Aula 2 - Modelos Cognitivos da Interação
Homem-Máquina
Long-term Memory
Working Memory
Visual image
store
Auditory
image store
Perceptual
processor
Cognitive
processor
Motor
processor
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Aula 2 - Modelos Cognitivos da IHM
• O Modelo de Processamento Humano de Card
• Os Métodos de Avaliação GOMS
– O Modelo KLM
• Princípios e Heurísticas da Interação HomemMáquina
–
–
–
–
As Heurísticas de Nielsen
Os Princípios de Norman
Os Princípios de Constantine & Lockwood
As Oito Regras de Shneiderman
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O Modelo de Processamento Humano
de Card
Long-term Memory
Working Memory
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Perceptual
processor
Cognitive
processor
Motor
processor
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Memórias e Processadores no MPH de
Card
• O MPH é baseado num conjunto de parâmetros
que descrevem as memórias e os
processadores.
• Para as memórias:
–  - A capacidade de armazenamento (em itens);
–  - O tempo de assimilação de um item;
–  - O tipo de codificação (física, acústica, visual, semântica,
etc.);
• Para os processadores:
–  - O tempo de ciclo;
• Estes parâmetros podem ser estimados
experimentalmente de acordo com as
características fisiológicas dos seres humanos.
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Os Princípios de Operação do MPH de
Card
• P0. O Ciclo de Reconhecimento Ação do Processador
Cognitivo
• Em cada ciclo do processador cognitivo, o conteúdo da memória de trabalho
inicia ações associadas à memória de longa duração, estas ações por sua
vez modificam o conteúdo da memória de trabalho.
• P1. O Princípio da Proporcionalidade da Variação do
Processador Perceptual
• O tempo de ciclo do processador perceptual (P) varia inversamente com a
intensidade dos estímulos.
• P2. O Princípio da Especificidade da Codificação
• As operações de codificação, executadas sobre o que é perceptível,
determinam o que é armazenado; o que é armazenado determina quais as
“pistas” efetivas para a recuperação do que está armazenado.
• P3. O Princípio da Descriminação
• A dificuldade de recuperação da memória é determinada pelos candidatos
que nela existem, em relação às “pistas” de recuperação
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Os Princípios de Operação do MPH de
Card
• P4. O Princípio da Proporcionalidade da Variação do
Processador Cognitivo
• O tempo de ciclo do processador cognitivo (C) é menor quanto maior for o
esforço induzido pelo aumento da exigência das tarefas ou da carga de
informação; também aumenta com a experiência.
• P5. A Lei de Fitt
• O tempo Tpos para mover a mão para um determinado alvo de dimensão S a
uma distância D é dado por:
Tpos  I M log 2 (D / S  0.5)
• Em que:
I M  100[70 ~ 120]m sec/ bit
• P6. A Lei da Exponencial da Prática
• O tempo TN para executar uma tarefa na enésima tentativa segue uma lei
exponencial, em que:
Tn  T1n 
  0.4[0.2 ~ 0.6]
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Os Princípios de Operação do MPH de
Card
• P7. O Princípio da Incerteza
•
•
•
O tempo de decisão T aumenta com a incerteza sobre o julgamento ou
decisão a tomar: T=ICH, em que H é a entropia da teoria da informação e
IC=150(0~157) ms/bit.
Para N equiprováveis alternativas (Lei de Hick): H  log 2 (n 1)
Para N alternativas com probabilidades diferentes de ocorrência Pi:
H  i pi log2(1/ pi 1)
• P8. O Princípio da Racionalidade
•
Uma pessoa atua de forma a atingir o seu objetivo através de ações
racionais, dada uma estrutura da tarefa e os seus inputs de informação e
limitada às suas capacidades de processamento e conhecimento:
Objetivos + Tarefa + Operadores + Inputs + Conhecimento + Limites de
Processamento -> Comportamento
• P9. O Princípio do Espaço do Problema
•
A atividade racional em que as pessoas se envolvem para resolver um
problema pode ser descrito em termos de:
1.
2.
3.
4.
Um conjunto de estados de conhecimento
Operadores para mudar de um estado para outro
Restrições na aplicação dos operadores
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Conhecimento de controle para decidir qual dos operadores aplicar em seguida
O Modelo GOMS
• GOMS - Goals, Objects, Methods and Selection Rules
• Método Quantitativo baseado no Modelo de Processamento Humano de
Card.
– KLM - Keystroke Level Model (KLM) “Modelo do Nível de Digitação”
• Keying - K = 0.2 s : Digitação no teclado - o tempo que leva um usuário a
teclar no teclado
• Pointing - P = 1.1 s :Apontar - o tempo que leva um usuário para apontar
uma posição na tela
• Homing - H = 0.4 s : Recuperação - o tempo que um usuário leva para
mover a mão sobre o teclado ou sobre o mouse
• Press mouse – B = 0.1 s : Pressionar/Soltar Botão do mouse
• Click mouse – BB = 0.2 s : Pressionar o Botão do mouse
• Mentally Preparing - M = 1.35 s
– Preparação mental - o tempo que o usuário leva para preparar mentalmente a
próxima ação
• Responding - R
– Resposta - o tempo que um usuário deve esperar pela resposta do computador
• Serve para identificar a carga cognitiva envolvida com a
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utilização de uma interface que utiliza teclado e mouse
Heurísticas do Modelo KLM
• Identificar as ações e colocá-las como uma sequência
de letras K, P, B ou H
• Heurísticas para Colocação de Operadores Mentais
– Regra 0 - Inserção Inicial de Operadores Candidatos M
• Inserir Ms antes de todos os Ks ou Bs que representam entradas do
usuário.
• Inserir Ms antes de todo P que representa um comando ou inicia uma
seqüência de manipulação direta.
– Regra 1 - Remoção de Ms Antecipados
• Se um M está entre dois operadores que variam muito de duração, então
este M deve ser eliminado. É assumido que enquanto realizando a primeira
operação ele tem tempo de pensar na segunda operação
• Exemplo: PMK torna-se PK, e PMBB torna-se PBB (o clique é antecipado
enquanto o mouse está sendo movido)
– Regra 2 - Remoção de Ms dentro de unidades cognitivas
• Se uma seqüência de Ks forma uma unidade cognitiva (nome de um
comando ou argumento), então remover todos os Ms exceto o primeiro.
• Exemplo: Se o comando dir é representado por MKMKMK, a seqüência
correta torna-se MKKK
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Heurísticas do Modelo KLM
• Heurísticas para Colocação de Operadores Mentais
(cont.)
– Regra 3 - Remoção de Ms anteriores a delimitadores consecutivos
• Se K é um delimitador redundante no fim de uma unidade cognitiva
(comando), por exemplo um delimitador de um comando imediatamente
seguido do delimitador do seu argumento, então remover o M.
– Regra 4 - Remoção de Ms que são delimitadores de comandos
• Se K é um delimitador de um comando então apagar o M em frente
• Senão:
• Se o K é um delimitador para um argumento (valor fornecido pelo usuário)
ou alguma seqüência que pode variar manter o M em frente
– Regra 5 - Remoção de Ms sobrepostos
• Não contar os M após R
• Exemplo: um tempo de espera em que o usuário aguarda uma resposta do
sistema
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Exemplo de
Aplicação do KLM
– Mover a mão para o mouse
• H
– Apontar para o botão apropriado
• HP
– Clicar no botão de rádio
• HPBB
– Apontar para a edit box
• HPBBP
– Clicar na edit box
• HPBBPBB
– Mover a mão para o teclado
• HPBBPBBH
– Digitar a temperatura (“37.8”)
• HPBBPBBHKKKK
– Digitar Enter
• HPBBPBBHKKKKK
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Exemplo de
Aplicação do KLM
• Aplicação das Heurísticas
– Aplicando a Regra 0
• HMPMBBPBBHMKMKMKMKMK
– Aplicando a Regra 1 (PMK=PK, PMB = PB)
• HMPBBPBBHMKMKMKMKMK
– Aplicando a Regra 2
• HMPBBPBBHMKKKKMK
– O M antes do último K tem que ser mantido pela Regra 4 e as regras 3 e
5 não se aplicam neste exemplo
– Substituindo os operadores pelos valores esperados
• 0,4+1,35+1,1+0,2+1,1+0,2+0,4+1,35+4*(0,2)+1,35+0,2=8,45s
– No caso em que a conversão já está corretamente selecionada o método
é:
• MKKKKMK = 3,7s
– Como ambas as conversões são equiprováveis:
• (8,45+3,7)/2=6,075s
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Outras Alternativas
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Exercício
• A partir do desktop do Windows, medir o tempo
necessário para um usuário criar um diretório
chamado “meu-dir” dentro da pasta “c:\\temp”
através do método KLM. Considere que todas
as aplicações estão minimizadas.
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Princípios e Heurísticas da Interação
Homem-Máquina
• As Heurísticas de Nielsen
– Visibilidade do estado do sistema
• O sistema deve manter os usuários sempre informados sobre o que está
acontecendo através de feedback rápido e apropriado;
– Correspondência entre o sistema e o mundo real
• O sistema deve “falar” a linguagem do usuário, com conceitos que lhe são
familiares, e de uma forma lógica e natural que evite termos técnicos;
– Liberdade e controle dos usuários
• O sistema deve fornecer formas do usuário sair de estados não desejados
sem ter que passar por diálogos extensos. Suportar undo/redo
(desfazer/refazer).
– Consistência e normas
• Evitar termos, situações e ações diferentes com o mesmo significado.
Seguir as convenções das plataformas, normas e regras.
– Prevenção de erros
• Desenhar o sistema de forma cuidadosa prevenindo os problemas antes de
acontecerem.
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As Heurísticas de Nielsen (cont.)
– Reconhecimento em vez de Recordação
• Tornar os objetos, ações e opções visíveis. O usuário não deve ter que
recordar informação de uma parte do diálogo para outra, As instruções de
utilização do sistema devem ser visíveis e acessíveis quando necessárias.
– Flexibilidade e eficiência na utilização
• Acomodar diferentes níveis de experiência fornecendo “aceleradores” para
os usuários experientes que são invisíveis para os novatos. Permitir aos
usuários customizar as ações freqüentes.
– Desenho estético e minimalista
• Evitar informação nos diálogos informação que é irrelevante ou raramente
necessária, desta forma diminuindo a visibilidade da informação relevante.
– Ajudar os usuários a reconhecer, diagnosticar e recuperar erros
• As mensagens de erro devem ser expressas em linguagem simples,
indicando precisamente o problema, e sugerindo uma solução de forma
construtiva.
– Documentação e Ajuda
• A ajuda e documentação, quando necessária, deve estar concentrada nas
tarefas dos usuários, e deve ser fácil, concisa e acessível.
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Os Princípios de Desenho de Norman
– Fornecer um bom modelo conceitual
– Um bom modelo conceitual permite aos usuários prever os efeitos das
suas ações, o que esperar e como reagir quando as coisas correm mal.
O modelo conceitual fornecido pelos designers deve resultar numa
imagem consistente e coerente do sistema.
– Tornar as coisas visíveis
• O usuário não deve ter problemas em perceber o estado do sistema e as
alternativas para ação.
– O Princípio do Mapeamento
• Os usuários devem determinar claramente a relação entre as ações e os
resultados, os controles e os seus efeitos, e entre o estado do sistema e o
que é visível.
– O Princípio do Feedback
• Os usuários devem receber feedback contínuo e informativo sobre o
resultado das suas ações.
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Os Princípios de Desenho de
Constantine & Lockwood
– Simplicidade
• Tornar ações simples e comuns fáceis de executar, comunicando de forma clara e
simples na linguagem do usuário. Fornecer atalhos com significado para as ações mais
demoradas.
– Visibilidade
• Manter visíveis todas as opções e materiais necessários para uma determinada tarefa,
sem distrair os usuários com informação redundante.
– Feedback
• Manter os usuários informados das ações ou interpretações, das mudanças de estado
ou condição, e dos erros e exceções que são relevantes ou de interesse para o
usuário. Oferecer essa informação de forma clara, concisa e não ambígua numa
linguagem familiar aos usuários.
– Tolerância
• Ser flexível e tolerante, reduzindo os custos dos erros e da má utilização, permitindo a
reversão de ações e a prevenção dos erros.
– Reutilização
• Reutilizar componentes e comportamentos internamente e externamente, mantendo a
consistência com propósito e não de uma forma arbitrária. Desta forma reduzir a
necessidade dos usuários repensarem e recordarem informação.
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As Oito Regras de Ouro de
Shneiderman
– 1. Lutar pela consistência
– Terminologia, menus, telas de ajuda, cor, maiúsculas/minúsculas...
– 2. Permitir aos usuários freqüentes a utilização de atalhos
– Abreviaturas, teclas especiais, comandos escondidos, capacidades
macro
– 3. Utilizar feedback Informativo
– Cada ação do usuário deve gerar feedback.
– 4. Desenhar as Caixas de Diálogo Fechadas
– As seqüências de ações devem estar organizadas em grupos (sentido
de início, meio e fim).
– 5. Utilizar Prevenção e Tratamento de Erros
– Evitar situações de erro e que o sistema fique instável.
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As Oito Regras de Ouro de
Shneiderman
– 6. Permitir a fácil reposição de ações
– Sempre que possível as ações devem ser reversíveis.
– 7. Suportar a localização interna de controle
– Os usuários gostam de sentir que detêm o controle do sistema. Evitar
situações casuais obrigando o usuário a iniciar as ações em vez de
simplesmente responder.
– 8. Reduzir a carga sobre a memória de curta-duração
– A regra do +7 ou -2 blocos de informação.
– Simplificar o desenho, consolidar páginas múltiplas, reduzir a
freqüência de movimento de janelas e assegurar treino para
mnemônicas, seqüências de ações e códigos.
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Trabalho I
• 1 – Enumerar cada um dos pontos levantados por
Nielsen, Normam, Constantine & Lockwood e
Shneiderman e:
– A) Dar uma definição pessoal
– B) Citar exemplos concretos da utilização desses conceitos em
aplicações que vc conhece
– C) Citar exemplos da não utilização desses conceitos em aplicações
que vc conhece e como esses conceitos poderiam ser utilizados para
melhorar essas aplicações
• 2 – Escolher um software específico e:
– A) Fazer uma descrição da funcionalidade do software
– B) Escolher dentre os pontos da questão anterior, pelo menos 10 que
são utilizados pela aplicação escolhida e dar detalhes de como esses
pontos são implementados na aplicação
– C) Escolher dentre os pontos da questão anterior, pelo menos 7 que
não são utilizados pela aplicação escolhida e dar detalhes de como
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esses pontos poderiam melhorar a aplicação escolhida