Введение к работе
Актуальності» темы. В течение последнего десятилетия существенно изменилось отношение к проектированию вычислительных систем. Сегодня успехи разрабатываемых программных продуктов в большей мере стали определяться удобством человеко-машинного взаимодействия, которое обеспечивается пользовательским интерфейсом. Автоматизация практически всех сфер человеческой жизни обусловила необходимость учега человеческого фактора в области компьютерной техники В первую очередь, это связано с появлением массового пользователя программных изделий, не имеющего специальной подготовки. С одной стороны, такому пользователю не может быть предоставлена полная свобода денег-вин, а с другой стороны, с течением времени он может «перерасти» отводимую ему роль ведомого.
Пока пользовательский потенциал был сравнительно небольшим, данную проблему удавалось решить с помощью усредненного проектирования диалоговых интерфейсов, обеспечивающего расширенный вариант шггерактивного взаимодействия, отражающий особенности всех пользователей, при условии ограниченного числа людей, участвующих в эксплуатации. Однако, усредненный интерфейс не может удовлетворить массового пользователя.
Резкое расширение потребителей программных изделий, неоднородных по потребностям и уровню подготовки, не желающих тратить много времени на изучение всех возможностей интерактивного взаимодействия, предоставляемых диалоговой системой, обусловило появление программных систем, поддерживающих гибкий адаптивный интерфейс, подстраивающийся под конкретного пользователя Исследованиями в области адаптивного интерфейсного проектирования занимаются такие отечественные и зарубежные ученые, как А.М Довгялло, М.А.Герасимов, Д.А.Поспелов, Е.Рнч, Д Мэйхыо, Е.Вагнер и др.
Гибкое ині«рфейсное проектирование, возникшее на западе в конце 70-х годов, к сожалению, в нашей стране не пользуется особой популярностью из-за значительной трудоемкости и дороговизны проектов данного плана. Недостаточность научной обоснованности и систематизации существующих в данной области методик и рекомендаций обусловливает ряд недостатков, которыми на сегодняшний день страдает большинство адаптивных систем, а именно: узкую предметную направленность; несопоставимость адаптационных критериев, отбираемых разработчиками в основном на интуитивном уровне; а также недостаточный учет гуманитарных аспектов человеко-машинного взаимодействия.
Цель и задачи работы. Основной целью диссертационной работы является разработка методики проектирования адаптивных интерфейсов, основанной на модели пользователя и модели индивидуальной диалоговой структуры, позволяющих представить данный процесс как последовательную настройку манипули-руемых интерфейсных параметров.
В работе поставлены следующие задачи: 1. Разработать математическую модель пользователя в виде совокупности информации о факторах, описывающих личностные характеристики пользователей адаптивной вычислительной системы. Формализовать понятие пользователь-
ского профиля как реального представления о человеке, полученного на основании модели пользователя.
-
Разработать методику организации процесса интерфейсной адаптации, подразумевающую реализацию серии независимых настроек манипулируемых интерфейсных параметров, формирующих модель индивидуальной диалоговой структуры вычислительной системы.
-
Сформировать обобщенную модель пользователя в виде наращиваемой иерархической сети, а также выделить основные интерфейсные объекты для включения в состав обобщенной модели индивидуальной диалоговой структуры на основании существующего опыта из области разработок адаптивных программных систем.
-
Установить взаимосвязь между факторами, входящими в состав обобщенной модели пользователя, и манипулируемыми параметрами, подверженными интерфейсной настройке.
-
Разработать архитектуру и основные алгоритмы функционирования интеллектуальной системы, предназначенной для подготовки и проведения тестирования пользователей.
-
Сформировать базу знаний интеллектуальной системы, включающей основные соответствия между интерфейсными параметрами и факторами, полученные экспериментальным путем.
-
Реализовав программно разработанные ранее алгоритмы, создать инструментальный комплекс, позволяющий проектировать тестирующие компоненты раз-ліршьіх адаптивных систем.
Методы исследования. В диссертации используются методы факторного анализа, теории алгоритмов, математической статистики, теории множеств и графов, а также методы разработки интеллектуальных систем.
Научная новизна работы. В диссертации получены следующие новые результаты:
предложена формализация модели пользователя и модели индивидуальной диалоговой структуры, введено понятие пользовательского профиля;
выделены основные интерфейсные параметры, а также ряд индивидуальных характеристик пользователя для последующего изучения влияния последних на характер протекания интерактивного взаимодействия; сформированы две наращиваемые иерархические модели;
в ходе серии автоматизированных экспериментов выявлены основные закономерности влияния различных характеристик пользователя на манипулируе-мые интерфейсные параметры, рассчитаны приоритеты;
разработана и предложена комплексная методика организации процесса интерфейсной адаптации;
сформирована архитектура инструментального комплекса, предназначенного для разработки компонент предварительного тестирования адаптивных диалоговых систем;
разработана алгоритмически и реализована программно интеллектуальная
система ISUM, позволяющая создавать с минимальными затратами системы тестирования различной предметной направленности.
Практическая ценность работы. Предложенная в диссертационной работе методика проектирования адаптивных интерфейсов с учетом человеческого фактора, может быть использована при разработке разнообразных экспертных систем, автоматизированных обучающих систем и справочных комплексов, систем интерактивного приобретения знаний, компьютерных средств контроля, и т.д. Она позволяет:
избежать нежелательных временных и денежных затрат, связанных с отбором адаптационных критериев и выделением основных объектов интерфейсной настройки, за счет использования соответствующих обобщенных моделей;
сократить сроки разработки сложных адаптивных систем путем автоматизации процесса проектирования адаптивного взаимодействия, связанного с формированием модели пользователя и организацией процесса интерфейсной настройки;
перейти на, так называемую, безбумажную технологию проектирования различных оболочек тестирования.
К числу имеющихся на сегодняшний день пратспгческих применений диссертационных исследований можно отнесги.
экзаменационный комплекс EXAM (v. 1.0 и v. 1.1), внедренный в Ленинградском институте методов и техники управления,
адаптивную систему обучения английскому языку, разработанную совместно с сотрудниками отдела автоматизации Санкт-Петербургского производственного объединения «Авангард-Светлана-Мультимедиа» и преподавателями кафедры иностранных языков Санкт-Петербургского государственного технического университета (СПбГТУ),
компьютерную презентацию института высокопроизводительных вычислений и баз данных (ИВВиБД), кроме того на web-сервере данного института содержится информация о методике проектирования адаптивных интерфейсов с учетом человеческого фактора.
Актуальность диссертационной работы признана Российским Фондом Фундаментальных Исследований РФФИ (грант 94-01-01679-А), а интеллектуальная система ISUM на Международной конференции «Человеческие факторы компьютерных бизнес применений - 96» была отмечена специальной премией, предоставленной Американским Фондом «The Welles-Johnson Foundation of Maryland»
Апробация работы. Результаты диссертации докладывались на научных семинарах СПбГТУ, ИВВиБД петербургского отделения Российской ассоциации искусственного интеллекта, а также на следующих международных и отечественных конференциях: на научно методической конференции «Высокие интеллектуальные технологии образования и науки» (СПб, 1994-1995-1996); на международной конференции Восток-Запад «Взаимодействие человека с компьютером» -EWHCI (СПб, 1994; Москва, 1995-1996), на международной конференции Восток-Запад «Компьютерные технологии в образовании» - EW-ED'94 (Ялта, 1994); на Российской научно-технической конференции «Инновационные наукоемкие тех-
пологий для России» (СПб, 1995); на IV международной конференции «Региональная информатика - 95» (СПб, 1995); на Международном семинаре по компьютерной лингвистике и ее приложениям «Диалог - 95» (Казань, 1995), на V национальной конференции «Искусственный интеллект - 96» (Казань, 1996); на VI Международной конференции «ЗНАНИЕ-ДИАЛОГ-РЕШЕНИЕ» KDS'97 (Ялта, 1997), на научно-технической конференции «Фундаментальные исследования в технических университетах» (СПб, 1997).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано в общей сложности 17 работ, в том числе 6 на английском языке и б без соавторов.
Структура и объем работы. Диссертация содержит 132 страницы основного текста, 43 рисунка, 39 таблиц и состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 122 наименований и четырех приложений.
