение согласованы таким образом, чтобы обработка пользовательского ввода была достаточно быстрой, а задержка компьютерного вывода не мешала рабочему процессу .

При оценке текущего пользовательского интерфейса или разработке нового пользовательского интерфейса учитываются следующие принципы экспериментального проектирования :

• На раннем этапе внимание уделяется пользователям и задачам: устанавливается, сколько пользователей необходимо для выполнения задачи (задач), и определено, кем должны быть соответствующие пользователи (тот, кто никогда не использовал интерфейс, и будет не использовать интерфейс в будущем, скорее всего, не действующий пользователь). Кроме того, определяются задачи, которые будут выполнять пользователи, и частота выполнения задач.
• Эмпирическое измерение: интерфейс тестируется на реальных пользователях, которые ежедневно контактируют с ним. Результаты могут варьироваться в зависимости от уровня производительности пользователя, и типичное взаимодействие человека с компьютером не всегда может быть представлено. Определяются количественные характеристики удобства использования , такие как количество пользователей, выполняющих задачу (и), время выполнения задачи (задач) и количество ошибок, допущенных во время выполнения задачи (задач).
• Итерационный дизайн : после определения, какие пользователи, задачи и эмпирические измерения включить, выполняются следующие шаги итеративного дизайна:
  1. Дизайн пользовательского интерфейса
  2. Тестовое задание
  3. Анализировать результаты
  4. Повторить

Итеративный процесс проектирования повторяется до тех пор, пока не будет создан разумный и удобный интерфейс.

Методологии

С момента зарождения этой области в 1980-х годах были разработаны различные стратегии, описывающие методы проектирования взаимодействия человека и компьютера . Большинство философий планирования основано на модели взаимодействия клиентов, создателей и специализированных фреймворков. Ранние методы рассматривали психологические процедуры клиентов как неудивительные и поддающиеся количественной оценке и побуждали специалистов по планированию смотреть на субъективную науку, чтобы установить зоны (например, память и внимание) при структурировании пользовательских интерфейсов. Современные модели, как правило, сосредоточены на постоянном взаимодействии и обсуждениях между клиентами, создателями и специалистами и подталкивают к тому, чтобы специализированные фреймворки были объединены с типами встреч, которые необходимы клиентам, в отличие от обертывания пользовательского опыта вокруг законченного фреймворка. .

• Теория деятельности : используется в HCI для характеристики и рассмотрения условий, в которых происходит взаимодействие человека с персональными компьютерами. Гипотеза действия дает структуру для рассуждений о деятельности в этих конкретных обстоятельствах и освещает дизайн взаимодействий с точки зрения, основанной на действиях.
• Дизайн, ориентированный на пользователя (UCD): передовая, широко отрепетированная теория плана, основанная на возможности того, что клиенты должны стать основным элементом плана любой инфраструктуры ПК. Клиенты, архитекторы и специализированные эксперты сотрудничают, чтобы определить требования и ограничения клиента и создать основу для поддержки этих компонентов. Часто планы, ориентированные на клиента, основываются на этнографических исследованиях ситуаций, в которых клиенты будут ассоциироваться с системой. Этот тренинг похож на совместный дизайн , который подчеркивает вероятность того, что конечные клиенты будут вносить эффективный вклад посредством общих планов и семинаров.
• Принципы дизайна пользовательского интерфейса : эти стандарты могут быть учтены при разработке клиентского интерфейса : сопротивление, легкость, проницаемость, доступность, согласованность, структура и обратная связь.
• Дизайн, чувствительный к стоимости (VSD): метод создания инноваций, который учитывает людей, которые напрямую используют дизайн, а также тех, на кого дизайн влияет прямо или косвенно. VSD использует итеративный процесс планирования, который включает три вида экзаменов: теоретический, точный и специализированный. Прикладные экзамены нацелены на понимание и артикуляцию различных частей дизайна, их качеств или любых противоречий, которые могут возникнуть у пользователей дизайна. Точные экзамены — это субъективные или количественные планы для изучения вещей, которые используются для того, чтобы дать авторам рекомендации относительно понимания качеств, потребностей и практик клиентов. Специализированные экзамены могут включать в себя либо изучение того, как отдельные лица используют соответствующие достижения, либо рамочные планы.

Эмоции и взаимодействие человека с компьютером

Во взаимодействии людей и компьютеров в ходе исследований изучалось, как компьютеры могут обнаруживать, обрабатывать человеческие эмоции и реагировать на них, чтобы разработать эмоционально интеллектуальные информационные системы. Исследователи предложили несколько «каналов обнаружения аффекта». [24] Потенциал передачи человеческих эмоций автоматизированным и цифровым способом заключается в повышении эффективности взаимодействия человека с компьютером. [25] Влияние эмоций на взаимодействие человека с компьютером изучается в таких областях, как принятие финансовых решений с использованием ЭКГ [26] [27] и обмен знаниями в организации с использованием отслеживания взгляда и считывания лиц в качестве каналов обнаружения аффекта. [28] В этих областях было показано, что каналы обнаружения аффектов обладают потенциалом для обнаружения человеческих эмоций и что информационные системы могут включать данные, полученные из каналов обнаружения аффектов, для улучшения моделей принятия решений.

Интерфейс мозг-компьютер (BCI), является прямой путь связи между расширенной или проводным мозга и внешним устройством. BCI отличается от нейромодуляции тем, что обеспечивает двунаправленный поток информации. BCI часто направлены на исследование, картирование, помощь, усиление или восстановление когнитивных или сенсомоторных функций человека. [29]

Традиционно использование компьютеров моделировалось как диада человек-компьютер, в которой эти двое были связаны узким явным каналом связи, таким как текстовые терминалы. Была проделана большая работа для того, чтобы взаимодействие между компьютерной системой и человеком в большей степени отражало многомерную природу повседневного общения. Из-за потенциальных проблем взаимодействие человека и компьютера сместило акцент за пределы интерфейса, чтобы реагировать на наблюдения, как сформулировал Д. Энгельбарт: «Если бы простота использования была единственным допустимым критерием, люди бы придерживались трехколесных велосипедов и никогда не пробовали бы велосипеды». [30]

То, как люди взаимодействуют с компьютерами, продолжает быстро развиваться. На взаимодействие человека с компьютером влияет развитие вычислительной техники. Эти силы включают:

• Снижение затрат на оборудование, приводящее к увеличению памяти и быстродействию систем
• Миниатюризация оборудования, ведущая к портативности
• Снижение требований к питанию, что делает его портативным
• Новые технологии отображения, ведущие к упаковке вычислительных устройств в новых формах
• Специализированное оборудование, открывающее новые функции
• Повышенное развитие сетевых коммуникаций и распределенных вычислений
• Все более широкое использование компьютеров, особенно людьми, не связанными с компьютерной профессией
• Увеличение количества инноваций в методах ввода (например, голос, жест , перо) в сочетании со снижением затрат, что приводит к быстрой компьютеризации людей, ранее не участвовавших в компьютерной революции .
• Более широкие социальные проблемы, ведущие к улучшению доступа к компьютерам для уязвимых в настоящее время групп.

По состоянию на 2010 г. [Обновить] Ожидается, что будущее HCI [31] будет включать следующие характеристики:

• Вездесущие вычисления и общение . Ожидается, что компьютеры будут взаимодействовать через высокоскоростные локальные сети, на национальном уровне — через глобальные сети, а также портативно через инфракрасные, ультразвуковые, сотовые и другие технологии. Данные и вычислительные услуги будут доступны переносимо из многих, если не из большинства мест, куда отправляется пользователь.
• системы высокой функциональности . С системами может быть связано большое количество функций. Существует так много систем, что у большинства пользователей, технических или нетехнических, нет времени изучать их традиционно (например, из толстых руководств пользователя).
• Массовая доступность компьютерной графики . Возможности компьютерной графики, такие как обработка изображений, графические преобразования, рендеринг и интерактивная анимация, становятся широко распространенными, поскольку недорогие микросхемы становятся доступными для включения в обычные рабочие станции и мобильные устройства.
• Смешанная техника . Коммерческие системы могут обрабатывать изображения, голос, звуки, видео, текст, форматированные данные. Их можно обменивать по каналам связи между пользователями. Отдельные области бытовой электроники (например, стереосистемы, DVD-плееры, телевизоры) и компьютеры начинают сливаться. Ожидается перекрестная ассимиляция компьютерных и печатных полей.
• Взаимодействие с высокой пропускной способностью . Ожидается, что скорость взаимодействия людей и машин существенно возрастет из-за изменений скорости, компьютерной графики, новых медиа и новых устройств ввода / вывода. Это может привести к качественно другим интерфейсам, таким как виртуальная реальность или вычислительное видео.
• Большие и тонкие дисплеи . Новые технологии дисплеев развиваются, позволяя создавать огромные дисплеи и дисплеи, которые являются тонкими, легкими и потребляют мало энергии. Это сильно повлияет на мобильность и, вероятно, позволит разработать бумажные системы взаимодействия с компьютером на основе пера, которые по ощущениям сильно отличаются от нынешних настольных рабочих станций.
• Информационные утилиты . Ожидается рост числа служб общественной информации (таких как домашний банкинг и магазины) и специализированных отраслевых услуг (например, прогноз погоды для пилотов). Скорость распространения может увеличиться с введением взаимодействия с высокой пропускной способностью и улучшением качества интерфейсов.

Одной из основных конференций для новых исследований взаимодействия человека с компьютером является ежегодно проводимая Конференция Ассоциации вычислительной техники (ACM) по человеческому фактору в вычислительных системах , обычно называемая коротким названием CHI (произносится как кай или кхай ). CHI организована Специальной группой ACM по взаимодействию компьютера и человека ( SIGCHI ). CHI — это большая конференция с тысячами участников, довольно широкая по своему охвату. В нем принимают участие ученые, практики и представители отрасли, а также спонсоры компаний, такие как Google, Microsoft и PayPal.

Ежегодно по всему миру проводятся десятки других небольших, региональных или специализированных конференций по HCI, в том числе: [32]

Коротко о главном

Персональный компьютер — система, включающая подсистемы аппаратного обеспечения, программного обес-печения и информационных ресурсов.

Персональный компьютер — подсистема системы «человек — компьютер». Средства,- обеспечивающие взаимосвязь между объектами этой системы, называют интерфейсом.

Пользовательский интерфейс — взаимодействие человека и компьютера. Он обеспечивается операционной сис¬темой.

Научные ассоциации и конференции

Крупнейшее HMI Ассоциация является SIGCHI Общих интересов Полюса от Ассоциации вычислительной техники (ACM). SIGCHI организует конференции по человеческому фактору в вычислительных системах (CHI) , MobileHCI , TEI и многие другие.

Во Франции франкоязычная ассоциация взаимодействия человека и машины ( AFIHM ) ежегодно организует франкоязычную конференцию IHM. AFIHM спонсирует различные мероприятия и , в частности , летних школ и молодых исследователей в Interaction Meetings (РЕК-IHM).