Человеко-ориентированные вычисления
Проектирование, разработка и внедрение смешанных человеко-машинных систем

Человеко-ориентированные вычисления ( HCC ) изучают проектирование, разработку и развертывание смешанных человеко-компьютерных систем. Они возникли из конвергенции нескольких дисциплин, которые занимаются как пониманием людей, так и проектированием вычислительных артефактов. [1] Человеко-ориентированные вычисления тесно связаны с взаимодействием человека и компьютера и информационной наукой . Человеко-ориентированные вычисления обычно связаны с системами и практиками использования технологий, в то время как взаимодействие человека и компьютера больше сосредоточено на эргономике и удобстве использования вычислительных артефактов, а информационная наука сосредоточена на практиках, связанных со сбором, обработкой и использованием информации .

Исследователи и практики человеко-центрированной вычислительной техники обычно приходят из одной или нескольких дисциплин, таких как компьютерные науки , человеческие факторы , социология , психология , когнитивная наука , антропология , коммуникационные исследования , графический дизайн и промышленный дизайн . Некоторые исследователи фокусируются на понимании людей, как личностей, так и социальных групп, фокусируясь на способах, которыми люди принимают и организуют свою жизнь вокруг вычислительных технологий. Другие фокусируются на проектировании и разработке новых вычислительных артефактов.

Обзор

Объем

HCC стремится преодолеть существующие разрывы между различными дисциплинами, связанными с проектированием и реализацией вычислительных систем, поддерживающих деятельность человека. [1] Между тем, это набор методологий, которые применяются в любой области, использующей компьютеры в приложениях, в которых люди напрямую взаимодействуют с устройствами или системами, использующими компьютерные технологии.

HCC содействует проектированию эффективных компьютерных систем, которые учитывают личные, социальные и культурные аспекты, и решает такие вопросы, как информационный дизайн, взаимодействие человека с информацией , взаимодействие человека с компьютером, взаимодействие человека с человеком, а также отношения между вычислительными технологиями и искусством, социальными и культурными вопросами. [1]

темы HCC

Национальный научный фонд (NSF) определяет трехмерное исследование как «трехмерное пространство, включающее человека, компьютер и окружающую среду». [2] Согласно NSF, человеческое измерение варьируется от исследований, которые поддерживают индивидуальные потребности, через команды как целевые группы, до общества как неструктурированной совокупности связанных людей. Компьютерное измерение варьируется от стационарных вычислительных устройств, через мобильные устройства, до вычислительных систем визуальных/аудиоустройств, которые встроены в окружающую физическую среду. Окружающее измерение варьируется от дискретных физических вычислительных устройств, через системы смешанной реальности, до иммерсивных виртуальных сред. [2] Некоторые примеры тем в этой области перечислены ниже.

Список тем в области HCC

  • Решение проблем в распределенных средах, включая информационные системы на базе Интернета, сети, сенсорные информационные сети, а также мобильные и носимые информационные устройства.
  • Мультимедийные и многомодальные интерфейсы, в которых люди и машины используют комбинации речи, текста, графики, жестов, движений, прикосновений, звука и т. д. для общения друг с другом.
  • Интеллектуальные интерфейсы и моделирование пользователей, визуализация информации и адаптация контента для учета различных возможностей отображения, модальностей, пропускной способности и задержки.
  • Многоагентные системы, которые контролируют и координируют действия, а также решают сложные проблемы в распределенных средах в самых разных областях, таких как группы реагирования на стихийные бедствия, электронная коммерция, образование и успешное старение.
  • Модели эффективного компьютерно-опосредованного взаимодействия человека с людьми в условиях различных ограничений (например, видеоконференции, совместная работа в сетях с высокой и низкой пропускной способностью и т. д.).
  • Определение семантических структур мультимедийной информации для поддержки кросс-модального ввода и вывода.
  • Конкретные решения для удовлетворения особых потребностей отдельных сообществ.
  • Системы сотрудничества, которые обеспечивают наукоемкое и динамичное взаимодействие для инноваций и генерации знаний вне организационных и национальных границ, а также в профессиональных областях.
  • Новые методы поддержки и улучшения социального взаимодействия, включая такие инновационные идеи, как социальная ортопедия, аффективные вычисления и захват опыта.
  • Исследования того, как социальные организации, такие как государственные учреждения или корпорации, реагируют на внедрение новых информационных технологий и формируют его, особенно с целью улучшения научного понимания и технического проектирования.
  • Взаимодействие человека и компьютера, основанное на знаниях, которое использует онтологии для устранения семантических неоднозначностей между пониманием человеком и компьютером взаимного поведения [3]
  • Человекоцентрическая семантическая мера связи, которая использует человеческие возможности для измерения семантической связи между двумя концепциями [4]

Системы, ориентированные на человека

Системы, ориентированные на человека ( HCS ), — это системы, разработанные для вычислений, ориентированных на человека. Этот подход был разработан Майком Кули в его книге «Архитектор или пчела?» [5], опираясь на его опыт работы с планом Лукаса . HCS фокусируется на проектировании интерактивных систем, поскольку они связаны с деятельностью человека. [6] По словам Клинга и др., Комитет по вычислениям, информации и коммуникациям Национального совета по науке и технологиям определил системы, ориентированные на человека, или HCS, как один из пяти компонентов Программы высокопроизводительных вычислений. [7] Системы, ориентированные на человека, можно отнести к автоматизации, ориентированной на человека. По словам Клинга и др., HCS относится к «системам, которые:

  1. на основе анализа человеческих задач система помогает
  2. контролируется на предмет эффективности с точки зрения пользы для человека
  3. построенный с учетом человеческих навыков и
  4. легко адаптируется к изменяющимся потребностям человека." [7]

Кроме того, Клинг и др. определяют четыре измерения человекоцентричности, которые следует учитывать при классификации системы: системы, ориентированные на человека, должны анализировать сложность целевой социальной организации и разнообразные социальные единицы, которые структурируют работу и информацию; человекоцентричность является не атрибутом систем, а процессом, в котором группа заинтересованных сторон конкретной системы помогает оценивать выгоду от системы; базовая архитектура системы должна отражать реалистичные отношения между людьми и машинами; цель и аудитория, для которой разработана система, должны быть явной частью проектирования, оценки и использования системы. [7]

Взаимодействие человека и компьютера

В области взаимодействия человека с компьютером (HCI) обычно используется термин «ориентированный на пользователя». Основное внимание в этом подходе уделяется тщательному пониманию и удовлетворению потребностей пользователя для управления процессом проектирования. Однако ориентированные на человека вычисления (HCC) выходят за рамки традиционных областей, таких как проектирование удобства использования , взаимодействие человека с компьютером и человеческие факторы, которые в основном имеют дело с пользовательскими интерфейсами и взаимодействиями. Эксперты определяют HCC как дисциплину, которая интегрирует такие дисциплины, как науки об обучении, социальные науки , когнитивные науки и интеллектуальные системы, более широко по сравнению с традиционными практиками HCI.

Концепция человеко-центрированных вычислений (HCC) рассматривается как существенный аспект в области компьютерных исследований, выходящий за рамки просто подвида дисциплины компьютерной науки. Перспектива HCC признает, что «вычисления» охватывают осязаемые технологии, которые позволяют выполнять разнообразные задачи, а также оказывают значительное социальное и экономическое влияние.

Кроме того, Дертузос подробно рассказывает о том, как HCC выходит за рамки простого создания интерфейсов, в которых пользователям легко ориентироваться, стратегически внедряя пять технологий: естественное взаимодействие, автоматизацию, персонализированный поиск информации, возможности совместной работы и настройку.

Хотя сфера применения HCC обширна, предлагается выделить три основных фактора, которые составят основу процессов проектирования систем и алгоритмов HCC:

  1. Социальные и культурные соображения.
  2. Прямое увеличение и/или учет человеческих способностей.
  3. Ключевой особенностью является адаптивность.

Ожидается, что соблюдение этих факторов при проектировании систем и алгоритмов для приложений HCC обеспечит такие качества, как:

  1. Ответные действия, соответствующие социальному и культурному контексту развертывания.
  2. Интеграция входных данных от различных датчиков с передачей данных через различные носители информации в качестве выходных данных.
  3. Доступность для самых разных категорий лиц.

Деятельность, ориентированная на человека, в сфере мультимедиа

Визуализация дизайна Wikimania, ориентированного на человека, созданная Myriapoda .

Деятельность , ориентированная на человека в сфере мультимедиа , или HCM , можно рассматривать следующим образом: [8] производство медиа, аннотирование, организация, архивирование, поиск, обмен, анализ и коммуникация, которые можно объединить в три области: производство, анализ и взаимодействие.

Мультимедийная продукция

Мультимедийное производство — это человеческая задача создания медиа. [9] Например, фотографирование, запись аудио, ремиксы и т. д. Все аспекты медиапроизводства должны напрямую вовлекать людей в HCM. Существует две основные характеристики мультимедийного производства. Первая — культура и социальные факторы. Системы производства HCM должны учитывать культурные различия и разрабатываться в соответствии с культурой, в которой они будут развернуты. Вторая — учитывать человеческие способности. Участники, участвующие в производстве HCM, должны иметь возможность выполнять действия в процессе производства. Область мультимедиа в человеко-ориентированных мультимедиа (HCM) посвящена созданию и развитию различных форм медиа, включая фотографию, аудиозапись и ремиксы. Что отличает HCM, так это акцент на активном участии человека на протяжении всего процесса производства. Это означает, что необходимо учитывать культурные различия, чтобы адаптировать системы HCM в соответствии с конкретными культурными контекстами. Кроме того, ключевым фактором достижения успеха в производстве HCM является признание и эффективное использование человеческих возможностей; это обеспечивает активное участие и эффективное завершение всех производственных мероприятий.

Мультимедийный анализ

Мультимедийный анализ можно рассматривать как тип приложений HCM, который представляет собой автоматический анализ человеческой деятельности и социального поведения в целом. Существует широкая область потенциально релевантных применений от облегчения и улучшения человеческих коммуникаций до обеспечения улучшенного доступа к информации и ее поиска в профессиональных, развлекательных и личных областях. Область мультимедийного анализа в ориентированных на человека мультимедиа (HCM) включает в себя автоматический анализ человеческой деятельности и социального поведения. Эта область применения охватывает широкий спектр областей, включая улучшение коммуникации между людьми и улучшение доступа к информации в профессиональных, развлекательных и личных контекстах. Возможности использования мультимедийного анализа обширны, поскольку он выходит за рамки простой категоризации для достижения тонкого понимания человеческого поведения. Таким образом, функциональные возможности системы могут быть улучшены, предоставляя пользователям улучшенный опыт.

Мультимедийное взаимодействие

Мультимедийное взаимодействие можно рассматривать как область интерактивной деятельности HCM. Крайне важно понимать, как люди взаимодействуют друг с другом и почему, чтобы мы могли создавать системы для облегчения такого общения и чтобы люди могли взаимодействовать с компьютерами естественным образом. Для достижения естественного взаимодействия культурные различия и социальный контекст являются основными факторами, которые следует учитывать из-за потенциально разного культурного происхождения. Например, вот несколько примеров: общение лицом к лицу, когда взаимодействие физически локализовано и происходит в реальном времени; общение, опосредованное компьютером в реальном времени, когда взаимодействие физически удалено, но остается в реальном времени; и общение, опосредованное компьютером не в реальном времени, такое как мгновенные SMS, электронная почта и т. д.

Процесс проектирования, ориентированный на человека

Процесс проектирования, ориентированный на человека, — это метод решения проблем, используемый в дизайне. Процесс включает, во-первых, сопереживание пользователю, чтобы узнать о целевой аудитории продукта и понять ее потребности. Затем сопереживание приведет к исследованию и заданию целевой аудитории конкретных вопросов, чтобы лучше понять ее цели для данного продукта. Этот этап исследования может также включать анализ конкурентов , чтобы найти больше возможностей дизайна на рынке продукта. После того, как дизайнер соберет данные о пользователе и рынке для своего дизайна продукта, он перейдет к этапу формирования идей , на котором он проведет мозговой штурм дизайнерских решений с помощью эскизов и каркасов. Каркас — это цифровая или физическая иллюстрация пользовательского интерфейса, фокусирующаяся на информационной архитектуре, распределении пространства и функциональности контента. Следовательно, каркас обычно не имеет никаких цветов или графики и фокусируется только на предполагаемых функциях интерфейса. [10]

Чтобы завершить процесс проектирования, ориентированного на человека, есть два последних шага. После каркасного проектирования или создания эскизов дизайнер обычно превращает свои бумажные эскизы или каркасы низкой точности в прототипы высокой точности . Прототипирование позволяет дизайнеру глубже изучить свои дизайнерские идеи и сосредоточиться на общей концепции дизайна. [10] Высокая точность означает, что прототип является интерактивным или «кликабельным» и имитирует реальное приложение. [11] После создания этого прототипа высокой точности своего дизайна дизайнер может провести тестирование удобства использования . Это включает в себя сбор участников, представляющих целевую аудиторию продукта, и их прохождение через прототип, как если бы они использовали настоящий продукт. Цель тестирования удобства использования — выявить любые проблемы с дизайном, которые необходимо улучшить, и проанализировать, как реальные пользователи будут взаимодействовать с продуктом. [12] Для проведения эффективного теста удобства использования крайне важно делать заметки о поведении и решениях пользователей, а также заставлять пользователя думать вслух во время использования прототипа.

Карьера

Академические программы

Поскольку человеко-ориентированные вычисления становятся все более популярными, многие университеты создали специальные программы для исследований и изучения HCC как для аспирантов, так и для студентов бакалавриата.

Дизайнер пользовательского интерфейса

Дизайнер пользовательского интерфейса — это человек, который обычно имеет соответствующую степень или высокий уровень знаний не только по технологиям , когнитивной науке , взаимодействию человека с компьютером , наукам об обучении , но также по психологии и социологии . Дизайнер пользовательского интерфейса разрабатывает и применяет методологии проектирования, ориентированные на пользователя , и гибкие процессы разработки, которые включают рассмотрение общего удобства использования интерактивных программных приложений, подчеркивая проектирование взаимодействия и разработку интерфейса.

Информационный архитектор (ИА)

Информационные архитекторы в основном работают над пониманием потребностей пользователей и бизнеса, чтобы организовать информацию для наилучшего удовлетворения этих потребностей. В частности, информационные архитекторы часто выступают в качестве ключевого моста между технической и творческой разработкой в ​​проектной группе. Области интересов в IA включают схемы поиска, метаданные и таксономию. [13]

Проекты

Отделение вычислительных наук НАСА/Эймса

Проект Марса НАСА

Группа вычислений, ориентированных на человека (HCC) в Отделе вычислительных наук НАСА/Эймса проводит исследования в Хоутоне в рамках проекта Хотон-Марс (HMP), чтобы с помощью аналогового исследования определить, как мы будем жить и работать на Марсе. [14]

  1. Эксперименты по полевой робототехнике HMP/Carnegie Mellon University (CMU) — HCC сотрудничает с исследователями в рамках исследовательской программы по полевой робототехнике HMP/CMU в Хотоне, чтобы определить возможности для роботов, помогающих ученым. Исследователи в этом проекте провели параллельное исследование, документирующее работу во время траверсов. Был создан модуль моделирования с использованием инструмента, представляющего людей, их инструменты и их рабочую среду, который будет служить частичным контроллером для робота, помогающего ученым в полевых работах на Марсе. Когда дело доходит до учета человека, вычислений и окружающей среды, теория и методы в области HCC будут руководящими принципами.
  2. Этнография исследования космоса человеком — лаборатория HCC проводит этнографическое исследование научной полевой работы, охватывающее все аспекты жизни ученого в этой области. Это исследование включает наблюдение в качестве участников в Хотоне и написание опыта лаборатории HCC. Затем лаборатория HCC ищет закономерности в том, как люди организуют свое время, пространство и объекты, и как они взаимодействуют друг с другом для достижения своих целей. В этом исследовании лаборатория HCC фокусируется на обучении и концептуальных изменениях.

Центр когнитивных повсеместных вычислений (CUbiC) в Университете штата Аризона

Устройство Note-Taker с первоначальным изобретателем Дэвидом Хейденом

Основываясь на принципах человеко-ориентированных вычислений, Центр когнитивных повсеместных вычислений (CUbiC) [15] в Университете штата Аризона разрабатывает вспомогательные, реабилитационные и медицинские приложения. Основанный Сетураманом Панчанатаном в 2001 году, исследования CUbiC охватывают три основные области мультимедийных вычислений: восприятие и обработка, распознавание и обучение, а также взаимодействие и доставка. CUbiC делает акцент на трансдисциплинарных исследованиях и помещает людей в центр проектирования и разработки технологий. Примерами таких технологий являются Note-Taker [16] — устройство, предназначенное для помощи учащимся с плохим зрением в следовании инструкциям в классе и ведении записей, и VibroGlove [17] , которая передает выражения лица с помощью тактильной обратной связи людям с нарушениями зрения.

В 2016 году исследователи CUbiC представили «Лично-ориентированные мультимедийные вычисления» [18] , новую парадигму, смежную с HCC, которая направлена ​​на понимание потребностей, предпочтений и манер пользователя, включая когнитивные способности и навыки для разработки эгоцентричных технологий. Личностно-ориентированные мультимедийные вычисления подчеркивают аспекты анализа мультимедиа и взаимодействия HCC для создания технологий, которые могут адаптироваться к новым пользователям, несмотря на то, что они разработаны для отдельного человека.

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ abc Алехандро Хаймес; Даниэль Гатика-Перес; Нику Себе; Томас С. Хуан (20 ноября 2007 г.). «Вычислительная техника, ориентированная на человека: на пути к революции в человеке». Computer . 40 (5): 30–34 . doi :10.1109/MC.2007.169. S2CID  2180344.
  2. ^ ab "US NSF - CISE - IIS". www.nsf.gov . Получено 17 апреля 2015 г. .
  3. ^ Донг, Хай, Хуссейн, Фарух и Чанг, Элизабет (2010). «Семантическая сервисная платформа, ориентированная на человека, для среды цифровых экосистем». World Wide Web . 13 ( 1–2 ): 75–103 . doi :10.1007/s11280-009-0081-5. hdl : 20.500.11937/29660 . S2CID  10746264.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  4. ^ Донг, Хай, Хуссейн, Фарух, Чанг, Элизабет (2013). "UCOSAIS: Структура для ориентированного на пользователя поиска информации о рекламе онлайн-услуг". UCOSAIS: Структура для ориентированного на пользователя поиска информации о рекламе онлайн-услуг, Web Information Systems Engineering – WISE 2013. Lecture Notes in Computer Science. Vol. 8180. Springer-Verlag Berlin Heidelberg. pp.  267– 276. doi :10.1007/978-3-642-41230-1_23. ISBN 978-3-642-41229-5.{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  5. ^ http://www.spokesmanbooks.com/Spokesman/PDF/131OGrady.pdf | Архитектор или пчела? Человеческая цена технологий
  6. ^ Communications, Texas. "Системы, ориентированные на человека | Научные области | Исследования | Компьютерные науки и инженерия | Инженерный колледж". engineering.tamu.edu . Архивировано из оригинала 17 апреля 2015 г. . Получено 17 апреля 2015 г. .
  7. ^ abc "Системы, ориентированные на человека, в перспективе организационной и социальной информатики" (PDF) . philfeldman.com . Получено 17 апреля 2015 г. .
  8. ^ Jaimes, A. (2006). «Человекоцентрированные мультимедиа: культура, развертывание и доступ». IEEE MultiMedia . 13 (1): 12– 19. doi :10.1109/MMUL.2006.8. S2CID  8169985.
  9. ^ Хаймес, Алехандро; Себе, Нику; Гатика-Перес, Даниэль (2006). «Вычисления, ориентированные на человека». Труды 14-й международной конференции ACM по мультимедиа . С.  855–864 . doi :10.1145/1180639.1180829. ISBN 978-1595934475. S2CID  4412002.
  10. ^ ab Affairs, помощник секретаря по делам общественности (6 сентября 2013 г.). «Wireframing». www.usability.gov . Получено 9 декабря 2019 г. .
  11. ^ "High-Fidelity Prototype | Usability.gov". www.usability.gov . 10 июня 2013 г. Получено 9 декабря 2019 г.
  12. ↑ Министерство по делам, помощник секретаря по делам общественности (13 ноября 2013 г.). «Тестирование удобства использования». www.usability.gov . Получено 11 декабря 2019 г. .
  13. ^ "Основы информационной архитектуры". www.usability.gov . 8 октября 2013 г. . Получено 10 марта 2017 г. .
  14. ^ "NASA - Human Centered Computing". www.nasa.gov . Получено 10 марта 2017 г. .
  15. ^ "Главная | Центр когнитивных повсеместных вычислений" . Получено 28 декабря 2018 г.
  16. ^ Куллман, Джо (23 августа 2011 г.). «Устройство Note-Taker обещает помочь студентам преодолеть нарушения зрения». ASU Now . Получено 28 декабря 2018 г.
  17. ^ Панчанатан, Сетураман; Кришна, Шрикар; Бала, Шантану. «Виброперчатка». CUbiC.asu.edu . Проверено 28 декабря 2018 г.
  18. ^ Панчанатан, С.; Чакраборти, С.; Макдэниел, Т.; Тадайон, Р. (июль–сентябрь 2016 г.). «Персонально-ориентированные мультимедийные вычисления: новая парадигма, вдохновленная вспомогательными и реабилитационными приложениями». IEEE MultiMedia . 23 (3): 12– 19. doi :10.1109/MMUL.2016.51.

Дальнейшее чтение

  • Jaimes, Alejandro; Nicu Sebe; Daniel Gatica-Perez (2006). "Human-Centered Computing: A Multimedia Perspective" (PDF) . Труды 14-й ежегодной международной конференции ACM по мультимедиа . Санта-Барбара, Калифорния, США: ACM Press. стр.  855– 864. doi :10.1145/1180639.1180829. ISBN 1-59593-447-2. Получено 30 ноября 2006 г. .
  • "Описание программы". Информационные и интеллектуальные системы: развитие вычислений, ориентированных на человека, информационная интеграция и информатика, а также надежный интеллект . Национальный научный фонд . 31 мая 2006 г. Получено 7 января 2007 г.
  • Foley, James ; Michel Beaudouin-Lafon ; Jonathan Grudin ; James Hollan; Scott Hudson; Judy Olson; Bill Verplank (2005). "Высшее образование в области взаимодействия человека и компьютера". CHI '05 Extended Abstracts on Human Factors in Computing Systems . Портленд, штат Орегон, США: ACM Press. стр.  2113– 2114. doi :10.1145/1056808.1057112. ISBN 1-59593-002-7.
  • «Карьера в UPMC Technology Development Center». Объединение знаний в области здравоохранения и компьютерных наук . UPMC . 2013. Архивировано из оригинала 26 декабря 2010 г.
  • «Отчет о полевых исследованиях HMP-99» Исследовательский центр Эймса НАСА
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Человеко-ориентированные_вычисления&oldid=1270779247"