Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Уральский федеральный университет

имени первого Президента России »

Институт математики и компьютерных наук

Кафедра информатики и процессов управления

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ИНТЕРФЕЙСОВ МЕДИЦИНСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ

Допустить к защите: Магистерская диссертация

студента VI курса

зав. кафедрой Семенищева Дмитрия

кандидат физико-математических Владимировича

наук, доцент кафедры информатики

и процессов управления

ЛАХТИН АЛЕКСЕЙ

СТАНИСЛАВОИЧ

Научный руководитель:

кандидат технических

наук, старший преподаватель к кафедры информатики и теоретической механики процессов управления

АВЕРБУХ ВЛАДИМИР

ЛАЗАРЕВИЧ

Екатеринбург

2012 г.

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ИНТЕРФЕЙСОВ МЕДИЦИНСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ

Введение

Моя работа является частью исследований в области человеко-компьютерного интерфейса, проводимых небольшой группой студентов математико-механического факультета и исследователями психологами под руководством последние 2 года. Эти исследования связаны с использованием деятельностного подхода к созданию человеко-компьютерных интерфейсов. В ходе работы над магистерской диссертации я занимался проектированием массовых и профессиональных интерфейсов для использования в медицинских учреждений. Мною были спроектированы интерфейсы пациента и врача, сидящего на приеме больных. На практике проверены предложенные принципы проектирования массовых человеко - компьютерных интерфейсов. Разработан прототипный вариант, в котором были решены некоторые проблемы программной инженерии создания подобных интерфейсов. Выявлены некоторые организационные проблемы реализации и эксплуатации массовых интерфейсов.

Исторический обзор HCI

HCI активно развивается последние лет пятьдесят со времени по­явления значительного числа устойчиво работающих ЭВМ. В настоящее время разработкой интерфейсов занято значительная часть всего корпуса программистов планеты. Собирается множество конференций, посвященных визуализации и HCI. Во многих университетах мира созданы специальные факультеты, а в последние годы и полноценные исследовательские и образовательные институты че­ловеко-компьютерного взаимодействия и визуализации. Ес­ли в первое десятилетие истории HCI число активных пользователей исчислялось тысячами, то теперь возможности человеко-компьютерного взаимодействия доступны в той или иной мере почти всему населению Земли. Начиная с 80-ых годов прошлого века, идет активная разработка теории (или теорий) человеко-компьютерного взаимодействия и компьютерной визуализации на базе нескольких плодотворных подходов.

В тоже время, ситуация с человеко-компьютерным взаимодействием и визуализацией не выглядит однозначной. В ряде случаев компьютеризация процессов управления из-за общих проблем с организацией приводит к росту очередей и сложностям в работе учреждений. Многие массово применяемые интерфейсы неудобны, вынуждают пользователей тратить значительные усилия на освоение и использование и даже приводят к серьезным стрессам у некоторой части пользователей. Проблемы связаны, по нашему мнению, с недостаточной проработкой того, что традиционно относится к человеческому фактору (human factor). Далее, говоря о проектировании человеко-компьютерного взаимодействия и компьютерной визуализации, мы будем иметь в виду проектирование элементов, обеспечивающих учет “человеческого фактора” для визуальных интерактивных систем.

Преодолеть возникающие проблемы может анализ, основанный на теории (точнее теориях) человеко-компьютерного взаимодействия и компьютерной визуализации. Отметим, однако, что часть практиков ничего не знают о результатах исследований. Другие практики ожидают от теории лишь советов по дизайну интерфейса, что сводится к выбору цветов или размещения визуальных объектов на экране. Иногда говорят об отсутствии теории в человеко-компьютерных интерфейсах и визуализации или о том, что такая теория не нужна в принципе, так как и без нее, все прекрасно работает.

По нашему мнению именно теория обеспечивает воспроизводимость получаемых результатов. Без теории нет надежных методов сохранения и передачи действительно ценного опыта, а не случайных идей, появившихся в связи с определенным уровнем развития аппаратного обеспечения интерфейсов и компьютерной графики и/или инженерии программного обеспечения.

Теория нужна, во-первых, для анализа существующих систем, во-вторых, для обучения новых специалистов и, в-третьих, для использования в практических разработках, для быстрого и правильного проектирования новых систем.

Научная теория должна удовлетворять некоторому набору требований, среди которых структурирование дисциплины, обеспечение аналитических функций в ее рамках, предсказание новых явлений. В этой связи говорят об объяснительной и предиктивной силе теории.

На основе удовлетворительной (на данный период развития дисциплины) теории анализируются и объясняются все известные явления, предсказывается появление новых явлений, понятий и фактов, дается систематическое изложение дисциплины, как некоего целого. Тем самым появляется возможность закрепить имеющиеся достижения, передать их в виде учебных курсов, создать условия для дальнейшего развития дисциплины.

Ниже мы выделим ряд подходов к созданию теории человеко-компьютерного взаимодействия и визуализации, которые по нашему мнению создают основу проектирования и образования в этой области.

«Деятельностный» подход к созданию теории человеко-компьютерного взаимодействия

Представляется естественным при рассмотрении интерфейсов опираться на теорию деятельности, разработанную в нашей стране в середине XX века. Теория деятельности связана, прежде всего, с именами Леонтьева и Рубинштейна. “Деятельностный” подход, активно разрабатываемый с конца 80-ых годов, является одним из основных подходов к созданию теории человеко-компьютерного взаимодействия. Целая серия важных работ на эту тему была на­писана в 80-ые и 90-ые годы. Буквально на днях появилась моногра­фия Виктора Каптелинина и Бони Нарди (Victor Kaptelinin & Bonnie A. Nardi).

При ознакомлении с теорией деятельности кажется, что ее специ­ально создавали в 30-ых годах XX века для будущего человеко-компь­ютерного взаимодействия, настолько точно ложатся ее положения на специфику HCI. Подкрепление деятельностной теории ря­дом разработанных примерно в тоже время положений, связанных с психофизиологией, дает четкую психологическую и физи­ологическую основу теории HCI.

Деятельность рассматривается как сознательный и целенаправленный процесс. При анализе деятельности, предшествующем проектированию интерфейса, необходимы выявление целей деятельности, способов достижения той или иной цели, установление уровня понимания этой цели работником, определение его мотивов.

В ходе деятельности действие осознаётся, когда частичный результат, который им достигается, превращается в прямую цель субъекта, и перестаёт осознаваться, когда цель переносится дальше и прежнее действие превращается лишь в способ осуществления другого действия, направляемого на более общую цель. Действие, направленное на мелкие цели, выключается из сознания, переходит в подсознательное.

Таким образом, устанавливается иерархия: деятельность – осознанные действия – операции. Деятельность распадается на набор осознаваемых и мотивированных действий, которые, в свою очередь, реализуются набором операций.

Всю деятельность системы, так и ее всевозможные изменения можно представить целиком в терминах результата, что еще более подчеркивает его решающую роль в поведении системы. Эта деятельность может быть полностью выражена в вопросах, отражающих различные этапы формирования системы:

1) какой результат должен быть получен?

2) когда именно должен быть получен результат?

3) какими механизмами должен быть получен результат?

4) как система убеждается в достаточности полученного результата?

Инертность господствующего возбуждения, то есть доминанта переживаемого момента, может рассматриваться как источник инерции восприятия и, как следствие, ложного восприятия. В тоже время эта инертность обеспечивает устойчивость внимания и структуризацию получаемой информации.

Деятельность, чтобы быть эффективной и адекватной, должна всё время корректироваться и быть свободна от заранее заданных схем. Однако цели в рамках того или иного интерфейса не должны достигается за счет сложных действий, превращаясь в самостоятельную деятельность. Задача проектировщика состоит в том, чтобы минимизировать сложность деятельности в рамках интерфейса, обеспечить системность интерфейса за счет того, что подобные действия при решении сходных задач должны реализовываться одинаковыми (или хотя бы подобными) операциями. Проектирование деятельности, действий и операций требует знаний по таким областям, которые можно отнести к психофизиологии. Также необходим учет психомоторных факторов при проектировании операций и действий. Особенно важную роль играет простота и эргономичность работы в массовых интерфейсах.

Деятельностный подход к проектированию человеко-компьютерного взаимодействия предполагает анализ поставленной задачи и описа­ние деятельности по ее решению. Эта деятель­ность сводится к набору осознанных, мотивированных достижением цели дейс­твий, которые в свою очередь, сводятся к наборам операций. На каждом уровне иерархии необходимо выявление и четкое определение целей, которые связаны с осуществлением деятельности. При проектировании операций следует обратить внимание на соблюде­ние принципа системности. Разработка массовых и профессиональных интерфейсов требует разрешения целого ряда до­полнительных вопросов.

Рассмотрим в связи с “деятельностным” подходом “инструментальные” интерфейсы.

Под “инструментальными” профессиональными интерфейсами будем понимать интерфейсы для специалистов в таких областях, где существенной частью деятельности является работа с людьми. То есть в этом качестве мы рассматриваем интерфейсы для служащих различных категорий, медицинских работников, продавцов, использующих их как инструмент для осуществления своей профессиональной деятельности.

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5