ЧЕЛОВЕЧЕСКИЙ ФАКТОР

Принципы разработки диалога

В течение прошедших лет в ряде технических отчетов, жур­нальных статей и книг предлагались основополагающие идеи ло организации диалогов с ЭВМ. Несмотря на то что эти принципы могли бы быть полезны при формулировании требо­ваний к интерфейсам [135], чаще их используют для улучше­ния качества проектов интерфейсов, созданных на начальных этапах работы. Например, в работе [145] обобщены основные положения, связанные с размещением буквенно-цифровой ин­формации на экране терминала. Главное внимание уделено факторам плотности размещения информации в целом, локаль­ной плотности размещения, группированию и расположению частей внутри сложных изображений, предложены методики количественного измерения этих факторов. Эти методики изме­рений, базирующиеся на эмпирически выведенных принципах диалога, позволяют разработчику оценивать структуру бук­венно-цифрового изображения, предлагаемого для интерфейса человек — ЭВМ, до его окончательного создания.

В работе [157] собрано свыше 500 рекомендаций по про­Ектированию диалога из 16 источников, перечисленных в табл. 2.3. Они не охватывают вопросы разработки аппарат­ной части ЭВМ и рабочего места пользователя. Цель авто­ров состоит лишь в концентрации основных принципов проек­Тирования диалога, разбросанных по многим публикациям, в одном месте ради упорядочения исследований, связанных с практической проверкой этих принципов. Поскольку упомяну­тая работа не является справочным руководством для проек­тировщиков интерфейса, в ней не приводятся оценки рассмат­риваемых положений и нет ни предметного указателя, ни пе­Рекрестных ссылок.

Очевидно, что, приступая к разработке конкретного интер­фейса человек — ЭВМ, проектировщик должен учитывать спе­цифику задач, решаемых его диалоговой системой, и катего - рию возможных пользователей. В случае несовместимых поло­жений проектировщику следует выделить те из них, которых он будет придерживаться, пока с помощью исследования не удастся разрешить эту проблему и установить сферу примене­ния Для каждого принципа.

Классификационная схема

Так как основные принципы проектирования в некоторой сте­пени перекрываются, для них были предложены различные классификационные схемы. Схема, используемая в работе [157], состоит из шести основных разделов: организация дан­ных, режимы диалогов, устройство ввода, организация обрат­ной связи и исправления ошибок, защита данных и предотвра­щения аварийных ситуаций, многопользовательский режим ра­боты. Тематический рубрикатор, представленный в табл. 2.4, отражает разнообразную информацию, необходимую при раз­работке качественного человеко-машинного интерфейса, и по­казывает важность обеспечения проектировщика средствами получения этой информации при внедрении указанных прин­ципов.

Организация данных связана с упорядочением информации на экране дисплея при работе в интерактивном режиме. Не­смотря на растущий интерес к применению речевого вывода в работе [157], проблема формирования звуковой информации не рассматривается. Основные обсуждаемые вопросы включа­ют методы кодирования визуальных данных, управления объ­емом или плотностью изображения информации, использования маркировок для упорядочения данных, различные способы форматирования изображения и общие вопросы расположения информации на экране дисплея. Дополнительные проблемы, связанные с системами кодирования данных в диалогах чело­век— ЭВМ, обсуждаются в работах [105, 7, 48, 49, 88, 110, 100], где читателю предлагается некоторая дополнительная информация по использованию графического ввода — вывода. В работах [132, 134] рассматриваются вопросы синтезирования речевого вывода.

Как показано в табл. 2.4 [157], организация диалогового режима предполагает шесть основных типов взаимодействия, включающих режим ввода посредством заполнения форм, ма­шинный запрос, выбор из меню, командные языки, формальные языки запросов и ограниченный естественный язык (использо­вание последнего рассматривается ниже в данной главе).

Первые три диалоговых режима управляются главным обра­зом ЭВМ, в то время как три последних — пользователем. Коммуникационные системы, предоставляющие равные права в ведении диалога и пользователю, и машине, до сих пор не

Таблица 2.4. Классификационная схема для выбора свойств проектируемого диалога [137]

1. Организация данных

1.1. Кодирование информации ІЛ. Іі. Коды цвета

1,1.2» Коды формы

ІЛ. З. Коды выделения мерцаиием

1.1.4. Коды яркости

1.1.5. Коды буквенно-цифровых символов

1.2. Плотность размещения информации

1.3. Идентификационные метки

1.4. Форматные характеристики,1.4.1. Форма курсора

I. 4.2. Табличные данные

II. 4.3. Графика

Clu4.4. Текстовые данные

1.4.5. Числовые данные

1.4.6. Буквенно-цифровые данные

1.5. Размещение информации на экране

2. Диалоговые режимы

2.0. Выбор режима диалога

2Л. Режим ввода посредством заполнения форм

2.1.1. Значения, принимаемые по умолчанию 2J1.2. Организация обратной связи

В. ІІ. З. Размещение данных на экране 2Л.4. Процедуры ввода данных 2Л.5. Управление перемещением курсора 2J2. Формирование запросов к ЭВМ 2.3. Выбор из меню

2.3.2. Коды выбираемых позиций 23.2.1. Буквенные коды

2 З.2.Й. Цифровые коды 2.3.2.3. Графические символы 2.3.2 4 Мнемонические коды 213 3. Расположение меню 2.3.4. Содержание меню!2.3.5i. Последовательность операций Й.4. Командные языки 2.4.1 Внутренняя структура команд 24.2. Список команд 2 4.2Л. Аббревиатуры 2.4.2.Й. Форматы аргументов 2 4.2 3. Разделители/ограничители

2.4.3. Значения формальных параметров команд, принимаемые по умол­Чанию

2.4.4. Редактирование команд

2 4.5. Дополнительные средства пользователя 2 4 5.1. Пакетирование команд 2 4 5J2. Макросредства

2.4 5.3. Команды непосредственного исполнения 2 4.6. Действие команд 2^4.7. Системные блокировки 2.4 8. Специальные операции 25. Формальные языки запросов 2 6 Ограниченный естественный язык

3. Устройства ввода

3.0. Процедуры ввода данных

3.1. Выбор устройства ввода

Продолжение*

3.2. Типы клавиатуры 3.2.1. Специальные функциональные клавиши 3.2J2. Управление курсором 3w3. Указательные устройства

3.4. Устройства непрерывного ввода

3.5. Графические планшеты

3.6. Анализаторы речи

4. Обратная связь и исправление ошибок 4.К Обратная связь

4.1.1. Сообщения о текущем состоянии

4.L2. Сообщения об ошибках

4„1.3» Вывод данных Иаі печатающее устройство

4.2. Исправление ошибок

4-2.il. Оперативное исправление ошибок

4J2.2. Процедуры исправления ошибок пользователем

4.2.3. Процедуры автоматического выявления ошибок

4.2.4. Автоматическое исправление ошибок 4.2i.5. Пакетирование команд

4.3. Контроль со стороны пользователя

4.4. Консультативная помощь пользователю и документирование системш

4.4.1. Автономная документация

4.4.2. Встроенная, оперативно доступная документация, включенная в си­стему

4.5. Вспомогательные машинные средства 4.5Л. Средства отладки

4.5.2. Средства поддержки принятия решений 4.5 3. Средства графического ввода

5. Защита данных и предотвращение аварийных ситуаций

5.1. Отмена команд

5.2. Контроль за непонятными и разрушительными действиями

5.3. Контроль за последовательностью команд 5>.4. Системные отказы

6. Многопользовательский режим

6.1. Разграничение вводимых и выводимых сообщений по отдельным поль­зователям 6J2. Независимые рабочие области 6.3. Протоколирование обмена сообщениями

Заимствовано из Human Factors Review, 1984, с. 172. Copyright © 1984 The Human Factors Society, Inc. (Печатается с разрешения.)

Нашлн широкого применения, и практически ни В ОДНОМ из: Источников не указаны принципы их оптимальной организа­ции [38].

Режим форматированного ввода посредством заполнения? форм является структурно организованным диалоговым режи­мом, в котором пользователь последовательно заполняет обо­значенные пустые места на экране дисплея. Подробное рас­смотрение этого типа взаимодействия включает в себя уста­новление значений полей данных, принимаемых по умолчанию, организацию обратной связи с пользователем, рациональное размещение информации на экране, формирование процедур.

Ввода данных и управления перемещением курсора. Диалого­вый режим формирования запроса под управлением ЭВМ представляет собой взаимодействие, при котором ЭВМ высве­чивает на экране дисплея вопросы для пользователя. Он Ис­пользуется главным образом в случаях, когда типы вводимых данных заранее известны, а их порядок фиксирован. В этом режиме, удобном для начинающих пользователей, работа ЭВМ характеризуется быстрой реакцией.

Выбор из меню является типом структурно организованно­го диалога, когда пользователь должен выбирать из множест­ва предложенных ему вариантов ответа. Проблемы разработ­ки этого режима включают рациональное упорядочение пози­ций меню, установление правил отметки выбранного варианта, пространственное расположение меню и его компонентов, со­держание меню и правила управления диалогом. Режим командного языка позволяет пользователю «общаться» с ма­шиной, задавая ей конкретные команды на выполнение раз­личных задач н функций. Обсуждаемые в связи с этим типом взаимодействия вопросы включают установление набора и внутренней структуры команд, значений их параметров, прини­маемых по умолчанию, проблемы редактирования, организа­цию управления процессом, выполнение команд со стороны пользователя и фактическое выполнение команд машиной, бло­кировку системой действий пользователя по вводу данных и разработку системы команд специального назначения. Фор­мальные языки запросов подразумевают набор семантических и лексических правил, с помощью которых пользователь мо­жет сформировать запрос на получение информации из базы данных. Ограниченный естественный язык является наименее структурированным режимом диалога и используется в каче­стве гибкого метода формирования запроса к базе данных. Несмотря на то что при этом используются команды, похожие на обычные предложения, размер словаря и используемый син­таксис могут быть существенно ограниченными.

При разработке интерфейса необходимо определить аппа­ратуру и устройства, с помощью которых пользователь будет вести диалог, а также предусмотреть возможность их исполь­зования. Основные положения, представленные в соответству­ющем разделе работы [157], связаны с выбором устройств ввода данных; использованием клавиатуры со специальными функциональными клавишами и клавишами управления кур­сором; организацией ввода с применением указательных уст­ройств (например, светового пера) или с использованием сен­сорной клавиатуры; непрерывным вводом координатных дан­ных с помощью шарового манипулятора или управляющей ру­коятки; выбором графических планшетов, а также организа - дней речевого ввода. Все эти вопросы подробно обсуждаются в гл. 3.

Для организации обратной связи и исправления ошибок необходимы рассмотрение вопросов вывода машинных сооб­щений пользователю, разработка процедур исправления оши­бок, управление пользователем последовательностью выпол­няемых операций, документация, справочные и обучающие си­стемы. Обеспечиваемая машиной информационная обратна» связь включает сообщения о текущем состоянии, об ошибках и может предусматривать вывод на печатающее устройство - Исправление ошибок связано с процедурами их коррекции пользователем, машинным контролем операций, автоматиче­ским исправлением обнаруженных ошибок и пакетированием1 команд. Рассматриваются основные правила для определения* оптимального уровня, объема и способа управления обратной связью и сообщениями об ошибках. Далее внимание разра­ботчика акцентируется на составлении документации для ра­боты в оперативном и асинхронном режимах, а также на кон­сультативной информации, используемой для усиления обрат­ной связи и контроля над ошибками (в гл. 5 проведено по­дробное рассмотрение особенностей документирования систем программного обеспечения). И наконец, представлены основ­ные положения по средствам автоматизации для отладки про­грамм, принятия решений и графического ввода. Возможности- автоматизации проектирования интерфейса человек — ЭВМ рассматриваются ниже в данной главе.

Основные принципы проектирования диалога в отношении обеспечения защиты данных от несанкционированного досту­па или уничтожения связаны с предотвращением аварийных ситуаций, таких, как непреднамеренное уничтожение файла1 или преждевременное прекращение сеанса работы с системой. Вопросы, рассматриваемые в этом разделе, относятся к мето­дам прерывания ввода данных и последовательностей команд, организации требований на подтверждение запросов при не­однозначных и разрушающих действиях и обработке аварий­ных ситуаций.

Заключительная часть работы [157] посвящена интерфей­сам систем, в которых множество пользователей обращаются к одним и тем же командам или к общей базе данных. Несмот­ря на то что большинство работ по человеко-машинным ин­терфейсам посвящено диалогу между машиной и отдельным - пользователем, ряд принципов был предложен и для много­пользовательского режима. Основные вопросы этой прикладной области включают проблему разграничения сообщений и вво­дов, относящихся к разным пользователям, организацию рабо - ты с курсором на многопользовательских дисплеях и протоко­лирование сообщений, которыми обмениваются пользователи-

Ограничения, связанные с применением основных принципов

Несмотря на то что проблемы проектирования интерфейса человек — ЭВМ, рассмотренные и обобщенные в работе [157] и в других исследованиях, относятся в основном к диалогам с буквенно-цифровой формой представления информации, не­которое внимание было уделено и диалогам с применением графического материала. Практически не рассматривались принципы разработки «интеллектуальных» систем, основанных на использовании продукционных правил или иных методов - искусственного интеллекта. Очевидно, что необходимо расши­рять «базу данных» диалоговых принципов применительно к этой области.

В настоящее время существует, безусловно, обширная ба­за данных по принципам проектирования диалоговых интер­фейсов человек — ЭВМ, и, несомненно, она будет быстро рас­ширяться с ростом интереса к вопросам эргономики в этой об­ласти. К сожалению, многие из рассматриваемых принципов проектирования диалоговых систем приводятся безотноситель­но к конкретным ситуациям, в которых они исследовались. Ав­тор работы [85] предполагает, что заметная противоречивость различных рекомендаций фактически означает их возможную применимость в различных условиях.

Автор статьи [91] перечисляет основные принципы разра­ботки человеко-машинного интерфейса, к которым относятся: 1) описание требований, предъявляемых к аппаратной части и программному обеспечению; 2) различные способы обеспече­ния требуемых параметров; 3) задание допустимых пределов; для значений параметров; 4) оценку ожидаемой эффективно­сти работы оператора; 5) оценку возможных колебаний эф­фективности; 6) оценивание преимуществ, извлекаемых из реа­лизации требуемых свойств; 7) определение издержек в слу­чае невозможности обеспечения требуемых характеристик и 8) учет практических соображений по затратам и эффекту, связанных с достижением требуемых характеристик. К сожа­лению, большинство основных принципов, используемых в на­стоящее время, сводится лишь к описанию требований, и, со­гласно [91], проектировщик может не знать, каким образом ему следует учитывать поведенческий фактор при разработке - интерфейса.

Даже если бы имелась приемлемая и непротиворечивая ба­за данных основных принципов проектирования, остается про­блема доведения этой информации до разработчика. Обычный способ изложения основных принципов проектирования диало­га состоит просто в их сведении в справочник без каких-либо изменений, кроме, быть может, алфавитного указателя и оглавления. Путем опроса пользователей проведена [137] оценка полезности справочника по принципам проектирования диалога. Вследствие сложности и частичного перекрытия со­держания любой приемлемой базы данных структурная орга­низация справочников и процедуры поиска нужных принци­пов могут оказаться трудно реализуемыми. Поэтому следует рассмотреть различные формы автоматизации работы с таким справочником. Автоматизация в простейшей форме может сводиться к поисковым процедурам в древовидных структурах даннь х, но может основываться и на сложных логических правилах вывода, помогающих в принятии решений.

Как показано на рис. 2.3, процесс автоматизации разработ­ки диалогового интерфейса может быть представлен в виде трех последовательных основных этапов. Во-первых, должна быть создана машинная база данных, содержащая исчерпы­вающий набор принципов проектирования, выведенных эмпи­рическим путем. Очевидно, что эта база данных будет посто­янно обновляться на основании результатов дополнительных исследований. Во-вторых, должны быть разработаны процеду­ры оперативного доступа к записям базы данных для опреде­ления принципов проектирования, применимых к заданным условиям. В-третьих, может оказаться полезной разработка программы для автоматизации процедуры окончательного вы­бора подмножества принципов проектирования для имеющейся, задачи. Системы логического вывода, основанные на продук­ционных правилах, могут быть разработаны для контроля за согласованностью принимаемых правил с условиями кон­кретных прикладных задач. Это гарантирует выбор подходя­щего множества правил и возможности правильного проекти­рования на их основе требуемого интерфейса. Инструменталь­ные средства для разработки диалогового интерфейса описы­ваются в разделах, посвященных итеративному характеру - проектирования и возможностям быстрой разработки прототи­пов.

Простое применение принципов диалогового проектирова­ния еще не гарантирует надлежащего интерфейса человек — ЭВМ ©следствие влияния различных факторов и неодинаковой применимости принципов к различным отдельным случаям. По­этому необходимо оценивание результатов проектирования с привлечением конечных пользователей. Тем й? менее приме­нение принципов диалогового проектирования улучшает пер­воначальный проект интерфейса, что в конечном итоге снижа­ет количество итеративных циклов в процессе проектирования.