Тема 3. Структура пользовательского интерфейса.

Лекция 8.Категории пользователей.Классификации пользователей интерактивных систем. Типы операторской дея­тельности. Этапы деятельности человека-оператора. Типы поведения человека-оператора. Типы моделей, используемых оператором.

В специальной литературе, посвященной данному вопросу, приводится не­сколько вариантов классификации пользователей интерактивных систем. Но существующие подходы различаются в деталях, сохраняя единые принци­пы такой классификации.

В основу подхода положены факторы, влияющие на отношение пользователя к интерактивной системе и на методы его работы с нею.

- человеческие потребности означают, в частности, потребность быть по­нятым партнером по диалогу;

- навыки пользователя состоят из моторных навыков (относящихся прежде всего к работе с клавиатурой и мышью), лингвистических навыков, навыков в общении и навыков в решении задач;

- свойства личности - это, например, творческие способности, подвер­женность ошибкам, способность к обучению, терпеливость, устойчивость к стрессу и т.д.;

- уровень компьютерной грамотности. Здесь обычно различают програм­мирующих и не программирующих пользователей, а среди последних, в свою очередь, выделяют три категории:

- подготовленные пользователи, решающие творческие задачи, ана­литики и исследователи (то есть пользователи, последовательность дей­ствий которых сложно формализовать);

- подготовленные пользователи, выполняющие рутинные операции,- операторы (то есть пользователи, последовательность действий которых является достаточно устойчивой);

- случайные (или «наивные») пользователи, обладающие минимальным уровнем компьютерной грамотности.

Подготовка в прикладной областипользователя влияет на использование языка (например, профессиональной терминологии) и применяемые методы решения задач.

Причина пользования системойможет быть:

- обязательной - как неотъемлемая часть работы;

- необязательной - как дополнительная составляющая профессиональ­ной деятельности;

- обязательной с точки зрения личных потребностей (например, когда определенную информацию можно получить только с помощью компь­ютера);

- необязательной в частной жизни (например, в качестве развлечения).

Отношение к системеи ожидания от работы с ней определяются уровнем компьютерной грамотности и причиной ее использования; оно может быть:

- нейтральным: пользователь воспринимает компьютер только как ра­бочий инструмент;

- положительным: пользователь охотно использует компьютер, так как надеется получить от него пользу (или удовольствие);

- негативным: пользователь предпочел бы не пользоваться компь­ютером (возможно, из-за субъективной нелюбви или недоверия к тех­нике).

Целями пользователямогут быть:

- решить определенную задачу с помощью компьютера (в том числе и развлекательного характера);

- научиться работать с системой.

Ограничения по временинезависимо от характеристик системы (в час­тности, ее быстродействия), в этом случае пользователь может быть вынужден приспо­сабливаться к ограничениям по времени, исходящим от задачи или контек­ста работы.

В зависимости от уровня иерархии управления, на котором на­ходится человек-оператор, и типа системы управления (или обработ­ки информации) можно выделить следующие типы операторской дея­тельности:

оператор - технолог, непосредственно включенный в технологи­ческий процесс и выполняющий стандартные процедуры управления;

- оператор - манипулятор, реализующий процедуры управления, со­стоящие из механических воздействий;

- оператор - наблюдатель, следящий за состоянием процесса и его отклонениями в системах реального времени;

- оператор - исследователь, действия которого не регламентиро­ваны имеющимися процедурами и базируются на понятийном мышлении (программист);

- оператор - руководитель, выполняющий функции организационного и директивного характера;

- оператор - проектировщик, включенный в процесс машинного про­ектирования в составе САПР.

Организация взаимодействия технической (или вычи­слительной) системы с операторами различных категорий имеет свои специфические особенности. Однако существует ряд общих положе­ний, рассматриваемых далее и свойственных всем (или большинству) типам операторов (например, общая модель мышления и принятия ре­шений человеком, его психофизиологические характеристики и др.).

Деятельность человека-оператора.

В процессе решения задач выделяется 5 этапов, характерных практически для всех категорий операторов:

обнаружение - восприятие оператором группы признаков, ини­циирующих решение задачи;

- классификация - распознавание ситуации и определение состо­яния контролируемого процесса и технической системы;

- планирование - принятие решения и разработка последователь­ности действий, которые предположительно приведут к решению за­дачи;

- исполнение - реализация планов с учетом имеющихся ресурсов;

- отслеживание - проверка исполнения действий и их эффектив­ности.

Задачи, решаемые оператором, в свою очередь, делятся на 3 категории:

- регулирование процесса, предусматривающее незначительное динамическое выравнивание и корректировку отдельных параметров процесса;

- изменение режима, ведущее к принципиальному изменение про­цесса и предусматривающее переходные процессы, большое количест­во операций и сложные алгоритмы действий оператора;

деятельность в аномальных ситуациях, проявляющихся в выходе параметров процесса за установленные границы.

Типы поведения человека-оператора.

В зависимости от сложности и формализованности задач, выде­ляется 3 уровня поведения оператора:

- поведение, основанное на навыках - действия оператора рефлекторны и оттренированы, от него не требуется вникать в суть происходящих процессов, он должен лишь реагировать заранее опре­деленным способом на возникновение некоторых ситуаций;

- поведение, основанное на правилах - деятельность оператора связана с использованием правил управления, сведенных в инструк­ции по эксплуатации системы;

- поведение, основанное на знаниях - действия оператора тре­буют понимания протекающих процессов и обработки информации, яв­но не содержащейся в текущих данных или в заранее подготовленных инструкциях.

Типы моделей, используемых оператором

В процессе решения задач оператор может использовать 5 типов моделей, формализующих как его действия, так и описание контролируемых процессов:

- физическую, содержащую математическое описание процессов, протекающих в системе;

- функциональную, описывающую основные подсистемы, оборудова­ние, его функции и взаимосвязи;

- экономическую, связывающую величины стоимости основных опе­раций управления;

процедуральную, описывающую правила управления установкой;

- когнитивную, отражающую интуитивную модель процесса, форми­руемую оператором.

Контрольные вопросы

1. Какие факторы влияют на отношение пользователя к интерактивной системе?

2. Каковы типы операторской дея­тельности?

3. Каковы этапы деятельности человека-оператора?

4. Каковы типы поведения человека-оператора?

5. Какие модели используют операторы в своей деятельности?

Лекция 9.Структуры и типы диалога. Диалоговый компонент прикладной системы. Схема алгоритма диалога с программным приложением. Сценарий взаимодействия. Структуры диалога.

В прикладной диалоговой системе можно выделить два функциональных компонента:

- собственно прикладную систему, с которой работает пользователь;

- диалоговый компонент, управляющий диалогом между пользователем и прикладной системой.

Примерами прикладных систем являются все системы, с которыми работают пользователи ЭВМ в сфере своих профессиональных интересов - это: различного рода автоматизированные системы управления, системы автоматизированного проектирования, пакеты прикладных программ и др. Эти системы характеризуются тем, что диалог ведется в терминах проблемной области и на выходе пользователь получает конечный результат, являющийся целью его общения с программным приложением. Некоторые системы могут работать не только в диалоговом, но и в пакетном режиме. Семантика конечного результата при этом не зависит от используемого режима работы. Диалоговый компонент является надстройкой над прикладной системой и помогает пользователю уточнить постановку проблемной задачи, предоставляя для этого соответствующие лингвистические формы и набор сервисных функций. Диалог в этом случае ведется в терминах диалоговой системы и называется метадиалогом. Используемая терминология практически не зависит от проблемной области. Наличие в прикладной системе paзвитого метадиалога дает возможность пользователю, знакомому только с проблемной областью, получать требуемые результаты без предварительного детального , изучения диалоговой системы. Поэтому доступность и распространенность использования прикладной системы во многом зависят от качества построения диалоговой надстройки.

С учетом наличия двух компонентов в диалоговой системе на рис. 3. представлена обобщенная схема алгоритма диалога с программным приложением.

При этом однократное прохождение по одной из ветвей схемы алгоритма от блока «Начало» до блока «Конец» или до возврат к началу схемы алгоритма будем называть шагом диалога или транзакцией. Шаг диалога характеризуется активным взаимодействием человека с ЭВМ, т. е. в данном случае в ответ на ввод сообщения пользователя после его обработки диалоговой системой выдается выходное сообщение, отражающее состояние системы или диалога. Восприятие системой входного сообщения включает 2 этапа:

синтаксический анализ - проверка соответствия формы, в ко­торой введена информация, разрешенным на данном шаге, диалога шаблонам или правилам ввода-вывода;

семантический анализ - выявление смысла входного сообщения, определение ближайших задач системы и анализ возможности их вы­полнения при данном состоянии процедурной части.

Рассмотренная последовательность начинается с вывода систе­мой выходного сообщения, т.е. инициатором взаимодействия являет­ся система. Помимо данной последовательности известны еще две формы распределения инициативы в диалоге: инициатива, принадле­жащая пользователю (когда пользователь сам управляет работой си­стемы посредством команд и запросов), и смешанная инициатива, предполагающая периодическое перераспределение инициативы с по­мощью управляющих сигналов, с помощью которых пользователь имеет возможность прервать исполнение как процедурной, так и диалого­вой части программы и перевести ЭВМ в состояние ожидания своей команды).

Количество транзакций при работе с диалоговой системой может быть произвольным и зависит от потребностей пользователя и объема обрабатываемой информации, однако, последовательность транзакций всегда фиксирована и определена сценарием диалога, заложенным в алгоритм программы.

По характеру информации, содержащейся во входных и выходных сообщениях, различаются 2 типа диалога:

- управляющий, когда в результате транзакции определяются функции системы и осуществляется управление ее работой (для этой цели используются также и управляющие-сигналы);

- информационный, в процессе которого в систему вводятся дан­ные, требуемые для решения конкретной задачи.

В зависимости от числа пользователей диалоговые системы могут быть однопользовательскими (рассчитанными на одного поль­зователя) и многопользовательскими (с коллективным доступом пользователей к ресурсам системы).

Для реализации транзакций диалога используются следующие формы:

синтаксически ограниченная (меню, запросы с ответом по шаб­лону, запросы с ответом ДА/НЕТ);

директивная (команды);

фразовая (взаимодействие на ограниченном естественном языке);

объектно - ориентированная.

Для более быстрого освоения диалоговой системы пользователю необходимо знать основные этапы диалога и формы его реализации. Наиболее известны в человеко-машинной среде следую типы диалога:

- меню;

- вопросы, требующие ответа ДА/НЕТ;

- шаблон;

- простой запрос;

- команда;

- взаимодействие на естественном языке.

Сценарий взаимодействия

Взаимодействие человека-оператора с ЭВМ обычно подчиняется определенному сценарию диалога. Сценарий диалога представляет собой алгоритм взаи­модействия оператора с программной системой. Его проектируют, исходя из задач, стоящих перед АСОИиУ, характера и функ­ций человека в процессе управления, технических воз­можностей средств отображения информации. Сценарий диалога представляет собой детальное описание диалогового взаимодействия, выраженное в виде структуры диалога, а также его информационной и операционной моделей. Формально сценарий определяется следующим образом:

D = <S, A, C, R. G, I, O>,

где: S - множество состояний; A - множество операций; C=Q U F - множество условий (Q - множество входных условий, F - множество программных условий); R - множество выходных сообщений; G: SxC®S - граф диалога; I:{S®R; SxC®R}- информационная модель диалога; O:{S®A; SxC®A}- операционная модель диалога.

Ведение диалога согласно сценарию называется интерпретацией диалога. Графическое изображение сценария напоминает блок-схему программы на алгоритмическом языке, состоящую из элементов ветвления, ввода вывода сообщений и исполнения операций. Элементарная конструкция такой блок - схемы называется узлом сценария.

При проектировании взаимодействия пользователя с программной системой сценарий диалога является ключевым понятием. Он позволяет формализовать процесс разработки диалогового взаимодействия, а также проводить анализ и оптимизацию процедур общения пользователя с системой. Рассмотрим основную составную часть сценария - структуру диалога, наиболее наглядно отображающую процесс взаимодействия. Структура диалога - это связанная совокупность состояний диалога достижимых в процессе общения пользователя с диалоговой системой. Состояния диалога складываются из трех компонент: формы диалога; совокупности функций системы, предоставляемой пользователю; предыстории диалога. Основное графическое представление структуры диалога - диаграмма состояний - ориентированный взвешенный граф. Каждая вершина графа соответствует определенному состоянию диалога, а дуга определяет смену состояний. Веса вершин и дуг характеризуют содержание диалога: входные и выходные сообщения, исполняемые программные операции и условия. Переход от одной вершины графа диалога к другой соответствует одной транзакции диалога. Произвольная последовательность переходов (путь по графу) образует сеанс общения пользователя с системой. Если не принимать во внимание переходы по ошибкам и петли, то можно выделить три структуры диалога: линейную; древовидную и сетевую (рис 4).

Рисунок 4.

Контрольные вопросы

1. Какие два функциональных компонента выделяют в прикладной диалоговой системе?

2. Что означает термин "транзакция" в диалоговом взаимодействии?

3. Что означает сценарий диалога?

4. Каковы основные структуры диалога?