Introducción a la Interacción Persona-Ordenador

El factor humano

José CañasUniversidad de Granada

Presentación

� En el pasado los diseñadores de sistemas no daban ninguna importancia al elemento humano

� Sabemos por experiencia que el uso de sistemas son muchas veces difíciles, complicados y frustrantes

� Es importante conocer los aspectos humanos de la interacción para mejorarla

Objetivos

� Conocer los tipos de percepciones más relevantes desde el punto de vista interactivo que tiene la persona

� Conocer como se ha realizado el proceso de comprensión y los modelos de memoria

� Comprender que el modelo de memoria condiciona el diseño de la interfase

� Ver la importancia que tiene la limitación de la memoria de trabajo

� Conocer que es un modelo mental

Contenidos

� Modelo del ser humano� Los sentidos� Cognición� El modelo de memoria� Restricciones de atención y memoria� El modelo mental

Un modelo simple del procesamiento de información

Memoria a largo plazo

PENSAMIENTO

memoria trabajo

inputPERCEPCION

outputMOTOR/COMPORTAMI

ENTO

TAREA/

ESTIMULO

Psicología cognitiva

� Disciplina científica que se encarga del estudio del sistema de procesamiento de información humano

� Cognición� Adquisición, mantenimiento y uso del

conocimiento

Modelo procesamiento humano

Computadora

DispositivosSalida

DispositivosEntrada

Sensores Efectores

Memoriasensorial (MS)

atención

Memoria de Trabajo

Memoria de Largo Plazo

elaboración recuperación

recordatorio rendimiento

Modelo procesamiento humano

Computadora

DispositivosSalida

DispositivosEntrada

Sensores Efectores

Memoriasensorial (MS)

atención

Memoria de Trabajo

Memoria de Largo Plazo

elaboración recuperación

recordatorio rendimiento

El factor humano

Canales de entrada-salida

� Entrada� Percepción a través de

los sentidos� Vista� Oido� Tacto� Gusto� Olfato

� Salida� Acciones a través de

los actuadores (efectores)

� extremidades� miembros� dedos� ojos� cabeza� sistema vocal

El factor humano

Los canales de entrada

� En la transmisión de información del ordenador a la persona hemos de considerar los sistemas sensoriales humanos

� Hasta hace muy poco solo se consideraban el formato visual y auditivo

� Actualmente se consideran mas formatos físicos como el auditivo por ejemplo

Canales de entrada en las interfaces virtuales

El sentido de la vista

Sensación: Los canales de entrada

� El conocimiento del mundo lo construimos con la vista, oido, tacto, dolor, sensación de movimientos corporales

� La percepción comienza en las celulas receptoras que son sensibles a uno u otro tipo de estimulos

� Las vías sensoriales conectan al receptor periférico con las estructuras centrales del procesamiento

� El cerebro no registra el mundo externo simplemente como una fotografía tridimensional sino que construye una representación interna despues de analizar sus componentes

Los canales de entradaSistema visual

� Ver es obtener información a partir de la energía electromagnética que llega a los ojos� De la estructura espacial del mundo que nos

rodea y los distintos aspectos que pueden distinguirse en él

Canales de entradaSistema visual

� La luz es la porción del espectro electromagnético que puede ser detectado por el sistema visual humano

El sistema visual

Estructura anatómica del ojo

a corneab pupilac lentesd músculo ciliare ligamento suspensiónf retinah punto ciegoi nervio óptico

El sistema visual y la IPO

� Sensación� Es la captación del estímulo físico y su

transformación en impulso nervioso� Percepción

� Asignación de significado al estímulo que ha entrado en nuestro sistema cognitivo

� En el nivel sensorio motor en el que estamos hablaremos de color y iluminación

Sistema visualEl color

� La retina tiene dos fotoreceptores� Conos

� Visión diurna� Bastones

� Visión nocturna

� En contacto con la luz segregan substancias químicas que estimulan a las neuronas

Sistema visualEl color

� Existen tres tipos de conos con diferentes sensibilidades espectrales

� Una longitud de onda causará respuestas en los tres conos pero de manera diferente

� El resultado es un patrón de output formado por los tres conos que es el indicador de la longitud de onda que lo ha causado

� La luz roja y verde estimula a los tres tipos de conos para dar lugar a un patrón similar a la longitud de onda del amarillo

� Se conoce como teoría de los componentes

Sistema visualLa iluminación

� La intensidad de energia luminosa que llega a nuestras retinas

� Luminosidad a nuestra percepción de las características acromáticas de las superficies (blancos, grises, negros)

� El usuario trabaja en un ambiente luminoso que influye en como se ve la información presentada en la interfaz

A. Proximity principle B. Similarity principle

C. Good continuation principle

C

D

D. Closure principle

A

B

Perception: gestalt principles (bottom up)

Perception: pattern recognition

(top-down processing)

Recognition based on learning and expectation

T E C TTHE WORK MUST GET DONE. WORK

Perception: the importance of context

in causing illusions

Sistema auditivo

� La audición es crucial para la comunicación humana

� Núcleo de interacciones sociales y transmisión del conocimiento

� IPO� Estudiar las interfaces auditivas y las

multimodales

El oidoPropiedades físicas

� Frecuencia� Es el número de ciclos que una onda sonora completa en

un segundo� Los jóvenes pueden oir entre 20 y 20.000 Hz

� Amplitud� Es la máxima ampliación respecto a la presión normal

� Angulo de fase� Posición del cambio de presión mientras se mueve

durante un ciclo completo

Enciclopedia británica

a oído mediob oído internoc cóclead canales semicircularese trompa de eustaquio

Oído interno

a estribob ventana ovalc membrana basilar

d helicotremae membrana tectorial

Localización auditiva

� El sonido tiene que viajar distancias diferentes hacia los dos oidos, lo que produce una diferencia de tiempo interaural� Baja frecuencia

� Llega también con intensidades diferentes� Frecuencias elevadas

El tacto

� ¿ Porque nos hemos de preocupar ?� Es un canal sensitivo importantísimo en el diseño

de sistemas de realidad virtual� El usuario explora mundos virtuales con las

manos� Tacto activo

� Percepción tactil� Tacto pasivo

Clases de receptores

� La piel es nuestro sistema sensorial más grande� Termoreceptores

� Temperatura� Nocireceptores

� Estímulos dolorosos� Mecanoreceptores

� Presión

Sentido cinestésico

� Es un sentido somático� Proporciona información sobre lo que ocurre en la

superfície y el interior del cuerpo� Incluye sensaciones que provienen de la

posición y el movimiento de las partes corporales

Sentido vestibular

� Proporciona información acerca de la orientación, el movimiento, la aceleración

� Funciones� Equilibrio� Mantenimiento de la cabeza en posición erguida� Ajuste de los movimientos de los ojos para

compensar los movimientos de la cabeza

Dolor

� Dos componentes importantes� Componente sensorial� Componente emocional

� Umbral del dolor� La menor intensidad de estimulación a la cual

percibimos dolor� Tiene un papel constructivo

Temperatura

� Es posible identificar puntos separados para el frío y el calor en nuestra piel

� Los umbrales de temperatura estan influidos por factores como la parte del cuerpo, la cantidad de piel expuesta y la velocidad de cambio de la temperatura

� Con la exposición repetida se produce una adaptación térmica en la que disminuye la intensidad percibida

� Las personas no localizan bien la temperatura ni la miden con precisión

Sistema olfativo

Sentidos

Olfato

� Realidad virtual� Posibilidad que ofrecen los olores para crear

mundos virtuales parecidos a los reales� Interfaces emocionales

� Tiene conexiones nerviosas directas con el sistema límbico, el encargado de procesar las emociones

El olfato

� Adaptación� Si los receptores son expuestos durante mucho

tiempo a un mismo olor pierden selectivamente la sensibilidad a ese olor

� Gran variación individual� En la sensibilidad al olor, lo que hace que sea

difícil diseñar interfaces olfativas para que sean usadas universalmente

Modelo procesamiento humano

Computadora

DispositivosSalida

DispositivosEntrada

Sensores Efectores

Memoriasensorial (MS)

atención

Memoria de Trabajo

Memoria de Largo Plazo

elaboración recuperación

recordatorio rendimiento

Modelo procesamiento humano

Computadora

DispositivosSalida

DispositivosEntrada

Sensores Efectores

Memoriasensorial (MS)

atención

Memoria de Trabajo

Memoria de Largo Plazo

elaboración recuperación

recordatorio rendimiento

Memoria sensorial

� La información llega a nuestros sentidos de una forma continua y muy rápida.

� Los procesos encargados de analizarla en la memoria de trabajo necesitan tiempo para realizar su función y puede ocurrir que la pierdan antes de almacenarla

� Por esta razón, los canales sensoriales tienen asociados memorias donde la información se almacena por cortos períodos de tiempo (milésimas de segundo)

� La función de estas memorias es retener la información para que pueda ser transferida a la Memoria de trabajo antes de que desaparezca.

Memoria sensorial� Actúa como buffer de los estímulos recibidos a

través de los sentidos� Existe una memoria para cada canal, y se actualizan

constantemente� La información se almacena un periodos muy cortos� Este almacenamiento nos permite predecir la

procedencia del sonido (se percibe por cada oído con un cierto desfase), o un fogonazo en la oscuridad (persistencia de la imagen tras haber cesado el estímulo).

Memoria sensorial

� Existen tantas Memorias sensoriales como sentidos tenemos.

� Sin embargo, las que mejor conocemos actualmente son:� Memoria Icónica, ligada al canal visual� Memoria Ecoica, ligada al canal auditivo

Memoria sensorialAlmacén icónico

� Recibe la información visual� La información que se recibe es de carácter

perceptual y no categorial� Permite mantener 9 elementos durante

aproximadamente 250 mseg� Se transfieren los elementos a los que el

usuario preste atención

Memoria sensorialAlmacén ecóico

� Almacena los estímulos auditivos� Almacenamiento de sonidos

� 250 mseg� Palabras con significado

� 2 o más segundos

Memoria sensorial icónicaDemostración

� Podemos mover el dedo enfrente del ojo y comprobaremos que se puede ver mas de uno a la vez. Esto indica la persistencia de la imagen despues que el estimulo ha desaparecido

Experimento de Sperling

Modelo procesamiento humano

Computadora

DispositivosSalida

DispositivosEntrada

Sensores Efectores

Memoriasensorial (MS)

atención

Memoria de Trabajo u operativa

Memoria de Largo Plazo

elaboración recuperación

recordatorio rendimiento

¿ Cuantos hay ?

¿Cuantos hay ?

Cuantos números individuales podeis recordar?

72410358291064351290

Cuantos números individuales podeis recordar?

72 41 03 58 29 10 64 35 12 90

Memoria de trabajo

� Conjunto de símbolos activo en un momento determinado a los que estamos prestando atención, y que por tanto, podemos manipular mediante control voluntario

� Los símbolos con los que se están trabajando se mantienen en ella mientras que los estemos usando y prestando atención

Modelo cognitivoMemoria de trabajo

� La cantidad máxima de elementos o de unidades de información que podemos recordar es de aproximadamente 7

� Se conoce como el número mágico 7+-2 � The Magical Number Seven, Plus or Minus Two: Some Limits on Our Capacity for

Processing Information by George A. Miller originally published in The Psychological Review, 1956, vol. 63, pp. 81-97

[Miller, 1968]

Modelo cognitivo

Memoria de trabajo

� Tiempo de acceso� 70 mseg

� Tiempo en la memoria� 200 mseg

� Desfallecimiento� Interferencia

Memoria operativa

Ejecutivocentral

Lazoarticulatorio

Agendavisuoespacial

[Baddeley and Hitch, 1974]

Memoria operativaFunciones generales

� Retención de información� Soporte en el aprendizaje de nuevos

conocimientos� Comprensión del ambiente inmediato� Formulación de metas a corto plazo� Resolución de problemas

Memoria operativaLazo articulatorio

� Funciones� Almacenamiento pasivo� Mantenimiento activo

� repetición� De Información verbal hablada� Transformación automática del lenguaje en forma

visual a su forma fonológica

Memoria operativaLazo articulatorio

� Capacidad 7+-2� No es constante, disminuye a medida que las

palabra a recordar son mas largas

Memoria operativaLazovisoespacial

� Almacén del sistema que trabaja con elementos de carácter visual o espacial

� Puede trabajar con patrones visuales por un lado y secuencias de movimientos por otro

� La capacidad de almacenamiento depende de la similitud de los componentes

Memoria operativa

� Su limitación de recursos afecta a la ejecución de varias tareas simultaneas

� Aspecto crucial para interactuar con sistemas complejos

Modelo procesamiento humano

Computadora

DispositivosSalida

DispositivosEntrada

Sensores Efectores

Memoriasensorial (MS)

atención

Memoria de Trabajo o Operativa

Memoria de Largo Plazo

elaboración recuperación

recordatorio rendimiento

Modelo cognitivo

Memoria a largo plazo (MLP)

� La memoria de largo plazo almacena todo nuestro conocimiento

� Las principales características son: � Gran capacidad (casi ilimitada) � Acceso más lento (1/10 s) � Las pérdidas ocurren más lentamente.

Memoria largo plazo

� Procedimental� Declarativa

MLPProcedimental

� Sistema de ejecución implicado en el aprendizaje de habilidades

� Se activan de forma automática� Secuencia de pautas de actuación� Serie de repertorios motores

� Montar en bicivcleta� Estrategias cognitivas

� Jugar al ajedrez� Se realiza sin demasiados recursos atencionales

MLP

Memoria declarativa� Memoria declarativa

� Conocimiento sobre el mundo y experiencias vividas por cada persona

� Conceptos extrapolados de situaciones vividas� Memoria semántica

� Registra estructuras de hechos, conceptos y habilidades que obtenemos de nuestras experiencias. Redes semánticas

animal breath

have skin

fish swim

shark

bird

fly

have feather

eagle

chicken predator

symbol of power

dangerous

not eatable

Semantic network, example

- concepts and the relations

type

typeproperty

type

type

property

Modelo mental

� En nuestra interacción hacemos uso de la información adquirida por nuestro procesos perceptuales y que esta almacenada en nuestra memoria

� Está organizada en estructuras semánticas� Los modelos mentales son las estructuras

mas relevantes en IPO

Modelo mental

� Durante el aprendizaje una persona adquiere conocimientos de las relaciones estructurales y el funcionamiento del sistema con el que está interactuando

� Este conocimiento se denomina modelo mental

Modelo mentalDefinición

� Modelo conceptual del sistema que el usuario tiene y que incluye la representación de su estructura y su funcionamiento� Norman 1983

� No implica saber como funciona el sistema internamente

� En general tiene un conocimiento mínimo del funcionamiento interno, es mas bien una analogía

Modelo mental

� Modelo conceptual� Memoria largo plazo� Contiene información general y duradera

� Modelo mental� Memoria de trabajo� Representación más dinámica que sea capaz de

adaptar la información almacenada en la memoria a largo plazo a las características específicas de la tarea que este realizando la persona

Modelo mentalCaracterísticas

� La representación...� Es incompleta� Es ejecutable mentalmente, el usuario puede

mentalmente simular su funcionamiento� Es inestable, el usuario olvida los detalles� No tiene unos límites claros, se confunde con los modelos

mentales de sistemas físicos similares� Es acientífica e incluye supersticiones y creencias

erróneas sobre la conducta del sistema� Es parsimoniosa porque los usuarios prefieren reducir su

complejidad

Conclusiones

� La persona percibe información a través de los sentidos� Vista, oido, tacto, ...� Guarda, manipula y utiliza información

� Reacciona a la información recibida� Una comprensión de les capacidades y

limitaciones de las personas nos ayudará en el diseño de sistemas interactivos

Bibliografía

� Libro electrónico� http://griho.udl.es/ipo/sal� En formato WORD, PDF y Microsoft reader� Versión provisional

Bibliografía

• Dix, Alan. Human Computer Interaction. Capítol 1. Editorial Prentice Hall.

• Preece, Jenny . A guide to Usability. Human Factors in Computing. Addison and Wesley. ( Capítol 1).(1993)

• Card S.K Moran T.P, Newell A. The Psychology of Human-Computer Interaction . Lawrence Erlbaum Associates. (1983)