Человеко-компьютерное взаимодействие () — полидисциплинарное научное направление, существующее и развивающееся в целях совершенствования методов разработки, оценки и внедрения интерактивных компьютерных систем, предназначенных для использования человеком, а также в целях исследования различных аспектов этого использования.
Введение
Человеко-компьютерное взаимодействие (HCI) — это изучение, планирование и разработка взаимодействия между людьми (пользователями) и компьютерами. Зачастую его рассматривают как совокупность науки о компьютерах, бихевиоризма, проектирования и других областей исследования. Взаимодействие между пользователями и компьютерами происходит на уровне пользовательского интерфейса (или просто интерфейса), который включает в себя программное и аппаратное обеспечение; например, образы или объекты, отображаемые на экранах дисплеев, данные, полученные от пользователя посредством аппаратных устройств ввода (таких как клавиатуры и мыши) и другие взаимодействия пользователя с крупными автоматизированными системами, такими как воздушное судно и электростанция.
Ассоциация вычислительной техники рассматривает взаимодействие человека и компьютера как «дисциплину, занимающуюся проектированием, оценкой и осуществлением работы интерактивных вычислительных систем для использования человеком, а также изучением происходящих процессов.» Важным аспектом человеко-компьютерного взаимодействия является обеспечение удовлетворения пользователей (см. ).
В связи с тем, что человеко-компьютерное взаимодействие изучается как с человеческой стороны, так и с компьютерной, то знания, полученные в ходе исследования, опираются как на человеческий фактор, так и на компьютерный. С компьютерной стороны важны технологии компьютерной графики, операционных систем, языков программирования и среды разработки. С человеческой стороны, теория коммуникации, графический и промышленный дизайн, лингвистика, социология, когнитивная психология и такие человеческие факторы как . Также имеет значение инженерия и проектирование. Благодаря междисциплинарному характеру человеко-компьютерного взаимодействия люди с разным уровнем подготовки вносят вклад в его успех. Иногда человеко-компьютерное взаимодействие называют как человеко-машинное взаимодействие, так и компьютерно-человеческое взаимодействие.
Важным критерием является внимание к человеко-компьютерному взаимодействию, так как плохо разработанные интерфейсы могут стать причиной многих непредвиденных проблем. Классическим примером этого является авария на АЭС Три-Майл-Айленд, где в ходе расследования было выявлено, что, по крайней мере, частичную ответственность за катастрофу несёт на себе проектирование интерфейса. Подобным образом, аварии в авиации возникали вследствие решения производителей использовать нестандартные воздушные приборы и/или расположение штурвала. Хотя предполагалось, что новые конструкции более совершенны касательно основного человеко-компьютерного взаимодействия, пилотам было присуще «стандартное» расположение и, таким образом, концептуально хорошая идея не повлекла желаемые результаты.
Цели Основной задачей человеко-компьютерного взаимодействия является улучшение взаимодействия между человеком и компьютером, делая компьютеры более удобными (usability) и восприимчивыми к потребностям пользователей. В частности, человеко-компьютерное взаимодействие занимается: методологией и развитием проектирования интерфейсов (то есть, исходя из требований и класса пользователей, проектирование наилучшего интерфейса в заданных рамках, оптимизация под требуемые свойства, такие как обучаемость и эффективность использования); методами реализации интерфейсов (например, программные инструментарии, библиотеки и рациональные алгоритмы); методами для оценки и сравнения таких интерфейсов; разработкой новых интерфейсов и ; развитием описательных и прогнозируемых моделей; теорией взаимодействия.
Долгосрочной задачей человеко-компьютерного взаимодействия является разработка системы, которая снизит барьер между человеческой когнитивной моделью того, чего они хотят достичь, и пониманием компьютером поставленных перед ним задач.
Специалисты человеко-компьютерного взаимодействия — это, как правило, разработчики, занимающиеся практическим применением методик разработки к реальным всемирным проблемам. Их работа, зачастую, вращается вокруг разработки графических- и веб-интерфейсов.
Исследователи человеко-компьютерного взаимодействия занимаются развитием новых методик проектирования, проведением экспериментов с новыми аппаратными устройствами, созданием прототипов новых систем программного обеспечения, изучением новых парадигм для взаимодействия и развитием теорий и моделей взаимодействия.
В изучении персонального информационного менеджера (ПИМ), взаимодействие человека с компьютером находится в обширной информационной среде — люди могут работать с различными формами информации, некоторые из которых компьютерные, многие — нет (к примеру доски, блокноты, стикеры, стикеры на магнитах), чтобы понять и эффективно воздействовать на желаемые изменения своего мира. В области акцент делается на использование вычислительных систем в поддержку совместной работы группы людей. Принципы управления командной работой расширяют сферу компьютерно-поддерживаемой совместной работы на организационном уровне и могут быть реализованы без использования компьютерных систем.
Человеко-компьютерный интерфейс Создание качественного человеко-компьютерного интерфейса, который можно назвать точкой связи между человеком и компьютером, есть конечная цель изучения человеко-компьютерного взаимодействия.
Обмен информацией между человеком и компьютером можно определить как узел взаимодействия. Узел взаимодействия включает в себя несколько аспектов: Область задач: условия и цели, ориентированные на пользователя. Область машины: среда, с которой взаимодействует компьютер, то есть ноутбук студента в комнате в общежитии колледжа. Области интерфейса: непересекающиеся области, касающиеся процессов человека и компьютера, не относящиеся к сфере взаимодействия. Входящий поток: поток информации, который начинается в области задач, когда пользователь имеет несколько задач, которые требуют использования компьютера. Выходной поток: поток информации, который возникает в машине. Обратная связь: узлы взаимодействия, проходящие через интерфейс, оцениваются, модерируются и подтверждаются, так как они проходят от человека через интерфейс к компьютеру и обратно.
Различия в родственных областях Человеко-компьютерное взаимодействие имеет различия с человеческим фактором (учитываемым в эргономике и юзабилити) в том, что человеко-компьютерное взаимодействие акцентирует своё внимание больше на пользователях, работающих предпочтительнее с компьютерами, чем с другими видами техники или артефактами. Также человеко-компьютерное взаимодействие акцентирует своё внимание на реализации программного обеспечения и оборудования для поддержки человеко-компьютерного взаимодействия. Таким образом, человеческий фактор является более широким понятием; и человеко-компьютерное взаимодействие может быть охарактеризовано как человеческий фактор — хотя некоторые специалисты пытаются разделить данные области.
Также человеко-компьютерное взаимодействие отличается от человеческого фактора меньшим акцентированием внимания на задачах и процедурах и гораздо меньшим акцентированием на физическую нагрузку, истекающую из формы дизайна устройств интерфейса (таких как клавиатура и мышь).
История Человеко-компьютерное взаимодействие получило развитие в контексте разнонаправленных научных векторов (компьютерная графика, инженерная психология, эргономика, теория организации, когнитивистика, информатика и многие др.).
Началом эргономической фазы человеко-компьютерного взаимодействия можно считать диссертацию Айвена Сазерленда (Sutherland, 1963), которая определила развитие компьютерной графики как науки. При этом компьютерная графика нуждалась в эргономических проектах с целью эффективного управления сложными моделями CAD/CAM систем. Исследования в этой области были продолжены в работах Man-machine symbiosis (Licklider, 1960), Augmentation of human intellect (Engelbart, 1963) и Dynabook (Kay, Goldberg, 1977). В результате научных исследований получили развитие те инструменты, без которых трудно представить сейчас работу с компьютером: «мышь», поэлементно-адресуемое (bitmap) отображение, «окно», метафора рабочего стола, point-and-click-редакторы.
Так же проблематика производимых человеком операций за компьютером была естественным продолжением классических целей инженерной психологии, за исключением того, что новые проблемы имели существенный когнитивный, коммуникационный и интерактивный характер, ранее не рассматриваемый в инженерной психологии, и способствовали продвижению, таким образом, инженерной психологии в этом направлении.
Эргономические исследования также подчёркивали связь условий работы с явлениями, вызывающими напряжение (стресс), такими, как: рутинная работа, сидячее положение, зрительное восприятие визуальных образов на дисплеях и многими другими, до этого не рассматриваемыми как взаимосвязанные.
Наконец, вопрос: «как использование компьютерной техники вписывается в проектирование технологии производства?» вывел взаимодействие с компьютерами на уровень эффективной организации труда и включил даже в проблематику социального управления.
В СССР институционализация этого научного направления началась с 1958 года с обзоров американских работ в журнале «Вопросы психологии».
Принципы разработки При оценке текущего пользовательского интерфейса или разработке нового интерфейса следует иметь в виду следующие принципы разработки: С самого начала необходимо акцентировать своё внимание на пользователях и задачах: установить количество пользователей, требуемых для выполнения задачи и определить подходящих пользователей; кто-либо никогда не использовавший интерфейс, либо тот, кто никогда не будет его использовать в будущем, является неподходящим пользователем. Кроме того, необходимо определить, какие задачи и как часто будут выполнять пользователи. : на ранней стадии провести тест интерфейса с реальными пользователями, которые используют интерфейс каждый день. Имейте в виду, что результаты могут измениться, если уровень производительности пользователя не является точным отображением реального человеко-компьютерного взаимодействия. Установить количественные особенности практичности, такие как: количество пользователей, выполняющих задачи, время выполнения задачи, и количество ошибок, сделанных в ходе выполнения задачи. : после определения количества пользователей, поставленных задач, эмпирических измерений, выполните следующие шаги итеративной разработки: разработайте пользовательский интерфейс, проведите тестирование, проанализируйте результаты, повторите предыдущие шаги.
Повторяйте итеративную разработку до тех пор, пока не создадите практичный, удобный для пользователя интерфейс.
Методологии разработки Разнообразные методики, излагающие техники проектирования человеко-компьютерного взаимодействия, начали появляться во времена развития данной области в 1980-х годах. Большинство методик разработки произошли от модели взаимодействия пользователей, разработчиков и технических систем. Ранние методики, например, трактовали когнитивные процессы пользователей как предсказуемые и поддающиеся количественному определению, и предлагали разработчикам при проектировании пользовательских интерфейсов рассматривать результаты когнитивных исследований в таких областях как память и внимание. Современные модели имеют тенденцию акцентировать внимание на постоянной обратной связи и диалоге между пользователями, разработчиками и инженерами, и прилагать усилия к тому, что технические системы крутятся вокруг желаний пользователей, нежели желания пользователей вокруг уже готовой системы.