Analisi Cognitiva delle Interfacce Utente

(1)

Analisi Cognitiva delle Interfacce Utente

Hélène Pigot

Università di Sherbrooke, Québec, Canada

(2)

Schema

Introduzione

Abilità Cognitive Approci Analitici

Modelli delle interfacce utente Modelli dei deficit cognitivi

Conclusione

(3)

Approcci per la "

valutazione delle interfacce utente

Analitica Empirica Esperta

Formala

• Teoria del task

• Teoria delle capacità cognitiva

• Teoria delle capacità motore

(4)

Scopi dei modelli

Predisporre

L’utente Il modo Il tempo

Spegiare le richieste delle interfacce sulle abilità cognitive

Sviluppare interfacce dove la domandà cognitivà è adatta al task

A usare da per tutti

A usare senza altri documenti A usare sotto stress

Per sostenere l’attenzione

Confrontare

Diverse interfacce

(5)

Schema

Introduzione

Abilità Cognitive

Teoria del “Information processing”

Teoria delle “Executives functions”

Approci analitici

Modelli delle interface utente Modelli dei deficit cognitivi Conclusione

(6)

Teorie della psicologia cognitiva

Teoria del «Information processing »

Analogia con il computer

Buffer e processi del informazione Neisser, Piaget, Miller, Baddeley

Architettura cognitiva : ACT-R (Anderson)

Teoria delle « executive functions »

Spegiare come ragiunggere uno scopo Deriva della neuropsicologa

Luria, Lezak, Norman, Shallice Architettura cognitiva : CS - SAS

(7)

« information processing »

Memoria

Sensoriale

Filtro

Memoria a Breve Termine

Memoria a Lungo Termine

Input Output

(8)

Tipi di memoria

Memoria Sensoriale

Memoria di

Lavoro Memoria a Lungo

Termine Conoscenza Perceptiva Integrata Semantica

Durata Ms Secondo Illimita

Scopo Prolongare la durata ed integrare

informazione

Registrare la conoscenza Portare la conoscenza alla

coscienza

Depositare la

conoscenza

(9)

Riconoscimento sensoriale

Riconoscimento per schema

Reconoscimento per caracteristiche Reconoscimento strutturale

(10)

Teoria della Gestalt

Prossimità Somiglianza

Buona continuità Destino commune

(11)

Reconoscimento sensoriale

Somiglianza Prossimità

Buona continuità

(12)

« information processing »

Memoria

Sensoriale

Filtro

Input Output

Attenzione

(13)

Attenzione

L’attenzione agisce come un filtro Due charasteriche

Selettività

Focus : dove si porta l’attenzione

Concentrazione

Livello di attenzione

Capacità di attenzione, Vigilenza

(14)

Attenzione Selettiva

Filtro Input A

Input B

A

Modello di Broadbent, 1958

(15)

Attenzione Selettiva

Filtro Input A

Input B

B

Modello di Broadbent, 1958

(16)

Livello di attenzione"

(Modello di Kahneman, 1973)

Ogni attività chiede le risorse di attenzione

Le attività sono in concorrenza per ottenere le risorse.

La vigilanza è il stato fisiologico che distribuisce le risorse tra le attività. Il livello di attenzione si controlla.

La capacità a selezionare un attività è influenza con

Intentione consapevole Attenzione non cosciente

(17)

Attenzione

(18)

Attenzione

(19)

« information processing »

Memoria

Sensoriale

Filtro

Input Output

(20)

Memoria del lavoro"

(Working memory)

Interfacce tra la memoria a lungo termine e le input stimuli e output attivà

Registrare la conoscenza

Portare la conoscenza alla coscienza Mantenere la conoscenza per resolvere

problemi

(21)

Memoria del lavoro

Stock Fonologico a

Breve termine

Codice visivo

Codice fonoligico

Input audio Input visivo

Ciclo fonologico Phonological loop

Taccuino visivo spaziale Visuo-spatial sketchpad

Ciclo della Recuperazione della articulazione

(22)

Memoria a lungo termine

Classificazioni

Memoria declarativa

Memoria episodica

Memoria procedurale

Representazione

Semantica

Integrazione degli informazioni sensoriale

(23)

Memoria

Memoria a Lungo

terminale

Memoria del

Lavoro

(24)

Schema

Introduzione Abilità Cognitive

Approci analitici

ACT-R CS-SAS GOMS

Legge di Fitt

(25)

ACT-R

Teoria del « information processing »

Anderson : Adaptive Control of Thought- Rational

Modello costruito sulle teorie cognitive Sviluppo

ACT-R Adaptive Control of Thought-Rational Interazione con l’ambiente

EPIC : perceptivo e motor modules

(26)

ACT-R

http://act-r.psy.cmu.edu/

Ciclo

1. Selezionare le produzione 2. Attivare una

produzione 3. Aggiornare gli

buffers

(27)

P1:

IF --- THEN ---

P2:

IF --- THEN --- chunk

chunk

chunk chunk

goal Buffer

goal

seuil de récup.

Sistemo Sub-Simbolico

Retrieval Buffer

Sistemo Symbolico

Ciclo di ACT-R

(28)

Sistemo sub-simbolico : "

memoria declarariva

A_i = B_i + W_jS_ji

∑

j ⁺ ^P^k

∑

k ^M^ki ⁺ ^ε¹ ⁺ ^ε² Livello di attivazione

chunk

chunk chunk

goal

W : livello di attenzione

Livello della coscenza

Memoria di lavoro

P: coefficiente di somiglianza

(29)

Sistemo sub-simbolico : "

memoria procedurale

Fattore di utilità

Compare le produzione

Attivare quella di utilità più alta

(30)

CS - SAS

Teoria delle « executive functions » Modello di Norman e Shallice

Implementazione di Cooper Due componente

CS : Contention scheduling

SAS : Supervisory Attention System

(31)

Modello del CS-SAS

SAS

Controllo cosciente dello comportamento Novelle situazione

Situazione imprevedibile

CS

Controllo incosciente Gerarchia delle schema delle azione

Controllo del Comportemento Motore

Azione atomica

Situazione di uso commune

Stimuli sensoriale

Azione motore

(32)

Schema

Introduzione Abilità Cognitive

Approci analitici

ACT-R CS-SAS GOMS Legge di Fitt

(33)

GOMS

Scopi

Mostrare in che modo si usa l’interfacce Predire il tempo per completare un task

Goals, Operators, Methods, Selection Rules

Goals : da raggiungere

Operators : azione elementare

Methods : sequenze di operatori conosciuti Selection rules : scelta tra metodi

(34)

GOMS - "

registrare un file

(35)

1. Selezionare Enregistrer

2. Scrivere

il numero 3. Primere

il buttone

(36)

Enregistrare il file

Selezionare enregistrer

Selezionare il menu Fichier

Puntare con il mouse Click

Selezionare il Function Enregistrer

Scrivere

Andare sul spazio del testo

Puntare con il mouse

Scrivere il nome (File.doc)

Premere i tasti del nome Premere il punto

Premere l’estensione

Premere il buttone

(37)

GOMS - Keystroke

Predicare il tempo

Ogni « operator » chiede un tempo per completarlo

Home, Pointing, Keystroke, Rispostam Mental

T (task) = Somma (H, P, K, R, M)

(38)

GOMS-KeyStroke : "

Enregistrare il file

Scrivere

Premere il buttone

H + P + K P + K

P + K

+ H

+5K

+K

+ 3K

(39)

GOMS-KeyStroke : "

Enregistrare il file

Scrivere

Premere il buttone

M+H + P + K M+P + K

M+P + K + H

+M+5K

+M+K

+ M +3K

(40)

Legge di Fitt

Interfacce è descritta secondo i pulsanti che la comporre

Interazzione è definita come una sequenza di aziodi di attivazione di pulsanti sullo schermo Il tempo per toccare uno pulsanto è stimato

come il tempo per mirare un bersaglio

(41)

Legge di Fitt

A : distenza tra la partenza e il pulsanto W : largezza del pulsanto

a,b : costante

(42)

Legge di Fitts

T = MT (Puntare Fichier)

+ MT (Puntare Enregistrer) + MT (Puntare testo)

+ MT (Premere i tessi)

+ MT (Puntare Enregistrer)

(43)

Schema

Introduzione Abilità Cognitive Approci Analitici

Modelli delle interface utente

Interface Utente su Telefono Mobile

Interface Utente di un Assistente Contestuale

Modelli dei deficit cognitivi Conclusione

(44)

Interfacce utente su telefono mobile

(St-Amant, Horton, 2006) Scopo

Valutazione dei menu gierachico Valutazione il tempo di uso

Valutazione l’impedimento nel uso

Confronto tra

Legge di Fitts GOMS

ACT_R

Esperimenti con utente

(45)

Interfacce utente su telefono mobile

Utente GOMS ACT-R Fitts

Volume 4,954 5,059 5,267 2,173

Giorno display 4,393 3,707 3,883 1,428

Web browser 3,391 3,407 3,883 1,428

• Stimati da GOMS e ACT-R megliore di Fitts

• Cognitive e sensoriale analisi necessari

• GOMS e ACT-R : flessibilità per modelizzare

(46)

Schema

Modelli delle interface utente

Interface Utente su Telefono Mobile

Interface Utente di un Assistente Contestuale

Modelli dei deficit cognitivi Conclusione

(47)

Interfacce di un assistante contestuale

Scopo

Agevolare l’autonomia delle persone con deficit cognitivi

Difficoltà di iniziare Difficoltà di pianificare

Difficoltà di mantenere l’attenzione

Assistare l’utente per completare l’attività

Applicazione su un attività complessa

Preparazione del cibo

Principe del assistante contestuale

Assistenza cognitiva Ubiquitous computing

(48)

Tappi della ricetta dei spaghetti

1. Raccogliere utensile 2. Raccogliere ingredienti 3. Tagliare ingredienti

4. Cuocere la salza 5. Fare bollire l’acqua 6. Cuocere la pasta 7. Servire

(49)

Valutazione dell’interfaccia

Modello di Fitts Modello di ACT-R Restrizione

Due primi tappi

Uso solo sullo schermo

(50)

Task : 2 primi tappi

1. Raccogliere utensile

Attivare l’applicazione « locate utensile »

Premere il bottone

Localizare ogni oggetto

Premere il bottone

Ritornare all’assistante contestuale

Premere il bottone

2. Raccogliere ingredienti

Attivare l’applicazione « locate ingredienti » Localizare ogni oggetto

Ritornare all’assistante contestuale

(51)

Modello con ACT-R

1. Tappa visuale

• Focus

• Identificazione

2. Tappa della riconoscenza

• cofrontare ogetto identificato con oggetti della memoria

3. Tappa dell’azione

• Premere il bottone

(52)

Risultati

Modello ACT-R Fitts

Raccogliere utensile 7 107 6 954 Raccogliere ingredienti 8 101 8 023 Tappi 1 e 2 15 208 14 977

• Discuzzione

• Somiglianza dei resultati

• Cofrontare con utente e modello di GOMS

• Estendere con ubiquitous computing

• Introduire rezolutione dei problemi

• Introduire errore cognitive

(53)

Schema

Modelli delle interfacce utente

Modelli dei deficit cognitivi

Modello su Preparazione dei Cibi

Modello su Compilazione di un Modulo

Conclusione

(54)

Modelli dei deficit cognitivi Problematica

Ripercussione dei deficit cognitivi

Demenza, Trauma cranico, Deficienza intelletuale

Mantenere autonomia nella vita quotidiana Assistere secondo il deficit

Costruire il modello dei deficit cognitivi

Modello del “information processing”

modello della crema

Modello di “Executives Functions”

modello della stratgia

(55)

Modelli dei deficit cognitivi"

Modello della crema Modello della strategia

Fondamento scientifico

Information processing Executive Functions

ACT-R CS-SAS

Scopo del modello

Diminuzione Cognitiva Cambio di strategie Livello di autonomia (micro - macro)

Simulazione

Preparazione della crema Compilazione di un modulo

Popolazione

Primi stadi della demenza Adulti giovanni, vecchi, con

diminuzione di memoria

Confronto

Kitchen Task Assessment Osservazione

(56)

Modello della crema

Simulazione del test

« Kitchen Tak Assesment »

Test di ergoterapia per valutare

l’autonomia delle persone con

demenzia

(57)

Kitchen Task Assessment

Tappa 0 : Iniziare Tappa 1 : Mesurare

a) Prendere il latte nel frigorifero b) Prendere il bicchiere da misurare c) Mesurare la quantità di latte

Tappa 2: Mischiare

a) Versare il latte nella pentola

b) Versare il preparato nella pentola c) Mischiare

Tappa 3 : Riscaldare a) Accendere il fuoco

b) Appoggiare la pentola sul fuoco

c) Mischiare finché la crema non sia pronta d) Spegnere il fuoco

Tappa 4 : Versare dentro un piatto Tappa 5 : Riordinare

Non inizia

Sbaglia la sequenza

Manca di giudizio

Non finisce in un modo soddisfacente

(58)

Descrizione degli oggetti

Introduzione delle errore (Oggetto, A)

Dimenticanza Confusione

Aqua Pentola

Latte 0.7 0

(59)

Descrizione delle regole

(a.1) RETRIEVE_MILK

IF the goal is to measure

and the state is ready to proceed THEN set state to find the milk and retrieve milk

(b) TRANSITION_0_1

IF the goal is to initiate and the state is complete

THEN create a new goal to measure milk with the measuring cup

Introduzione delle errore

TRANSITION_0_1

IF the goal is to initiate and the state is complete

THEN create a new goal to measure milk with the measuring cup

Livello di attivazione:

(60)

Risultato : Traccia di esecuzione

"**** Étape 0 : Initiation de la tâche ****"

Le sujet a commencé la tâche

**** Étape erronée : Allumer la plaque de cuisson ****

Le sujet veut allumer la plaque de cuisson Erreur de Séquençage --> AIDE VERBALE **** Étape 1 : Mesurer ****

Le sujet a pris le lait

Recherche du verre mesureur: Confusion (Saucepan) --> AIDE VERBALE Recherche du verre mesureur: Confusion (Saucepan) --> AIDE PHYSIQUE Le sujet a pris le verre mesureur

Le sujet a mesuré correctement le lait **** Étape 2 : Mélanger ****

Recherche du container: Oubli --> AIDE VERBALE Le sujet a pris le verre mesureur

Le sujet a versé le lait mesuré

Le sujet a versé la poudre à pudding

Recherche de la cuillère en bois: Confusion (Rubber-Scraper) --> AIDE VERBALE Le sujet a pris la cuillère en bois

...

Le sujet ne remue pas les ingrédients: Problème d'étape --> AIDE VERBALE Le sujet a remué les ingrédients

Comincia da cucinare

Si organizza bene

Sbaglia di sequenza

Si organizza male

(61)

Risultato : "

simulazione con 100 soggetti

Stage of the disease KTA results Our model results, running 100 times

CDR 0 Without dementia ? 0.01

CDR 0.5 Questionable dementia 1.75 1.69

CDR 1 Mild dementia 4.65 4.52

CDR 2 Moderate dementia 9.81 9.87

CDR 3 Severe dementia 13.88 13.84

Paragone tra

risultati con soggetti

e risultati simulati

(62)

Modello della strategia

Scopo

Seguire la realizzazione delle attività delle persone con deficit cognitive

Proponere un modello delle « executive functions » durante la realizzazione delle attività

Estendere il modello di CS-SAS sullo scambio di strategie

Metodo

Osservazione della compilazione di un formulo Classificazione dei comportamenti

Implementazione nel modello CS-SAS

(63)

Evidenza del scambio di strategia

1

2

(64)

Ostacoli da superare

Penna rotta : Micro Strategia

Sceglierne un’altra sulla scrivania

Indirizzo illegibile : Macro Strategia

Cercare nell’elenco

Scegliere le pagine gialle o bianche

Chiamare il servizio d’informazione

Trovare il numero giusto

Cercare sul web

Accendere il computer

(65)

Resulti

Sujets jeunes Sujets âgés Sujets MCI/MA

Nombre de sujets 12 11 7

Âge 23,5 (2,97) 76,64 (6,9) 76,57 (4,54)

MMS 29,42 (1) 28,73 (1,1) 27,14 (2,41)

Cotation 0,63 (0,43) 1,77 (0,82) 2,29 (0,76)

Temps d’exécution 10:56 (00:57) 18:45 (08:19) 23:15 (08:33) Nombre moyen d’interventions 1,75 (1,54) 4 (2,65) 8,89 (5,15) Nombre moyen d’erreurs 1,25 (1,14) 3,27 (2,65) 4,29 (2,06)

Erreurs de type A 0 (0) 0,55 (0,82) 2 (1,15)

Planification (sous-tâche)

Stratégies élaborées seul 2 (0,95) 1,55 (0,82) 1 (0,82) Stratégies élaborées avec aide 0 (0) 0,36 (0,50) 1 (1,15)

0 10 20 30 40 50 60

0 Independant

0,5 With confirmation

1 With stimulation

2 With monitoring

3 With monitoring

Exceeded time 4 Failure Task scores

Frequency (subjects percentage)

Young subjects Older subjects MCI-MA subjects

indipendente

confirmazione

stimulazione

monitoring

monitoring con tempo exc.

(66)

Il modello della strategia

III. Modélisation des processus exécutifs

Macro / Micro

1 2 3

4

(67)

Il modello della strategia

Scopi

Estendere il modello CS-SAS Seguire la realizzazione

Mettere in evidenza il cambio di strategia Assistere se necessario

Implementation

Il controllo

Agenda delle esecuzione Memoria del lavoro

Simulazione su attività « bere un bicchiere »

Miglioramenti

Implementare la memoria Cofrontare con utenti

(68)

Conclusione

Vantaggi dei modelli

Prendere in considerazione le abilità cognitive Valutare la domanda cognitiva sulle abilità

Valutare gli scambi nell’interfacce Valutare gli errori di realizzazione Valutare l’utente

Miglioramenti

Proporre un modello facile da usare Integrare gli errori in modo automatico

(69)

Rigraziamenti

Al ‘ Udditorio e la sua indulggenza

Al CRS4 et la Sardegna per l’accoglianza Ai Studenti di DOMUS

Audrey Serna

Belkacem Chikhaoui

A gli Tradutorre

Alessandro Soro Anna Tinti