4.1. Модель скорости печати goms

Одним из лучших подходов к количественному анали­зу моделей интерфейсов является классическая модель GOMS — «правила для целей, объектов, методов и выделе­ния» (the model of goals, objects, methods and selection rules), которая впервые привлекла к себе внимание в 80-х гг. (Card, Moran and Newell, 1983). Моделирование GOMS позволяет предсказать, сколько времени потребуется опытному поль­зователю на выполнение конкретной операции при исполь­зовании данной модели интерфейса.

Здесь необходимо обсудить только один простейший, но довольно ценный аспект метода GOMS — модель, осно­ванная на оценке скорости печати. Разработчики, которые знакомы с методом GOMS, редко проводят детальный и формальный анализ модели интерфейса. Отчасти это про­исходит из-за того, что основы GOMS и других количест­венных методов известны им настолько, что они изначаль­но руководствуются этими методами в процессе разработ­ки. К формальному анализу прибегают в случаях, когда

238

Практика

необходимо выбрать один из двух вариантов разработки, когда даже небольшие различия в скорости могут давать большой экономический и психологический эффект. Ино­гда разработчики пользуются поражающими своей точ­ностью расширенными моделями GOMS, как, например, анализ с использованием метода критического пути GOMS (critical-path method GOMS, CPM-GOMS) или версия, на­зываемая естественным языком GOMS (natural GOMS lan­guage, NGOMSL), в которой учитывается поведение не­опытного пользователя, например время, необходимое ему для обучения. С помощью этих методов можно, например, предсказать, сколько времени понадобится пользователю для выполнения некоторого набора действий при исполь­зовании данного интерфейса с абсолютной погрешностью менее 5%. В расширенных моделях почти все оценки не выходят за пределы стандартного отклонения, принятого для измеренных значений времени.

Разработчики модели GOMS во время ее создания за­метили, что время, требующееся для выполнения какой-то задачи системой «пользователь-компьютер», является суммой всех временных интервалов, которые потребова­лись системе на выполнение последовательности элемен­тарных жестов, составляющих данную задачу. Хотя для разных пользователей время выполнения того или иного жеста может сильно отличаться, исследователи обнару­жили, что для большей части сравнительного анализа за­дач, включающих использование клавиатуры и графиче­ского устройства ввода, вместо проведения измерений для каждого отдельного пользователя можно применить набор стандартных интервалов. С помощью тщательных лабо­раторных исследований был получен набор временных интервалов, требуемых для выполнения различных жес­тов. В табл. 4.1 приводится оригинальная номенклатура, в которой каждый интервал обозначен одной буквой (Card, Moran и Newell, 1983).

На практике указанные значения могут варьировать­ся в широких пределах. Для опытного пользователя, спо­собного печатать со скоростью 135 слов/мин, значение К

239

Человеко-машинное взаимодействие: теория и практика

Таблица 4.1 Номенклатура временных интервалов при квантификации интерфейса

Обо­значе­ние	Времен­ной интер­вал, с	Описание
К	0,20	Нажатие клавиши. Время, необходимое для того, чтобы нажать клавишу
Р	1,10	Указание. Время, необходимое пользо­вателю для того, чтобы указать на какую-то позицию на экране монитора
Н	0,40	Перемещение. Время, необходимое пользователю для того, чтобы перемес­тить руку с клавиатуры на ГУВ или с ГУВ на клавиатуру
м	1,35	Ментальная подготовка. Время, необхо­димое пользователю для того, чтобы умственно подготовиться к следующему шагу
R		Ответ. Время, в течение которого пользователь должен ожидать ответ компьютера

может составлять 0,8 с, для обычного пользователя, имею­щего скорость 55 слов/мин, — 0,2 с, для среднего неопыт­ного пользователя, имеющего скорость 40 слов/мин, — 0,28 с, а для начинающего — 1,2 с. Нельзя сказать, что скорость набора не зависит от того, что именно набирает­ся. Для того чтобы набрать одну букву из группы случайно взятых букв, большинству людей требуется около 0,5 с. Если же это какой-то запутанный код (например, адрес элек­тронной почты), то у большинства людей скорость набора составит около 0,75 символов в секунду. Значение К вклю­чает в себя и то время, которое необходимо пользователю для исправления сразу замеченных ошибок. Клавиша Shift считается за отдельное нажатие.

240

Практика

Широкая изменяемость каждой из представленных мер объясняет, почему эта упрощенная модель не может исполь­зоваться для получения абсолютных временных значений с какой-либо степенью точности. Тем не менее с помощью типичных значений можно сделать правильную сравни­тельную оценку между какими-то двумя интерфейсами по уровню эффективности их использования.

Длительность ответа, поступающего от компьютера, R может оказывать неожиданный эффект на действия поль­зователя. Если при использовании какого-то управляюще­го элемента на экране монитора в течение приблизительно 250 мс ничего не возникает, пользователь, скорее всего, мо­жет почувствовать беспокойство, решит сделать еще одну попытку или подумает, что система неисправна.

Нельзя сделать такой продукт, который мог бы завер­шать все операции за время, не превышающее времени реакции пользователя, но можно создать такие интерфей­сы, в которых в течение этого времени всегда бы выдава­лось сообщение о том, что информация от пользователя принята и правильно распознана. В противном случае дей­ствия пользователя во время задержки — чаще всего про­сто молотьба по клавиатуре с целью получить хоть какой-то ответ — могут привести к нежелательным реакциям со стороны системы, приводя тем самым к еще большей за­держке или даже повреждению содержания.

Если задержки неизбежны, важно, чтобы в интерфейсе была предусмотрена сообщающая о них обратная связь, — например, можно использовать индикатор хода выполнения задачи (status bar), отражающий время, оставшееся до конца операции.

Вычисления времени, необходимого на выполнение того или иного действия с помощью модели GOMS, начинаются с перечисления операций из списка жестов модели GOMS, которые составляют это действие. Перечисление движений (К, Р и Н) — это довольно простая часть модели GOMS. Бо­лее сложным, например, в модели скорости печати GOMS, является определение точек, в которых пользователь оста­новится, чтобы выполнить бессознательную ментальную

241

Человеко-машинное взаимодействие: теория и практика

Практика

операцию, — интервалы ментальной подготовки, которые обозначаются символом М. Основные правила, позволяю­щие определить, в какие моменты будут проходить мен­тальные операции, представлены в табл. 4.2.

Таблица 4.2

Правила расстановки ментальных операций

Обозна­чение	Название	Объяснение
Прави­ло 0	Начальная расстанов­ка опера­торов М	Операторы М следует устанавливать перед всеми операторами К (нажатие клавиши), а также перед всеми операторами Р (указание с помощью ГУВ), предназначенными для выбора команд, но перед операторами Р, предназначенными для указания на аргументы этих команд, ставить оператор М не следует
Прави­ло 1	Удаление ожидае­мых операторов М	Если оператор, следующий за операто­ром М, является полностью ожидае­мым с точки зрения оператора, предшествующего М, то этот оператор М может быть удален. Например, если вы перемещаете ГУВ с намерением нажать его кнопку по достижении цели движения, то в соответствии с этим правилом следует удалить оператор М, устанавливаемый по правилу 0. В этом случае последова­тельность Р М К превращается в Р К
Прави­ло 2	Удаление операторов М внутри когнитив­ных единиц	Если строка вида М К М К М К... принадлежит когнитивной единице, то следует удалить все операторы М, кроме первого. Когнитивной единицей является непрерывная последователь­ность вводимых символов, которые могут образовывать название команды или аргумент. Например У, перемещать, Елена Троянская или 4564.23 являются примерами когнитивных единиц

Окончание табл. 4.2

Обозна­чение	Название	Объяснение
Прави­ло 3	Удаление операторов М перед последова­тельными разделите­лями	Если оператор К означает лишний разделитель, стоящий в конце когни­тивной единицы (например, раздели­тель команды, следующий сразу за разделителем аргумента этой коман­ды), то следует удалить оператор М, стоящий перед ним
Прави­ло 4	Удаление операторов М, кото­рые являются прерыва­телями команд	Если оператор К является разделите­лем, стоящим после постоянной строки (например, название команды или любая последовательность символов, которая каждый раз вводит­ся в неизменном виде), то следует удалить оператор М, стоящий перед ним. (Добавление разделителя станет привычным действием, и поэтому разделитель станет частью строки и не будет требовать специального операто­ра М.) Но если оператор К является разделителем для строки аргументов или любой другой изменяемой строки, то оператор М следует сохранить перед ним
Прави­ло 5	Удаление перекры­вающих операторов М	Любую часть оператора М, которая перекрывает оператор R, означающий задержку, связанную с ожиданием ответа компьютера, учитывать не следует

Кроме того, отметим, что в этих правилах под строкой будет пониматься некоторая последовательность символов. Разделителем будет считаться символ, которым обозначе­но начало или конец значимого фрагмента текста, такого как, например, слово естественного языка или телефон­ный номер. Например, пробелы являются разделителями для большинства слов.

243

Человеко-машинное взаимодействие: теория и практика

Практика

Точка является наиболее распространенным раздели­телем, который используется в конце предложений. Скоб­ки используются для ограничения пояснений и замечаний и т. д. Операторами являются К, Р и Н. Если для выполне­ния команды требуется дополнительная информация (как, например, в случае, когда для установки будильника поль­зователю требуется указать время его включения), эта ин­формация называется аргументом данной команды.

Пример расчетов по модели GOMS

Разработка интерфейса обычно начинается с опреде­ления задачи или набора задач, для которых продукт пред­назначен. Суть задачи, а также средства, имеющиеся для реализации ее решения, часто формулируют в виде тре­бования или спецификации. В нижеприведенном приме­ре в качестве пользователя выступает лаборант Хол.

Требования

Хол работает на компьютере — печатает отчеты. Ино­гда его отвлекают экспериментаторы, находящиеся в этой же комнате, чтобы попросить перевести температурные показания из шкалы Фаренгейта в шкалу Цельсия или наоборот. Например, Холу могут сказать:

«Переведи, пожалуйста, 302,25 градуса по шкале Фа­ренгейта в градусы по шкале Цельсия». Значение темпе­ратуры Хол может ввести только с помощью клавиатуры или ГУВ. Голосовые или другие средства ввода отсутству­ют. Просьбы о переводе из одной шкалы в другую посту­пают приблизительно с равной вероятностью. Приблизи­тельно 25% значений — отрицательные. 10% значений являются целочисленными (например, 37°). Результат пе­ревода из одной шкалы в другую должен отражаться на экране монитора. Другие средства вывода результатов не используются. Хол читает вслух экспериментатору полу­ченное значение. Вводимые и выводимые числовые значе­ния температур могут иметь до десяти цифр с каждой сто­роны от десятичного разделителя.

244

При разработке интерфейса для системы, с помощью которой Хол сможет выполнять такие просьбы, следует ми­нимизировать время, необходимое для перевода из одной шкалы в другую. Скорость и точность операций должны быть максимальными. Рабочая площадь экрана не ограни­чена. Окно или область экрана, предназначенная для пере­вода температурных значений, является постоянно актив­ным и готово к вводу данных с помощью клавиатуры или ГУВ. То, каким образом Хол сможет вернуться к выполне­нию его основной работы, не учитывается. Задача считает­ся выполненной с получением результата перевода.

Для оценки требуемого Холу времени исходите из сред­него временного значения на введение четырех символов, включая десятичную запятую. Также, из соображений простоты, будем считать, что Хол вводит все символы без ошибок и поэтому средства выявления ошибок и сообще­ния о них не требуются.

Интерфейс для Хода: вариант 1. Диалоговое окно

На рис. 4.1 приводится вариант решения задачи в диа­логовом окне с переключателями. На их основе можно опи­сать метод действий, который должен использовать Хол в терминах жестов модели GOMS. Запись по модели GOMS будет представлена последовательно по мере того, как бу­дут добавляться новые жесты. Алгоритм получения по­следовательности операторов приведен в табл. 4.3.

Рис. 4.1. Вариант диалогового окна с использованием группы переключателей

245

Человеко-машинное взаимодействие: теория и практика

Практика

Таблица 4.3 Алгоритм получения последовательности операторов

Обоснование	Порядок операторов
Перемещение руки к графическому устройству ввода данных	Н
Перемещение курсора к необходи­мому переключателю в группе	HP
Нажатие на необходимый переклю­чатель	НРК
Перемещение рук снова к клавиату­ре	НРКН
Ввод четырех символов	НРКНКККК
Нажатие клавиши ENTER	НРКНККККК
В соответствии с правилом 0 расставляем оператор М перед всеми операторами К и Р, за исключением операторов Р, указы­вающих на аргументы, которых в данной цепочке нет	НМРМКНМКМК мкмкмк
Удаляем оператор М согласно правилам 2 и 3	НМРКНМКККК мк

Согласно временным интервалам табл. 4.1, получим:

Н+М+Р+К+Н+М+К+К+К+К+М+К= - 0,4 + 1,35 + 1,1 + 0,2 +0,4 + 1,35 + 4 * 0,2 + 1,35 + 0,2 =

- 7,15 с.

В случае, когда переключатель уже установлен в тре­буемое положение, метод действий станет следующим:

МККККМК и соответственно

М+К+К+К+К+М+К= = 1,35 + 4 * 0,2 + 1,35 + 0,2 = 3,7 с.

По условиям задачи оба случая являются равноверо­ятными. Таким образом, среднее время, которое понадо­бится Холу на использование интерфейса для перевода из одной шкалы в другую, составит

7,15 + 3,7

= 5,4 с.

2

Нерешенной проблемой количественных методов ос­тается оценка процента появления ошибок при использо­вании данной модели интерфейса.

Интерфейс для Хода: вариант 2. ГИП

В интерфейсе, показанном на рис. 4.2, используется наглядное отображение термометров. Хол может поднять или опустить указатель на каждом термометре методом перетаскивания с помощью ГУВ. Хол определяет, какой ему необходимо сделать пересчет, перемещая стрелку ука­зателя либо по шкале Цельсия, либо по шкале Фаренгей­та. Холу не требуется вводить символы посредством кла­виатуры — он просто выбирает значение температуры на одном из термометров. При перемещении указателя на од­ном термометре указатель на другом перемещается на со­ответствующее значение. Точность устанавливается с по­мощью регуляторов масштабирования шкал. Также воз­можно изменить текущий диапазон значений. Изменение шкалы или диапазона на одном термометре автоматиче­ски приводит к соответствующему изменению на другом. Точное числовое значение отображается на перемещаемой стрелке. Температура показывается как в числовом виде, так и с помощью уровня градусника, поэтому Хол может, на свое усмотрение, пользоваться либо графическим ва­риантом представления данных, либо символьным. Сервис «Автомед» позволяет установить диапазоны термометров с центром в районе 37 градусов шкалы Цельсия и 98,6 гра­дусов Фаренгейта на случай, если кто-то из сотрудников работает со значениями температуры тела человека. Эта опция служит для экономии времени.

246

247

Человеко-машинное взаимодействие: теория и практика

Практика

Рис. 4.2. ГИП для задачи Хола

С помощью нажатия кно­пок «Расширить шкалу» (Expand Scales) и «Сжать шкалу» (Compress Scales) можно уменьшить или уве­личить цену деления шкал в 10 раз. Для перехода к зна­чению, которое в данный мо­мент не видно на экране, Хол расширяет шкалу, затем про­кручивает до нужного места на шкале, устанавливает стрелку на необходимое тем­пературное значение и потом сжимает шкалу до получе­ния требуемой точности, при необходимости подстраивая стрелку указателя. Рассмотрим сначала простой случай, при котором диа­пазон температурных шкал и точность перевода уже на­ходятся в желаемом положении. Анализ позволит опре­делить минимальное время, необходимое для использова­ния этого интерфейса. В табл. 4.4 приводится порядок по­строения цепочки операторов для ГИП.

Таблица 4.4 Алгоритм получения последовательности операторов

Обоснование	Порядок операторов
Перемещение руки к ГУВ, щелчок по кнопке, ее удерживание, указывая на стрелку одного из термометров	НРК
Перемещение стрелки к необходимому температурному значению и отпуска­ние кнопки ГУВ	НРКРК
Проставление операторов М в соответ­ствии с правилом 0	НМРМКМК
Удаление двух операторов М в соответ­ствии с правилом 1	НМРКК

Когнитивные единицы, разделители последовательно­стей и т. д. здесь не используются, поэтому правила 2-5 не применяем. Складывая значения операторов, получаем общее время:

Н + М + Р + К + К = 0,4 + 1,35 + + 1,1+ 0,2+ 0,2 = 3,25 с.

Результат вычисления относится к удачному случаю, когда исходный термометр уже предустановлен на требуе­мый диапазон и точность. Теперь рассмотрим случай, при котором Хол расширяет шкалу, чтобы увидеть необходимое температурное значение, изменяет диапазон, сжимает шка­лу, чтобы получить требуемую точность, и затем переме­щает стрелку указателя. Далее приведена общая запись метода, который использует Хол, без промежуточных ша­гов. (Я исхожу из того, что Хол является опытным пользо­вателям и не прокручивает шкалу туда и обратно, чтобы найти на ней нужный участок.) Холу приходится несколь­ко раз пользоваться стрелками для прокрутки температур­ной шкалы. На каждую операцию прокручивания экрана может потребовать нескольких жестов. Кроме того, требу­ется время на то, чтобы отобразить изменения на экране, связанные с его прокруткой. Все они были равны 3 с и бо­лее. Обозначая время прокручивания шкал через S, запи­шем последовательность жестов, которые применяет Хол.

HPKSKPKSKPKSKPKK

В соответствии с правилами расставляем операторы М:

H + 3(M + P + K + S + K) + M + P + K + K =0,4 • (1,5 + + 0,2 + 3,0+ 0,2 + 1,35 + 0,4 + 0,2 + 0,2) = 16,8 с.

За исключением редких случаев, когда шкалы уже с самого начала установлены правильно, идеальному поль­зователю понадобится более 16 с на то, чтобы выполнить перевод из одной шкалы в другую, тогда как реальный, то есть не идеальный пользователь, может сбивать шкалы и стрелки указателей, и поэтому ему понадобится даже больше времени.

248

249

Человеко-машинное взаимодействие: теория и практика

Задание 4.1

1. Разработать третий вариант интерфейса для задачи Хола и оценить время работы с этим интерфейсом.

2. Выполнить оценку пяти реализованных шагов интер­фейса разрабатываемой задачи.

Пример выполнения квантификации интерфейса для многооконного приложения

В многооконном приложении для ввода данных исполь­зуется восемь форм. Две первые формы содержат незави­симые данные и открываются обязательно для заполнения. Остальные формы открываются при условии, что данные этих форм необходимы для работы.

Рассмотрим временные интервалы для ввода исходных данных по этим основным формам с учетом возможного использования значений по умолчанию.

Вид пользовательской формы для ввода характеристик расплава приведен на рис. 4.3.

В форме, представленной на рис. 4.3, пользователь обя­зан определить «Объем расплава» и «Набор ферросплавов». Учитывая данные таблицы с длительностью временных интервалов, получим последовательность операторов, при­веденных в табл. 4.5.

.

Рис. 4.3. Вид пользователь­ской формы для

Характеристик расплава

Практика

Таблица 4.5 Алгоритм получения последовательности операторов

Обоснование	Порядок операторов
Перемещение руки к графическому устройству ввода данных	Н
Перемещение курсора к полю «Объем расплава»	HP
Ввод данных в количестве 2 символов	НРНКК
Перемещение ГУВ к флажку для установки наличия ферросплава	НРНККР
Изменение значения переключателя	НРНККРК до 6 раз
Перемещение к кнопке «Запом­нить»	НРНККРК Н
Нажатие кнопки «Запомнить»	НРНККРК НК

Расставляем операторы ментальной подготовки.

МНРМНККМРК МНК

Определим вероятности использования ферросплавов в наборе расплава:

• добавки ферромарганца и ферросилициума исполь­зуются всегда, поэтому пользователь должен будет снять 4 флажка с вероятностью 0,8;

• для остальных случаев установим равную вероят­ность 0,05.

Получаем последовательность операторов для каждо­го случая.

МНРМНКК(МРКМРКМРКМРК0,8 + МРКМРКМРК-0,05 + МРКМРК-0,05 +МРК 0,05) МНК Заменим последовательности операторов на временные интервалы согласно табл. 4.1, получим Т = 15,825 с.

Если пользователь принимает значения по умолчанию, то достаточно оставить последовательность операторов МНК с длительностью операции в Т₂= 2,65 с.

250

251

Человеко-машинное взаимодействие: теория и практика

Практика

Если учесть, что вероятность принятия значения по умолчанию составляет 0,2, то средний временной интер­вал ввода данных по свойствам расплава составит Т = = 15,825 0,8 + 2,650,2 = 13,9 с.

В форме, представленной на рис. 4.4, пользователю разрешается изменять значения четырех текстовых полей. Выбор изменения одного или более полей является равно­вероятным. Поэтому получим последовательности опера­торов, приведенные в табл. 4.6.

Рис. 4.4. Вид пользовательской формы для ввода характеристик теплообмена

Итоговая последовательность операторов

0,2510- НКРМКККК+НРК

Учтем, что принятие значений по умолчанию проис­ходит с вероятностью 0,2. После замены операторов на вре­менные интервалы получим время заполнения характе­ристик теплообмена

Т_т=2,65 0,2+(0,2510-3,85+1,7)0,8=9,59 с.

Формы для определения характеристик ферросплавов (рис. 4.5) спроектированы однотипно и пользователю пред­лагается для изменения два поля. Примем равновероят­ными события изменения одного поля или двух полей.

Таблица 4.6 Последовательности операторов для формы ввода характеристик по теплообмену

Обоснование	Порядок операторов
Изменение значения одного поля: очистка поля, ввод четырех знаков, перемещение к кнопке «Запомнить» и ее нажатие	НКРМКККК + НРК
Изменение значения двух полей, перемещение к кнопке «Запомнить» и ее нажатие	2 НКРМКККК + НРК
Изменение значения трех полей, перемещение к кнопке «Запомнить» и ее нажатие	3 НКРМКККК + НРК
Изменение значения четырех полей, перемещение к кнопке «Запомнить» и ее нажатие	4 НКРМКККК + НРК

Рис. 4.5. Вид пользовательской формы для ввода характеристик ферросплава

252

253

Человеко-машинное взаимодействие: теория и практика

Практика

Принятие значений по умолчанию происходит с веро­ятностью 0,2. Тогда получим последовательность опера­торов.

(НКРМКККК0,5+ 2НКРМКККК0.5) 0,8+ НРК0,2= =0,81,5- НКРМКККК+ НРК-0,2

Время на заполнение одной формы составит Т. = 4,91 с.

Вероятность открытия двух форм составляет 0,8; для каждой следующей еще по 0,05.

Тогда для заполнения характеристик по всем ферро­сплавам в среднем понадобится Т =4,91-(2-0,8 + 30,05 + + 40,05 + 50,05 + 6 0,05) = 12,275 с.

Для определения всех исходных данных потребуется время на ввод и перемещение к пунктам главного меню и панелей управления.

♦ При использовании главного меню получим последо­вательность операторов

НРК + НРК + 2 0.8 НРКРК + 0,05 3 НРКРК + + 0,05 4 НРКРК + 0,05-5-НРКРК + 0,05-6-НРКРК

или 2 НРК + НРКРК(2 0.8 + 0,05-3 + 0,05-4 + 0,05 5 + + ,05-6) = 10,9 с.

♦ При использовании кнопок на панели инструментов получим последовательность операторов

НРК + НРК + 2 0.8 НРК + 0,05-3 НРК + 0,05-4 НРК + + 0,05-5-НРК + 0,05 6 НРК

или НРК (2 + 2-0.8 + 0,05-3 + 0,05-4 + 0,05-5 + ,05-6) - 7,57 с.

Общее время на определение исходных данных состав­ляет

Т=15,825 + 9,95 + 12,275 + 0,510,9 + 0,5-7,57 = 47,285 с.

Таким образом, в среднем на определение всех исход­ных данных потребуется не более 1 минуты. Такая оцен­ка времени показывает, что нет смысла в определении бо­лее сложных структур как для хранения данных, так и для их ввода. То есть выбранный стиль пользовательско­го интерфейса является рациональным.

254