1.2. Психологический аспект

Психология – наука о человеческом поведении, опыте и о соответствующих мыслительных процессах. Многие результаты, полученные в ходе психологических исследований, напрямую используются при разработке интерфейса пользователя. Особенно важны те из них, которые касаются познания и восприятия, т.е. постижения чего-либо с помощью чувств - запоминания и обработки информации. Основы теории восприятия и запоминания уже разработаны, проверены экспериментально и используются при проектировании интерфейса пользователя.

При взаимодействии с ЭВМ и другим оборудованием восприятие является практически полностью зрительным или слуховым. Наиболее важным чувством является зрение, слух важен лишь в случае звуковых сигналов. Важность осязательной информации проявляется только при использовании некоторых типов манипуляторов (исполнительные механические механизмы, тормоза, ручка управления самолета), поскольку они создают своего рода обратную связь. С появлением управляемых ЭВМ силовых приводов этот тип ощущений исчезает и заменяется зрительными образами, например комбинацией ламп или символов на экране.

Объем информации, поступающий к человеку извне, оценивается в бит/с, из которых лишь около 100 бит/с обрабатываются сознанием. Мозг стремится к уменьшению количества обрабатываемой информации. Если количество информации, поступающей в единицу времени, возрастает, способность к обработке теряется, и внимание концентрируется только на ее части.

Восприятие цветов – один из важнейших факторов в организации интерфейса. Человеческий глаз лучше всего воспринимает зеленый цвет и хуже – цвета высокочастотного конца спектра, т.е., голубой и фиолетовый. Глаз фокусируется на разные цвета в зависимости от расстояния – если красный и голубой расположены рядом друг с другом, глазу будет казаться, что они находятся на разных расстояниях, и в результате вся картинка будет восприниматься неверно.

Как правило, более высокий уровень внимания соответствует неожиданному раздражителю и понижается, если раздражитель повторяется. Другие факторы, которые повышают внимание - это интенсивность, размер, контрастность и движение. Мозг прекрасно "отфильтровывает" образ или звук из набора цветов и шумов. Например, когда человек смотрит на картину, глаз стремится сосредоточиться на наиболее важных деталях. Аналогичный эффект существует и для звуков – человек может одновременно слышать несколько голосов, но лишь один из них воспринимает сознательно.

Человеко-машинный интерфейс должен привлекать внимание пользователя к важным фактам и обеспечивать быструю и правильную реакцию на основе предоставленной информации. В этой задаче решающую роль играет кодирование.

Для определения скорости человеческой реакции на информацию, переносимую символами на основе разных методов кодирования, проводились специальные психологические опыты, в которых было установлено, что кодирование цветом или цветом и формой одновременно дает лучшее время реакции, чем при кодировании только с помощью формы. Отсюда следует, что цвет является важнейшим атрибутом кодирования.

Дополнительно проводились опыты по определению влияния на восприятие различных способов выделения. Выяснилось, что выделение цветом значительно эффективнее, чем мерцание или инверсия. Более того, будучи полезным на этапе изучения системы, выделение все больше раздражает по мере того, как пользователь приобретает опыт и начинает ориентироваться в расположении нужной информации. Особенно следует подчеркнуть, что текст ни в коем случае не должен мерцать или двигаться по экрану, поскольку это затрудняет чтение. Достаточно, чтобы около текста мерцал какой-либо служебный символ.

Цветом можно обеспечить общее впечатление о функциональном состоянии. Зеленый цвет обычно воспринимается как индикатор безопасности, разрешения или штатного режима (например, что оборудование работает нормально). Красный - соответствует аварии, опасности или запрету. Желтый цвет понимается, как предупреждение и может указывать на наличие какой-либо небольшой проблемы.

Принцип простоты предполагает, что общее число цветов, образов и способов подсветки должно быть сведено к минимуму. Более того, только ограниченное число цветов или образов можно распознать по отдельности; в случае, когда необходимо использовать несколько цветов или образов, на экране должна присутствовать и соответствующая легенда. Цвета должны использоваться достаточно осмотрительно: 4-5 цветов распознаются без значительных усилий; есть предположение, что 7 цветов - это максимум, который нельзя превышать.

Важно не полагаться только на цвет как способ представления важной информации. Много людей страдает дальтонизмом и, следовательно, не в состоянии распознать цветовые атрибуты. Трудности восприятия некоторых цветов на экране могут быть связаны с особенностями освещения на рабочем месте. Поэтому выводимая информация должна обладать определенной избыточностью, например, с помощью меток, текстовых вставок или графических символов, для того чтобы гарантировать правильную интерпретацию.

Принцип последовательности требует, чтобы способы кодирования (цвет, форма, заполнитель) сохранялись во всей системе и не зависели от контекста, т.е. недопустимо, чтобы один и тот же атрибут имел разное значение на разных экранах. Если в одном месте красный цвет означает "аварию", то он не должен означать "высокая температура" в другом или "входной поток" - в третьем. Следует добавить, что кодирование должно быть естественным, т.е. должно восприниматься бессознательно и не требовать дополнительных объяснений. Кодирование "холодного" красным цветом, а "горячего" - голубым или же "НОРМА" - красным, а "ТРЕВОГА" - зеленым технически вполне допустимо, но потребует усилий для понимания, так как отличается от общепринятого.

Может быть, можно утверждать, что после должного обучения операторы будут в состоянии сказать, когда красный цвет означает "тревога", а когда "входной поток", но тогда теряется одно важное преимущество. В соответствии с моделью действий наиболее эффективны реакции на уровне навыков (сенсомоторные) и на уровне правил. Если оператор на тренировках заучил, что красный цвет всегда соответствует аварии, то, когда он увидит этот цвет, его реакция будет мгновенной. Если же требуется дополнительное мысленное усилие по сопоставлению красного цвета с содержанием текущего экрана и оценке того, что он означает в конкретном контексте, то возникает дополнительное напряжение, а реакция замедляется, и значит, возрастает вероятность ошибки.

Взаимодействие между оператором и оборудованием происходит не только в направлении от машины к человеку, но и от человека к машине, если необходимо его вмешательство. Пользователь вводит данные, набирая команды на клавиатуре, нажимая кнопки на панели управления или манипулируя устройствами типа мыши или джойстика.

Очень важно, чтобы пользователь получал немедленное "ощущение", что команда получена и принята, даже если соответствующая обработка не происходит сразу. Это ощущение начинается со "щелчка" клавиши или с движения курсора под действием мыши. Другой пример непосредственной обратной связи - это звуки, сопровождающие реальный набор номера на телефоне. Эта чисто интуитивная обратная связь - мало кто может распознать набираемый номер по звуку, но информации достаточно для того, чтобы определить, что все цифры номера набраны, и случайное движение пальца не привело к пропуску цифры или повторению ее набора. Если же после нажатия клавиш <RETURN> или <ENTER> ничего ощутимого не происходит из-за большой временной задержки процесса, то может возникнуть вопрос, работает ли система правильно.

Команда задает опорное значение для некоторого состояния; текущее значение переменной станет равным опорному, только если система управления, исполнительные механизмы, датчики и физический процесс - все вместе работают правильно. Необходимо определенное время, чтобы команды достигли исполнительных механизмов, выполнились, и результат был сообщен оператору. Если система не отрабатывает команду немедленно, то должна быть предусмотрена какая-либо предварительная реакция для индикации того, что команда принята и обрабатывается. Это может быть сообщение с подтверждением или изменение на экране атрибутов введенной информации. В случае процессов с большими временными задержками первой реакцией может быть сообщение типа: «Новая уставка температуры составляет 66°С. Расчетное время достижения уставки - 18 минут (в 14:28)».

Другой подход к учету мысленных моделей, причем без явной ссылки на них, - это анализ информации, необходимой для выполнения задачи. Различают синтаксическую информацию, которая есть форма представления, и семантические знания, т.е. содержание. Например, географическая информация включает названия мировых столиц или высоту гор; географические знания связаны со способностью ориентироваться на местности и делать выводы о ландшафте или экономике региона по карте.

Синтаксическая информация условна, неструктурированна и должна заучиваться. Например, нет правила, которое связывало бы понятие "столица Китая" с названием 'Пекин". Семантическое знание является проблемно-ориентированным и имеет структуру, из которой можно вывести новые факты. Знание названий половины мировых столиц - синтаксическая информация - не позволяет сделать предположение о неизвестном названии столицы по названию страны. Напротив, зависимость растительности от климата - это объективный факт, имеющий универсальное значение, семантическое знание, из которого можно вывести многие другие факты, начиная от экономики региона до образа жизни населения.

При обработке текстов семантические знания относятся к таким понятиям, как "текст", "абзац", "разметка", "форматирование" и т.д. Напротив, синтаксическая информация связана с принятой формой команд - 'Command-C" (Macintosh), "<CtrlK><CtrlC>" (редактор WordStar), "CUT/PASTE" (VMS-EDT), кнопки с пиктограммами ножниц в графических программах Windows и т.д. При некоторой практике этот тип знаний об операциях постепенно опускается на сенсомоторный уровень.

Разницу между синтаксической информацией и семантическими знаниями необходимо учитывать при проектировании системы управления, поскольку от этого зависят многие подсказки и указания, которые она должна выдавать оператору. Это объясняет успех интерфейса Windows со стандартным набором символов для аналогичных операций, вне зависимости от прикладной программы, будь то текстовый или графический редактор, или программа для табличных вычислений. Имея навык работы с текстовым редактором гораздо проще научиться пользоваться программой для табличных вычислений с точно таким же интерфейсом, чем текстовым редактором с совершенно новым интерфейсом, несмотря на одинаковые задачи.

Синтаксическая информация не лучше и не хуже семантического знания, он просто представляет другой уровень понимания. Важно не путать эти два типа информации, и всегда точно знать, что именно необходимо.