Προηγμένες Τεχνολογίες Αλληλεπίδρασης και Εφαρμογές (Advanced Interfacing Technologies, Natural User Interfaces) PDF

Τμήμα Μηχανικών Σχεδίασης Προϊόντων και Συστημάτων 4101 ΠΡΟΗΓΜΕΝΕΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΗΣ ΚΑΙ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ (ADVANCED INTERFACING TECHNOLOGIES, NATURAL USER INTERFACES) Ει...

Τμήμα Μηχανικών Σχεδίασης Προϊόντων και Συστημάτων 4101 ΠΡΟΗΓΜΕΝΕΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΗΣ ΚΑΙ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ (ADVANCED INTERFACING TECHNOLOGIES, NATURAL USER INTERFACES) Εισαγωγή Δρ. Χρήστος Όροβας Παραδοσιακές διεπαφές ανθρώπου-υπολογιστή Κατασκευή μηχανών για διάφορους σκοπούς Χειρισμός των μηχανών 2 Παραδοσιακές διεπαφές ανθρώπου-υπολογιστή Υπολογιστικές Μηχανές 3 Παραδοσιακές διεπαφές ανθρώπου- υπολογιστή Χρήση ειδικού υλικού (πληκτρολόγιο, ποντίκι, οθόνη) Προϋποθέτουν την χρήση του Η/Υ σε θέση εργασίας Παρέχουν υπερβολική ποσότητα πληροφοριών στον χρήστη 4 Παραδοσιακές διεπαφές ανθρώπου- υπολογιστή Δεν υποστηρίζουν πλήρως και πάντοτε την προσβασιμότητα και την αυτόματη προσαρμογή στις ανάγκες των χρηστών, ιδιαίτερα των ΑμεΑ. Δεν είναι κατάλληλες για αλληλεπίδραση ανθρώπου- υπολογιστή (ΑΑΥ) στο φυσικό περιβάλλον. Περιορισμοί πρόσβασης, ψηφιακός αναλφαβητισμός, προβλήματα εργονομίας και ευχρηστίας 5 Γραφικές Διεπαφές Χρήστη (G.U.I) Εξέλιξη των αρχικών παραδοσιακών μορφών αλληλεπίδρασης με γραμμή εντολών ή κείμενο (Command Line ή Text based U.I) Χρήση γραφικών στοιχείων (Windows, Icons, Menus, Pointer). 6 Γραφικές Διεπαφές Χρήστη (G.U.I) Δυνατότητα που στηρίχθηκε στην εξέλιξη της τεχνολογίας (γρηγορότεροι επεξεργαστές, κάρτες γραφικών, οθόνες κτλ.) Αυτή την στιγμή υπάρχουν στην τεράστια πλειοψηφία των διεπαφών ΑΑΥ. 7 Φυσικές Διεπαφές Χρήστη (Ν.U.I) Η εξέλιξη της τεχνολογίας δίνει την δυνατότητα της «απανταχού υπολογιστικής» (ubiquitous computing). Έξυπνες υπολογιστικές συσκευές οι οποίες σταδιακά ενσωματώνονται σε όλο και περισσότερα αντικείμενα και επιτρέπουν την αλληλεπίδραση με τον χρήστη με μη παραδοσιακούς τρόπους επικοινωνίας. 8  Φυσικές Διεπαφές Χρήστη (Ν.U.I) «Ανάμιξη του ψηφιακού με το πραγματικό» Οι φυσικές μορφές ανθρώπινης έκφρασης και επικοινωνίας περιλαμβάνονται στην σχεδίαση καινοτόμων προϊόντων και συστημάτων. 9 Φυσικές Διεπαφές Χρήστη (Ν.U.I) (a) Ακουστικές Διεπαφές Χρήση ήχων, φωνητικές διεπαφές, αναγνώριση ομιλίας, σύνθεση ομιλίας Κινήσεις σώματος Χειρονομίες, κινήσεις του σώματος, αναγνώριση εστίασης βλέμματος, εκφράσεις προσώπου κ.ά 10 Φυσικές Διεπαφές Χρήστη (Ν.U.I) (b) Απτικές διεπαφές Χρήση της αφής, αίσθηση «χειροπιαστού» Διεπαφές Εγκεφάλου-Υπολογιστή Brain Computer Interfaces 11 Φυσικές Διεπαφές Χρήστη (Ν.U.I) (c) Τρισδιάστατες διεπαφές Συστήματα εικονικής πραγματικότητας Διεπαφές όσφρησης Μεταφορά μηνυμάτων με χρήση οσμών. Διεπαφές Γεύσης Προσομοιωτής τροφής 12 Φυσικές Διεπαφές Χρήστη (Ν.U.I) (d) Διεπαφές μικρών οθονών Η πλέον συνηθισμένες στην εποχή μας λόγω των κινητών συσκευών. 13 Φυσικές Διεπαφές Χρήστη (Ν.U.I) (e) Πολυτροπικές διεπαφές (Multimodal interfaces) Δυο ή περισσότερες διεπαφές για την ίδια διαδικασία (αμοιβαίως αποκλειόμενες η μία με την άλλη) Δυο ή περισσότερες διεπαφές για ταυτόχρονη εκτέλεση της ίδιας διαδικασίας 14 Αρχές σχεδίασης Οι αρχές σχεδίασης των μη παραδοσιακών διεπαφών παραμένουν ίδιες με αυτές των κλασικών. Στον τομέα της ευχρηστίας αναπτύσσεται σύμφωνα με το πρότυπο ISO 9241:210 (2019) το οποίο προτάσσει τα εξής: Αποτελεσματικότητα (effectiveness): Επιτυχής χρησιμοποίηση της διεπαφής για την εκπλήρωση των στόχων μέσα στο πλαίσιο χρήσης. Αποδοτικότητα (efficiency): Οι πόροι που απαιτούνται για την αποτελεσματική χρήση να είναι οι λιγότεροι δυνατοί και να υπάρχει ταχύτητα και ευκολία. Ικανοποίηση χρήστη (user satisfaction): H αποδοχή του συστήματος από τους χρήστες του και η αίσθηση εμπιστοσύνης ότι οι στόχοι επιτεύχθηκαν σύμφωνα με τις αρχικές προθέσεις των χρηστών. 15 Αρχές ανθρωποκεντρικής σχεδίασης Σχεδιασμός με βάση τους χρήστες για την υποστήριξη των στόχων των χρηστών. Υποστήριξη του νοητικού μοντέλου του προϊόντος ή του συστήματος στους χρήστες. Αναμενόμενη λειτουργία. Σχεδίαση με βάση τις γνώσεις των χρηστών. Σχεδίαση με βάση τις δεξιότητες και τις ικανότητες των χρηστών. Συνέπεια στην χρήση ορολογίας, τυποποίηση. Όχι όμως εις βάρος της ευχρηστίας (πχ αρχικές υλοποιήσεις των Windows για φορητές συσκευές με μικρές οθόνες) 16 Αρχές ανθρωποκεντρικής σχεδίασης (2) Παροχή χρήσιμης και πληροφοριακής απόκρισης (feeback response) Αποφυγή και επανόρθωση εσφαλμένων χειρισμών. Σχεδιασμός με στόχο την απλότητα. “Keep things as simple as possible, but not simpler” (A. Einstein) 17 Η σχεδίαση μη παραδοσιακών διεπαφών στο μέλλον (1) To σημαντικό είναι από όλη την διαθέσιμη ποικιλία διεπαφών να γίνεται επιλογή της πιο κατάλληλης και όχι αυτής την οποία έχουμε συνηθίσει να εφαρμόζουμε.. «Αν έχεις μόνο ένα σφυρί τότε όλα μοιάζουν με καρφιά..» 18 Η σχεδίαση μη παραδοσιακών διεπαφών στο μέλλον (2) Η χρήση «μεταφορών», όπως για παράδειγμα η κλασσική επιφάνεια εργασίας, θα ατονήσει σιγά σιγά και η διεπαφή θα ξεχωρίζει όσο πάει και λιγότερο από το σύστημα που αντιπροσωπεύει. Προσεκτική ανάλυση των αναγκών των χρηστών και χρήση πολυτροπικών διεπαφών. Η χρήση του μυοσκελετικού συστήματος ως μηχανισμό εισόδου/εξόδου θα τείνει να εξαφανιστεί με την σταδιακή ανάπτυξη των διεπαφών εγκεφάλου-υπολογιστή 19 Η σχεδίαση μη παραδοσιακών διεπαφών στο μέλλον (3) Χρήση Ολογραφικών διεπαφών Τα GUI απαιτούν φυσικό χώρο.. Προβολή πληκτρολογίων Οι μελλοντικές διεπαφές θα κάνουν όλο και πιο φυσική και «μη αισθητή» (intuitive) την χρήση των συστημάτων τα οποία θα ελέγχουν 20 Εφαρμογές Προηγμένων Διεπαφών Διαδραστικές εγκαταστάσεις σε δημόσιους ή ιδιωτικούς χώρους. Πολιτισμικές εφαρμογές και εικονικά μουσεία. Εικονική και Επαυξημένη πραγματικότητα. Παιχνίδια. Αμεσότητα και αποδοχή απανταχού υπολογιστικής. Περιβάλλοντα συνεργατικής απασχόλησης. Εικονικά περιβάλλοντα. Όλο και μεγαλύτερη χρήση σε προϊόντα και υπηρεσίες. 21 Στόχος του Μαθήματος Στόχος του μαθήματος είναι να παρουσιαστούν οι βασικές αρχές σε θέματα απαιτήσεων χρήστη, σχεδίασης, μοντελοποίησης και αξιολόγησης προηγμένων και φυσικών διεπαφών χρήστη. Οι διεπαφές που εξετάζονται είναι: Κιναισθητικές διεπαφές / διεπαφές με χειρονομίες (Kinesthetic / gestural user interfaces) και κίνηση σώματος Πολυαπτικές διεπαφές για μεγάλες οθόνες και διαδραστικά τραπέζια (multitouch interfaces for large screens and tabletops), Αλληλεπίδραση με το βλέμμα (gaze interaction), Φωνητικές διεπαφές (voice user interfaces), Διεπαφές εγκεφάλου-υπολογιστή (brain-computer interfaces) 22 Πρόγραμμα Μαθήματος Ενότητα Περιεχόμενο 1 Εισαγωγή στις φυσικές διεπαφές Απτικές διεπαφές 2 Χειρονομίες (κιναισθητικές διεπαφές) Κίνηση (κιναισθητικές διεπαφές) Ακουστικές Διεπαφές 3 Διεπαφές με χρήση Φωνής Διαδραστικές επαφές με χρήση Φωνής 4 Διεπαφές Εγκεφάλου-Υπολογιστή 5 Χρήση μικρών οθονών 6 Πολυτροπικές διεπαφες 7 Διεπαφές με χρήση όσφρησης και γεύσης 23 Στοιχεία που παρουσιάζονται Η φύση των διεπαφών. Στοιχεία φυσιολογίας και αντίληψης Σχετική Τεχνολογία και Υλοποιήσεις Περιγραφή της τρέχουσας τεχνολογίας και των υλοποιήσεων σχετικών συστημάτων. Ανθρώπινοι Παράγοντες. Γνωρίσματα ανθρώπινης φυσιολογίας ή αντίληψης που μπορεί να επηρεάσουν την λειτουργία των διεπαφών. Ελάττωση λαθών, αύξηση παραγωγικότητας, ασφάλειας, διαθεσιμότητας συστήματος και άνεσης Τεχνικές ελέγχου των διεπαφών. Σχεδιαστικές Κατευθύνσεις. Μελλοντικές Τάσεις. 24 Βιβλιογραφία Kortum, P. (Ed) (2008). HCI Beyond the GUI: the Human Factors of Non-traditional Interfaces. Burlington, MA: Morgan Kaufman. Αβούρης, Ν., Κατσάνος, Χ., Τσέλιος, Ν., & Μουστάκας, Κ. (2015). Εισαγωγή στην αλληλεπίδραση ανθρώπου- υπολογιστή [Προπτυχιακό εγχειρίδιο]. Κάλλιπος, Ανοικτές Ακαδημαϊκές Εκδόσεις. http://hdl.handle.net/11419/4213 Preece Jennifer, Rogers Yvonne, Sharp Helen (2016), Σχεδίαση Διαδραστικότητας: Επεκτείνοντας την αλληλεπίδραση ανθρώπου-υπολογιστή, εκδόσεις Γκιούρδας Aghajan H, Delgado R.L-C, Augusto J.C (2010), Human Centric Interfaces for Ambient Intelligence, Academic Press Επιλεγμένη αρθρογραφία 25