Способ взаимодействия человек-машина ( Интерфейс пользователя )

ЛЕКЦИЯ №1

ТЕМА: Основные понятия. Введение в предмет. Способ взаимодействия человек-машина

Вопросы:

1. Понятие интерфейса

2. Человеко-машинный интерфейс

3. Человеко-компьютерное взаимодействие

4. Принципы разработки дисплея

1  Интерфе́йс (англ. interface — сопряжение, поверхность раздела, перегородка) — граница раздела двух систем, устройств или программ, определённая их характеристиками, характеристиками соединения, сигналов обмена и т. п. Совокупность унифицированных техническихи программных средств и правил (описаний, соглашений, протоколов), обеспечивающих взаимодействие устройств и/или программ в вычислительной системе или сопряжение между системами. Понятие интерфейса распространяется и на системы, не являющиеся вычислительными или информационными.

Примеры:

· вожжи — главный элемент интерфейса между лошадью и кучером, или же, — интерфейс системы «лошадь — кучер»);

· руль, педали газа и тормоза, ручка КПП — интерфейс (управления) автомобиля или же интерфейс системы «водитель — автомобиль»;

· электрические вилка и розетка являются интерфейсом энергоснабжения большинства бытовых приборов;

· элементы электронного аппарата (автомагнитолы, часов и т. д.) — дисплей, набор кнопок и переключателей для настройки, плюс правила управления ими — интерфейс системы «человек — машина»;

· клавиатура и мышь — элементы сопряжения в системе человеко-машинного интерфейса (в свою очередь, сами клавиатура и мышь имеют свои интерфейсы соединения с компьютером).

Интерфейсы являются основой взаимодействия всех современных информационных систем. Если интерфейс какого-либо объекта (персонального компьютера, программы, функции) не изменяется (стабилен, стандартизирован), это даёт возможность модифицировать сам объект, не перестраивая принципы его взаимодействия с другими объектами (например, научившись работать с одной программой под Windows, пользователь с легкостью освоит и другие — потому, что они имеют однотипный интерфейс).

В вычислительной системе взаимодействие может осуществляться на пользовательском, программном и аппаратном уровнях. Соответственно, согласно этому, интерфейсы могут существовать как:

Способ взаимодействия физических устройств

· Сетевой интерфейс

· Сетевой шлюз — устройство, соединяющее локальную сеть с более крупной, например, Интернетом

· Шина (компьютер)

Способ взаимодействия виртуальных устройств ( Программный интерфейс )

· Интерфейс функции

· Интерфейс программирования приложений (API): набор стандартных библиотечных методов, которые программист может использовать для доступа к функциональности другой программы.

· Удалённый вызов процедур

· COM-интерфейс

· Интерфейс объектно-ориентированного программирования

Способ взаимодействия человек-машина ( Интерфейс пользователя )

Совокупность средств, при помощи которых пользователь взаимодействует с различными программами и устройствами.

· Интерфейс командной строки: инструкции компьютеру даются путём ввода с клавиатуры текстовых строк (команд).

· Графический интерфейс пользователя: программные функции представляются графическими элементами экрана.

· Диалоговый интерфейс: например, Поиск

· Естественно-языковой интерфейс: пользователь «разговаривает» с программой на родном ему языке.

· Тактильный интерфейс: руль, джойстик и т. д.

· Нейрокомпьютерный интерфейс: отвечает за обмен между нейронами и электронным устройством при помощи специальных имплантированных электродов.

Человеко-машинный интерфейс (ЧМИ) (англ. Human machine interface , HMI) — широкое понятие, охватывающее инженерные решения, обеспечивающие взаимодействие человека-оператора с управляемыми им машинами.

Создание систем человеко-машинного интерфейса тесно увязано с понятиями эргономика и юзабилити.

Проектирование ЧМИ включает в себя:

· создание рабочего места: кресла, стола, или пульта управления, размещение приборов и органов управления (соответствием всего этого физиологии человека занимается эргономика), освещение рабочего места и, возможно, микроклимат

· далее рассматриваются взаимодействие оператора со всеми органами управления: их доступность и необходимые усилия, эффективность и скорость доступа, согласованность (непротиворечивость) управляющих воздействий (в том числе т. н. «защита от дурака»), расположение дисплеев и размеры надписей на них (всё это входит в сферу юзабилити)

Одной из наиболее сложных задач является создание эффективного ЧМИ рабочих мест сложных машин с множеством органов управления, например пилотов самолёта и космических кораблей.

В промышленных условиях ЧМИ чаще всего реализуется с использованием типовых средств: операторских панелей, компьютеров и типового программного обеспечения.

· Человеко-компьютерное взаимодействие

· Инженерная психология

· Пользовательский интерфейс

· Операторская панель

· Эргономика

· Юзабилити

· SCADA

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 клавиатурыи 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. Computer user satisfaction).

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, графическое и производственное проектирование, лингвистика, социология, когнитивная психология и такие человеческие факторы как удовлетворение пользователей. 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 являетсяавария на АЭС Три-Майл-Айленд, где в ходе расследования было выявлено, что, по крайне 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 (юзабельными) и восприимчивыми к потребностям пользователей. В частности, человеко-компьютерное взаимодействие занимается:

· методологией и развитием проектирования интерфейсов (т. е., 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 методов взаимодействия (англ.)русск.;

· 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 компьютера 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 компьютерно-поддерживаемой совместной работы (англ.)русск. 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.