Исследование и разработка информационно-поисковых интерфейсов на основе типологии поведения пользователей

Изменения в процессах разработки информационных систем в последнее время связываются с пониманием того, что роль человека в процессе человеко-машинного взаимодействия, как одного из составляющих совокупной системы, становится все более значимой. Постепенно человеко-машинное взаимодействие выделилось из прикладной области в самостоятельную дисциплину [91].

В основе многих теоретических, практических и эмпирических исследований, посвященных разработке моделей взаимодействия человека с компьютером, лежит классический вопрос: «Что необходимо знать о пользователе, чтобы организовать эффективное человеко-машинное взаимодействие?» [104]. Трудности освоения компьютерных технологий обусловлены тем, что с их помощью человек решает все более сложные задачи, в то время как психологические знания применяются недостаточно. Другими словами, создание систем коммуникаций должно опираться не только на анализ информационных потребностей, но и на исследования способности потребителей воспринимать информацию. Отсюда вытекает важность исследований психологических научно-информационных процессов и использования информации о потребителях в самих информационных системах [14]. Общение пользователей с компьютерной системой может быть облегчено, если при разработке системы учитываются человеческие факторы, оказывающие влияние на взаимодействие пользователя с системой, т. е. форма и структура программного обеспечения согласовывается с особенностями восприятия, мышления и действий людей. Человеческие факторы имеют отношение ко всем аспектам, связанным с пониманием пользователем системы, а также с его ощущениями и поведением в процессе взаимодействия. Поэтому исследование человеческих факторов связано с такими дисциплинами как эргономика, когнитивная психология, искусственный интеллект, психофизиология.

Процесс динамического взаимодействия пользователя с компьютерной системой следует рассматривать как диалог двух принципиально разных сред представления информации. При этом роль посредника выполняет пользовательский интерфейс системы, основная задача которого — обеспечить взаимопонимание и, следовательно, эффективное взаимодействие участников диалога. В связи с возрастающей важностью этой компоненты проектирование пользовательского интерфейса стало рассматриваться ведущими фирмами-производителями программного обеспечения как отдельный процесс в рамках жизненного цикла программного продукта. Расширение функциональных возможностей пользовательского интерфейса идет в сторону «интеллектуализации» интерфейса и создания интегрированной среды, позволяющей решать сложные задачи.

Если программа помнит последнее решение пользователя, следующее решение она может сделать сама. Этот простой принцип является одним из самых эффективных инструментов разработчика программ, но в то же время одним из самых малоизвестных" [81]. Способность компьютерной системы предугадывать действия пользователя и моделировать свое «поведение» в соответствии с вероятными действиями человека была названа термином «связность задач». Проблема создания такой «предвосхищающей схемы поведения» системы определяет необходимость научного анализа психологических особенностей человека как пользователя, в первую очередь анализа психологии познавательных (когнитивных) процессов — ощущения, восприятия, внимания, мышления, памяти.

Однако в последние несколько лет первенство когнитивной психологии в описании феноменов поведения человека за компьютером подверглось обоснованной критике [86, 96]. Не менее важным, чем исследование когнитивных особенностей работы пользователя, представляется изучение процесса человеко-машинного взаимодействия с точки зрения теории деятельности. В рамках этого подхода взаимодействие рассматривается как динамический процесс, включающий следующие стадии деятельности пользователя: формирование намерениядействиевосприятие и осознание результата действияоценка результата.

Следует отметить, что при исследовании человеко-машинного взаимодействия применимы оба подхода, так как в начале процесса взаимодействия действуют когнитивные схемы и представления о мире человека, которые затем определяют его поведение в текущих условиях. Таким образом, процесс взаимодействия разбивается на составляющие, которые могут быть рассмотрены либо с точки зрения когнитивной психологии, либо с точки зрения теории деятельности: потребности пользователя формируют цель его деятельности — «зачем делать?», далее возникают задачи — «что делать?» и операции — «как делать?».

В целом, можно констатировать, что в области проектирования пользовательских интерфейсов в качестве самостоятельной выделилась задача проектирования психологически ориентированного интерфейса.

М.С. Мириманова рассматривала психологические трудности, возникающие у пользователя от незнания способов и средств общения с ЭВМ и отсутствия адекватной рефлексии об используемых средствах [61].

В [7] была предпринята попытка эмпирического анализа тех проявлений, в которых могут отражаться особенности субъективных представлений о работе с компьютером у пользователей разных категорий. В работе показано, что рост субъективной компетентности влияет на понимание решаемых задач. Авторы приходят к выводу, что необходимо более полное и разностороннее изучение субъективных представлений о работы с компьютером с учетом профессиональных и индивидуально-психологических различий, механизмов и способов преодоления негативных последствий массовой компьютеризациии труда. Кроме того, особого внимания заслуживает феномен персонификации компьютера, требующий дополнительного изучения с целью более полного анализа его механизмов.

Исследования по оценке средств поддержки пользователя проводились в ИПС FIRE [73], при разработке которой была предпринята попытка эмуляции некоторых функций, ранее выполняемых человеком-посредником, специалистом по информационному поиску. Авторы разделяют систему поддержки пользователя на средства технической поддержки и концептуальной помощи. По мнению авторов, существенную роль во взаимодействии пользователя с ИПС играют средства концептуальной помощи, направленные на осуществление лексической поддержки.

Центральным вопросом исследования в [94] являлось определение суммы знаний, которая необходима пользователю-новичку для работы с информационно-поисковой системой и уровень контроля взаимодействия, который такой пользователь может осуществить (на примере ИПС INQUERY). Полученные результаты свидетельствуют о том, что при разработке интерфейса ИПС следует уделить особое внимание созданию интерактивного взаимодействия между пользователем и «интеллектуальной» программой, помогающей формулировать и реформулировать запрос.

В целом можно сказать, что в сфере проектирования автоматизированных информационно-поисковых систем актуальной является задача разработки поискового интерфейса, обеспечивающего быстрое обучение пользователя работе с поисковой системой за счет предоставления своевременной концептуальной и технической поддержки, и, в конечном счете, обеспечивающего эффективную работу пользователя. Актуальность этой задачи объясняется тем, что в результате интенсивной информатизации к документальным информационным системам с задачами научного поиска обращается большое число неподготовленных пользователей, которые вынуждены приспосабливаться к специализированным поисковым средствам, что снижает эффективность их работы.

Особенностью работы с ИПС, определяющей эффективность работы пользователя в целом, является то, что деятельность пользователя складывается из двух составляющих — выполнения основной задачи (собственно, решение той проблемы, с которой человек обращается к АИПС) и обучение взаимодействию с системой. Двойная цель работы, по крайней мере, не способствует улучшению состояния пользователя. Кроме того, ИПС не всегда позволяет получить ответ на вопрос пользователя, а лишь помогает найти информацию, адекватную его информационной потребности. При этом недостаточное знание о проблеме ограничивает понимание, так как человек прежде должен разработать некоторую структуру знания, в рамках которой новая информация может быть усвоена. Э. Л. Шапиро сопоставил традиционный и психологический подходы к проблеме информационных потребностей, показав, что для пользователей имеет значение лишь та информация, которая соответствует их рефлексии о недостающем знании [61]. Другими словами, полученная информация может быть оценена пользователем как релевантная в определенный период времени, когда он уже обладает достаточными знаниями в некоторой области [102].

Другой важной особенностью АИПС является то, что разработчик вкладывает в компьютерную систему свое представление о решаемой задаче, которую он видит «своими глазами», в то же время, система, сталкиваясь в своей работе с внешней средой, несет в себе дефицит понимания проблемы пользователя [104]. При этом количество ситуаций, возникающих во время взаимодействия человека с АИПС достаточно велико, т. е. должно быть реализовано множество взаимосвязанных функций, которые могут быть организованы различными способами [73].

Методология оценки работы АИПС в целом сводится к количественным критериям оценки результатов выдачи, часто не учитывая реальной потребности пользователяне существует строго определенных критериев, по которым можно оценить качество интерфейса как явного посредника. Главными факторами при оценке интерфейса должны быть поведение пользователя при поиске информации и его взаимодействие с компьютерной системой — система должна «идентифицировать» пользователя, отслеживая его реакцию на ее сообщения и соответствующим образом «направлять» пользователя.

Таким образом, задачей при разработке системы является проектирование адаптивных средств, обеспечивающих поддержку пользователя в процессе динамического взаимодействия с системой. При этом в процесс адаптации участвуют и компьютерная система, и пользователь. Для человека это скорее процесс ориентации, а для системывыбор типа диалога, набора и взаимосвязи интерфейсных объектов.

В связи с этим к интерфейсу системы, как посреднику в процессе взаимодействия, предъявляются следующие требования:

— организация пространства (принцип единства, однородности) — предоставление информации для оценки результатавозможные изменения «траектории движения» — подсказки к дальнейшим действиям;

— оценка завершенности процесса.

Помощью в решении указанной проблемы является выделение стереотипов поведения пользователей в различных ситуациях и создание типологии пользователей, на основе которых могут быть созданы стереотипы решения проблем пользователей на уровне интерфейса.

Целью работы является создание модели поведения пользователей в процессе взаимодействия с документальной информационной системе, экспериментальное исследование и обоснование целесообразности использования модели в поисковых интерфейсах, разработка типологии поведения пользователей на основе выделения стереотипов их поведения и проектирование поискового интерфейса на основе разработанной типологии.

В рамках данной цели определены следующие задачи: исследование процессов поиска и создание модели поведения пользователей в процессе поиска документальной информацииразработка типологии поведения пользователей на основе выделения стереотипов их поведения и обоснование ее применимости для разработки адаптивных средств поискового интерфейса, проектирование и разработка средств априорной оценки поведения пользователей на основе анализа архива обращений пользователей к информационно-поисковому серверу ИНИОН, проектирование и разработка адаптивных средств интерфейса пользователя документальной ИПС.

В первой главе рассматриваются модели человеко-машинного взаимодействия, и предлагается поведенческая модель взаимодействия пользователя с документальной ИПС, отражающая процесс двунаправленной адаптации и учитывающая особенности пользователей разных типов поведения.

Для построения такой модели поведения необходимо учитывать когнитивные особенности пользователя и психологические аспекты его деятельности в процессе поиска информации, как составляющие совокупной системы: «пользователь — документальная ИПС». Со стороны пользователя важными в контексте взаимодействия с ИПС представляются процессы восприятия, понимания и мышления и их влияние на процесс взаимодействия. Поведение компьютерной системы обладает «блочной» гибкостью и сводится к набору операций. Таким образом, пользователь вынужден производить обратную организацию дискретного процесса, содержащего машинные команды, в когнитивный непрерывный процесс.

Вторая глава посвящена экспериментальному обоснованию целесообразности выдвинутой ранее модели поведения пользователей и созданию типологии поведения пользователей.

Проверяется гипотеза о факторной структуре данных о поведении пользователей в процессе взаимодействия с документальной ИПС и определяется критерий, позволяющий разделить пользователей на группы в соответствии с типом их поведения в процессе поиска информации.

В третьей главе сделан обзор существующих статистических методов анализа данных и поиска закономерностей. Особое внимание уделено методу визуализации данных и описанию алгоритма поиска закономерных последовательностей в дереве действий пользователя.

Рассматриваются и интерпретируются диаграммы последовательностей действий пользователей разных групп. Визуальный анализ позволил сделать вывод о том, что существуют закономерные стереотипы действий, свойственные разным группам.

Для поиска закономерностей в действиях пользователей был применен метод, основанный на построении n-арного дерева действий пользователей.

В четвертой главе рассматривается процесс проектирования и разработки пользовательского интерфейса документальной ИПС.

Предлагается реализация адаптивных интерфейсных средств, которые обеспечивают следующие задачи: идентификация поведения пользователя в соответствии с некоторым типом поведенияраспознавание возникновения проблемной ситуацииформирование целенаправленной помощи пользователю в проблемной ситуации.

В процессе исследования и разработки адаптивных интерфейсных средств такого класса были рассмотрены, как средства идентификации типа поведения пользователя, четыре типа проблемных ситуаций и выделено пятнадцать стереотипов.

В приложении к диссертационной работе приведены исходные тексты программ решения задач статистического анализа, визуализации данных, поиска закономерностей данных и разработки адаптивных интерфейсных средств для документальной АИПС WeblRBIS.

Заключение

и общие выводы.

Специфика поиска информации в документальной ИС заключается в том, что пользователь формирует цель поиска в процессе поиска. Такой процесс содержит элементы творчества, так как в ходе поиска формируется новое для индивида видение проблемы. При этом АИПС является инструментом при нахождении решения задачи пользователя, т. е. деятельность пользователя складывается из основной деятельностирешения задачи — и обучения работы с системой.

Создание документальных ИПС должно опираться не только на анализ информационных потребностей пользователей, но и на исследования способности человека воспринимать информацию. В связи с этим, при разработке системы необходимо учитывать когнитивные особенности пользователя и деятельностные аспекты взаимодействия.

Интерфейс ИПС должен обладать адаптивными средствами, позволяющими сориентировать пользователя в среде, так как современные ИПС предполагают, что конечный пользователь взаимодействует с системой без помощи специалиста-посредника. В связи с этим в данной работе были рассмотрены следующие задачи: создание модели поведения пользователей в процессе их взаимодействия с документальной информационной системеэкспериментальное исследование и обоснование целесообразности использования модели в поисковых интерфейсахразработка типологии поведения пользователей на основе выделения стереотипов их поведенияпроектирование адаптивных интерфейсных средств документальной ИПС на основе разработанной типологии.

По результатам проделанной работы можно сделать следующие выводы:

1. Процесс взаимодействие пользователя с ИПС должен рассматриваться как диалог, в ходе которого происходит двунаправленная адаптация. Так как процесс адаптации происходит как со стороны ИС, так и со стороны пользователя, то поэтому при разработке эффективных средств поддержки следует учитывать особенности обоих партнеров по взаимодействию.

Адаптация со стороны компьютерной системы заключается в выборе типа диалога и набора интерфейсных объектов, которые она предъявляет пользователю. Количество ситуаций, возникающих в процессе работы пользователя, достаточно велико, поэтому создавать непрерывно адаптирующийся интерфейс представляется нецелесообразным. Для повышения эффективности работы пользователей, особенно новичков, поисковая система должна обладать адаптивными средствами поддержки пользователя, которые целенаправленно помогают человеку в решении его профессиональной задачи.

2. В работе предложена модель поведения пользователя в процессе взаимодействия с документальной ИПС. Для построения поведенческой модели взаимодействия были рассмотрены когнитивные и ситуативные составляющие поведения пользователя. Важными психологическими факторами, оказывающими существенное влияние на работу пользователей с ИПС, представляются характеристика когнитивного уровня сознания пользователя, оказывающие также влияние на ситуативную составляющуюнаправленность локуса контроля пользователя, влияющая на уровень его активности, и его способность к рефлексии.

Таким образом, предложенная в работе модель поведения пользователя в процессе взаимодействия с документальной ИПС включает когнитивную и ситуативную составляющие поведения и их характеристики — активность пользователя и способность пользователя к рефлексии. Модель позволяет выделить четыре типа пользователей (на основе указанных характеристик): пользователи, не склонные к рефлексии, с внутренним локусом контроляпользователи, не склонные к рефлексии, с внешним локусом контроляпользователи, склонные к рефлексии, с внутренним локусом контроляпользователи, склонные к рефлексии, с внешним локусом контроля.

3. Разработанная модель поведения пользователей в процессе поиска информации в документальной БД является целесообразной и может быть применена для создания поисковых интерфейсов. Целесообразность предложенной модели подтвердило статистическое исследование, проведенное на материале архива обращений пользователей к информационно-поисковому серверу ИНИОН РАН.

4. Для выявления показателей деятельности пользователя было выбрано девятнадцать признаков, которые затем были сгруппированы в пять блоков в соответствии с предложенными основными факторами, определяющими особенности работы пользователя с ИПС. В результате была подтверждена гипотеза о факторной структуре данных, что подтверждает адекватность предложенной поведенческой модели, и позволяет разработать типологию поведения пользователей документальной информационной системы.

5. Полученный в результате статистического анализа критерий, характеризующий тип поведения с точки зрения активности и направленности локуса контроля пользователя, позволяет разделить пользователей на группы в соответствии с типом их поведения. Для проверки гипотезы о различии поведения пользователей выделенных групп применялся критерий Краскела-Уоллиса, предназначенный для сравнения уровня признака в группах, который показал, что уровень признаков в группах различается, т. е. поведение пользователей разных групп различается.

6. Стереотипы поведения пользователей разных типов поведения позволяют системе сформировать априорную оценку типа поведения пользователя и адаптировать свои ответные действия с тем, чтобы пользователь мог быстро и эффективно обучиться работать с системой. В результате анализа совокупности поведенческих паттернов было выявлено пятнадцать стереотипов поведения пользователей, позволяющих сделать вывод уже по первым шагам о типе их поведения.

7. Разработанная типология поведения является методологическим основанием для проектирования и разработки адаптивных средств поискового интерфейса, которые должны решать следующие задачи: идентификация типа поведения пользователяраспознавание возникновения проблемной ситуацииформирование целенаправленной помощи пользователю для разрешения проблемных ситуаций.

На основе созданной типологии разработаны адаптивные интерфейсные средства поддержки пользователей в процессе динамического взаимодействия с документальной информационной системой и созданы следующие адаптивные компоненты информационно-поискового интерфейса документальной АИПС WeblRBIS: система помощи в проблемных ситуациях — идентифицирует тип поведения пользователя уже по первым его действиям и в случае возникновения проблемных ситуаций сообщает пользователю о причинах ее возникновения и о возможных дальнейших действиях. Структура и содержание сообщений согласуются с особенностями восприятия пользователей разных типов поведенияиндикатор заинтересованности пользователя — средство обратной связи, позволяющее получить информацию о том, какие документы, возможно, соответствуют информационной потребности пользователя.