История развития методов человеко-машинного взаимодействия

Введение

Исследования в области взаимодействия человека с компьютером (HCI) оказались чрезвычайно успешными и в корне изменили компьютерные технологии. Одним из примеров является графический интерфейс, используемый Microsoft Windows 95, основанной на Macintosh, основанной на работе в Xerox PARC, которая, в свою очередь, основана на ранних исследованиях в Стэнфордской исследовательской лаборатории и в Массачусетском Технологическом Институте. Другим примером является то, что практически все программное обеспечение, написанное сегодня, использует инструментарии пользовательского интерфейса и конструкторы интерфейсов, концепции, которые были впервые разработаны в университетах. Даже впечатляющий рост Всемирной паутины является прямым результатом исследований HCI: применение гипертекстовой технологии в браузерах позволяет одним щелчком мыши перемещаться по всему миру.
Исследование взаимодействия человека и компьютера представляет собой некое сообщество людей, изучающих и практикующих дизайн пользовательского опыта, анализ пользователей, разработку программного обеспечения и многое другое. Тесная интеграция исследований и практики делает эту область чрезвычайно уникальной.
В данной работе мы рассмотрим то, как HCI превратился из специализированной области в многогранное сообщество технических специалистов. С 1960-х годов в этой области был проделан большой путь - от единого акцента на научное тестирование до сложной роли объяснения и создания новых проектов. Сегодня многие ищут в HCI самовыражения и решения самых различных проблем общества.

Развитие в 1960-1970 годах
Взаимодействие человека и компьютера (Human-Computer Interaction, HCI) - это изучение, планирование и разработка взаимодействия между людьми (пользователями) и компьютерами. Речь идет о понимании и создании программного обеспечения и других технологий, которые люди захотят использовать, смогут использовать и найдут эффективными при использовании.
В течение последних двух десятилетий HCI стала одной из центральных областей как исследований и разработок в области компьютерных наук, так и прикладной социальной и поведенческой науки. Некоторые из причин его успеха являются чисто техническими: HCI вызвал много сложных проблем и элегантных решений в недавней истории вычислений - например, в работе над интерфейсами прямого манипулирования, системами управления пользовательским интерфейсом, ориентированной на задачи помощью и инструкцией, а также совместной работой с компьютером. Другие причины носят культурный характер: область HCI - это точка зрения, в которой неспециалисты относятся к компьютерным и информационным технологиям, и влияние технологий на их жизнь в том смысле, что они являются видимой частью компьютерных наук и технологий. Самые последние причины являются коммерческими: поскольку базовые технологии вычислений становятся товарами, вписанными в общие микросхемы, немодифицированная стоимость компьютерных продуктов и услуг находится в приложениях и пользовательских интерфейсах, то есть в HCI. [1]
Начало HCI иногда прослеживается до марта 1982 года (США) Национальным бюро стандартов конференции, «человеческий фактор в компьютерных системах», хотя соответствующие конференции и семинары были проведены во всем мире примерно в то время. Это, безусловно, правда, что после конференции бюро стандартов, HCI испытали стремительный рост. Тем не менее, четыре, в значительной степени независимые, темы технического развития с 1960-х и 1970-х годов обеспечили основу, которая позволила этой междисциплинарной программе так быстро развиваться в начале 1980-х годов.
Этими четырьмя причинами были прототипирование и итеративная разработка в разработке программного обеспечения; психология программного обеспечения и человеческие факторы вычислительных систем; программное обеспечение пользовательского интерфейса в компьютерной графики; и модели, теории и структуры в когнитивной науке. Нужно заметить, что эти четыре темы, по-прежнему лежат в основе HCI сегодня.
В 1960-х годах прогресс в области компьютерного оборудования позволил создать новые приложения, требующие программных систем гораздо большего масштаба и сложности, чем раньше. Но эти большие возможности усугубляли проблемы разработки программного обеспечения: перерасход средств, несвоевременная поставка, неэффективные и ненадежные системы, которые было трудно поддерживать. Это было названо «кризисом программного обеспечения». Это привело к появлению программной инженерии как профессиональной дисциплины. [1]
Сам по себе кризис программного обеспечения так и не был разрешен. Скорее, это помогло установить методы проектирования и разработки в качестве центральной темы в вычислительной технике. Первыми подходами структурного разложения и представления требований и спецификаций в дисциплинированный процесс были разделение на этапы и структура под названием «водопад». Это было частью широкого движения к более формальным методам проектирования в 1960-х годах.
Однако эмпирические исследования процесса проектирования и практический опыт разработки систем вызвали вопросы о новых методах проектирования. Ярким примером стал проведенный Бруксом (1975/1995) анализ развития операционной системы IBM 360, одного из крупнейших и наиболее тщательно спланированных проектов проектирования программного обеспечения своей эпохи. Брукс, руководитель проекта, отметил, что критические требования часто возникают во время разработки системы и их нельзя предвидеть. [1]
Это послужило примером, который продолжает вдохновлять на изучение дизайна. Дизайн теперь рассматривается как оппортунистический, конкретный и обязательно итеративный. Дизайнеры обычно работают над частичными решениями для множеств требований, используя прототипы, чтобы обсудить дальнейшие требования и, возможно, переформулировать цели и решения проблемы. Применяя тот метод, чтобы построить, оценить, и изменить частично разрешения, прототипирование было основой для развития системы.
Кризис программного обеспечения усилил интерес к программированию как к человеческой деятельности. Это усилило потребность в большем количестве программистов, в более подготовленных и продуктивных программистах. Развитие разделения времени и интерактивных вычислений дало новые стили программирования и сделало динамику деятельности отдельных специалистов более заметной. Программирование стало признано областью психологии, включающей решение проблем и манипулирование символами.
На протяжении 1970-х годов быстро развивался поведенческий подход к пониманию разработки программного обеспечения, программирования и использования интерактивных систем. [2] Эта работа касалась широкого спектра вопросов о том, что люди испытывают и как они работают, когда они взаимодействуют с компьютерами. Он изучал, как время отклика системы влияет на производительность; как люди задают и уточняют запросы; насколько синтаксические конструкции в языках программирования более или менее сложны; и как вспомогательные средства, такие как мнемонические имена переменных, встроенные комментарии к программам и блок-схемы, поддерживают программирование. К концу этого десятилетия сформировалось сообщество исследователей в области психологии программного обеспечения.
Эта работа вдохновила многие промышленные группы по человеческому фактору расширить сферу их ответственности за поддержку программных групп и удобство использования программного обеспечения. В течение последних 1970-х годов появилось несколько обширных сборников и руководств, основанных на исследованиях, и большинство производителей компьютеров создали лаборатории, сфера ответственности которых постоянно расширялась. [1]
До 1960-х годов понятие «пользовательский интерфейс» было совершенно не сформулировано. В центре внимания вычислений были буквально вычисления, а не наглядное представление результатов этих вычислений. Поэтому исторические представления о личном доступе к огромным хранилищам информации, графических и жестовых пользовательских интерфейсах и синхронном взаимодействии с помощью прямых указателей и общих окон исторически так важны.
На протяжении 1970-х годов достижения в области компьютеров, рабочих станций и растровых дисплеев позволили консолидировать эти ранние представления

. Ярким примером является работа в исследовательском центре Xerox в Пало-Альто на компьютере Alto и среде Smalltalk-72. Поразительно, что основные концепции настольных компьютеров, которыми руководствовались следующие 20 лет исследований и разработок, возникли в этот ранний период.
В последние 1970-е годы когнитивная наука объединилась в междисциплинарный проект, охватывающий лингвистику, антропологию, философию, психологию и информатику. Одним из принципов когнитивной науки было то, что эффективная междисциплинарная наука должна быть способна поддерживать применение к реальным проблемам и извлекать из них пользу. Были исследованы многие области, в том числе механика, радиология и алгебра. HCI стал одной из оригинальных областей когнитивной науки. [2]
Первоначальное видение HCI как прикладной науки заключалось в том, чтобы использовать методы и теории когнитивной науки для разработки программного обеспечения. Весьма амбициозно было надеяться, что теория когнитивных наук сможет обеспечить существенное руководство на самых ранних этапах процесса разработки программного обеспечения. Это руководство будет исходить из общих принципов восприятия и двигательной активности, решения проблем и языка, общения и группового поведения и так далее. Это также включает разработку теории предметной области или теорий HCI.
Ярким ранним примером была модель правил «Цели, операторы, методы и отбор» (Goals, Operators, Methods, and Selection, GOMS) для анализа рутинных взаимодействий между человеком и компьютером. Это был прогресс в предшествующем моделировании человеческих факторов, который не затрагивал когнитивные структуры, лежащие в основе привычного поведения. Но это был также прогресс в когнитивной психологии того времени: он явно интегрировал многие компоненты умелой работы, чтобы производить предсказания о реальных задачах. Модель GOMS важна, потому что она устанавливает стандарт научной и теоретической строгости и инноваций, которые стали определяющей характеристикой HCI.

Развитие в 1980-1990 годах
Четыре принципа HCI объединились в начале 1980-х годов благодаря организационным инициативам, включая Специальную группу по интересам ACM по взаимодействию между компьютером и человеком (SIGCHI) и Целевую группу IFIP по взаимодействию между человеком и компьютером. Первоначально HCI принимало во внимание методы и программное обеспечение, и главной задачей была интеграция этих двух в структуру, называемую ориентированной на пользователя системой разработки. [1]
Методы были сосредоточены на достижении лучшего удобства использования. Это повлекло за собой объяснение концепции удобства в отношении обучения, квалифицированной работы и субъективных переживаний, таких как удовлетворение и веселье. Это включало разработку и эмпирическую проверку моделей и теорий. [2] Он включал лабораторные исследования людей, изучающих и использующих системы, и методы оценки систем. Это включало работу в организациях разработчиков, чтобы понять, как вовлечь специалистов по юзабилити на более ранних этапах и более эффективно в разработку программного обеспечения. Основное внимание к методам стало известно как разработка юзабилити.
В центре внимания программного обеспечения HCI была разработка и совершенствование концепций и методов графического интерфейса пользователя, чтобы сделать системы более мощными, более полезными и более удобными. Важной последовательной целью было упростить использование разработчиками новых концепций и методов пользовательского интерфейса. Это повлекло за собой разработку инструментария и программных платформ. Фокус программного обеспечения стал известен как программное обеспечение и инструменты пользовательского интерфейса.
Фокусы методов и программного обеспечения часто используют друг друга. Например, новые метафоры пользовательского интерфейса разрабатываются на основе теории и пользовательских исследований, уточняются и внедряются в прототипные системы, оцениваются в дальнейших пользовательских исследованиях и затем включаются в наборы инструментов. В течение последних двух десятилетий эти оригинальные направления деятельности продолжали расширяться и диверсифицироваться, хотя их синергетические отношения остаются краеугольным камнем HCI. [3] Развивались и другие целевые области, такие как коллективная работа/совместная деятельность и средства массовой информации/информация.
Ранним фокусом разработки юзабилити была оценка: оценка успешности внедренного программного обеспечения и систем с точки зрения измеримых критериев. Он был основан на лабораторно-ориентированной человеческой парадигме телекоммуникаций. Однако прототипирования и итеративной разработки в программном обеспечении и стремление использовать когнитивную науку как основу для взаимодействия человека с компьютером выдвинули фокус оценочной работы вверх по течению в процессе разработки системы. [3]
Прототипирование и итеративная разработка придают большое значение формирующей, а не суммирующей оценке, то есть оценке, которая проводится в процессе разработки и которая может направлять редизайн, а не просто оценивать атрибуты результата проектирования. Формирующие методы оценки часто являются качественными; Типичный метод предполагает, что люди «думают вслух» при выполнении задания. Теоретические модели и инструменты заняли еще более амбициозную позицию, стремясь обеспечить аналитическую оценку проектов, прежде чем они были реализованы даже в качестве прототипов. Проектирование юзабилити остается основной задачей сообщества ACM SIGCHI, но также разработаны сообщества для методов юзабилити (Ассоциация профессионала по юзабилити) и для моделей, основанных на теории (Конференция по моделированию пользователей).
Цель предоставления руководства на ранних этапах процесса разработки системы привела к фундаментальным изменениям в разработке юзабилити. Примером является признание того, что самым ранним моментом воздействия является анализ требований. Социологи и антропологи, пришедшие в HCI благодаря его связи с когнитивной наукой, в ходе исследований трудовых практик показали, что люди выполняют свою работу и используют свои инструменты удивительным творческим путем. Но их методы работы часто нелегко предвидеть без непосредственного изучения или непосредственного участия пользователя в процессе разработки. [3] Подотделение, занимающееся этими темами, сформировалось вокруг конференции по совместному проектированию и конференции ACM по компьютерной совместной работе (CSCW).
Второй пример - растущее внимание к методам проектирования: юзабилити можно разрабатывать и оценивать, но сам процесс во время разработки влечет за собой координацию с графическими и интерактивными дизайнерами. Эта ветка дизайна привела к созданию другого сообщества, созданного вокруг Симпозиума ACM по проектированию интерактивных систем (DIS), серия конференций началась в 1995 году.
В дополнение к продвижению работ по юзабилити в процессе проектирования и разработки, основное внимание в разработке уделяется компромиссам затрат и выгод в методах. Самым ярким проявлением этой темы стали широкомасштабные усилия по разработке «недорогих» методов проверки и прохождения. Но экономическая выгода - сложная проблема. Разные методы имеют разные цели, принося разные виды выгод. Некоторые постоянные вопросы для юзабилити-проектирования заключаются в том, как методы могут использовать основы в науке и теории; как методы могут быть оценены; и как различные типы методов, такие как лабораторные исследования, пошаговые руководства и аналитические модели, могут быть интегрированы друг с другом и с другими методами и процессами разработки системы.
Программное обеспечение и инструменты пользовательского интерфейса связаны с концепциями и метафорами пользовательского интерфейса, методами отображения и взаимодействия, а также методами разработки программного обеспечения. Это, безусловно, наиболее заметно успешная область HCI. Пользовательские интерфейсы, с которыми более или менее каждый сталкивается каждый день - отображение мыши и растрового изображения, рабочим столом и управлением окнами, виджеты отображения, такие как полосы прокрутки, меню и диалоговые окна, - возникают в результате этих исследований и разработок