Interacción Humano-Computadora (IS-438)

2.- Aspectos humanos

2.1 Teoría de la actividad humana

What is activity theory? http://carbon.cudenver.edu/~mryder/itc_data/act_dff.html

La actividad de un humano como parte de las actividades de un grupo, contribuyendo a objetivos colectivos.

Aspectos de la actividad humana

Aspecto instrumental

Aspectos referentes a los objetos sobre los que se actúa.
El humano hace acciones concretas a través de las cuales se lleva acabo la actividad.
La actividad individual produce una relación con el mundo social (aunque no lo parezca)

Aspecto communicativo

Organizar
Coordinar
Controlar

Artefactos

Los aspectos comunicativos e instrumentales estan mediados (mediated) por artefactos.
Los artefactos son herramientas resultado de la evolución de la cultura (lenguaje, lápiz, teléfono, palm).

Los artefactos son mediadores de las acciones humanas sobre un objeto o sujeto.

Computer based artifacts

Interfaces.
Objeto de la actividad: el sistema.
Los artefactos basados en la computadora son diferentes a los artefactos tradicionales, pero juegan el mismo papel en la cultura.

Aspectos intencionales

funcionalidad
lo que se puede hacer

Aspectos operacionales

uso
el como se hace

ABC: Activity Based Computing

Apple Computer
El software diseñado para acoplarse mejor a la vida del cliente.
hacer posible tener el material para una actividad disponible, a la mano, con el menor esfuerzo mental (menor sobrecarga).
Los componentes no necesarios no aparecen, no distraen ni ocupan espacio de trabajo.

Actividad.

Leer mi email

Acciones

Seleccionar un item de un menú
Escribir el subject
Hacer click sobre el botón de send.

Operaciones

Mover la mano y apretar el botón del mouse.

Restauración al contexto exacto de la actividad

Regresar a la actividad en la situación exacta en que nos quedamos.
Ejemplo: tarjeta de la sunray.

Tendencia.

Artefactos que se acoplen a la persona
Artefactos que se acoplen a la tarea.
Artefactos fáciles de usar no tanto por ser simples, sino porque se acoplan tan bien a la tarea que el aprender la tarea es lo mismo que aprender a utilizarlos.

Acciones

La actividad humana esta conducida por acciones.
La actividad humana implica una meta y un objeto sobre el que se actúa.
Cada acción tiene una intención específica y se lleva a cabo a través de un conjunto de operaciones.

Intenciones

Una intención implica una necesidad y una reflexión referentes al objeto sobre el que se actúa y a la meta que se tiene.

Operaciones

La operación adecuada se aplica en una situación física o social específica.
Unidades motoras que desempeña el humano de manera inconsciente, para llevar a cabo las acciones de las que se está consciente.
La operación se dispara en base a las condiciones de la situación.
Los humanos tenemos un repertorio de operaciones.
A cada acción concreta corresponde una secuencia de operaciones.

Breakdowns

Cambios no previstos en la situación hacen que la persona aplique operaciones que han sido útiles en situaciones análogas.
A estas situaciones no prevstas se les llama breakdowns.
la conceptualización de las operaciones puede darse en las situaciones de breakdown.

Diseño de artefactos computacionales

Human activity approach to interface design.

Punto inicial: la actividad humana.
Las computadoras se consideran artefactos.

El proceso de diseño de la interfaz

El origen del diseño es una necesidad no satisfecha.
Esa necesidad no es necesariamente la de los usuarios, sino a veces es la necesidad de los administradores.
El diseño es un proceso que implica diversos intereses y negociación.
El diseño es una actividad social.

Diseño de un artefacto

Proceso a través del cual se determinan y se crean las condiciones que hacen que un objeto se vuelva un artefacto útil.
Punto inicial: las situaciones de uso futuro.

El papel del aprendizaje

El uso es un proceso de aprendizaje, y es un prerrequisito para el diseño.
El diseño es también un proceso de aprendizaje.
Entonces ¿qué necesito para ser un buen diseñador?

Conceptualización y diseño

Considerando que la conceptualización es el proceso que hace que el usuario esté consciente de la naturaleza de la tarea, que toma lugar en situaciones diferentes (se dispara en dichas situaciones, breakdowns)...

a) necesitamos diseñar medios que disparen la conceptualización y establezcan una concientización del usuario (user awareness) de todos los aspectos de la tarea
b) necesitamos también qué aspectos de la tarea no requieren esa conceptualización.

A pesar de que el concepto de hacer disparar la conceptualización es importante en diseño, el objetivo no es el crear un breakdown total caótico.

Intenciones y operaciones

Cada acción de uso del artefacto por parte del usuario implica aspectos intencionales y operacionales.
El diseño comienza con los aspectos intencionales (el usuario puede comunicarlos)
Los aspectos operacionales aparecen cuando se empieza a usar (probar) el artefacto (el usuario los siente, y entonces probablemente puede comunicarlos)
Cuando una persona usa una computadora para llevar a cabo su actividad, el nivel fundamental de operación es la adaptación a los aspectos físicos de la interacción con la interfaz.

Usuarios vs programadores

El trabajo del usuario es directamente proporcional a la flojera del diseñador de la interfaz.

Son rumores...son rumores...

"El enemigo número uno del usuario es el programador"

"El enemigo número uno del programador es el usuario...especialmente la secretaria"

Dos metas de diseño en conflicto potencial:

Los usuarios deben valorar el artefacto que se va a construir.
Los programadores requieren una base formal y detallada del diseño.

¿Qué hacer?

Dos opciones:

Dejar que los usuarios sean lo más detallados y explícitos en sus requerimientos -> analizando la actividad humana, esto resulta difícil.
Proveer al programador con la capacidad necesaria para que puedan transformar breakdowns en programas -> esto implica un proceso de aprendizaje colaborativo entre las personas participantes en el diseño.

¿Porqué la PC es tan compleja?

Razones:

Tratar de hacer que con solo dispositivo podamos hacer muchas cosas.
PC = computadora personal, es posible que todos tengamos una?
El negocio de la industria de cómputo, orientado a la tecnología, no al usuario.

Tratar de hacer que con solo dispositivo podamos hacer muchas cosas.

¿Qué problemas tendríamos con un instrumento musical que combina piano, violín, flauta y tambor, por ejemplo?
¿Cuándo usas tu navaja suiza?

PC personales

¿Es posible hacer un dispositivo para todos?

La industria de cómputo

Una industria cuyo negocio está basado en mantener infelices a sus clientes.
Al centrar los nuevos productos en la tecnología, no en el cliente, el resultado es mayor complejidad en el nuevo producto. Ejemplo: Microsoft Word (311 comandos en 1992, 1,033 comandos en 1997).

2.2 El papel de las ciencias cognitivas

Humanos y Tecnología

Los humanos son agentes altamente variables

Concentración / Atención
Estados de animo
Motivación y Emociones
Prejuicios y temores
Errores y mal interpretaciones

Capaces de casos extraordinarios

Percepción a reacciones rápidas a estímulos externos
Solución de problemas complejos
Crear obras maestras (creatividad, arte, etc…)

Antes – poca atención en el “factor humano”

Luego – Atención a la interacción entre humano y sistemas

Tendencia – grupo de humanos – colaboración a través de sistemas (HCI se amplio para abarcar esta área)

No deberíamos luchar contra tecnología

“El efecto no sabes usarlo?” Se ve cuando pensamos viajar – lo mismo sucede en cuanto al uso de la tecnología.

La perspectiva cognitiva

El marco dominante que ha caracterizado la IHC ha sido cognitivo.

Cognición:

Proceso a través del cual se adquiere conocimiento incluye: entender, recordar, razonar, atención estar conciente, adquirir capacidades, crear nuevas ideas.

“Procesos referentes a nuestra interacción con los objetos del mundo que nos rodea y el cómo conocemos.”

Incluye:

Comprensión
Memoria
Razonamiento
Atención
Conciencia (estar conciente de algo)
Adquirir habilidades
Crear nuevas ideas

Uno de los principales objetivos de IHC ha sido entender y representar como humanos interactúan con los sistemas en términos de cómo se transmite el conocimiento entre los dos

¿Cómo los humanos logran sus objetivos?

Esta actividad orientada a metas comprende diferentes tareas cognitivas, entre ellas el procesamiento de la información.

Procesamiento de humano información

En los 60’s y 70’s el humano fue caracterizado como un procesador de información (tacto, saber, alfabeto, vista, oído) generan información que es procesada por el cerebro.

Estas son las 4 Etapas del modelo de proceso de información humana:

Entrada à codificación à comparación à selección de respuesta à ejecución de la respuesta à salida de respuesta

Pasos del procesamiento humano de información:

1. Codificación, del mundo externo a una representación interna.
2. Comparación de la representación interna con representaciones en memoria.
3. Selección de la respuesta al estímulo codificado y comparado
4. Ejecución de la respuesta organizando las acciones necesarias.

Extensiones

Dos extenciones importantes se hacen al modelo de los cuatro paso:

Atención
Memoria

Ambos importantes a lo largo de los 4 pasos anteriores.

De esta manera, la cognición se puede ver de la siguiente manera:

Cómo la información es percibida por los elementos de la percepción humana.
Cómo tenemos atención a la información .
Cómo la información es procesada y almacenada en nuestra memoria.

Modelo de la memoria humana

Memoria sensorial
Memoria a corto plazo
Memoria a largo plazo

Memoria sensorial

Información del mundo externo se registra por elementos de memoria sensorial específicos para cada uno de nuestros sentidos (tactil, visual, auditivo).
Dichos elementos de memoria sensorial específicos son como buffers que mantienen una representación directa de información percibida.
Se mantiene durante décimas de segundo.

Memoria a corto plazo

Se le conoce también como memoria de trabajo.
Lugar donde se procesa el contenido proveniente de la memoria sensorial y que puede pasar a la memoria a largo plazo.
Es el área de trabajo temporal para que se lleven acciones de comparación y selección de respuesta.
Tiene limitaciones de tiempo y espacio.
El número mágico 7 +- 2 identificado por Miller en 1956.

Memoria a largo plazo

La información que llega se considera permanente.
Implica una estructura de representación de conocimientos.

Memoria de episodios

Memoria referente a eventos, en una secuencia y un contexto.

Memoria semántica

Necesaria para la interpretación de símbolos.

Digit span

Jacobs, 1987.

4579

3825

6514

83192

68259

54281

913825

648371

596382

7958423

5316842

5271468

Recuerde las siguientes palabras:

mole
dinero
charola
sopa de fideo
tenedor
tortillas
arroz rojo
cuchillo
pollo
flan
agua de horchata
cuchara

Recuerde las siguientes palabras referentes al comedor de la UDLA:

charola
tenedor
cuchara
cuchillo
sopa de fideo
arroz rojo
mole
pollo
tortillas
flan
agua de horchata
dinero

Chunking

George Miller

No se recomiendan más de 7 +- 2 items en la interfaz, o como caracteres en el password.

Ejemplos

recuerde el siguiente número:

051594737

o recuerde el siguiente número:

051-59-4737

recuerde la siguientes letras (no importa en qué orden)

ROUESTDYAROESMIUB

recuerde la siguientes letras (no importa en qué orden)

ESTOESMUYABURRIDO

Compara los mensajes:

Deslice el ratón para localizar el puntero en el fichero X y sobre el mismo presione el botón izquierdo.
Haz click sobre el archivo X.

Proceso de información y HCI

El modelo de procesamiento humano de información ha influído el modelo cognitivo del usuario para el área de HCI.
Permite predecir si será bueno el desempeño del usuario.

Desarrollos recientes en psicología cognitiva

Enfoque computacional

Uso de la computadora para modelar y experimentar el procesamiento humano de la información.
Se conceptualiza un sistema cognitivo en términos de metas, planes y acciones referentes a una tarea.
Representación de conocimientos
Representación de un modelo del mundo exterior.
Deliberación (agentes).
AI tradicional.

Enfoque conexionista

PDP: Parallel Distributed Processing (Rumelhart)
Redes neuronales
Los procesos cognitivos son vistos como activación de nodos y sus conexiones en una red.

Ampliando el marco cognitivo

Sistemas reales, para gente real, que hace una tarea real en una organización real.

The map is not the territory.

Cognición situada (Situated Cognition).

Cognición distribuída

Marco cognitivo emergente cuyo objetivo es proveer explicaciones más allá del trabajo individual del usuario, considerando el que las actividades cognitivas están inmersas en una situación en el contexto de la tarea correspondiente.

Sistemas funcionales

Colección de usuarios, artefactos y sus relaciones referente a actividades situadas en un ambiente.
Areas de aplicación: grupos de programadores, navegación en barcos veleros, control de tráfico aéreo.
Estudio de cómo se propaga la información entre los actores.
Coordinación.
Situated awareness (conciencia de la situación). Cuando un grupo trabaja en conjunto cada uno monitorea el trabajo de los demás, con el fin de mantener una coordinación y una sincronización en la tarea distribuída.

2.3 Modelos Mentales

Representación y organización de conocimiento

Para tener una mejor idea de cómo el usuario usa su conocimiento para llevar a cabo una actividad, es importante comprender el cómo dicho conocimiento está representado en su memoria.

Formas de representación de conocimiento en la memoria

Representaciones simbólicas

Representación analógica (Imágenes descriptivas, similares a objetos, ejemplo: la imagen de una manzana) y representación proposicional (conceptos más abstractos, expresiones en un lenguaje, ej: “el libro esta sobre la mesa”)
La cognición depende de la manipulación de estructruras simbólicas usando reglas.
Conocimiento explícito.
Aparentemente los humanos hacemos uso tanto de imágenes como de proposiciones durante nuestro razonamiento y la solución de problemas.
Ayuda en la toma de decisiones de cómo hacer las cosas.

Representación sub-simbólica

Representación distribuída (redes de nodos en dónde el conocimiento esta implícito en las conexiones entre los nodos)
Conocimiento implícito.
Ayuda en la toma de decisiones de qué hacer.

Preguntas referentes a HCI y representación de conocimientos

¿ De qué manera la forma de representación usada en la interfaz afecta la manera en que el usuario usa su conocimiento durante su actividad (solución de sus problemas)?

¿ Es posible diseñar interfaces que faciliten el razonamiento y la solución de problemas?

Organización del conocimiento

Una característica del conocimiento es que esta organizado.

Ejemplo:

¿Diga el nombre de un profesor de la UDLA, que no es ingeniero civil, pero que trabaja con mapas que muestran las características del suelo y subsuelo, y cuya oficina esta dentro del departamento de ingeniería en sistemas computacionales?

Exactamente cómo está organizado el conocimiento en la memoria humana ha sido tema de debate por muchos años en la ciencia cognitiva.

Redes semánticas

Nodos: conceptos
Ligas: relaciones

Relaciones cognitivas:

· part-of (composición)

· is-a (generalización)

· is-like (analogía).

Redes semánticas y HCI

¿Cómo utilizarías el concepto de redes semánticas para el diseño de interfaces?

Esquemas

Un esquema representa una red de conocimiento general, construído en base a experiencias previas.

Casos, en Case based reasoning.
Típico ejemplo: Script del restaurante.

Esquemas y HCI

La teoría de esquemas se aplica al considerarse como una guía para el comportamiento del usuario al interactuar con nuestras interfaces.

Ejemplos:

Un script para crear un documento, otro para editar.

El tener un esquema tiene la ventaja de servir como lineamiento para un comportamiento necesario al llevar a cabo una actividad, con un esfuerzo mental mínimo.

Pregunta:

¿Existe un esquema general referente a cómo trabajar con un documento electrónico en la computadora?

¿Qué implicaciones tiene el concepto de esquema para el diseño de mis interfaces?

¿Cómo decidir la posición, color y etiquetas de los componentes?

¿Para un botón, qué etiqueta uso?
Terminar, Cancel, Stop, Quit, Exit, Salir.....
¿Dónde coloco el botón?

Modelos mentales

Representaciones análogas o proposicionales referentes a objetos del mundo real.
Un modelo mental representa la posición relativa de un conjunto de objetos a manera de analogía paralela al estado de los objetos en el mundo real.
Los modelos mentales se construyen cuando requerimos hacer una inferencia o una predicción.
El modelo mental se ejecuta a manera de simulación, con el fin de inferir conclusiones o predicciones.

Pregunta personal a contestar en 2 segundos máximo:

¿Cuántas ventanas hay en tu casa?

Ahora, con más tiempo, responde la pregunta ejecutando tu modelo mental de tu casa....

Modelos estructurales

Usados para describir los mecanismos de un dispositivo complejo, en términos de sus componentes.
En algunos sistemas de entrenemiento el objetivo es que el usuario desarrolle dicho modelo mental, aprendiendo el funcionamiento de una máquina o sistema.
Se considera difícil el crear un modelo mental estructural.
Son independientes del contexto de la actividad.

Modelos funcionales

Usados para describir el uso de un dispositivo para situaciones dadas.
Task-action mapping model
Dependen del contexto de la actividad.

Uso de modelos mentales en HCI

Una interfaz debe diseñarse para ayudar a que el usuario construya su modelo mental del sistema para mejorar su desempeño al llevar a cabo una actividad.
El desarrollar un modelo mental por parte de nosotros como diseñadores de la interfaz es también útil.
Conceptualizar el conocimiento del usuario en términos de modelos mentales puede ayudar al diseñador de la interfaz.

2.4 Aprendizaje

El éxito de cualquier sistema de cómputo depende de qué tanto los usuarios puedan aprender a utilizarlo y qué tanto lo puedan utilizar.

Pero, ¿cómo facilitar el aprendizaje? ¿Cómo es que aprende la gente? ¿Cuáles son las dificultades a las que se enfrenta un usuario?

Aprendizaje: Visto como un proceso activo.

Las personas reaccionan de muchas diferentes formas ante una situación nueva, pueden mostrar miedo, o al revés, mucha motivación, etc.

Esta reacción parece que va muy ligada al proceso mismo de aprendizaje o instrucción, es decir, hay varias formas de aprender:

Aprender haciéndolo (hay una mínima explicación o instrucción y mucha práctica, prueba-error)
Aprender estudiándolo (hay muchas instrucciones generalmente estructuradas, con mucha información y poca práctica)

Ejemplos:

Aprender a conducir un automóvil – generalmente se aprende conduciendo un automóvil con un instructor al lado
Aprender a utilizar un paquete de SW – hay muchos manuales, tutoriales que la mayoría de la gente nunca usa
Aprender a armar un mueble comprado en Home Mart – las instrucciones son escasas, a veces difíciles de entender y llevar a la práctica

En muchas ocasiones lo más difícil es traducir las instrucciones de un manual a acciones correctas.

Una persona primero debe entender las instrucciones y luego el sistema en sí.

Es por otro lado el mismo sistema el cual podría ayudar con una buena interfaz, ayuda en línea e instrucciones concretas y claras.

Pero es también necesario considerar cómo es que aprende un usuario.

Clasificación de las dificultades del aprendizaje: [Mack R.L., Lewis C. and Carroll J.M. (1984). Learning to use word processors: problems and prospects, TOOIS. New York: ACM Press.]

Aprender es difícil

Los estudiantes experimentan frustraciones y se culpan a sí mismos
Aprender tarda más de lo esperado y estudiantes tienen problemas para aplicar lo aprendido más tarde

Estudiantes no tienen los suficientes conocimientos básicos

Son ingenuos con respecto al funcionamiento de la computadora
No saben qué es relevante para poder entender y resolver problemas

Los estudiantes hacen interpretaciones ad hoc

Tratan de construir interpretaciones para lo que hacen o para lo que les sucede
Las interpretaciones pueden impedirles darse cuenta que tienen un problema

Estudiantes generalizan a partir de lo que conocen

Que las cosas funcionan como artefactos que conocen
Que funcionan de manera consistente

Estudiantes tienen dificultades para seguir instrucciones

No siempre las leen o las siguen al pie de la letra
A menudo no las entienden o aunque quieran no las siguen correctamente

Los problemas interactúan

Estudianten no siempre entienden que problemas van ligados entre sí., que un problema puede causar otro.

Aspectos de la interfaz pueden no ser obvios

Pueden confundirse por los prerrequisitos y efectos laterales de los procesos
Puenden confundirse por los mensajes de retroalimentación y resultados de diversos provesos

Las funciones de ayuda no siempre ayudan

No siempre saben qué preguntar (palabras clave, términos técnicos, etc.)
La información de ayuda no siempre esta enfocada al problema específico del usuario

Aprender a través de analogías
Estudiantes tratan de explicarse procesos basándose en información o entendimiento incompletos.
Aprender haciendo errores a veces es bueno, pero a menudo el estudiante se siente tonto y por lo tanto no le gusta experimentar.

Existen Errores de diferentes tipos, los que podemos llamar errores y otros que podemos llamar equivocaciones.

Errores: Acciones erróneas que se llevan a cabo deliberadamente. Ejemplo: para borrar el contenido del disco duro el usuario decide mover el ícono a la “Papelera de Reciclaje”.

Equivocaciones: no son intencionales, suceden por accidente. Ejemplo: presionó una tecla en lugar de otra.

o Minimizar errores a través de un buen diseño!

o Una representación apropiada (iconos, nombres, menus, cambio en la forma del cursor de acuerdo a su función…)

o No es realista pensar que podemos evitar que el usuario haga errores. Además se aprende de los errores. Por lo tanto lo mejor es hacer que el usuario pueda darse cuenta fácilmente si incurre en un error y métodos sencillos para recuperarse (Ejemplo: Undo).

Errores de Sistema:

Es muy poco probable que en un futuro cercano se puedan tener sistemas complejos sin errore o “bugs”.

Si el error es identificable el sistema debe generar los mensajes claros y entendibles (informativo y honestos!)

Haz una lista de al menos 6 errores de sistema, errores de usuario y equivocaciones de usuario.

Tipos de usuario:

Existen dos categorías de usuario de acuerdo a su dominio de algún tema o sistema:

Novato: Tiene poco o nada de conocimiento del sistema y sus funciones.

Experto: Realiza las acciones de manera automática sin tener que pensar en cada movimiento.

Principal diferencia: el experto organiza el conocimiento de diferente forma, encuentra patrones, maneja una gran volumen de conocimiento y los organiza en grupos por significado, mientras que el novato no.

Desarrollo de Destreza:

Conocimiento declarativo: consiste de los hechos que pueden traducirse a palabras (ejemplo: el teclado consiste de teclas de letras, números, símbolos y funciones)

Conocimiento procedural: se refiere a cómo hacemos las cosas (Ejemplo: cómo usar el teclado)

Obtención de la destreza desde el punto de vista de la psicología cognitiva: [Anderson, J.R. The Architecture of Cognition, Cambridge MA: Havard University Press, 1983]

Fase Cognitiva: adquisición del conocimiento declarativo

Fase Asociativa: Refuerzo de las conexiones entre elementos requeridos para un buen desempeño. Con mayor práctica se comienza a desarrollar el conocimiento procedural.

Fase Autónoma: El uso de la herramienta es cada vez es más automático y rápido.

Aprender a utilizar una computadora entonces se puede ver como la obtención de una destreza en la que conocimiento declarativo se transforma en destreza. Las dificultades a las que se enfrenta el usuario entonces pueden explicarse en t’erminos del “cuello de botella” que ocurre en las primeras etapas de adquisición de conocimiento declarativo.

Así que: Keep it simple.

Una forma de ayudar a un usuario es mantener en un mínimo el número de opciones, para que el conocimiento declarativo que necesita aplicar sea poco.

Otra es permitir un desarrollo rápido de procesos.

Ejemplo: Aprender a programar.

Aprendizaje Individual

Visual Programming
Intelligent Tutoring Systems