INFO161 Brukergrensesnittdesign Mennesket og maskinen 23.08.2004 Ingerid Rødseth, Institutt for Informasjons- og Mediavitenskap

I dag: Mennesket: -Hvordan mottar vi informasjon? -Hvordan lagrer vi informasjon? -Hvordan bruker vi informasjonen? Maskinen -Hvordan mottar maskinen informasjon? -Hvordan lagrer maskinen informasjon? -Hvordan bruker maskinen informasjon?

Hvorfor er det viktig for brukergrensesnitt-designere å vite noe om dette? Mennesket: -Hvordan tenker og oppfører brukerne seg? -Hvordan utvikle automatiserte prosesser hos brukerne? -Hvordan utnytte menneskets begrensede ressurs av oppmerksomhet best mulig? Maskinen: -Hvilke begrensninger har maskinen? -Hvordan sette utviklerne på plass? -Hvordan velge den mest mulig effektive arkitekturen?

Koginitiv psykologi -Hvordan mottar vi informasjon? Neisser (1967): ”Cognitive Psychology refers to all process by which the sensory input is Transformed Reduced Elaborated Stored Recovered And used” Reed(1988): ”Cognition is usually defined simply as the acquisition of knowledge. However, the asquisition and use of knowledge involves many skills”. Matlin (1983): ”Cognition involves how we acquire, store, and retrive knowledge”. -Hvordan mottar vi informasjon? -Hvordan lagrer vi informasjon? -Hvordan prosesserer vi informasjon?

Hvordan mottar vi informasjon? Syn Hørsel Lukt Smak Berøring Telepati Annet?

Nervesystemet Nervesystemet = hjernen + ulike sensoriske systemer som samler informasjon fra deler i kroppen Neuron: Celle som akkumulerer og overfører elektrisitet Responderer på spesifikke stimuli Kognisjon: Mønster av neural aktivitet Ikke binære verdier som i en computer (0 og 1), men grader av elektrisitet Hjernen koder informasjon uavbrutt, gjenskaper mønstre

Persepsjon Hvordan gjengjenner vi det vi møter? Hvordan velger vi ut signifikant informasjon? Hvordan tolker vi informasjonen Visual agnosia (gjenkjenner ikke visuelle objekter, men kan gjenkjenne det samme objektet utfra lukt, berøring eller lyd...!!

Persepsjon av visuell information Lys passerer gjennom linsen Lyset treffer retina Lyset konverteres til neural energi gjennom en fotokjemisk prosess Informasjonen fortsetter via ulike neurale spor til den visuelle cortex’en.

Hvordan ser vi i 3D Texture gradient Vi tror at mindre objekter er lengre unna Vi opplever at objekter som er pakket nær hverandre er lengre unna Stereopsis (vi ser med to øyne, setter sammen to ulike bilder) Motion Parallax (objekter nær deg beveger seg raskere)

Objekt-sentrert persepsjon Gestalt prinsippene for organisering av objekter (Wertheimer 1912) Proximity; Elementer som er nær hverandre Elementer som ser like ut God fortsettelse Lukkethet and god form Lite objekt Være omgitt av noe

Kontekstens betydning T E C T Selfridge 1955 Gjennkjenner mønsteret Høynivå-kunnskap bidrar til tolkningen WOR...  WORD, WORK, WORN, WORM WORD *eel on the shoe *eel on the orange *eel on the axle

Hvordan velger vi ut signifikant informasjon?

Oppmerksomhet Det menneskelige systemet for informasjonsprosessering er en begrenset ressurs Oppmerksomhet: Allokering av prosesseringsressurser Broadbent (1958) Filterteorien (flaskehals, to beskjeder, en i hvert øre) Neisser & Becklen (1976): To filmer vises oppå hverandre Attenuation theory Skifter oppmerksomhet etter kontekst ”Late selection theory” Velger etter persepsjon Tilgjengelig i en kort periode

Hvordan lagrer vi informasjon?

Hukommelse Sensorisk hukommelse Korttidshukommelse Langtidshukommelse Ikonisk minne (syn) Ecchoisk minne (hørsel) Sensorisk hukommelse Korttidshukommelse Langtidshukommelse Haptisk minne (berøring) Oppmerksomhet Øving Episodisk minne (sekvensielt) Semantisk minne (strukturert)

Automatiserte prosesser Jo mer du øver på en prosess, jo mindre oppmerksomhet krever den Eksempler på automatiske prosesser (som krever lite eller ingen oppmerksomhet) Eksempler på kontrollerte prosesses (krever oppmerksomhet)

The Stroop Effect, Dunbar & MacCleod (1984): RØD GRØNN GUL BLÅ GRØNN SORT HVIT RØD BLÅ GUL ROSA BLÅ LILLA GRØNN RØD BLÅ TURKIS RØD ORANGE HVIT GRØNN BRUN BLÅ GUL

Script for a visit to the vet Hvordan lagre og strukturere informasjon? Semantisk nettverk (hierarki, arv) Skjema-basert representasjon (mer detaljert, fyll inn verdier) Script (oppskrift: betingelser, roller, resultat, scener osv.) Condition-action regler (prosedyrell kunnskap) DOG Fixed legs: 4 Default diet: carniverous sound: bark Variable size: colour COLLIE Fixed breed of: DOG type: sheepdog Default size: 65 cm Variable colour Script for a visit to the vet Entry conditions: dog ill vet open owner has money Result: dog better owner poorer vet richer Props: examination table medicine instruments Roles: vet examines diagnoses treats owner brings dog in pays takes dog out Scenes: arriving at reception waiting in room examination paying Tracks: dog needs medicine dog needs operation IF dog is wagging tail THEN pat dog IF dog is growling THEN run away

Hvordan prosesserer vi informasjon?

E K 4 7 Problemløsning Behavioristene: Responser på prøving og feiling Bokstav på den ene siden, tall på den andre. Hvis et kort har en vokal på den ene siden, har det et partall på den andre siden. Hvilke kort må snus for å verifisere påstanden? E K 4 7 Finne en løsning på et ukjent problem Behavioristene: Responser på prøving og feiling Gestalt: Gjenbruk av kunnskap og innsikt Newall and Simon: ”The problem space”. Mennesket har en begrenset informasjonsprosesseringskapasitet. Means-ends analyse. Finne de riktige operatorer for å nå målet. Analogisk problemløsning Ferdigheter (skill): Automatisk prosess, konseptuell forståelse, bedre gruppering.

Resonnering Deduktiv - utlede logiske konklusjoner fra gitte premisser. e.g. Hver fredag får jeg is! Det er fredag. Da får jeg is! Induktiv - Generalisere utfra enkeltilfeller: Alle elefanter har snabel. Kan aldri verifiseres, bare falsifiseres (hvis det dukker opp en elefant uten snabel!!) Abduptive – avlede fra hendelse til årsak

Design-konsekvenser Bruk standarder, plasser vindusobjektene på samme sted (for å skape automatiserte prosesser) Gi feedback (gi brukeren kontroll) Ha mye informasjon på skjermbildene (for ikke å belaste korttidssminnet) Ikke ha forstyrrende elementer på skjermbildene (for ikke å ta oppmerksomheten bort fra det viktige) Tilgi feil (mennesket løser mye problemer ved prøving og feiling) Osv. osv….

Maskinen

Elektronisk kokebok 1965 Klarte egentlig bare å lagre oppskrifter…                                                          1965 Klarte egentlig bare å lagre oppskrifter… Pris $ 10.600,-

Input utstyr Batch input: Hullkort (!), filer osv Gi tekstlig input: Tastatur (QWERTY, alfabetisk, DVORAK, mobiltelefoner, stenografiske osv.) Tale Håndskrift Posisjonere seg, peke, tegne Pekeredskaper (Mus, touchpad, trackball, thumbwheel, joystick, nipple, touch screen, stylus, lyspenn, digitizing tablet, øye-bevegelse, pil-taster) Identifisering Iris-analyse, fingeravtrykk, stemme, spytt, svette, og det som verre er.... Knotter på kjøleskap, komfyrer, videospillere osv... Plastkort Videokameraer, sensorer osv...

Andre språk

Hvordan lagrer maskinen informasjon?

Maskin-hukommelse Brukergrensesnittdesignere må ta i betraktning hvilke begrensninger som ligger i maskin-hukommelsen Korttidsminne (RAM, flash) Langtidsminne (Magnetisk, optisk (CD-rom)) Smooth scrolling Kompresjon Ulike formater (tekst, bilder) Aksess-metoder (nøkler, fonetiske søk, hastigheter)

Hvordan bruker maskinen informasjon?

Maskinprosessering 100 millioner instruksjoner pr. sek. Begrensninger i hastighet for utføring av operasjoner, lagring, grafikk

The End

Reklame Det bedre alternativ

Hvorfor denne forelesning? Trenger å forstå datamaskinen Hvordan kommer informasjonen seg inn i maskinen – hvordan kommer den seg ut igjen? http://old-computers.com/

cognitive psychology -attempts to understand basic mechanisms governing human thoughts -is the foundation for other areas within social sciences clinical psychology (malfunctions) Social psychology (individual behaviour in groups) Political science (percuasion) Sociology (organizing groups) Linguistics (features in languages) -has been the subject for scientific research only for a little more than 100 years.

psychology history Empiricism – all knowledge come from experience (Berkely, Locke, Hume) Nativism – people are born with a great deal of knowledge (Descartes, Kant) 1879 First laboratory for cognitive psychology, Wilhelm Wundt, Leipzig, Germany Introspection: Reporting the contents of your conciousness Ca. 1920 Behaviorism (John Watson) Animal learning. No mental constructs.

Cognitive psychology-newer tradition Emerged 1950-1970 Three influences World War II, information theory, processing information, training soldiers, attention breakdown. Donald Broadbent; perception & attention Artificial intelligence, Allan Newell, Herbert Simon Linguistics, Naom Chomsky (MiT) Structure of language Ulric Neisser’s Cognitive Psychology 1967. Focused on perception and attention Cognitive science (Integrate Psychology, Philosophy, Linguistics, Neuroscience and AI) Computer simulation

information processing analyses These various approaches converged into a new approach in studying human cognition: IPA: How to process information Cognition / information processing as a set of steps Involves Perceiving stimuli Human memory Decision making Response generation

the Sternberg Paradigm (1966) judge if one specific number belongs to a set of numbers exemplifies the information prosessing theories the stimuli has to be compared with each of the digits in the memory set the information processing stages: 9 Perceive stimulus 9=3? 9=9? Make decision Generate response 9=6?

other approaches The ecological approach: Cognition can be understood as the response to a relevant structure of the environment Situated cognition: The social environment Physiology: Why not just study people’s brains while they do mathematics?! (100 Billion nerve cells in the brain) The computer has been an influential analogy for understanding the human mind. High level languages are translated into lower level statements to be executed in the computer. One gets a good understanding by knowing the high level languages. AI: If X is married to Y and is the mother of Z, then Y is likely to be the father of Z. Symbols and rules Cognitive neuroscience

The brain Seperate function areas in left and right brain parts Left: Linguistic/analytic Right: Perceptual/spatial Central nervous system: brain+spinal chord Right part of the body connected to the left hemisphere and opposite Hemispheres are connected with a broad band of fibers (corpus callosum)

Connectionism Conncting basic neural elements for achieving higher-level cognition PDP Parallel Distributed Processing (connectionist model by McClelland and Rumelhart)

Visual Pattern recognition Template Matching, retinal image transmittted to the brain, finding a correspondance between a pattern and a stimuli What about nonstandard letters? Feature analysis Separateley recognize the features that make a pattern, for instance a letter Object recognition Familiar objects can be seen as a known configuration of simple components 36 basic categories of sub-objects (geons)

Speech recognition Gaps? Continous speech stream Phonemes, basic vocabulary of speech sound (school consists of the phonemes [s] [k] [ú] [l] Feature analysis of speech Consonantal feature Voicing, sip versus zip Place of articualtion, [f] [v] bottom lip pressed agains front teeth Categorical perception, perceive phonemes as coming from different categories even when they differ on a single continous dimension. [p] [b] (Studdart-Kennedy 1976)

Sensory, short term (work, +-7), long term (events, skill) Memory Sensory, short term (work, +-7), long term (events, skill) Information that are not attended will rapidly be lost Iconic, echoic and haptic memory Constantly overwritten

Dual Task Performance Depends on how automated processes are Play piano and sing When a person must make two responses in close succession, the second response can be delayed and interfered with by the first response. Single resource versus the multiple resource theory – different processing resources. William James (1890): ”Everybody knows what attention is. It is the taking possesion by the mind, in a clear and vivid form, of one out of several simultaneously possible objects or trains of thought. Focalization, concentration of conciousness are of its essence. It implies withdrawel from some things in order to deal effectively with others.”