Ambientes Residenciais Controlados por Dispositivos Móveis: Estudo, Concepção e Desenvolvimento de um Aplicativo Considerando a Diversidade

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA DEPARTAMENTO DE INFORMÁTICA E MATEMÁTICA APLICADA PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM SISTEMAS E COMPUTAÇÃO MESTRADO ACADÊMICO EM SISTEMAS E COMPUTAÇÃO Ambientes Residenciais Controlados por Dispositivos Móveis: Estudo, Concepção e Desenvolvimento de um Aplicativo Considerando a Diversidade Sarah Gomes Sakamoto Natal-RN Fevereiro de 2014

2 Sarah Gomes Sakamoto Ambientes Residenciais Controlados por Dispositivos Móveis: Estudo, Concepção e Desenvolvimento de um Aplicativo Considerando a Diversidade Exame de Defesa de Mestrado apresentado ao Programa de Pós-Graduação em Sistemas e Computação do Departamento de Informática e Matemática Aplicada da Universidade Federal do Rio Grande do Norte como requisito final para a obtenção do grau de Mestre em Sistemas e Computação. Linha de pesquisa: Engenharia de Software Orientador Prof. Dr. Leonardo Cunha de Miranda PPGSC PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM SISTEMAS E COMPUTAÇÃO DIMAP DEPARTAMENTO DE INFORMÁTICA E MATEMÁTICA APLICADA CCET CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA UFRN UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE Natal-RN Fevereiro de 2014

3 Defesa de Mestrado sob o título Ambientes Residenciais Controlados por Dispositivos Móveis: Estudo, Concepção e Desenvolvimento de um Aplicativo Considerando a Diversidade, apresentada por Sarah Gomes Sakamoto e aceita pelo Programa de Pós-Graduação em Sistemas e Computação do Departamento de Informática e Matemática Aplicada da Universidade Federal do Rio Grande do Norte, sendo aprovada por todos os membros da banca examinadora abaixo especificada: Prof. Dr. Leonardo Cunha de Miranda Presidente DIMAp Departamento de Informática e Matemática Aplicada UFRN Universidade Federal do Rio Grande do Norte Prof. Dra. Vânia Paula de Almeida Neris Examinadora (Externa) Departamento de Computação UFSCar Universidade Federal de São Carlos Prof. Dra. Lyrene Fernandes da Silva Examinadora (Interna) DIMAp Departamento de Informática e Matemática Aplicada UFRN Universidade Federal do Rio Grande do Norte Natal-RN, 25, Fevereiro de 2014

4 Aos meus pais, Akihiko e Edilza, e ao meu amado Alessandro.

5 Agradecimentos Neste momento, em que as forças se esvaem, mas a pesquisa clama pela continuidade, devemos agradecer àqueles que nos auxiliaram ao longo dessa jornada. Primeiramente, agradeço à minha família. Aos meus pais, Edilza Gomes Sakamoto e Akihiko Sakamoto, minha eterna gratidão. Obrigada pelo suporte na minha escolha de prosseguir com os estudos, amor incondicional, compreensão, cooperação nessa fase final, e por zelarem por meu bem-estar em todos os momentos. Ao meu companheiro, Alessandro Luiz Stamatto Ferreira, sempre presente em minha vida. Agradeço pelo apoio em todos os momentos. Obrigada pelo amor, compreensão, sugestões e incentivo em minha pesquisa. Você sempre me dá forças para continuar. Saiba que você é minha luz, meu principal agente de fomento, desde as palavras cativantes até a proteção nas madrugadas do DIMAp. Espero que você sempre esteja ao meu lado para ajudarmos um ao outro. Ao meu amigo Diego Henrique Dantas de Oliveira, pelo tempo, amizade e contribuição. Obrigada pelos momentos, reflexões, trocas de experiência e estímulo. Você foi fundamental para a evolução do HandyHome. Agradeço à minha segunda família, Maria Inês Sucupira Stamatto, Adir Luiz Ferreira e Luane Maria Stamatto Ferreira, por todo o apoio e compreensão nos momentos mais difíceis. Às minhas amigas Ana Carla Carvalho de Correia, Juliana de Araújo Oliveira e Jarmilla Bow Ltaif Garcia, pela cooperação e grande amizade durante o mestrado. Aos amigos Ronildo Pinheiro de Araujo Moura e Alison de Araújo Bento pelo incentivo na fase final. Aos amigos Bruno e Arrison pela assistência e garantia de amparo, à minha avó Maria Eunice pelas orações e demais familiares pela torcida. Agradeço também aos participantes do experimento (meus sinceros agradecimentos), à amiga Eliselma Vieira pela colaboração, ao Heiko pela contribuição científica, ao Paulo pela visão de hardware, à Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) pela bolsa de estudos concedida, e aos demais membros e colegas do grupo pelo crescimento coletivo. Aos membros desta banca, professoras Lyrene Fernades da Silva e Vânia Paula de Almeida Neris, pela disposição de tempo e dedicação para contribuírem com o trabalho e tornarem sua apresentação possível. À professora Vânia também pela organização do maravilhoso evento IHC'12, marcante em minha jornada, onde conheci parte da comunidade de IHC. E em especial, à professora Lyrene, que guiou meus passos para minha pesquisa atual e passou valiosas lições. Por último, e não menos importante, ao meu orientador, Leonardo Cunha de Miranda. Agradeço pela oportunidade de continuar meus estudos na área do meu interesse, e proporcionar uma nova perspectiva sobre o significado da atividade de pesquisa. Obrigada pelas melhorias significativas em nossas publicações e pelo tempo em que trabalhamos juntos e o senhor cooperava comigo. Este trabalho é a junção de pequenas contribuições, de diversas pessoas em momentos específicos. Espero poder agradecer de coração a todos que contribuíram direta ou indiretamente com a evolução deste trabalho. 화이팅!

6 It is in self-limitation that a master first shows himself Johann Wolfgang von Goethe

7 Ambientes Residenciais Controlados por Dispositivos Móveis: Estudo, Concepção e Desenvolvimento de um Aplicativo Considerando a Diversidade Autora: Sarah Gomes Sakamoto Orientador: Prof. Dr. Leonardo Cunha de Miranda RESUMO Com o desenvolvimento tecnológico ocorrido nas últimas décadas, o ambiente residencial vem incorporando a cada dia novos equipamentos eletroeletrônicos de consumo doméstico a fim de facilitar as atividades do cotidiano e promover uma melhor qualidade de vida dos moradoresusuários. Controlar esse ambiente no mundo contemporâneo demanda interação com diferentes interfaces de controle, tornando essa tarefa, relativamente, complexa. Torna-se necessário, portanto, prover interfaces de usuário mais adequadas para controlar esses equipamentos. Os dispositivos móveis surgem como uma plataforma viável para realizar esse controle, trazendo comodidade, flexibilidade e diferentes mecanismos de interação com os equipamentos desse ambiente. Porém, ao se projetar novas soluções para esse contexto de uso é necessário considerar a diversidade de usuários e a riqueza de situações de uso desse ambiente. O estudo realizado nesta pesquisa visa compreender aspectos da interação desse contexto específico considerando a relação entre os usuários, a tecnologia e o ambiente. Como resultados, apresentamos um abrangente levantamento de aplicações, a identificação de desafios desse domínio sob a perspectiva da diversidade e o levantamento de requisitos para aplicações desse contexto baseado no referencial teórico-metodológico da Semiótica Organizacional e no uso de aplicativos. Ainda, serão apresentados os passos da concepção de um aplicativo que apoia o controle de recursos do ambiente residencial via dispositivo móvel juntamente com os resultados de um experimento realizado com potenciais usuários da solução computacional implementada. Palavras-chave: Interação Humano-Computador; Requisitos; Semiótica Organizacional; Domótica; Smartphone, Android.

8 Home Environment Controlled by Mobile Devices: Study, Conception and Development of an Application Considering Diversity Author: Sarah Gomes Sakamoto Advisor: Prof. Dr. Leonardo Cunha de Miranda ABSTRACT With technological advancement in recent decades, home environment incorporates several household electronic appliances in order to facilitate activities and improve dwellers-users' quality of life. Controlling this environment in modern society requires interaction with different interfaces and controls, which becomes a nontrivial task. It is therefore necessary to provide more appropriate user interfaces to control such equipment. Mobile devices emerge as a viable platform to enable this control, providing convenience, flexibility and several interaction possibilities. However, it is fundamental to consider users and situations diversity regarding this environment in new solutions design. The study in this research aims providing a better understanding of interaction aspects in this specific context considering the relation between users, technology and environment. As results, we present a wide survey in applications, as well as the identification of challenges under the perspective of diversity and requirements elicitation for applications in this domain based on Organizational Semiotics theory and usage of applications. Concept phases of a software which supports controlling home environment resources via mobile devices along with results from an experiment with potential users of this computational solution are also presented in this research. Keywords: Human-Computer Interaction; Requirements; Organizational Semiotics; Domotics; Smartphone, Android.

9 ix Lista de figuras Fig. 1 - Exemplos de formas de interface e interação através dos dispositivos móveis para controle de elementos da casa. Fontes: [25],[37],[42] adaptado,[47] Fig. 2 Partes Interessadas resultante da análise do domínio Fig. 3 Overview of the M4REMAIP Fig. 4 Some possible design solutions icons to functionality Settings Fig. 5 Arquitetura do Sistema Fig. 6 Comunicação com o Sistema Fig. 7 Interface da Tela Principal Fig. 8 Decisão de design: Posicionamento do botão de interação por voz Fig. 9 Interface de (a) Cenários, (b) Cenários, com um cenário sendo ativado e emitindo feedback visual com mensagem toast, e (c) Cenários favoritos Fig. 10 Interfaces (a) Dispositivos, (b) Controle do dispositivo e (c) Configurações Fig. 11 Decisão de design: (a) Botão Toggle e (b) Switch Fig. 12 Estrutura da casa a ser controlada no experimento Fig. 13 Tempo que cada usuário utilizou para realizar as tarefas 1 a Fig. 14 Taxas de realização das tarefas 1 a 14 com sucesso Fig. 15 Respostas dos participantes quanto às imagens A e B Fig. 16 Reações aos problemas de acessibilidade no uso de dispositivos móveis Fig. 17 Diferentes reações após ação no ambiente: (a) usuário não percebe e (b) usuário percebe o feedback do aparelho no ambiente Fig. 18 Conjunto de gestos definido por um participante para os cenários: (a) Acordar, (b) Antes de dormir, (c) Cinema em casa, (d) Sair de Casa, (e) Chovendo Fig. 19 Reação dos usuários no momento de execução da tarefa Fig. 20 Contribuições da pesquisa no projeto desenvolvido... 88

10 x Lista de tabelas Tabela 1 Aplicações Residenciais da Literatura Tabela 2 - Escada Semiótica resultante da análise do domínio Table 3 Android apps identified and analyzed applying M4REMAIP Tabela 4 Exemplos de Interfaces de Controle Tabela 5 Objetos que podem ser controlados em cada cômodo da casa com a aplicação Tabela 6 Dados etnográficos e pessoais dos participantes Tabela 7 Dados etnográficos e pessoais dos participantes Tabela 8 Legenda da classificação da tabela Tabela 9 Formas que os usuários realizaram a tarefa Tabela 10 Formas que os usuários realizaram a tarefa

11 Sumário Lista de figuras... ix Lista de tabelas... x 1 Introdução Contexto, Problemática e Motivação Objetivos Relevância da pesquisa Estrutura do trabalho State of the Art and HCI Challenges under the Perspective of Diversity Introduction State of the Art Textual Command Interface Textual Interface with Visual Layout Graphical Interface Multi-Modal Interface and Direct Manipulation HCI Challenges under the Perspective of Diversity Guidelines Discussion Conclusion Decision Making Levantamento de Requisitos baseado na Semiótica Organizacional Introdução Aplicações Residenciais Análise do Domínio Base Teórica e Metodológica Resultados Requisitos de Interface e Interação Discussão Conclusão Tomada de Decisão Requirements Elicitation based on Mobile Applications under an Interaction Perspective... 46

12 4.1 Introduction M4REMAIP Application of M4REMAIP Phase I Phase II Requirements and Design Ideas Discussion Conclusion Decision Making Design e Implementação do Aplicativo HandyHome Introdução Aplicações para Controle Residencial Via Dispositivos Móveis Implementação Estrutura do Sistema Geração Automática de Interface Design Interação Interface Discussão Conclusão Tomada de Decisão Descobertas e Reflexões de um Estudo de Caso em um Ambiente Simulado Introdução Metodologia e Cenário de Pesquisa Resultados Resultados Quantitativos Observações Qualitativas Discussão Conclusão Reflexão Considerações Finais Trabalho Realizado Contribuições Perspectivas e Trabalhos Futuros Referências bibliográficas Apêndice A Termo de Consentimento Livre e Esclarecido Apêndice B Termo de Autorização de Gravação de Voz, Imagem e Vídeo Apêndice C Formulário de Perfil do Participante Apêndice D Formulário Pós-Atividades

13 Apêndice E Autorização Apêndice F Autorização

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15 Capítulo 1 1 Introdução No ambiente residencial, dispositivos mecânicos e digitais se agregam com a mobília e artefatos de valor sentimental, todos imersos em um cenário íntimo em que os moradores interagem. A tecnologia encontra-se presente nas casas de maneira distribuída, em aparelhos para diversas finalidades, seja em eletrodomésticos, dispositivos para entretenimento ou sistemas para prover segurança do ambiente. O controle do ambiente residencial envolve diversos desafios, tanto de caráter tecnológico quanto humano, referente à interação com essa tecnologia. Torna-se necessário estudar a natureza das interações nesse ambiente, com suas peculiaridades, necessidades e restrições. Nesse estudo é necessário considerar diversos aspectos, entre eles, a diversidade. O ambiente residencial agrega diversos usuários em uma diversidade de situações, e essa diversidade deve ser contemplada na concepção de novas soluções. Sob essa perspectiva, devem ser consideradas características específicas do contexto das interações. Este trabalho visa o estudo e a proposta de uma solução que apoie o controle de recursos do ambiente residencial via dispositivos móveis, considerando a diversidade. 1.1 Contexto, Problemática e Motivação Os avanços da indústria eletrônica e das redes de telecomunicação permitiram que diversos dispositivos eletroportáteis fizessem parte da rotina das pessoas, muitas vezes sem a percepção do usuário. O ambiente doméstico agrega cada vez mais aparelhos com tecnologia computacional, repletos de recursos e funcionalidades. Esses aparelhos geralmente possuem uma interface física que permite o controle de suas funções e alguns deles, controles remotos para

16 Ambientes Residenciais Controlados por Dispositivos Móveis: Estudo, Concepção e Desenv. de um Aplicativo Considerando a Diversidade 16 possibilitar aos usuários controlá-los remotamente. No entanto, cada dispositivo possui seu controle individual, exigindo interação com cada um separadamente. Nos últimos anos, foram propostas diversas formas para o controle desse ambiente, com o intuito de promover a qualidade de vida dos moradores. Alguns trabalhos têm focado no desenvolvimento de soluções para controlar o ambiente residencial através de dispositivos móveis, visto que eles surgem como excelentes plataformas para viabilizar o controle dessa gama de aparelhos e recursos da casa de forma unificada. A popularização dos dispositivos móveis para os diversos segmentos da sociedade, também estimula sua utilização como plataforma de controle, permitindo maior abrangência de público para esse cenário. Porém, essa interação possui características particulares que merecem atenção e necessitam ser investigadas considerando esse contexto específico. O estudo da interação no ambiente doméstico requer a compreensão desse espaço e das suas possibilidades de interação. As pessoas interagem com a tecnologia de diferentes formas, e também executam as atividades domésticas de maneiras diferentes. Cada morador possui seus próprios hábitos e uma visão particular desse ambiente. A tecnologia para controle residencial deve estar integrada a essas atividades, adaptada à rotina dos usuários. Portanto, ao se projetar interfaces e interações para novas soluções é necessário considerar essas diferenças, levando em conta características individuais, condições físicas e sociais, além de diversas situações de uso nesse ambiente. A área de Interação Humano-Computador (IHC) pode auxiliar no entendimento dessas interações, a fim de prover melhorias na maneira com a qual as pessoas interagem com a tecnologia. No que se refere ao controle do ambiente residencial, alguns termos são comumente utilizados: automação residencial e casa inteligente. A automação residencial, também referenciada como domótica, se baseia na automação das tarefas domésticas, substituindo as operações manuais por operações automatizadas, auxiliadas por máquinas. A automação provê controle da casa, auxiliando os moradores a gerenciar seus aparelhos, trazendo comodidade, segurança, conforto e eficiência. Essa automação pode ser aplicada apenas para dispositivos independentes ou agregar diversos dispositivos e serviços, formando os chamados sistemas de automação residencial [1]. Uma vantagem trazida pela maioria desses sistemas é a possibilidade de operá-los remotamente. A população passa grande parte do seu tempo fora de suas casas, e através da operação remota do sistema, os usuários podem controlar seus aparelhos de suas casas à distância. E ainda, esses sistemas geralmente proveem funcionalidades de monitoramento remoto que podem evitar desastres e danos na ausência dos moradores da casa. Já o conceito de casa inteligente engloba uma moradia que integra tecnologias de informação e comunicação, promovendo a interação. Apesar das diferentes denominações adotadas na literatura, tais como casa interativa, casa do futuro, casa adaptativa ou casa ciente [2], está sempre associada com automação e computação inteligente. A noção de inteligência adotada nos dispositivos dessas casas pode estar relacionada à integração com objetos

17 17 Capítulo 1. Introdução inteligentes ou às suas capacidades de economia de energia, providas pela integração com as redes inteligentes (smart grids) [3]. A casa inteligente pode se ajustar às necessidades dos habitantes [4] de acordo com preferências ou informações de contexto coletadas do ambiente. Ela é fundamentada nas ideias de computação ubíqua com a aplicação de AmI (Ambient Intelligence) para prover melhor qualidade de vida para seus usuários, otimizar o conforto e facilitar o controle dos dispositivos da casa [5]. Por isso, os conceitos de casa inteligente e automação residencial estão relacionados, todavia, o termo casa inteligente traz um conceito mais amplo, indo além do que apenas a automatização de tarefas domésticas. A automação residencial pode ser considerada uma das etapas para se obter uma casa inteligente. De fato, nenhum desses termos é novo, visto que o termo casa inteligente foi popularizado entre as décadas de 1980 e 1990 e a automação residencial já existe há mais de trinta anos. Porém, apesar do desenvolvimento de diversos sistemas ao longo desses anos, sua adoção pelos consumidores não foi abrangente. Diversas barreiras podem ser atribuídas como potenciais motivos para a fraca adoção desses sistemas, entre elas, dificuldades de implantação, interoperabilidade, gerenciamento e custos, que contribuem para dificultar uma ampla adoção pela população. Essas barreiras estão relacionadas aos aspectos tecnológicos, e por isso muito foco foi dado a essas características desses sistemas. Mas existem ainda outras barreiras, tais como a imagem industrial da domótica [6] e o caráter da interação abordado pelas soluções existentes. Muitos sistemas de domótica possuem um visual industrial que não se adéqua à natureza do lar, e com projetos não focados em aspectos de interação humano-computador, muitas vezes exigindo conhecimento técnico e não adaptadas às necessidades dos usuários. Portanto, faz-se necessário um estudo acerca das características específicas considerando as diferentes dimensões nesse contexto, no que se refere à tecnologia, aos usuários e ao ambiente em que ocorre a interação. E esse estudo deve ser feito considerando a diversidade, permitindo benefícios para todos os moradores. 1.2 Objetivos Dado esse contexto, o principal objetivo deste trabalho é estudar o domínio de controle de elementos do ambiente residencial via dispositivos móveis e propor uma nova solução que apoie o uso de recursos desse ambiente considerando a diversidade. A fim de cumprir esse objetivo geral, são relacionados os seguintes objetivos específicos desta pesquisa: Levantar o que está sendo proposto na literatura para controle de elementos do ambiente residencial via dispositivos móveis; Identificar barreiras de interface e interação encontradas no controle de elementos do ambiente residencial via dispositivos móveis;

18 Ambientes Residenciais Controlados por Dispositivos Móveis: Estudo, Concepção e Desenv. de um Aplicativo Considerando a Diversidade 18 Levantar requisitos de interface e interação para soluções que visam o controle de elementos do ambiente residencial via dispositivos móveis; Projetar uma instância de interface de uma solução para controle do ambiente residencial via dispositivos móveis baseado nos requisitos identificados; Desenvolver uma nova solução considerando os requisitos levantados para controle de elementos do ambiente residencial via dispositivos móveis; Avaliar esta nova solução com usuários, a fim de validar alguns requisitos e a proposta de design. Este trabalho segue norteado pela área de IHC em todas suas fases de desenvolvimento. O estudo realizado nessa pesquisa visa compreender aspectos da interação desse contexto específico considerando a relação entre os usuários, a tecnologia e o ambiente. Já a perspectiva da diversidade é considerada nesse contexto visto a abrangência de público e situações de uso desse ambiente. 1.3 Relevância da pesquisa As soluções desenvolvidas para esse contexto geralmente focam em aspectos tecnológicos, muitas vezes sem levar em consideração aspectos da interação e da diversidade em sua concepção/design. Esta pesquisa surge da necessidade de cobrir essa lacuna. Sua relevância está fundamentada na importância de se atentar para esses aspectos no desenvolvimento de novas soluções, buscando formas de apresentar as funcionalidades oferecidas para todos os usuários e facilitar sua interação. Considerando a relevância sob a ótica da área de IHC, a maioria dos estudos foca somente na relação entre tecnologia e ser-humano, como evidenciado em [7]. Porém, de acordo com Frohlich e Kraut [8], o espaço exerce uma influência considerável no tipo de interação a ser realizado. Considerando o ambiente residencial, fatores relativos a esse espaço impactam nessa interação entre os moradores e a tecnologia. Alguns trabalhos [9,10] têm mostrado a importância de se considerar fatores e restrições desses ambientes, abrindo uma série de descobertas neste cenário. O estudo realizado na presente pesquisa considera as três dimensões em sua concepção: os usuários, a tecnologia e o ambiente. No aspecto tecnológico, são abordadas as características específicas referentes ao controle de elementos domésticos e dispositivos móveis; no que se refere aos usuários e ao ambiente, são retratados os aspectos da interação sob a perspectiva da diversidade, para atender a heterogeneidade de público e situações de uso desse ambiente. Quanto à relevância da pesquisa para a academia e para indústria, esse trabalho mostra sua importância por mostrar todos os passos, do estudo à concepção de uma solução, mostrando um

19 19 Capítulo 1. Introdução abrangente levantamento de soluções existentes, apontando os desafios para a área, mostrando requisitos para novas aplicações, além do desenvolvimento do aplicativo proposto incorporando os aspectos supracitados. Dessa forma, a pesquisa contribui por auxiliar no desenvolvimento de novas soluções, ressaltando a importância de pontos específicos e provendo um guia para designers de soluções desse domínio. A comunidade científica e os profissionais poderão usufruir dos resultados desse trabalho para expandir o conhecimento e propor novas soluções que melhorem a interação nesse contexto específico, além de novas formas de interação, considerando a diversidade. 1.4 Estrutura do trabalho O presente trabalho está organizado em seis capítulos, que se somam à Introdução. A estrutura da dissertação segue o formato de coletânea de artigos, em que cada capítulo apresenta o formato de um artigo científico. Vale salientar que, devido ao formato adotado, este trabalho apresenta capítulos que podem estar em um dos seguintes idiomas: português ou inglês. Quando um idioma é adotado, permanece o mesmo durante todo o capítulo. A última seção de cada capítulo atua como uma ponte entre cada artigo, mostrando uma breve reflexão sobre aquele capítulo dentro do contexto da presente pesquisa e próximos passos. Os capítulos, juntamente com uma breve descrição de seus conteúdos, serão apresentados a seguir. Capítulo 2 State of the Art and HCI Challenges for Diversity: Este capítulo apresenta o levantamento do estado da arte em soluções para controle de ambientes residenciais via dispositivos móveis e desafios de IHC sob a perspectiva da diversidade. Adicionalmente, também apresentamos um conjunto de diretrizes a fim de minimizar ou transpor os desafios identificados; Capítulo 3 Levantamento de Requisitos baseado na Semiótica Organizacional: Este capítulo apresenta os resultados de uma análise sobre o domínio e levanta requisitos de aplicações para esse contexto sob a ótica de IHC. Esse levantamento de requisitos foi baseado no estado da arte descrito no capítulo anterior e na análise do domínio utilizando artefatos da Semiótica Organizacional. Com isso, foi possível a identificação de requisitos com uma visão sócio-técnica, sob diferentes perspectivas; Capítulo 4 Requirements Elicitation based on Mobile Applications under an Interaction Perspective: Este capítulo apresenta um método para elicitação de requisitos baseado em aplicativos sob a perspectiva da interação, bem como, os resultados do emprego deste método em um estudo realizado para identificar

20 Ambientes Residenciais Controlados por Dispositivos Móveis: Estudo, Concepção e Desenv. de um Aplicativo Considerando a Diversidade 20 requisitos de aplicativos Android para controle residencial. Com isso, foi possível observar o estado da prática para extrair requisitos considerando o domínio e a plataforma de desenvolvimento específica; Capítulo 5 Design e Implementação do Aplicativo HandyHome: Este capítulo apresenta um estudo sobre a concepção e desenvolvimento do aplicativo HandyHome, que visa permitir o controle do ambiente residencial através de dispositivos da plataforma Android. O aplicativo foi concebido sob a ótica de IHC considerando os passos realizados nos capítulos anteriores; Capítulo 6 Descobertas e Reflexões de um Estudo de Caso em um Ambiente Simulado: Este capítulo apresenta os resultados de um experimento realizado em um ambiente simulado, a fim de observar a interação de usuários com a aplicação de controle do ambiente residencial HandyHome. A partir dessa observação, analisamos questões referentes ao design da aplicação e aspectos de interação dos usuários com esse tipo de aplicação. Capítulo 7 Considerações Finais: Este capítulo resume os resultados da presente pesquisa juntamente com suas contribuições, e aponta direções para trabalhos futuros.

21 Chapter 2 2 State of the Art and HCI Challenges under the Perspective of Diversity Introduction Home is a physical space which comprises social and human aspects, referring to propriety or state of mind, and reflects the lifestyles of the inhabitants [11,8]. The interplay of individual and cultural values make home a complex space. With technological advancements in recent decades, a home environment may incorporate several electronic appliances in order to facilitate activities and improve users quality of life. These household electrical appliances increased in complexity and functionality, and present different interfaces and controls. With increasing complexity of appliances, it can be expected that interaction becomes more complex as well. With increasingly complex systems, it is necessary to make these functionalities available to all users, in an easier and more effective way. Mobile devices e.g. mobile phones, tablets and smartphones emerge as possible platforms to enable control over such a range of appliances. They have already been adopted by users from different economic and social backgrounds, are equipped with several features, provide integration through a single interface are convenient to carry, and make home control possible even when not at home (e.g. in the case of the smartphone). This scenario fits the needs of users in modern societies and enables several interaction possibilities. Much work focused on the development of solutions in this domain, especially on technical issues (cf. Section 2.2). However, it is important to consider Human-Computer Interaction (HCI) aspects in development of new solutions. According to Saizmaa and Kim [7], 1 This chapter is a version of the work accepted for publication in 16th International Conference on Human- Computer Interaction (HCI International 2014)

22 Ambientes Residenciais Controlados por Dispositivos Móveis: Estudo, Concepção e Desenv. de um Aplicativo Considerando a Diversidade 22 HCI studies have focused mostly on the interaction between humans and technology, not considering the importance of home aspects. Nonetheless, it is essential to consider the relation between users, technology and the domestic environment. There are some challenges of home control via mobile devices related to the diversity of users. Interface and interaction design for this context must consider these differences. This chapter presents the state of the art in home control via mobile devices. Based on analysis of these solutions, we identify and discuss HCI challenges under the perspective of diversity. In addition, we propose a set of guidelines in order to minimize or overcome these challenges. We argue that this work might support design process of new solutions and future research focusing on domestic space. The chapter is organized as follows: Section 2.2 presents the literature solutions composing the state of the art; Section 2.3 introduces HCI challenges for this context under the perspective of diversity; Section 2.4 discusses research issues and additionally presents the proposed guidelines; Section 2.5 presents conclusion, and Section 2.6 highlights next research steps. 2.2 State of the Art This section presents the state of the art of mobile devices for controlling elements of domestic environment, in the contexts of smart homes as well as home automation. The literature solutions are organized according to the kind of interface/interaction they present via mobile devices Textual Command Interface Some solutions do not provide graphical interfaces to support user s interaction. They enable users to control their home through text commands, which are interpreted by home systems. These solutions use mobile telephony services to enable communication, and commands are sent via SMS (Short Messaging Service), using mobile phone. Alheraish et al. [12], El-Medany and El-Sabry [13], Ahmad et al. [14], Khandare and Mahajan [15], Zhai and Cheng [16], Li et al. [17] and Felix and Raglend [18] propose monitoring and control systems which enable users to control household appliances, sending a message to switch appliances on or off, and check statuses. These solutions are implemented in circuit and use several sensors (e.g. fire, motion and temperature). These works focus on illumination control or home security, for example, intrusion detection, door locking or monitoring. Solutions [15,16] also use cameras. An example of a control command [15] is STARTDEVICE 1; STOPDEVICE 4, to turn an appliance on and turn another appliance off. Al-Ali et al. [19] focus on energy management, providing functions to users and utility companies. Users may send

23 23 Chapter 2. State of the Art and HCI Challenges under the Perspective of Diversity commands such as Turn ON AC, Turn OFF WM to turn air-conditioning on and washing machine off Textual Interface with Visual Layout Although different interfaces may be designed for appliance control through mobile devices, several works still provide simple graphical interfaces, with textual information through forms and menus. Each appliance is represented by a name, which may be the appliance s category or an identifier, such as device 1. Users change an appliance s status using elements such as text fields, check boxes and radio buttons. It provides an enhanced interaction in comparison to textual command interfaces mentioned in the previous Section Some works [20,21,22,23] demonstrate this improvement and provide a dual-approach, i.e. communication occurs via SMS or an application. Both forms may be used, but the application acts as an abstraction layer for interaction since users interact with visual interface elements instead of typing commands. These applications were implemented in Java (J2ME). In the same way as interfaces, home management evolves and some systems provide other functions in addition to on/off switches, such as ventilation level [21] and lighting intensity control [22]. In [24], users may check power consumption of plugged appliances and control home via PDA applications with Bluetooth or via mobile phones with SMS. Other solutions only provide application interfaces. The solution proposed in [25] also enables users to change an appliances voltage level. HouseAway [26] provides a HTML page, the solutions in [27,28,29] provide applications with textual menus, implemented in mobile C and GVM platform, Java and Python for Symbian platforms. Systems in this section use microcontrollers, except [23], which uses an X10 controller with power line communication. Moreover, all works focus on development of system architecture, not on HCI aspects Graphical Interface With the improvement of processing power and the growth of available resources in mobile devices, several works introduced graphical elements to promote user interaction. These interface designs use colors, icons, charts, images and videos in order to provide a better user experience. Some solutions focus on development of applications and others on complete systems, but they show a particular concern regarding user interface, unlike works of the previous sections. Yeoh et al. [30] present the e2home system, which enables switching home appliances on or off and controlling a mobile robot. Users interact with a PDA application or sending textual commands via . It follows the dual-approach, in which application is an abstraction layer. Its interface shows icons for each appliance along with its name and a select list with its status, and a 2D home map for robot control. Oh and Kim [31] present a similar work, which proposes

24 Ambientes Residenciais Controlados por Dispositivos Móveis: Estudo, Concepção e Desenv. de um Aplicativo Considerando a Diversidade 24 to control a mobile robot through an Android smartphone for home monitoring. The application interface only displays the captured images at the center of smartphone screen and direction buttons. In [32], a local security system is proposed for Android devices. Users can lock, unlock and check a door status from a short distance. The application displays the door status and four buttons, the system uses Arduino and Bluetooth. Solutions [33,34] provide control over appliances, image capture and alerts for security breach. HASec [33] provides an ios application with visual elements following the iphone Human Interface Guidelines. SmartEye [34] has a Java application which shows a home plan in 2D view, with appliances in their respective home space and color scheme to help users identifying appliances status. Rahman and Saddik [35] present a mobile client to control real home objects through 3D avatar interaction, using Second Life virtual interface. Since mobile devices lack processing power to render such 3D graphics, it uses a virtual display technique based on remote rendering graphics at a desktop computer. The implemented prototype supports touch events, such as swipe and tap, and provides illumination control, using X10 controllers. Other systems present functionalities that are more complex. Home-in-Palm [36] provides an Android smartphone application to configure automatic changes based on time or a user s location. In [37], users may define rules, schedule tasks and set priorities, interacting with an iphone application, an ipad client and a web client. Homer [38] provides two different applications, for ipad and iphone, and enables users to define rules using a language based on triggers, conditions and actions, with clauses like when, do and if. The system uses a framework based on OSGi, HTTP and JSON. Dickey et al. [39] provide a cloud service-based system with an ipad application, which uses touchscreen interaction. Its interface uses several visual elements, such as touch buttons similar to on/off switches, and regulators to control light intensity with simple finger dragging. System also displays charts and uses Arduino with X10 and ZigBee communication. Solutions [40,41] generate user interfaces automatically. uniknx [40], an iphone application, uses configuration files, provided in system deployment, to aid systems integration with mobile device. Based on these files, it generates interface elements at runtime and provides local control. The mobile phone application presented in [41], has been implemented in ASP.NET and JavaScript, and enables users to for example open/close doors, turn lights on or off, and change color and intensity Multi-Modal Interface and Direct Manipulation Current mobile devices are equipped with specialized technologies and features. Accelerometers, camera, and NFC (Near Field Communication) are common examples. There are different forms of interaction beyond textual or graphical user interface, and some solutions already explore these

25 25 Chapter 2. State of the Art and HCI Challenges under the Perspective of Diversity technologies in interface and interaction design. The following solutions focus on home appliances control addressing some possibilities. Suo et al. [42] present HouseGenie, a solution for touchscreen smartphones. It provides multi-modal interaction, integrating recognition engines of speech and handwriting, and enables to fusion multiple modes of interaction, e.g. when selecting an object with a click or touch and performing and action on this object by voice. It supports click, hold and drag-and-drop gestures, its interface uses several visual elements and displays a 2D home map. It uses an OSGi-based infrastructure to interconnect home appliances. Costa et al. [43] focus on interface design and also provide multi-modal interaction on their accessible interface design proposal to home control. This work provides voice and touchscreen interaction, and the design is based on icons and quadrants, targeting people with visual, hearing, motor and cognitive disabilities. The proposal was implemented over a tablet with Bluetooth communication. Kühnel et al. [44] propose using three-dimensional gestures with a smartphone for home control. The prototype was implemented for the iphone, using accelerometer data for gesture recognition, and combining touchscreen GUI interaction for more complex actions. Chueh and Fanjiang [45] propose a context-aware application with automatic interface generation and direct manipulation. Appliances are discovered using NFC of a smartphone, and their descriptions are downloaded through Bluetooth. The application then generates the interface based on user context. It enables local con-trol and uses Arduino. The prototype provides TV control. Solution [46] proposes combining computer vision and ubiquitous computing. In this approach, users point a smartphone camera towards a target appliance in order to recognize it, and then select a function. It requires every appliance to have a visual fingerprint, which can be a photo or visual descriptions. Chen et al. [47] propose a touch-driven interaction system to control household appliances. Users touch target devices with a smartphone, which then captures appliance data and combines it with context information. That way, touch actions are translated into control actions. As a demonstration, three applications were implemented, to control a stereo system, media activities on TV, and to connect a smartphone to a Wi-Fi network. Based on an analysis of these works, we identified some HCI challenges under the perspective of diversity, which we present in the next section. 2.3 HCI Challenges under the Perspective of Diversity When referring to diversity, we consider users with different characteristics, including culture, age, education, gender, technical skills, knowledge, cognitive skills or use conditions. The domestic environment, due to its heterogeneous nature, always aggregates a heterogeneous set of users and diverse use situations. According to Huang [48], a key HCI challenge in mobile

26 Ambientes Residenciais Controlados por Dispositivos Móveis: Estudo, Concepção e Desenv. de um Aplicativo Considerando a Diversidade 26 application design is how to make such devices usable and affordable to a heterogeneous set of users. To overcome this issue, it is necessary to consider social and contextual factors [49] in order to comprehend users needs in their context of use, i.e. home control. The literature presented in the previous section outlines the state of the art in home control via mobile devices. Based on an analysis of these works, we identify and discuss HCI challenges under the perspective of diversity for this specific domain, which are presented below. Home view: In order to control their homes, users must manage functions provided by household appliances, which are located in the domestic space. However, how to (re)present this space to all dwellers? Many solutions represent home as an appliances list, with no reference to the corresponding home space the appliances belong to [20,21,22,25,28,29,30,33,39]. Other solutions separate them according to location, based on room selection, such as [41]. Other approaches are to represent home as an architectural plan in a 2D-view with appliances in their respective real positions, such as in [34], or as 3D environment with virtual objects, as proposed in [35]. The 3D approach might enhance immersion and aid in elements assimilation. However, some people might have difficulties to navigate in these virtual environments. According to [42], devices identification and monitoring is faster and clearer in 2D-panoramic view than in 3D-view. Even so, 2D map representation might impose difficulties to interpretation, and changes in appliances arrangement might require map restructuring. Moreover, there is also the barrier of displaying spatial representations, 2D or 3D, in restricted screen-size devices, such as the smartphone. On the other hand, appliances lists may aid users to find the target appliance with symbolic recognition, with no spatial processing. However, it may not be as immersive as spatial representations. How to (re)present this space in order to assist diverse users with different characteristics to identify appliances through mobile devices constitutes a relevant challenge in this context. Control complexity: Solutions for home control involve management of a wide range of appliances, with different functions. Appliances with increasing functions make their control a very complex task. Their control via mobile devices is even more difficult, given the intrinsic characteristics of these platforms. Higher complexity functions, such as rule definition like in [37,38], bring even more challenges. According to Manternaghan apud Manternaghan and Turner [38], users would like to control their home in a way that does not resemble programming. But policy definition usually uses conditional statements and commands, which requires a programming-like interaction. Nylander et al. apud Suo et al. [42] claim that users prefer using a smartphone instead of a computer to control appliances, since it is more convenient. Since smartphones have screens with limited size, a challenge for interaction design is to enable this wider range of appliance management through these devices. Providing solutions which enables users with different characteristics and usage situations to manage their home amidst this complexity constitutes another challenge.

27 27 Chapter 2. State of the Art and HCI Challenges under the Perspective of Diversity Interface and interaction flexibility: Regarding interface flexibility, the configuration of appliances in a home might change over time, e.g. new appliances might be added, removed or changed in position. The application interface must reflect these changes, including the customization of automatically assigned identifiers may require customization. Some applications [21,24,40] reference household appliances and rooms as identifiers. These identifiers might be application or manufacturer defaults, might not represent the respective object/place efficiently or logically from a user s point of view. However, in many cases, graphical interface and system are tightly coupled, which makes modifications more difficult. Regarding interaction flexibility, many solutions provide only one form to interact with system. Among 36 solutions presented in the state of the art, only 3 provide multi-modal interaction [42,43,44]. Although some solutions [45,46,47] explore other forms of interaction, they do not enable users to use other interaction modes. This excludes people who cannot use a particular interaction form [50], for example, in the case of a disability or a temporal limitation due to a specific context of use. For example, a person doing a household chore, such as washing the dishes, might temporarily not be able to interact with a touchscreen interface. This challenge has not been addressed/solved in most of the work presented in the previous section. Individuality and multi-person interaction: People share space and appliances with other residents at domestic environment. Several people can control several appliances, simultaneously or at different times. These appliances usually provide a single interface, common for all users. Despite home being a shared environment, each individual has a personal relationship with the space. Even if interface modification is enabled, if it remains common to all users, issues regarding individuality and diversity still persist. For example, users may accomplish routine tasks in specific way according to their preferences (e.g. configure light intensity at a specific value). This characteristic is individual and user interface must reflect it. Another example is regarding names of home spaces. Even if the application provides modifying names, for example, from Room 1 to John s Room, each user should define a particular name, such as My Room, which reflects the own vision of home space. It is therefore necessary to provide solutions to equitably attend all users, but also reflect the users individuality in each interaction, and it imposes a challenge to this context. Privacy: Since home is a space that entails individual and personal values, we must consider privacy in the solution design for domestic spaces. Solutions for home control involve appliances and environment monitoring, which bring to light the challenge of preserving people s privacy. Several works presented in the previous section provide home security systems [12,13,14,15,16,33,34]. In order to detect intrusion, these systems monitor the environment extracting private data from cameras or sensors. The camera usage to capture image and videos in several works [15,16,22,31,33,34] aims to provide better visualization, greater reliability and feedback, but it may impact user privacy. The privacy issue must also be considered in solutions that use context information or sensor data captured from mobile device, as in [47]. Data from

28 Ambientes Residenciais Controlados por Dispositivos Móveis: Estudo, Concepção e Desenv. de um Aplicativo Considerando a Diversidade 28 user profiles, such as used in [36], also highlights privacy issues, since it contains user preferences and several personal information regarding domestic routine. Home is a sacred environment in diverse cultures and the privacy concept might vary among individuals as well as among cultures. Thus information regarding domestic space requires great attention and imposes a challenge for new solutions design under this context. Internationalization and localization: With globalization, potential users of software are not restricted to a country or region. Home environment is a concept presented in different cultures across the world, it is thus important that home control applications may be used by users from different nations and cultural backgrounds. However, these applications are often developed to support a single language, imposing a challenge for diversity. None of the solutions presented in the previous section mention multi-language support Guidelines Considering the challenges presented in the previous section, we propose a set of guidelines in order to minimize or overcome them. In this paper we consider the concept of guideline as addressed by Stephanidis et al. [51,52], as a general statement that applies in a particular context, typically subject to further interpretation so as to reflect the requirements of a particular organization or design case. Below we present our guidelines for the context of home control via mobile devices. Consider the dwellers perspective: Interface and interaction design of solutions must consider each dweller s perspective to (re)present this space, such as space division, references, rooms and names. When adopting a spatial representation, offer an alternative non-spatial representation: Spatial representations, such as maps or virtual environment simulations require human spatial reasoning skills, which may hinder access by all users. Abstract low-level information of home control: Application interfaces must abstract low-level details, highlighting information and simplifying home management and control. It must provide high-level interaction, e.g. users must interact with elements that group information and specific resources. Provide policy management in natural approach: If a solution provides policy management, provide user interaction in the most natural way possible, in a way that does not seem like programming software. Practical alternatives to aid in this process may include graphical elements usage, such as figures, natural language and gestures. Enable simple and complex tasks accomplishment: The solution design must account for people with different goals and levels of mastery, i.e. for both beginners and advanced users, to access basic or complex functions, through mobile interface. Some possible alternatives

29 29 Chapter 2. State of the Art and HCI Challenges under the Perspective of Diversity include configuration features and interface levels (e.g. beginner, intermediate and advanced) based on users usage and knowledge. Provide several forms of interaction: Thus, people with no ability to interact through a certain form of interaction might use another one to accomplish tasks. Mobile devices provide several features, such as audio, voice and sensors, which enables designers to go beyond the GUI. Provide a dynamic interface, decoupled from system functionalities: Provide a dynamic interface, which reflects changes, such as new appliances and floor layout. New appliances might bring new functionalities. Different vendors might implement functionalities differently. Decoupling would hide these details from users and provide them with a unified interface that adapts to changes. This interface should allow users to modify interface elements, such as identifiers and icons, as well as to insert new images (e.g. regarding new appliances inserted into the system). Promote individuality on interface/interaction: Provide features to enable users to personalize some interface elements and interaction with system. Thus, solution matches the user s interests, reflecting their individual characteristics and personal relation with the environment, attempting specific and personal needs. Saving user preferences, routine actions and setup values may contribute to personalize interface/interaction and reduce manual repetition in mobile devices. Consider privacy on environment, device and user context: The solution design must consider privacy regarding domestic space, the context data captured from both, environment and mobile device, as well as personal information provided by users. Some alternatives include consent and setup features, and all information under this context regarding personal values must be considered. Provide internationalization and localization: The mobile application for home control must provide internationalization and localization, supporting translation of interface elements to another idiom. 2.4 Discussion Differently from other works (e.g., [48,49,53,54]), this paper focuses on HCI challenges for the specific domain of home control via mobile devices. Some works expose HCI challenges for mobile devices [48,49,53]. However, these challenges only cover issues related to device characteristics and do not take into account the use context of such devices, e.g. home control. Likewise, works presenting challenges for home automation [54] only address challenges regarding the domestic context and do not consider restrictions relevant to mobile devices. This work addresses both concerns under the perspective of diversity, presenting identified challenges and relating them with literature solutions.

30 Ambientes Residenciais Controlados por Dispositivos Móveis: Estudo, Concepção e Desenv. de um Aplicativo Considerando a Diversidade 30 The set of guidelines presented in this paper requires substantial interpretation by designers, which might be considered a drawback. Furthermore, the guidelines were not experimentally validated, and only reflect knowledge and intuition on the specific subject. However, we chose this format because our goal was to provide a high level support to designers in this specific domain, supporting them to consider and reflect upon relevant points which might minimize or overcome the challenges identified in this work. As our literature review has shown, interaction design of domotic environments is a relatively new area. Once we gathered more empirical data of designing and evaluating systems in this domain, the guidelines might be refined and made more operable defining more concrete recommendations or success criteria. Although the problem domain of home control includes terms such as smart home, most of the found literature focused on home automation. Therefore, it is important to stress that this paper do not focus on specific issues regarding ubiquitous computing [55]. Furthermore, despite recent advances concerning mobile devices, many solutions still lack usage of new forms of interaction. Most of the state of the art solutions still provide interaction through traditional GUI and several works do not consider HCI aspects. Nowadays mobile devices present a huge impact in users everyday lives, thus new mobile interfaces and interactions are expected to improve users experiences. Identifying challenges in this context is the first step to tackle them and provide a better interaction. 2.5 Conclusion This chapter has presented the state of the art and HCI challenges in solutions for home control via mobile devices. The contribution of this chapter is to summarize current literature solutions considering HCI aspects and identify challenges under the perspective of diversity, contextualized to this specific domain. In addition, we propose a set of guidelines, which may guide the design process of new mobile applications focusing home control. Our goal is to support designers to consider relevant points highlighted by the challenges and to minimize or overcome them. Future work will involve a design, implementation and evaluation of app to control household appliances following the proposed guidelines. Furthermore, research about other forms of interaction with mobile devices for this context is required in order to extend the usage possibilities and attend user and situation diversity.

31 31 Chapter 2. State of the Art and HCI Challenges under the Perspective of Diversity 2.6 Decision Making After this survey regarding state of the art and the identification of the HCI challenges for this context, it is necessary to continue the research analyzing this domain from different perspectives. The next step is to make an analysis and elicit requirements for applications from the HCI point of view. Therefore, the next chapter presents the results of an analysis based on Organizational Semiotics (OS) theory and the requirements identified through this analysis along with the literature works previously presented.

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33 Capítulo 3 3 Levantamento de Requisitos baseado na Semiótica Organizacional 3.1 Introdução A casa é um ambiente de interação complexo, que envolve conceitos, tradições e rotinas específicas de seus moradores [9]. Atualmente, o ambiente doméstico compreende uma gama de dispositivos eletrônicos que visam auxiliar a realização das atividades do dia-a-dia dos moradores. Para facilitar o gerenciamento e o controle de múltiplos aparelhos, foram propostas diversas soluções de automação e controle dos dispositivos da casa. A automação residencial permite automatizar tarefas e provê comodidade e eficiência para os usuários. O ambiente doméstico que oferece essas soluções geralmente é denominado casa inteligente, provendo propriedades de sensoriamento e adaptação para seus usuários. Com o avanço das tecnologias de comunicação e o barateamento dos eletrônicos, os dispositivos móveis se popularizaram nos diversos segmentos da sociedade, mudando a maneira como as pessoas se comunicam ao redor do mundo. Na América Latina, 98% da população tem acesso à comunicação via celular 2. Somente no Brasil, foram vendidos 35 milhões de smartphones em 2013, tornando o país o quarto maior mercado de smartphones do mundo 3. As vendas de tablets também impulsionam o acesso a esses dispositivos, com aumento de 119% em A previsão é que juntos, tablets e smartphones, representem 83% de todo o volume de dispositivos com conexão à internet no país em Os dispositivos móveis emergem como excelentes plataformas de controle e diversas soluções já empregam esses dispositivos para o

34 Ambientes Residenciais Controlados por Dispositivos Móveis: Estudo, Concepção e Desenv. de um Aplicativo Considerando a Diversidade 34 controle do ambiente doméstico, pelo qual o usuário realiza suas interações. As soluções desenvolvidas para esse contexto geralmente focam em aspectos tecnológicos [7], muitas vezes sem levar em consideração aspectos da área de Interação Humano-Computador em sua concepção/design. Porém, o ambiente doméstico se destaca por constituir um papel significativo na vida das pessoas, reunindo artefatos tecnológicos, mobília e outros objetos de apreço pessoal, o que releva a importância do estudo desse ambiente [56] considerando fatores humanos, além dos computacionais. Projetar soluções para esse ambiente único e complexo requer mais do que uma análise do ponto de vista tecnológico. É necessária uma preocupação acerca dos aspectos técnicos, interacionais e sociais [57], analisando o domínio através dessas diversas perspectivas. Dado esse cenário, esse trabalho apresenta os resultados de uma análise sobre o domínio de controle da casa via dispositivos móveis e levanta os requisitos de interface e interação para essas aplicações, a fim de auxiliar o projeto de novas soluções para esse domínio levando em consideração aspectos da área de IHC. Para tal, utilizamos a Semiótica Organizacional (SO) [58] como referencial teórico-metodológico, para analisar o domínio e, então, elicitar os requisitos almejados. Cabe destacar, ainda, que esse trabalho foi inspirado em trabalhos que já exploraram o uso da SO para análise de outros contextos de uso [59,60], diferente do que realizamos nesse trabalho. Ainda, esse trabalho está inserido no contexto de um projeto de pesquisa em domótica inteligente norteado pela área de IHC. O capítulo está organizado da seguinte maneira: a Seção 3.2 apresenta os resultados de uma revisão da literatura acerca de soluções para controle de elementos do ambiente residencial através de dispositivos móveis; a Seção 3.3 apresenta a análise de domínio baseada nos artefatos da SO e na revisão da literatura; na Seção 3.4 são identificados os requisitos de interface e interação a partir da análise realizada; a Seção 3.5 apresenta a discussão acerca dos resultados; a Seção 3.6 apresenta a conclusão, e a Seção 3.7 discute as tomadas de decisão da presente pesquisa. 3.2 Aplicações Residenciais A seguir, sumarizamos o resultado de uma revisão da literatura acerca de soluções para controle de elementos da casa em dispositivos móveis. Esses trabalhos abordam diferentes tipos de interface e formas de interação com o usuário através dos dispositivos móveis. A Figura 1 ilustra exemplos dos diferentes tipos encontrados nos trabalhos da literatura. Em (a) um exemplo de interação por comando textual, que é interpretado pelo sistema de controle da casa. Esses comandos geralmente são enviados por SMS utilizando as redes de telefonia móvel; em (b), uma interface com informações textuais; em (c), uma interface gráfica que utiliza outros elementos visuais. Em (d), uma interface multi-modal, que utiliza voz e interação com interface gráfica

35 35 Capítulo 3. Identificação de Requisitos touchscreen, em (e), exemplo de um trabalho que utiliza manipulação direta, com interação diretamente com o dispositivo a ser controlado. Fig. 1 - Exemplos de formas de interface e interação através dos dispositivos móveis para controle de elementos da casa. Fontes: [25],[37],[42] adaptado,[47] Os trabalhos da revisão da literatura são sumarizados na Tabela 1. Os trabalhos foram categorizados de acordo com a forma de interação apresentada, conforme mostra a primeira coluna, Int. Utilizamos legendas para representá-las da seguinte maneira: A, para Interface de Comando Textual; B para Interface Textual com Layout Visual; C para Interface Gráfica; D para Interface Multi-Modal e E para Manipulação Direta. Essa classificação é baseada no levantamento do trabalho proposto no capítulo 2, apenas dando destaque ao aspecto tecnológico e de interação das propostas, para auxiliar em uma visão mais clara e concisa. As demais colunas da tabela são: Trabalhos, com a referência dos trabalhos da literatura; Propósito, que mostra os propósitos indicados pelos trabalhos; Disp, indica o dispositivo móvel com o qual o usuário interage; e Tecnologia Interação, que indica a tecnologia com o qual realiza a interação. Na coluna Propósito, L/D indica Ligar/Desligar e T/D indica Trancar/Destrancar. Na coluna Disp é utilizada a seguinte legenda para representar os dispositivos móveis: C para celular; P para PDA; S para smartphone; T para tablet. Na última coluna, Aplicação N/E significa a interação se dá através de uma aplicação com tecnologia não especificada. Tabela 1 Aplicações Residenciais da Literatura Int. Trabalhos Propósito Disp Tecnologia Interação A [12],[13],[14],[15], L/D lâmpadas/switches, [16],[17],[18],[19] T/D portas; vigiar casa C SMS B [20],[21],[22],[23], [24],[25],[26],[27], [28],[29] Anterior e: alterar níveis, medir consumo, L/D mais aparelhos C,P SMS; Página HTML; Apps Java, Symbian e GVM MobileC C [30],[31],[32],[33], [34],[35],[36],[37], [38],[39],[40],[41] Anterior e: movimentar robô, controlar diversos aparelhos, regras para ações automáticas C,P, S,T ; Apps web, Java, ios e Android D [42],[43],[44] Controlar diversos aparelhos S,T Aplicação N/E E [45],[46][47] Controlar TV, stereo system e diversos aparelhos S Aplicação N/E

36 Ambientes Residenciais Controlados por Dispositivos Móveis: Estudo, Concepção e Desenv. de um Aplicativo Considerando a Diversidade 36 Através da tabela, é possível verificar uma evolução acerca da interação dos trabalhos apresentados, relacionada ao uso da tecnologia. O dispositivo de controle modificou-se ao longo das classificações. Os primeiros trabalhos utilizam o aparelho celular como dispositivo de controle e tecnologia SMS. Em seguida, evoluem para aplicações de diversas plataformas, ainda utilizando celular, como também o PDA. Na terceira categoria, encontram-se todos os dispositivos: celular, PDA, smartphone e tablet, com aplicações direcionadas a plataformas mais recentes e com mais recursos. Na quarta classificação, vemos o uso de tablets e smartphones, e na última, somente o smartphone; ambas com aplicações para plataformas não especificadas. Essa interação também está diretamente relacionada aos recursos da casa providos pelas soluções, que constam na coluna Propósito. O conjunto de funcionalidades tende a se enriquecer, e nas duas últimas classificações, não são oferecidas tantas funcionalidades, pois o foco volta-se mais para os aspectos de interação ao invés do foco tecnológico. Também nota-se que as ações de ligar/desligar e trancar/destrancar surgem como as mais providas pelas soluções, seguidas pelas ações de controles de níveis (alteração de intensidade ou modo de funcionamento do aparelho) e por último, atividades de mídia, tal como controle de uma TV. O propósito de vigilância está presente em quase todos os trabalhos. E ainda, é possível notar a evolução para interações mais naturais. Porém, os trabalhos presentes na última classificação utilizam interação diretamente com os aparelhos a serem controlados, possibilitando apenas controle local. Essa proposta vai de contraponto com um dos benefícios da automação residencial e também das exigências do mundo moderno, que é controlar remotamente os recursos da residência. Vale ressaltar que a revisão da literatura se encontra em formato de tabela, pois seu propósito nesse trabalho não é mostrar detalhadamente cada trabalho, e sim, sumarizar os trabalhos da literatura a fim de identificar aspectos referentes aos tipos de interface/interação e tecnologia encontrados. Na próxima seção será realizada a análise do domínio. 3.3 Análise do Domínio Nesse trabalho, os requisitos são levantados a partir da análise de domínio sob a ótica da Semiótica Organizacional (SO) e da revisão de literatura. Inicialmente, introduzimos alguns conceitos da Semiótica Organizacional fundamentais para a compreensão da base teórica dessa análise, e em seguida, os resultados encontrados a partir da análise realizada Base Teórica e Metodológica A Semiótica Organizacional (SO) [58] é uma disciplina baseada na Semiótica que compreende a organização como um sistema de signos utilizados na comunicação entre as pessoas. Ela utiliza

37 37 Capítulo 3. Identificação de Requisitos conceitos e técnicas vindos da Semiótica [61,62] para estudar questões relacionadas aos aspectos dos diferentes níveis de uma organização (informal, formal e técnico). O estudo acerca dessas questões e suas influências são importantes para o desenvolvimento dos sistemas de informação Um dos métodos do conjunto MEASUR (Methods for Eliciting, Analyzing and Specifying Users Requirements) [58] é o Método de Articulação de Problemas (Problem Articulation Method - PAM). Ele possui diversos artefatos para auxiliar a análise do domínio, dando suporte à descoberta de partes interessadas, identificação de problemas e soluções, e a expressão e representação de aspectos em diversos níveis organizacionais. O artefato Partes Interessadas (PI), um dos artefatos do PAM, permite distribuir os stakeholders, ou seja, todos os envolvidos com o domínio analisado, sejam diferentes grupos ou organizações, em camadas referentes aos diferentes contextos de interesse. A identificação dos atores envolvidos no domínio separadamente por grupos explicitam: (a) quem pode contribuir diretamente para o desenvolvimento de soluções ou é afetado diretamente (camada contribuição); (b) quem fornece, é fonte ou faz uso de dados, informação ou elementos da solução (camada fonte); quem integra o mercado desse domínio (camada mercado); quem possui interesse e/ou expectativas relacionadas às novas soluções, influencia ou é influenciado no contexto social (camada comunidade). Outro artefato do PAM é a Escada Semiótica (ES), que ajuda a clarificar questões do domínio do problema e separá-las em diferentes visões. Os seis níveis da escada são referentes às três divisões tradicionais da Semiótica, que são Sintática, Semântica e Pragmática, e a elas foram adicionadas outras três [63]: Mundo Físico, Empírico e Mundo Social. O Mundo Físico faz referência ao signo em seus aspectos físicos, tais como propriedades e hardware utilizado; no Empírico são estudadas as propriedades estatísticas dos signos em diferentes meios físicos e dispositivos utilizados, como transmissões de sinais, eficiência e codificação; já o nível Sintático se refere à combinação dos signos sem considerar seu resultado específico, ou seja, a estrutura do signo. Nos níveis superiores estão o Semântico, que se refere ao significado dos signos, ou seja, a relação entre o signo e o objeto representado; o Pragmático, em que são analisados a origem, o uso e o efeito dos signos, ou seja, o propósito de uso; e por fim, o Mundo Social, onde os efeitos do uso dos signos no contexto social são estudados. Conforme [64], nosso entusiasmo com os ganhos obtidos com as tecnologias podem nos fazer negligenciar problemas que podem ser óbvios de outras perspectivas. Portanto, a análise do domínio é importante para seu entendimento em suas diversas perspectivas, e a utilização da SO como referencial permite essa análise com uma visão sócio-técnica. Nesse sentido, utilizaremos dois artefatos da SO: PI e ES. A seguir, os resultados da análise utilizando esses conceitos são apresentados.

38 Ambientes Residenciais Controlados por Dispositivos Móveis: Estudo, Concepção e Desenv. de um Aplicativo Considerando a Diversidade Resultados O PI resultante da análise do domínio é apresentado na Figura 2. Ele auxilia na identificação dos stakeholders separados em uma visualização por diferentes contextos. Fig. 2 Partes Interessadas resultante da análise do domínio. Com base nos resultados advindos da análise mostrada no PI, algumas considerações merecem destaque: Na camada Contribuição, surgem públicos pouco ou nem citados nos trabalhos da literatura deste domínio, como donas de casa, criança e idosos. Isso reforça a necessidade do design de soluções que atenda à diversidade de público, incluindo essas parcelas da população, que apesar de geralmente possuírem pouco conhecimento técnico, possuem características de uso distintas. Ainda nesta camada, também é possível notar que as deficiências do público podem ser permanentes, tais como as pessoas com deficiências visuais, motoras ou auditivas, ou podem ser temporárias, como é o caso de donas de casa e outros usuários realizando tarefas domésticas que, por exemplo, podem exigir uso e ocupação das mãos, impossibilitando certas formas de interação. Na camada Fonte são encontradas universidades, centros e institutos de educação públicas e privadas que estão envolvidos com trabalhos relacionados ao domínio. A maioria desses trabalhos são trabalhos de conclusão de curso, e focam em questões de baixo nível, como implementação de um sistema em hardware

39 Empírico Sintático Semântico Pragmático Mundo Social 39 Capítulo 3. Identificação de Requisitos provendo uma interface, porém sem uma maior preocupação com aspectos de interface e interação com o usuário. Entre as camadas Mercado e Comunidade, surgem algumas diretrizes vindas dos esforços de empresas que podem influenciar o design de novas soluções, tais como as diretrizes de interface para ios, Android e Java. A ES resultante da análise do domínio é apresentada na Tabela 2, que auxilia na identificação de questões relevantes sob diferentes visões do problema. Tabela 2 - Escada Semiótica resultante da análise do domínio. N Questões Iniciais Envolvidas S1. As soluções para controle da casa via dispositivos móveis desenvolvidas consideram valores humanos? Quais valores humanos essas soluções devem considerar e de que modo? S2. Quais são os impactos sociais do controle da casa via dispositivos móveis? O uso de outras formas de interação traz algum impacto no aspecto social? Será que a disseminação dessa forma de controle poderia causar conflitos ou alguma forma de discriminação (e.g., por uso ou não uso)? S3. Existe resistência por parte dos usuários para essa forma de controle? S4. Todos os usuários, independente da condição sócio-física, são capazes de realizar essa forma de controle? Pessoas com problemas motores e/ou cognitivos, de diferentes faixas etárias, como crianças e idosos, analfabetos ou pessoas com baixo-letramento, pessoas de diferentes classes sociais? Existe alguma restrição financeira que limitam o uso por algum público? Será que as aplicações atendem à diversidade de público? S5. Que normas ou leis as aplicações para este domínio devem seguir? S6. Existe algum receio quanto ao uso de outras formas de interação para controle da casa via dispositivos móveis? P1. Que funcionalidades devem ser providas pelas soluções para controle da casa via dispositivos móveis? Que tarefas domésticas e que aparelhos devem estar disponíveis? P2. O que deve ser explicitado pelo design da interface/interação para controle da casa via dispositivos móveis? P3. Como o usuário expressa a forma de desfazer uma ação? P4. Como prover uma interface para diferentes propósitos de uso? P5. Existe algum usuário e/ou grupos de usuários implícito nas interfaces atuais para controle residencial? Se1. Como garantir que os elementos da interface (e.g., textos, ícones e figuras) para controle da casa via dispositivos móveis caso existam e a forma de interação proposta sejam entendidos por qualquer tipo de usuário? Se2. Que significados são interpretados pelos usuários através de diferentes formas de representação dos elementos da casa via dispositivos móveis? Se3. Diferentes formas de interação via dispositivos móveis para controle da casa são capazes de realizar a mesma comunicação? Si1. Que linguagem de interação para controle da casa via dispositivos móveis poderia ser utilizada? Si2. Que linguagem aplicar para realizar gerenciamentos complexos? Si3. A sintaxe varia de um tipo de dispositivo móvel para outro? Si4. Que linguagem utilizar para representar a casa? Si5. Como avaliar se a linguagem adotada na solução para controle de ambientes residenciais via dispositivos móveis é adequada de uso simples e fácil de aprender a todos os usuários? Si6. A linguagem de interação via tela touchscreen do dispositivo móvel pode ser mapeada diretamente por comando por voz ou interação gestual nesse contexto de uso? Si7. Com deve ser a linguagem da interação/interface com o dispositivo móvel para que todos os usuários (e.g., crianças, jovens, adultos e idosos), independente de suas condições físico-cognitiva-sociais possam controlar o ambiente residencial? E1. Qual largura de banda é necessária, qual a velocidade mínima de conexão necessária para comunicação entre a aplicação e a unidade responsável pelo controle? E2. Quais tecnologias permitem essa velocidade mínima?

40 Mundo Físico Ambientes Residenciais Controlados por Dispositivos Móveis: Estudo, Concepção e Desenv. de um Aplicativo Considerando a Diversidade 40 F1. Qual infraestrutura é necessária para uso das soluções para controle da casa via dispositivos móveis? F2. Que tecnologia de hardware é necessária para implantação das soluções de controle da casa via dispositivos móveis? F3. Que tecnologias são necessárias nos dispositivos móveis para uso pelas soluções para controle da casa? F4. Como prover soluções para controle da casa que atendam aos dispositivos móveis de diferentes tamanhos de tela? F5. Quais são os possíveis impactos posteriores de uma única ação? Em relação às questões levantadas a partir da análise de domínio de controle da casa via dispositivos móveis, algumas considerações são destacadas. Geralmente as pessoas interagiam com os dispositivos móveis somente através de uma interface gráfica, porém existem outras formas de interação por esses dispositivos. Em relação às questões S2 e S6, será que existe algum receio por parte dos usuários quanto a isso e qual o impacto do uso dessas outras formas de interação para controle do ambiente residencial? Por exemplo, será que a interação por voz pode passar uma imagem de interação para deficientes motores e pessoas sem esse tipo de deficiência não estão induzidos a utilizá-la? A questão Si2 refere-se ao desafio do controle de diversos aparelhos e funcionalidades e ainda, somado às características e restrições dos dispositivos móveis e dos usuários desses dispositivos, que linguagem aplicar para realizar esse gerenciamento complexo?. Em relação à questão Si7, as soluções de controle de elementos do ambiente residencial podem envolver o uso por público como crianças, que exigem uma atenção especial. Como deve ser a linguagem da interação/interface com o dispositivo móvel para que todos os usuários, incluindo esse público, possam utilizar? Já as questões Si3 e F4, do Sintático e Físico respectivamente, referem-se às diferentes características dos dispositivos móveis. Dispositivos com diferentes interfaces, formas de interação, especificações de hardware e software, que impactam em aspectos de IHC no desenvolvimento de soluções para esse contexto. Baseado nos resultados dessa análise, na próxima seção iremos levantar os requisitos de interface/interação para soluções que visam o controle do ambiente residencial via dispositivos móveis. 3.4 Requisitos de Interface e Interação Baseado na análise das soluções da literatura para controle do ambiente doméstico através de dispositivos móveis e a análise de domínio presente na seção anterior utilizando artefatos da Semiótica Organizacional, foram identificados alguns requisitos para novas soluções considerando os aspectos de Interação Humano-Computador.

41 41 Capítulo 3. Identificação de Requisitos Req1. Representação da casa por ambientes: A aplicação deve permitir a representação da casa por ambientes, com nomes específicos para cada local. Esse requisito possui correlação com a questão Si4, sobre como representar a casa. Visto que geralmente os moradores subdividem o espaço residencial por ambientes, a aplicação deve permitir representar a casa dessa forma. Req2. Visualização não-espacial da casa: Nos trabalhos da revisão da literatura encontramos alguns tipos de visualização da casa, tais como lista de locais e dispositivos, planta 2D e ambiente 3D. Porém, as visualizações 2D e 3D são representações espaciais, que apesar de aumentarem a imersão no ambiente e facilitarem localização para diversos usuários, exigem raciocínio espacial, interpretação de mapa e navegação no ambiente, o que pode impor uma barreira para algumas pessoas. Portanto, a aplicação deve prover uma visualização não-espacial da casa. Isso não implica que essa deva ser a única forma adotada, pois a aplicação pode prover mais de uma. O requisito vem da análise dos diferentes tipos de visualização da literatura e das questões Se1, Se2, Si4 e S4. Req3. Apresentação da casa no início da aplicação: Independentemente da visualização utilizada, deve-se apresentar a casa no início da aplicação, visto que é a estrutura que comporta os elementos controlados. A aplicação deve iniciar introduzindo esse espaço. Esse requisito surge da questão P2. Req4. Organização de aparelhos da casa por local da casa e por categoria de dispositivos: Permitir que os usuários encontrem os aparelhos da casa pelos ambientes em que se encontram ou pelo seu tipo. Ambas as alternativas visam facilitar o acesso, uma pela navegação na representação da casa e outra diretamente pelo tipo de aparelho. Esse requisito vem das questões Si4 e Si7. Req5. Agrupamento de aparelhos da casa: Permitir que o usuário agrupe os aparelhos da casa de forma arbitrária, e salve os grupos criados, facilitando acessos posteriores. Esse requisito vem da análise da literatura e das questões P1, P4 e Si2, de forma a facilitar o controle e diminuir a complexidade. Req6. Funcionalidade de busca: Além da visualização já fornecida pela aplicação, devese permitir realização de buscas, de forma a facilitar localização de ambientes, aparelhos ou grupos. Esse requisito vem de encontro às questões P1, P4 e Si7. Req7. Atalhos: Permitir que o usuário crie links de acesso rápido (atalhos) para acesso de recursos da aplicação mais utilizados, tal como grupos de aparelhos ou ações sobre aparelhos. Esse requisito vem de encontro às questões P1, P4 e Si7, facilitando o acesso e o uso pelos diferentes usuários. Req8. Alteração dos elementos da interface: Caso a aplicação proveja uma interface gráfica, deve permitir alteração dos elementos dessa interface, através das funcionalidades: inserção de novos gráficos e modificação de identificadores. Esse requisito vem das questões Se1 e Se2.

42 Ambientes Residenciais Controlados por Dispositivos Móveis: Estudo, Concepção e Desenv. de um Aplicativo Considerando a Diversidade 42 Req9. Perfis para os usuários: Cada usuário deve possuir um perfil, permitindo identificar o acesso de cada morador e associar suas respectivas informações, tais como ações, preferências e configurações. Esses dados devem ficar salvos, visando reduzir a entrada de dados e facilitando o uso por todos os diferentes usuários. Esse requisito emerge das questões S1, P4 e Si7, envolvendo a relação e valores de cada indivíduo com a residência, através de uma interface. Req10. Personalização da interface/interação: A aplicação deve permitir que cada morador configure sua visualização da casa, identificadores de locais e aparelhos, grupos e atalhos. Com isso, cada usuário personaliza os recursos da aplicação e elementos da interface de acordo com suas preferências individuais e de uso. Esse requisito se baseia nas questões S1, P4, Se1, Se2 e Si7. Req11. Uma ação sobre vários aparelhos: Caso os aparelhos da casa tenham suporte a um mesmo comando, a aplicação deve permitir aplicar um comando sobre vários dispositivos simultaneamente, a partir de uma única interação. Esse requisito se origina das questões P1 e Si2, e da literatura [41,29]. Req12. Replicação de ações: A aplicação deve permitir ao usuário replicar uma ação emitida anteriormente. Deve ser possível copiar e colar ( Ctrl+C, Ctrl+V ) um comando e suas especificações. Isso é útil, por exemplo, na definição de políticas. Esse requisito das questões P1 e Si2. Req13. Desfazer ou cancelar uma ação: A aplicação deve permitir o usuário desfazer um comando dado anteriormente ( Ctrl+Z ). Desfazer uma ação nem sempre é possível, visto que as ações implicam as reações no mundo físico, porém a aplicação deve prover alternativas de, com um único comando, desfazer o comando emitido anteriormente, e caso não seja possível desfazer nem cancelar a ação, informar o usuário o ocorrido. Esse requisito surge das questões P1, P3 e F5. Req14. Histórico: Deve ser possível visualizar últimas ações realizadas pelo usuário. Esse requisito vem das questões S6, P1, P2 e F5, e visa permitir maior confiabilidade e esclarecimento das ações para o usuário. Req15. Inserção de novos aparelhos: A aplicação deve permitir a inserção de novos aparelhos da casa, visto que o ambiente pode agregar novos dispositivos. Esse requisito surge da literatura e das questões P1 e F1. Req16. Notificações: A aplicação deve prover notificações para o usuário, de forma a informá-lo das ações ocorridas no sistema. Esse requisito vem da questão P1 e da revisão da literatura [12,13,14,15,16,17,34]. Req17. Notificações ao usuário quando novos aparelhos forem inseridos: A aplicação deve permitir que o usuário seja notificado quando novos aparelhos forem adicionados, permitindo maior controle e ciência dos acontecimentos. Esse requisito tem correlação à questão S6.

43 43 Capítulo 3. Identificação de Requisitos Req18. Graus de notificação: Fornecer graus de notificação, no mínimo dois: comum (aviso) e urgente (alerta). Esse requisito veio das questões P1, P2 e Si2. Req19. Desativar funcionalidades: A aplicação deve prover recursos para o usuário desativar funcionalidades, tais como: recebimento de alarmes e utilização de imagens da casa. Esse requisito está relacionado às questões S1, S6 e P1. Req20. Interação multi-modal: A aplicação deve oferecer interação multi-modal, ou seja, diferentes formas de interação, provendo mais de um canal de entrada/saída. A multi-modalidade permite que pessoas impossibilitadas de utilizar um canal de comunicação, utilize outro. Esse requisito emerge das questões S4, Si6, P5, Si7, F2, F3 e das reflexões do PI acerca da diversidade. Req21. Feedback das ações realizadas: Prover retorno ou confirmação da realização das ações solicitadas pelo usuário. Esse requisito visa confiança do usuário na interação e surge das questões S6 e P2. Req22. Diversos tipos de feedback: A aplicação deve permitir diversos tipos de feedback, tais como visual, sonoro e háptico (vibrar). Porém, caso o dispositivo móvel do usuário não possua suporte a algum deles, o uso da aplicação não deve ser prejudicado. Esse requisito vem das questões S2, S4, P5, Se3, Si6, Si7 e F3. Req23. Utilizar gráficos (imagens ou ícones): Utilizar imagens ou ícones na interface gráfica, facilitando o reconhecimento de ambientes e aparelhos. Esse requisito vem das questões S4, P5, Se1 e Si7, visando facilitar o uso pelo público, tal como pessoas não-letradas e crianças. Req24. Controle de acesso: A aplicação deve permitir definir acesso a recursos do sistema a cada usuário. Deve ser possível autorizar, bloquear ou restringir acesso, tanto à visualização de recursos quanto à execução de ações. Esse requisito vem das questões S1, S4, e Si7. Para permitir maior segurança para usuários como crianças, é necessário limitar o acesso a recursos. O controle de acesso à visualização ou realização de ações também se relaciona a valores, tal como a privacidade. Req25. Termo de uso: No início da aplicação, apresentar um termo de uso para o usuário a fim de obter seu consentimento para uso e/ou captura de seus dados pessoais e do ambiente doméstico. Esse requisito surge de encontro à questão S1, e visto que diversas soluções da literatura utilizam dados de câmeras [15,16,22,31,33,34] e sensores [12,13,14,16,17,18,22,26,28], além de dados do usuário e informações de contexto [47]. Req26. Controle Remoto: Permitir controle mesmo longe da residência. Apesar de alguns trabalhos da literatura abordarem interação diretamente com os dispositivos, essa interação permite controle apenas local, dada a exigência visualização do objeto, seja acompanhada de interação física ou a visualização à pouca distância. A aplicação deve permitir controlar a casa remotamente, mesmo longe da residência. Esse requisito surge da questão P1, sendo que uma funcionalidade provida pelo sistema deve ser controle e monitoramento remoto da residência. Req27. Interface adequada ao dispositivo: Prover adequação da interface para tablets e smartphones, dado a diferença significativa entre os tamanhos de tela, que pode ser aplicado ao

44 Ambientes Residenciais Controlados por Dispositivos Móveis: Estudo, Concepção e Desenv. de um Aplicativo Considerando a Diversidade 44 design da interface ou apenas na apresentação do conteúdo. Apesar dessas diferenças, as funcionalidades providas devem ser as mesmas, o que vai de encontro ao design responsivo [65]. Esse requisito vem da questão F4. Na revisão da literatura, geralmente são desenvolvidas duas aplicações distintas que também diferem nas funcionalidades [37,38]. Porém, visto a questão S4, não devemos restringir acesso às funcionalidades. Req28. Diferença entre Ligar/Desligar e Abrir/Fechar: Utilizar indicação diferenciada para operação ligar/desligar e abrir/fechar, tanto textualmente quanto graficamente, visto que a última envolve questões de segurança. Esse requisito surge das questões S1, P2, Se1, Se2 e da revisão da literatura. Os trabalhos abordam ações binárias de ligar/desligar e abrir/fechar e geralmente, os aparelhos suportam somente uma dessas operações. Por exemplo, uma lâmpada liga/desliga e uma porta abre/fecha, porém utilizam a mesma representação para ambas as operações. A indicação de algo ligado ou desligado pode não ser suficientemente clara para indicar aberto ou fechado, resultando em problemas de interpretação. Req29. Visualização multi-nível: Ao utilizar a visualização espacial em forma de mapa 2D para uma das formas de visualização da casa, caso a casa tenha mais de um nível (e.g., vários andares), apresentar primeiramente os níveis da casa, e somente em seguida, os respectivos mapas. Esse requisito vem da questão Si Discussão Vale salientar que os requisitos obtidos com essa análise, apesar de serem voltados para interface/interação, abrangem diversas funcionalidades, necessárias para uma melhor interação nesse contexto. Também, que os requisitos expostos nesse trabalho não estão atrelados a uma interface específica. Eles se encontram em um nível de abstração que visa à melhoria dos aspectos de IHC no contexto de controle de ambientes residenciais via dispositivos móveis, e podem ser aplicados à diversos designs de interface. Também vale ressaltar que, seguir todos os requisitos pode não ser suficiente para garantir a melhor interação possível, porém servem de base para os designers de soluções nesse contexto específico, e o atendimento desses requisitos indicam uma melhoria nos aspectos de IHC da aplicação. E ainda, para levantar os requisitos de interface/interação para esse domínio, não fizemos uso das técnicas da Engenharia de Requisitos (ER) [66]. Escolhemos fazer uso da SO, uma vez que a ER não possui artefatos como o PI, que permitem visualizar o domínio em seus diferentes contextos de interesse. Outra consideração importante é que, através da análise do PI, constatou-se que as soluções para ios dominam o mercado, apesar do notável crescimento no uso de outros sistemas móveis. Talvez isso ocorra devido ao foco no público com maior poder aquisitivo de renda. Porém, o cenário brasileiro favorece o uso de dispositivos de baixo custo. É necessário

45 45 Capítulo 3. Identificação de Requisitos apresentar essas mudanças nas soluções de interface a serem propostas, que devem estar acessíveis para todos os usuários. Além disso, ao se projetar novas soluções de interface é necessário analisar os impactos que elas trarão ao ambiente doméstico. 3.6 Conclusão Aplicações para controle de elementos da casa via dispositivos móveis possuem um grande potencial de expansão, porém ainda carecem de maior preocupação com aspectos de IHC. Nesse artigo, analisamos o domínio de controle da casa via dispositivos móveis através da revisão da literatura e utilização de artefatos da SO, e levantamos requisitos de interface e interação para essas aplicações visando o contexto brasileiro. A contribuição desse capítulo é mostrar como a SO pode ajudar a encontrar os requisitos para esse domínio específico, antes não aplicado. Dessa forma, esse trabalho agrega valor não só à metodologia utilizada, mas aos demais trabalhos da comunidade que seguem esse referencial teórico-metodológico em suas pesquisas. Como trabalhos futuros, com base nos resultados deste trabalho, indicamos a validação dos requisitos propostos nesse trabalho bem como a implementação de uma instância de interface trazendo alguns requisitos expostos para testes com usuários. 3.7 Tomada de Decisão A partir dos resultados obtidos neste capítulo, podemos fazer algumas observações. O levantamento dos requisitos a partir da análise das soluções da literatura permite focar em aspectos técnicos e de interface, e mesmo analisando sob a ótica de IHC, não é possível abranger outras perspectivas. A análise do domínio utilizando os artefatos da SO permite uma análise de diversas perspectivas, possibilitando analisar questões relacionadas ao público além de aspectos técnicos. Através dos requisitos obtidos, podemos observar que eles se aplicam a diversas instâncias de interface, inclusive, abrangendo diversas plataformas, tais como diferentes sistemas operacionais. Porém, antes de projetar uma instância de interface é necessário observar o domínio específico para o qual pretendemos desenvolver. E ainda, a análise da literatura não realiza um levantamento das soluções do estado da prática, nem a análise da SO. Para tal, o próximo passo visa levantar requisitos baseado nas soluções de mercado voltadas para a plataforma específica para a qual desejamos desenvolver: Android.

46 Capítulo Requirements Elicitation based on Mobile Applications under an Interaction Perspective 4.1 Introduction Requirements elicitation requires an understanding of the problem domain in order to analyze and identify product characteristics which reflect user needs [66]. It is a complex process with intense information capture and is crucial for development of high quality products. Nowadays, there is a great demand for updated software in order to meet ever more selective customer expectations. Interaction aspects and aesthetic characteristics stand out as an important differential [67,68], which deserve careful attention and must guide the product development process. Constant software updates and user interface modifications mark out a paradigm shift. A possibility of facilitating interaction is to integrate new solutions into the existing ecosystem of already available products, aiming at improving user interaction. Mobile devices are integrated into our everyday life activities. In recent years the use of mobile devices has increased remarkably, attracting new users. Mobile applications, or mobile apps, have become essential tools for daily tasks, enhancing productivity, communication and entertainment. Users of these platforms are no longer restricted to applications supplied by device manufactures. Mobile platforms provide several third-party apps through their repositories, i.e. mobile app stores, enabling users to search and install apps in a quick, easy and central manner, and sometimes, free of charge. 5 This chapter is a version of the work accepted for publication in 16th International Conference on Human- Computer Interaction (HCI International 2014)

47 47 Chapter 4. Requirements Elicitation based on Mobile Applications under an Interaction Perspective Due to this ever increasing adoption of mobile technology, it is fundamental to observe these apps under the Human-Computer Interaction (HCI) perspective, attempting to interface and interaction aspects of these solutions. Nowadays, several apps are available from various segments. Just like the mobile phone context, mobile apps for home control are closely related with people daily tasks. These apps provide control of home elements, whether single appliances such as a lamp, or several appliances connected to a home automation system. Home control via mobile de-vices [69,36,32] is a thriving sector, attracting interest of academy and industry. People used fixed control panels inside the house to control home systems, but with the advantages of mobile devices, people can control home in an effective and convenient way. In this paper, we propose a method for requirements elicitation based on apps under the interaction perspective. Moreover, we present the results of method s application for requirements identification of Android apps for home control. This work is inserted into a research project related to smart homes based on open-source infrastructures [70] and interaction with multiple interfaces, such as mobile and gesture-based interfaces [71,72,73]. The chapter is organized as follows: Section 4.2 describes the method; Section 4.3 presents a case study based on the application of the method in order to identify requirements of Android apps for home control; Section 4.4 discusses the results and research issues; Section 4.5 presents conclusion, and Section 4.6 addresses research decisions and next steps. 4.2 M4REMAIP The M4REMAIP (Method for Requirements Elicitation based on Mobile Applications under an Interaction Perspective) aims at eliciting requirements based on apps usage. Based on description analysis gathered from such use, it is possible to identify important characteristics of apps, aiming at improving user interaction. This method Fig. 3 shows an overview of the method can be applied in different domains and at different stages in the design lifecycle, e.g. when starting a new project or updating an existing one. It was inspired by previous work from our research group [74]. The method consists of five steps, performed in two distinct phases: phase I comprises three steps and occurs before the apps usage, phase II comprises two steps and focuses on the use of apps and requirements capture. Thus, the five steps of the method are as follows: (I.1) definition, (I.2) search, (I.3) setup, (II.4) evaluation, and (II.5) extraction. The definition step (I.1) consists of the target definition. In this step, the elicitation objective is defined, as well as the target platform e.g. tablet or smartphone, the operating system and, based on this information, the specific device to be used during the process. The search step (I.2) consists of the search specification and the subsequent search execution. In the search specification, search parameters are specified: search strategy i.e. automatic and/or

48 Ambientes Residenciais Controlados por Dispositivos Móveis: Estudo, Concepção e Desenv. de um Aplicativo Considerando a Diversidade 48 manual, keywords, selection criteria i.e. inclusion and exclusion, and database. Depending on information gathered from the definition step, the database will be a specific app store, such as Google Play, App Store, Samsung Apps, BlackBerry World, and Windows Phone Store. During search execution, the search is conducted according to specification. The setup step (I.3) consists of download and installation of apps derived from the search step. The evaluation step (II.4) is based on exploratory use and textual description of mobile apps. An average time is defined for the exploratory use of each app e.g. 30 minutes, and during the usage, an analysis of features, design and interaction characteristics is performed. This analysis is performed manually, in order to provide an observation focusing on HCI aspects, with details from a user perspective. Subsequently, during the description activity, each app is described textually, with information regarding main functionality and interface characteristics, as well as positive and negative aspects. During description activity, each app may be used again in order to provide a brief verification of app interface details. The extraction step (II.5) consists of the description analysis and the requirements definition. The description analysis involves reading these textual descriptions, identifying common or deemed important features, and analyzing whether these functionalities are relevant requirements for the respective context. Fig. 3 Overview of the M4REMAIP. At the end of the method, requirements are obtained. In addition to functional requirements elicitation, this method might also be applied to identify possible design solutions for the domain (vide Fig. 3). These possible design solutions may be obtained from descriptions reading focusing on a specific feature, observing the differences regarding how it is provided by apps. In Figure 3, it is possible to observe a dashed line from description analysis (extraction; II.5) to description (evaluation; II.4). This is due to the fact that during the description analysis some characteristics may be deemed more relevant, requiring a deeper and detailed description. Another aspect is that each step tends to act as a filter, reducing the volume of input total amount of apps from one step to another. For example, in search step, input may be all apps in

49 49 Chapter 4. Requirements Elicitation based on Mobile Applications under an Interaction Perspective a repository, but after search execution, only a substrate is output. Subsequently, not all apps of this resulting set can be downloaded or installed successfully, therefore after setup step, other substrate is generated. Moreover, depending on amount of apps to be installed, a single, sequential performance of all method steps might not be possible, since some mobile devices may present limitations regarding memory and storage. In this case, steps 3 and 4 should be executed with subsets of the total amount of apps, with each subset uninstall before executing the procedure again. 4.3 Application of M4REMAIP This section presents the application of M4REMAIP in the context of eliciting functional requirements of Android apps for home control. First, we present Phase I of the method, then Phase II, and subsequently the results obtained with applying the method in this specific domain Phase I In the definition step (step 1) the smartphone was defined as target platform, since it is a more restrictive device in comparison with the tablet, e.g., regarding screen size. Android was chosen as operating system, and the specifications of device used in this study are: a smartphone Motorola Razr i XT890, with Android (Jelly Bean), configured with Portuguese language, Intel Atom Z2460 2GHz GPU, 1GB RAM, screen size 4.3 (540x960). In the search step (step 2), the search strategy was automatic and manual search in Google Play. For automatic search, the following keywords were established (in alphabetical order): arduino, automação, automatizada, casa, control, domotica, home, residencial, and smart. The app was included if it, according to the app s description, proposed controlling home element or home automation system. The manual search consisted of selection among related apps indicated by Google Play, according the following inclusion criteria: the app must present home, building or lamp as icons, or the app must have control/controle or automation/automação terms in its tittle. In both search strategies, the exclusion criteria were: be paid or be shown after 10th position (due to time viability reasons of application of method). The setup step (step 3) had 35 apps as input from the previous step. All apps were downloaded and installed successfully, and continued to next step. Steps 3 and 4 were performed sequentially, with no need of division into apps subsets and uninstall.

50 Ambientes Residenciais Controlados por Dispositivos Móveis: Estudo, Concepção e Desenv. de um Aplicativo Considerando a Diversidade Phase II In the evaluation step (step 4), 1 app from the total amount of 35 apps could not be started: Domotic Center (by Showroom), version 1.5 demo. Therefore, only 34 apps were analyzed. We defined 30 minutes for the exploratory use of each app, and subsequently wrote the description. During the description activity, some apps were used again, with the average duration of 10 to 15 minutes, enabling verification of details regarding interface and some characteristics. In order to demonstrate the execution of this step, summarized descriptions of apps are presented follows. We indicate the app developer next to each app name, so as to facilitate possible searches at Google Play. In the extraction step (step 5), we point out relevant aspects identified based on use of apps, which indicate require-ments. These aspects are highlighted in cyan. Several apps required user authentication, not enabling a continued exploratory use. Such was the case of QW Home Automation (by Qingjun Wei), Rogers Smart Home Monitoring (by Rogers Communications Inc.), HCA Home Control Assistant (by Advanced Quonset Technology, Inc.) and BeHome 247 (by BeHome247.com). InControl Home Automation Free (by Moonlit Software) is another example: when started, it shows a sequence of instructions for installing and configuring the server, which leads to the system s authentication screen. Another case is INSTEON for SmartLinc (by INSTEON), which provides two options: one for new users and another for already existing users. For new users, it shows prerequisites for system operation, and then, requires authentication. Smart Automation Experience (by Possible World Wide) starts in authentication screen, requesting a code, and exhibiting a help button and a link for registration. We performed the registration procedure, however, did not receive the authentication code requested to visualize the demo. InSideControl HD (by Schneider Electric Industries SAS) starts exhibiting a screen on landscape mode, and when we clicked on information option, the app v crashed. Arduino Lamp (by Benhur Quintino de Souza) provides lamp control. This app can only run five times, and does not enable visualization of options regarding its features, only a tutorial and simple settings. Since we performed the use of apps without a home infrastructure, several apps exhibited an empty home screen, with a black background along with an overflow button, which reveals an options menu. Such was the case of wdisy (by 222Designs) and Casa Domotica com Arduino Mega (by Excontrol Automatización y Domotica). AzHomeTouch (by Azcom Technology S.r.l) also shows this kind of interface after the authentication process. Its authentication screen exhibits an auto-login option; after login, there are settings options which include preferences, import configuration file, logoff and exit. DroidSeer TRIAL Version (by SPVSOFT) also exhibits an empty screen at startup, however, it allows to add, modify and remove appliances or events, with names to be specified by users.

51 51 Chapter 4. Requirements Elicitation based on Mobile Applications under an Interaction Perspective AtMyHomeLE (by DevQ S.r.l.) exhibits options in a grid. Among them, there are lighting, automation, cameras, scenarios, installations and favorites. It is possible to navigate between options but when an option is selected, any information is provided. MyHomeManagerLite (by Pascal Duray) is a limited version, providing only a subset of features. When the app starts, it exhibits a message with information about the available features on this version, in order to notify users. When SoulissApp (by Alessandro Del Pex) is started for the first time, it exhibits a user license. The app has three main options at the main screen and a brief description is provided for each one. For appliances control, it is possible to activate commands based on time, users geographical position or sensor data. This app also provides an icon set, with 53 different options, and connection test feature. Just like SoulissApp, domremote for Domintell system (by KZ Software) also starts exhibiting a message with terms and conditions. MobiLinc Lite (by Mobile Integrated Solutions) provides a link to information regarding terms and conditions, to be shown on a web page. Domodroid beta 1.1 (by Pierre Lainé) starts exhibiting a welcome message. The initial screen shows two options: House and Map. Although we could not access these features without a home infrastructure, Map encompasses the idea of visualizing a home map, but it was not possible to verify it. FIBARO (by Fibaro) starts showing a sequence of screens with a step-bystep guide, and subsequently the app main screen. The main screen is composed of views with grayed out options, indicating blocked or inactive functionality. A carousel menu at the bottom of the screen also shows options through swipe interaction. Home Buddy (by rakstar somar) starts exhibiting configuration options, which include: setting auto-refresh interval and enable/disable vibration. The main screen has two swipe views in order to show devices and scenes. There is also an action bar with action items, indicating voice interaction and refresh, and an overflow button with more options. AutHomationHD (by Garrett Power) has an interface composed of tabs and two sidebars, accessed by swipe. These sidebars show several options, such as: search; refresh; voice; about; sort by name, type, alphabetical order or inverse; and settings. In this last one, options are shown in different settings categories. The app sends an audio feedback if a voice command is not found. HAL-Home Language (by Richard T. Schaefer) provides voice interaction and also enables users to assign touch gestures to commands. When the app is started it emits audio instructions regarding user settings and its interface is composed of swipe views. Several apps provide a home control simulation in a demo mode. SRGio (by Alexus Art) offers a demo through authentication with user/password as guest/guest and its interface is composed of tabs. An important characteristic regarding appliances control is a single button to turn on/off, which also indicates the current state. Vera Mobile (by Alexus Art) is identical to the previous app as well as MiControl (by Alexus Art), but the last one is a Spanish version. I-WISH Smart Home (by Innova Egypt) provides demo with authentication with user/password filled in

52 Ambientes Residenciais Controlados por Dispositivos Móveis: Estudo, Concepção e Desenv. de um Aplicativo Considerando a Diversidade 52 automatically. The app enables selecting or adding a server, and to assign a name, address and port to it. Other characteristic is the language selection, with two available idioms, i.e. English and Arabic. Lifedomus (by Lifedomus) also provides a demo mode. Its interface is based on tabs, with several options, such as visualization by rooms and activities history (log). Regarding log feature, it is possible to show a complete log or filtering by alarms or events (requested actions). aycontrol KNX and more (by easymobiz.com) starts in demo mode, exhibiting rooms grouped by home floor. It is possible to import profiles, visualize and enable/disable log, and customize the interface with themes. SmartHome One by SMARTIF (by SMARTIF) starts showing options regarding authentication and demo offline, and displays household appliances by rooms or by type. Like other apps, Cisco SC Residence (by Cisco Systems, Inc.) provides a simulation mode and has a graphical interface with appliances arranged in a circle. Depending on selected appliance, different control elements are displayed, and for each device, an icon indicates the current status. HSTouch Home Automation (by HomeSeer Technologies) and CMClient (by ComfortClick) provide simulation through a demo server. HSTouch Home Automation allows controlling home appliances, checking room climate and sending commands based on events. For appliances control, the app displays a dedicated screen for each appliance with its control options. In settings, it is possible to change server data, and separately, authentication data. CMClient presents a user interface similar to a desktop or launcher, with several options and a menu at the bottom of the screen accessed by swipe. Among options, there are calendar, mode selection, energy consumption, language selection and messages, which include , alerts and events. ImperiHome (by Evertygo) offers interaction via tap, hold, swipe and voice. The main screen is composed of swipe views organized by main rooms. The app provides scenes, which allow execution of commands set. Regarding home appliances home objects it is possible to modify its name and icon, and add each one as favorite, hide or exhibit it. Also, images set represent the different status of the home objects. Moreover, users may add a scene shortcut in device home screen. Table 3 summarizes 34 apps addressed in Phase II of the method. This table presents the column names: Ver. indicates app version; Infra. indicates the app availability for use without infrastructure; Conn. indicates whether connection data, e.g. IP address, URL, is presented and how at user interface; and Auth. indicates whether authentication data, e.g. user/password, is presented and how at user interface. At column Infra. we used the following classification: (N)one when app does not provide navigation; (P)artial functionality, when app provides some functionality, however does not allow to simulate appliances control; and (F)ull functionality, when app provides all functionality and allows simulating appliances

53 53 Chapter 4. Requirements Elicitation based on Mobile Applications under an Interaction Perspective control. At columns Conn. and Auth., we used the following caption: N for does not require, S for require on screen, and C for requires in configuration settings. Table 3 Android apps identified and analyzed applying M4REMAIP Icon Name Ver. Infra. Conn. Auth. Language QW Home Automation N S S English Rogers Smart Home Monitoring N N S English HCA Home Control Assistant N C N English BeHome N N S English InControl Home Automation Free N N S English INSTEON for SmartLinc N N S English Smart Automation Experience N N N English InSideControl HD N C N English Arduino Lamp 1.0 N N N English wdisy - N C C English Casa Domotica con Arduino Mega 4.0 N S N English AzHomeTouch N C S English DroidSeer Trial Version - P S S English atmyhomele P N N Portuguese MyHomeManagerLite P C N English SoulissApp P N N Portuguese domremote for Domintell system P C N English MobiLinc Lite P N S English Domodroid beta P C N English FIBARO 1.1 P S S English Home Buddy 0.37 P C N English AutHomationHD P C C English HAL-Home Language P S S English SRGio F N S English Vera Mobile F N S English Micontrol F N S Spanish I-WISH Smart Home 1.1 F C S English / Arabic Lifedomus F S N Portuguese aycontrol KNX and more F N N English SmartHome One by SMARTIF F S S Portuguese Cisco SC Residence F N S English HSTouch Home Automation 1.35 F C C English CMClient F C C English / Others

54 Ambientes Residenciais Controlados por Dispositivos Móveis: Estudo, Concepção e Desenv. de um Aplicativo Considerando a Diversidade 54 Icon Name Ver. Infra. Conn. Auth. Language ImperiHome F C C English Requirements and Design Ideas After executing Phases I and II of the method, we identified 45 functional requirements, organized in eight categories: (a) general, (b) first startup, (c) configuration, (d) connection, (e) authentication, (f) feedback, (g) home objects, and (h) control. (a) GENERAL R1. About: Provide information about the app; R2. Available features: Provide information regarding available features, especially when the app is a limited version; R3. Brief description: Provide a brief description of each feature; R4. Demo: Provide a simulation of home infrastructure in order to enable appliances control. Thus, users may interact and test app features. This simulation may be provided by demo mode, demo server, or authentication with user/password filled out automatically. (b) FIRST STARTUP R5. User license: Exhibit user license, with options to accept or refuse terms and conditions; R6. Welcome message: Exhibit a welcome message; R7. Tutorial/instructions/step-by-step: Provide instructions and presentation of apps features, in a sequence of screens with a step-by-step guide; R8. Prerequisites for system operation: Display information about required hardware/software artifacts and necessary conditions for system operation; R9. Help: Provide an option with help information. (c) CONFIGURATION R10. Settings categories: Exhibit options grouped into categories, according similar configuration purposes; R11. Configuration file: Provide an option to send a configuration file, containing settings data; R12. Connection and authentication separately: Exhibit server connection information separately from authentication; R13. Language: Provide options to language selection, in order to change the idiom of displayed information. (d) CONNECTION R14. Server data: Provide options for data input related to server such as name, address and port; R15. Connection test: Provide connection test in order to user test connection with home system; R16. Refresh: Provide option to refresh, implying in a new query and update of displayed information manually; R17. Auto-refresh: Provide automatic updates based on new queries to the system; R18. Refresh interval: Provide option which enables users set the time interval to automatic updates; R19. Logout option: Provide an option which enables users to close the connection with the home system. (e) AUTHENTICATION R20. User/password: Provide authentication with user and password; R21. Auto-login: Provide an option which enables users to choose to login to the system automatically during the app startup.

55 55 Chapter 4. Requirements Elicitation based on Mobile Applications under an Interaction Perspective (f) FEEDBACK R22. Audio feedback: Provide audio feedback, in order to warn users of actions performed in the system; R23. Haptic feedback: Provide haptic feedback, in order to notify users of actions performed in the system; R24. Enable/disable audio/haptic feedback: Provide option to enable/disable the audio or haptic feedback; R25. User interface with grayed out options: Display interface grayed out elements if features provided through interaction with these elements are blocked or inactive; R26. Full log: Provide a full history of actions occurred in the system; R27. Log with filter by alarms and events: Provide filtering options regarding log information, enabling filtering by alarms or events (requested actions); R28. Enable/disable log: Provide option to enable/disable log functionality; R29. Alert messages: Display messages with urgent information (alerts); R30. Event messages: Display messages with information regarding actions performed by the system. (g) HOME OBJECTS R31. Objects displayed by rooms: Display home objects by rooms; R32. Objects displayed by type: Display home objects by type of appliance; R33. Modify name: Provide an option which enables users to modify object names identifying each appliance; R34. Modify icon: Provide an option which enables users to modify object icon identifying each appliance; R35. Icon set: Provide an icon set, enabling user to assign an icon to each object; R36. Images indicating status: Provide images which represent home objects and their current status. An image set must represent different status of each home object; R37. Favorites: Provide an option which enables users to select objects and mark them as favorites. (h) CONTROL R38. Commands based on time: Activate commands based on a predefined time; R39. Commands based on position: Activate commands based on users geographical positions; R40. Commands based on sensor: Activate commands based on sensor data; R41. Commands based on events: Activate commands based on events occurred in the home system; R42. Single button to turn on/off: Provide a single button to turn on and turn off actions; R43. Dedicated screen for each appliance: Display a dedicated screen for control options of each appliance; R44. Scenes: Provide an option which enables executing a command set related to a particular usage scenario; R45. Scenes shortcuts: Provide shortcuts to scenes activation. We also identified some possible solutions with regard to interaction: graphical interface with tap, hold and swipe gestures; voice commands. Moreover, we identified some possible solutions for the Settings functionality, which include possible icons to represent the functionality and possible locations inside mobile app interface. Some possible locations include: pop-menu in an overflow button at action bar; carousel menu at the bottom of the screen; navigation drawer (sidebar); button at home screen. With regard to icon aspects, we identified some suggestions, as shown in Figure 4. Fig. 4 Some possible design solutions icons to functionality Settings.

56 Ambientes Residenciais Controlados por Dispositivos Móveis: Estudo, Concepção e Desenv. de um Aplicativo Considerando a Diversidade Discussion The results presented in previous section represent a non-exhaustive set of functional requirements for Android apps for home control. Some considerations show relevant aspects and are outlined below. Firstly, a difficulty in applying this method for this specific domain is that many apps require a real home infrastructure in order to evaluate all functionalities. Despite we could not proceed with exploratory use with several apps, this method demonstrated to be useful and enabled identifying requirements for this domain. Moreover, implementing requirements addressed in this paper also requires home system and the infrastructure integrated to the app. With regard to user interface, it may be observed that most apps do not follow Android design patterns. Several apps do not provide the ActionBar, and some solutions provide both logout and exit buttons, contrary to the guidelines [75]. Another important observation is that most app interfaces use dark tones, with gray and black colors. This is contrary to the design principles of current automated and smart homes, which adopt glass and transparent materials and use white and light colors. Regarding user interaction, it is worth mentioning that some apps provide voice interaction, using Android resources for voice recognition. However, apps still lack the use of other interaction modes. During exploratory use, we did not identify the use of accelerometers for a direct interaction related to control, such as command activation or feature selection. Regarding language, although some apps provide major information in a local language, some messages or interface elements are not translated. This fact emphasizes the importance of language support, as well as other localization and internationalization aspects of app design. There are some interesting remarks regarding the method which deserve further comments. The two activities related to evaluation step exploratory use and description are mutually complementary. Exploratory use provides an overview of interface aspects and app features, while the description activity enables attempting to interaction details. Subsequently, the extraction step provides the deeper analysis and identification of functional requirements. Several requirements impact interaction aspects of an app, e.g. log, and might be discovered by applying the method proposed in this paper. The proposed categories for functional requirements aim to aid understanding of the context and implementation of such requirements, however, other classifications could be proposed for this purpose. Moreover, based on descriptions and the design solutions, it is also possible to identify design patterns [75] used in apps, as clearly noted in location suggestions to functionality Settings. Regarding possible solutions, we focused on interactions and the Settings functionality in order to demonstrate some examples, but other design solutions could be found. It is noteworthy that requirements elicitation methods from the point of view of Software Engineering are often directed by the perspective of user interaction via a graphical interface and involve document investigation or contact with people associated with product/system usage.

57 57 Chapter 4. Requirements Elicitation based on Mobile Applications under an Interaction Perspective This method might be useful for different audiences, from academia, such as researches trying to identify characteristics on apps for this research domain, to industry, such as autonomous developers, startups or companies with small development teams. 4.5 Conclusion This chapter presented the definition of a method M4REMAIP and results of its application in requirements elicitation of Android apps for home control. In order to achieve this, we analyzed apps in this specific domain under an HCI perspective, considering design and interaction issues. Based on this analysis, we identified important features and characteristics for Android apps for home control. Results obtained with the execution of this method demonstrate its usefulness for functional requirements elicitation focusing on interaction aspects. For future work, we envision the design and implementation of an Android app based on functional requirements identified in this chapter, and also, application of the method defined in this work to other domains. 4.6 Decision Making Based on the results obtained with this research, the next step is the design and implementation of an Android application for home control. It is worth highlighting the reasons for choosing Android as the target platform. First one is the market growth in this segment. According to market reports, Android is the most-used smartphone platform worldwide. In addition, in financial terms, Android is more cost-effective than ios system, which in turn currently is the main target platform in Brazilian market for home automation (according to domain analysis results from chapter 3). With the situation of both platforms but the growth prospectus and advantages of Android, it is the selected platform.

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59 Capítulo 5 5 Design e Implementação do Aplicativo HandyHome 5.1 Introdução Designers de IHC visam criar produtos interativos para o uso humano [48]. Isso envolve a utilização e desenvolvimento de processos, métodos e ferramentas a fim de facilitar o design de interfaces eficientes que atendam as necessidades dos usuários. Projetar essas interfaces e também interações para soluções dentro de qualquer contexto deve levar em consideração um estudo aprofundado dos usuários dessas soluções a fim de compreender suas necessidades em seu contexto de uso, compreendendo suas interações com a tecnologia e com o ambiente. Desta forma, o domínio de IHC contribui para a melhoria de soluções computacionais, trazendo benefícios para a forma com que as pessoas interagem com a tecnologia. Porém, não basta considerar aspectos da interação. Os fatores estéticos também podem influenciar a interação dos usuários e devem ser levados em consideração, visto a sobreposição entre os princípios de IHC e do design. Dentre os diferentes conceitos de design e os campos que o envolvem em sua definição, o comum entre eles é o desenvolvimento/concepção de um plano ou esquema para execução posterior [76]. Para tal, é necessário conhecimento acerca do uso e do domínio-alvo, juntamente com suas restrições. Nesse sentido, ambos os campos se complementam. Portanto, no desenvolvimento de novas soluções computacionais, devem ser considerados os aspectos de interação relacionados aos usuários, ambiente e tecnologia, juntamente com um projeto detalhado de interface/interação considerando aspectos estéticos dentro das restrições de tecnologia existentes.

60 Ambientes Residenciais Controlados por Dispositivos Móveis: Estudo, Concepção e Desenv. de um Aplicativo Considerando a Diversidade 60 A disseminação de tecnologias móveis é uma realidade que impõem desafios para o desenvolvimento de novas aplicações, seja no ponto de vista tecnológico quanto de caráter de uso por todos os usuários. Com a crescente demanda de aplicações para diferentes contextos, torna-se necessário analisar os diferentes domínios e verificar suas particularidades associadas às características de interação com esses dispositivos. Aspectos estéticos dessas soluções também têm sido investigados e são um ponto relevante no desenvolvimento de novas soluções, dado o cenário móvel, que exige captura de atenção do usuário, rápido acesso e uso frequente, o que estimula a procura por novas soluções e aumenta a expectativa dos usuários. Dentro desse contexto, propomos o design e implementação de um aplicativo para controle de recursos do ambiente residencial via dispositivos móveis. Nosso objetivo é desenvolver uma aplicação para controle residencial considerando aspectos de interface/interação. Para isso, nos baseamos em trabalhos anteriores, nos quais identificamos os desafios desse contexto sob a perspectiva da diversidade (capítulo 2) e levantamos requisitos de interface/interação para as aplicações nesse contexto baseado em uma visão sócio-técnica do domínio (capítulo 3). Escolhemos Android como pataforma-alvo, dada sua ampla utilização, focando especificamente em smartphones. Portanto, também nos baseamos em (capítulo 4), no qual foram levantados requisitos com a aplicação de um método para levantamento de requisitos baseado no uso de aplicativos. Nossa contribuição é demonstrar o impacto de aspectos estéticos nas soluções para aplicações de controle do ambiente residencial, bem como alguns desafios no desenvolvimento de aplicações nesse domínio na aplicação prática. E ainda, propomos uma instância de interface considerando os diversos aspectos abordados com foco em IHC. Este capítulo está organizado da seguinte forma: a Seção 5.2 introduz o conceito de aplicações para controle residencial via dispositivos móveis e mostra alguns trabalhos relacionados; a Seção 5.3 demonstra a estrutura da aplicação proposta; a Seção 5.4 apresenta o design da interface e da interação da aplicação desenvolvida; a Seção 5.5 discute alguns resultados obtidos; a Seção 5.7 apresenta as conclusões, e a Seção 5.8 finaliza o capítulo com os próximos passos dentro da presente pesquisa. 5.2 Aplicações para Controle Residencial Via Dispositivos Móveis Com o avanço tecnológico, os dispositivos móveis estão se tornando cada vez mais eficientes em lidar com tarefas que antes só poderiam ser processadas por computadores convencionais, e as redes de comunicação móvel estão se tornando mais comuns, dentro e fora das residências. Esse cenário fornece o ambiente necessário para o crescimento e desenvolvimento de tecnologias móveis aplicadas ao controle residencial. Os dispositivos móveis emergem como plataformas de controle viável, fornecendo uma interface unificada. O uso de sistemas de controle e automação

61 61 Capítulo 5. Design e Implementação do Aplicativo HandyHome residencial permite ao usuário executar ações no ambiente doméstico de maneira fácil, cômoda e até mesmo automatizada. A gama de ações que esses sistemas possibilitam pode incluir desde a execução de tarefas simples como ligar e desligar lâmpadas ou outros eletrodomésticos da casa, travar e destravar portas, até a execução de tarefas mais complexas, tais como monitorar remotamente o estado de diversos aparelhos e gerenciar ações automáticas de vários dispositivos da casa baseado em um conjunto de regras pré-estabelecidas. De fato, já existem diversos sistemas no mercado voltados a automação residencial, no entanto, esses sistemas geralmente controlam um conjunto de aparelhos específicos ou de uma empresa especifica. A quantidade de aparelhos eletrônicos utilizados no ambiente doméstico é crescente, fornecendo diferentes funcionalidades e características. Portanto, o design da interface deve suportar a escalabilidade do sistema, permitindo que qualquer número de objetos seja reconhecido e exibido, bem como todos os serviços fornecidos por esses objetos. O design da interface de um sistema de controle do ambiente residencial também deve levar em consideração algumas questões, tais como a quantidade de atributos ou estados a serem exibidos, os tipos de controles utilizados na execução de tarefas, e a relação desses controles com os atributos exibidos. Diante desse cenário torna-se inviável a criação de uma interface estática para o sistema, visto que os elementos que a compõem podem variar dependendo da composição atual do ambiente. Porém, a maioria dos trabalhos da literatura utilizam um pequeno conjunto de objetos, ou vários objetos com conjunto restrito de funcionalidades [21,22,25,32]. Somado a isso, ainda há pouca ou nenhuma preocupação com o projeto de interface e interação da aplicação, devido ao foco nas características tecnológicas do sistema, como visto em [12,13,14,15,16,17,18]. Suo et al. [42] se destacam nesse sentido, mostrando maior preocupação com aspectos de interação na solução proposta, com interação multi-modal para smartphones touchscreen. Porém, não há preocupação específica com o aspecto da diversidade de usuários no projeto de interface, e a solução apresenta uma interface gráfica complexa. Já o trabalho de Costa et al. [43] foca no design de uma interface acessível para controle de objetos do ambiente doméstico, focando no grupo de pessoas com deficiências visuais, auditivas, motoras e cognitivas. Porém, traz uma proposta de design de interface baseada em quadrantes, mostrando apenas quatro cômodos de uma casa, o que limita bastante as opções a serem exibidas em um cenário real. A geração automática de interface pode auxiliar nesse sentido, provendo maior flexibilidade, aumentando o desacoplamento entre a interface provida ao usuário e as funcionalidades do sistema. Alguns trabalhos já foram feitos nesse sentido, como [77], em que é proposta geração automática de interface baseada em modelos para aplicações que controlam elementos do ambiente residencial. Porém não possui o projeto de uma aplicação considerando diversos aspectos de IHC e formas de interação voltadas para dispositivos móveis, especificamente, smartphones. Kartakis et al. [41] e Chueh e Fanjiang [45] também propõem geração automática de interface em suas aplicação voltadas para smartphone. Porém, nenhuma aplicação citada considera aspectos estéticos específicos referentes ao design da interface a ser gerada considerando a perspectiva da diversidade. A aplicação proposta neste capítulo, denominada HandyHome, possui um projeto de interface e interação considerando a perspectiva da diversidade. A perspectiva da diversidade é considerada na abrangência de público e situações de uso, no contexto do controle do ambiente

62 Ambientes Residenciais Controlados por Dispositivos Móveis: Estudo, Concepção e Desenv. de um Aplicativo Considerando a Diversidade 62 residencial via dispositivos móveis, especificamente o smartphone. Essa aplicação foi desenvolvida considerando diferentes dimensões, no que se refere à tecnologia, aos usuários e ao ambiente, baseando-se em passos (capítulos 2, 3 e 4) realizados ao longo dessa pesquisa. HandyHome provê controle sobre aparelhos de uma residência através da comunicação com um sistema que oferece todos os serviços e a infraestrutura da casa. A partir dessas informações, a interface é gerada dinamicamente, esta, por sua vez, foi projetada considerando padrões de interface do sistema Android [75]. O projeto de implementação do sistema, assim como o design da interação e da interface da aplicação proposta serão detalhados a seguir. 5.3 Implementação Nesta seção apresentamos uma visão geral da estrutura do sistema utilizado em nossa aplicação, e alguns detalhes sobre a implementação da aplicação relacionados com a geração da interface Estrutura do Sistema Para prover desacoplamento entre a interface e a lógica do sistema, utilizamos uma infraestrutura para lidar com detalhes de baixo nível do sistema. HouseHub 6 é a infraestrutura de software responsável pela lógica e comunicação do sistema da casa. O sistema de código aberto foi desenvolvido em PHP e disponibiliza informações sobre os objetos da casa, tais como os estados atuais e funções oferecidas, além de transmitir os comandos para os objetos, de maneira centralizada. HouseHub oferece essas informações em formato JSON através de serviços web para as aplicações, que atuam como interfaces para a utilização do sistema. Desta forma, a aplicação foca em aspectos de interface e interação, separadamente da lógica do sistema. HouseHub suporta comunicação com objetos da casa que utilizem Arduino, juntamente com o toolkit Arduino Micro Home Blocks 7. A Figura 5 mostra uma visão geral da arquitetura do sistema. A aplicação, denominada HandyHome 8, foi desenvolvida para plataforma Android, para dispositivos com versão 4.1 (Jelly Bean) ou superior. A estrutura da aplicação é constituída basicamente por quatro partes: a parte central da aplicação, uma parte para conexão com o sistema da casa, uma parte para interpretação de JSON, e outra para geração de interface

63 63 Capítulo 5. Design e Implementação do Aplicativo HandyHome Fig. 5 Arquitetura do Sistema Geração Automática de Interface Um dos objetivos da nossa aplicação residencial é possibilitar controle de uma variada gama de aparelhos, que por sua vez possuem diferentes tipos de serviços, dando suporte à inserção de novos aparelhos nesse ambiente. Para isso, utilizamos geração dinâmica de interface. As funcionalidades (serviços) oferecidas pelos objetos a serem controlados tem grande impacto na interface. O tipo de interface deve ser diferenciado dependendo do tipo de serviço disponibilizado, possibilitando assim maior flexibilidade para o controle (ativação) daquele serviço. Por exemplo, na Tabela 4 apresentamos alguns exemplos de controles utilizados em interfaces gráficas. Essas interfaces foram agrupadas de acordo com uma classificação por tipos de serviço que possuem formas de interação semelhantes. Na coluna Interfaces de Controle, podemos verificar exemplos de diversas soluções de interface para um mesmo tipo de interação, que depende da natureza do comando. Ou seja, a natureza do serviço infere na forma de controle apresentada. Dessa forma, faz-se necessário que as informações obtidas do sistema quanto aos tipos de serviços oferecidos pelos objetos tenham um significado correspondente, de forma que a aplicação possa prover ao usuário um tipo de interação adequado para o controle que aquela ação representa. Decisões acerca da interface de controle específica a ser gerada ficam a cargo da aplicação, porém devem ser baseadas em informações dos serviços que cada objeto oferece. Portanto, foram utilizados diferentes níveis de abstração, de forma que se mantenha a semântica da informação. Para isso, foram utilizados os denominados schemas, que são descrições dos serviços providos pelo hardware, no caso, Arduino. Todo objeto deve ter uma descrição de suas funcionalidades (serviços oferecidos), das relações entre status e serviços, além de informações

64 Ambientes Residenciais Controlados por Dispositivos Móveis: Estudo, Concepção e Desenv. de um Aplicativo Considerando a Diversidade 64 sobre suporte a idiomas, oferecidas nesse arquivo. O sistema de controle e comunicação da infraestrutura da casa, HouseHub, acessa esses arquivos e obtém as informações de baixo-nível, repassando para a aplicação. A Figura 6 mostra a comunicação com a aplicação. Tabela 4 Exemplos de Interfaces de Controle Tipos de Comando Funções Interfaces de Controle Booleano Ligar, Desligar Abrir, Fechar Ativar, Desativar * Com parâmetro granular Intensidade (%) Volume (%) Com parãmetro gradual Temperatura Canal de TV Fig. 6 Comunicação com o Sistema A aplicação possui um algoritmo que, baseado em um conjunto de regras, interpreta as informações, que são passadas de baixo-nível para o nível semântico. Esse processo de abstração permite que a aplicação possa escolher o elemento de interface mais apropriado para cada serviço provido pelo objeto, voltado especificamente para a interface desenvolvida. Vale ressaltar que esse procedimento ocorre com um conjunto pré-estabelecido de opções de elementos de interface e relação de significados, porém permite maior flexibilidade ao sistema do que uma interface totalmente estática. Na aplicação HandyHome, os elementos de interface exibidos são específicos do padrão Android, dada a plataforma para o qual o aplicativo foi desenvolvido.

65 65 Capítulo 5. Design e Implementação do Aplicativo HandyHome 5.4 Design A dificuldade em projetar interfaces para esse domínio consiste na quantidade e complexidade de informações que devem ser disponibilizadas para o usuário de forma que permita um controle rápido, simples e eficiente. A apresentação dessas informações não pode ser complexa, deve ser simples como as atividades diárias na casa, tal como acender uma lâmpada. A origem do nome da aplicação, denominada HandyHome, vem do significado do termo handy, que pela definição tem-se à mão, perto, acessível, cômodo, hábil, destro, conveniente, juntamente com o termo home, visto que a aplicação visa o controle de objetos de uma casa. O nome escolhido remete à ideia de prover ao usuário o controle de sua casa de forma cômoda e acessível, ao alcance da sua mão, através da interação com seu smartphone. A partir da estrutura do sistema e dos requisitos de interface/interação levantados em trabalhos anteriores, uma proposta de design para a aplicação móvel foi elaborada considerando aspectos de interface e interação. A proposta de cada um deles será detalhada a seguir Interação Considerando a diversidade do público-alvo presente no ambiente residencial e os recursos comumente presentes nos dispositivos móveis, foram propostas três formas de interação através da aplicação: (a) interação visual via touschscreen, (b) interação por voz, (c) interação por gestos (movimentação do dispositivo). Com a ascensão da tecnologia touchscreen nos smartphones, essa forma de interação foi selecionada para interação visual, visto sua predominância em smartphones e acessibilidade para controle de dispositivos [42]. A interação por voz foi escolhida como outra forma de interação, de forma a abranger o público com deficiência visual e também, pessoas impossibilitadas momentaneamente de interagir via interface touchscreen, situação comum no ambiente doméstico. Dessa forma, essa interação visa facilitar o uso em diversas situações do dia-a-dia de uma residência. Por fim, a interação por gestos, através da movimentação do dispositivo, foi selecionada como terceira forma de interação devido a pesquisas recentes que demonstram a viabilidade da utilização dessa forma de interação para controle do ambiente residencial. Essa forma de interação já vem sendo aplicada em outros trabalhos, como em [44]. Dessa forma, a proposta de uma interação multi-modal atenderia a diversidade de público presente no ambiente residencial, e segue a proposta do design universal [78], que visa criar produtos que sejam utilizados por todos, independente de habilidades físicas ou cognitivas. Vale ressaltar que nosso foco não é em acessibilidade, mas em propor uma solução que atenda a diversidade de usuários e situações de uso no ambiente doméstico, facilitando as atividades do dia-a-dia e a interação com o sistema.

66 Ambientes Residenciais Controlados por Dispositivos Móveis: Estudo, Concepção e Desenv. de um Aplicativo Considerando a Diversidade 66 Quanto ao feedback, ou seja, o retorno ou confirmação da execução de uma determinada ação no sistema, a aplicação provê três diferentes tipos: (a) visual, (b) sonoro e (c) háptico (vibração). O feedback visual é baseado em mensagens toast [75] mostradas para o usuário; o feedback sonoro na emissão de um som; e o feedback háptico, na vibração do smartphone. Esses feedbacks são dados ao usuário sempre que uma ação é executada no sistema, a fim de modificar o estado de algum aparelho (objeto) Interface Para o design da interface da aplicação, propomos uma instância de interface baseada em flat design. O flat design ou design plano [79] é uma abordagem minimalista, preservando a clareza das interfaces. Essa abordagem é reconhecida pela não utilização de gradientes e pixels de sombreamento, substituindo o realismo pelo princípio abstrato, contrário ao skeumorfismo. Ela utiliza cores sólidas, tipografia nítida e contraste bem definido. Esse estilo foi popularizado pela Microsoft com a apresentação do Metro UI. O flat design é uma tendência em aplicações móveis e vem sendo utilizada por diversas aplicações. Um exemplo é a última atualização do ano 2013 do aplicativo Foursquare 9 para a plataforma Android, em que toda a interface foi remodelada e foram adotados princípios do flat design. A abordagem do flat design foi escolhida para o projeto de interface do aplicativo HandyHome visando romper o desafio da complexidade do domínio. O controle de elementos do ambiente residencial apresenta complexidade no manuseio de diversas funções e dispositivos, e o contexto móvel e a diversidade de usuários e situações de uso engrandecem ainda mais o desafio. Características do flat design tais como as cores sólidas e o contraste bem definido visam facilitar o projeto de uma interface limpa, proporcionando uma diminuição da sobrecarga visual. A interface da tela principal da aplicação é mostrada na Figura 7. Os princípios de flat design foram utilizados em todas as interfaces. Cores claras remetendo ao princípio de casas inteligentes também foram utilizadas, dando uma aparência mais clean, tentando minimizar a complexidade desse domínio. Na Fig.7(a) é possível visualizar os ambientes da casa, seguindo um dos requisitos expostos nos capítulos anteriores (capítulos 3 e 4). Na parte superior da tela encontra-se uma barra superior, denominada Action Bar, conforme será detalhado mais a frente. Nessa barra, utilizamos o elemento Spinner para permitir ao usuário navegar entre as diferentes visões da casa. A interface inicia mostrando a opção Ambientes, que exibe os locais da casa. Porém, também é possível selecionar Aparelhos, para visualizar os tipos de aparelhos na casa, e Meus Grupos, que são grupos de aparelhos aleatórios organizados pelo usuário. As opções do Spinner estão retraídas na Fig.7(a), e se o usuário selecionar uma vez o elemento, a lista de opções é aberta, conforme mostra a Fig.7 (b). 9

67 67 Capítulo 5. Design e Implementação do Aplicativo HandyHome Fig. 7 Interface da Tela Principal O padrão Navigation Drawer, que se baseia no uso de um menu lateral, também foi utilizado no design da aplicação. É possível ver o menu retraído na Fig.7(a) e expandido na Fig.7(c). Ele foi utilizado a fim de simplificar a exibição de opções de navegação. No topo do menu é exibida a identificação do usuário, visto que na aplicação foram utilizados perfis de usuário, de forma a permitir a personalização e individualidade dos moradores, conforme requisito exposto nos capítulos anteriores (capítulo 3). Abaixo da identificação do usuário, o menu conta com as opções de navegação, sendo sete opções distintas: Meu Perfil exibe informações detalhadas do usuário; Principal exibe a tela principal da aplicação, que é a mesma da Fig.7(a); Cenários exibe os cenários, conforme será detalhado adiante; Buscar oferece funcionalidade de busca; Sobre fornece informações sobre a aplicação; Configurações permite realizar configurações na aplicação; e Sair permite desconectar. Uma consideração importante sobre a opção Sair em aplicações Android é que não se deve oferecer a opção de sair da aplicação ou fechar a aplicação. Somente ofereça um botão semelhante com a opção Sair se a aplicação necessita realizar uma ação específica relacionada, por exemplo, com segurança. Neste caso, o botão de Sair atua realizando uma atividade de logout, e este é o caso abordado no projeto de interface da aplicação HandyHome. Caso o usuário escolha essa opção, ele desconecta de sua conta, e o aplicativo volta para a tela de autenticação. É importante salientar essa questão para desenvolvedores de aplicações nesse domínio, por seguir as diretrizes de interface da plataforma Android 10. No design proposto também foi utilizado o padrão Action Bar, que se baseia na barra superior com opções denominadas Action Itens, a fim de permitir acesso rápido a funcionalidades do sistema. As funcionalidades providas na Action Bar, da direita para a 10

68 Ambientes Residenciais Controlados por Dispositivos Móveis: Estudo, Concepção e Desenv. de um Aplicativo Considerando a Diversidade 68 esquerda, são respectivamente: Interação por Voz, Atualizar (Refresh) e Cenários Favoritos. Vale ressaltar que em nosso design optamos por não exibir o botão overflow a fim de utilizar o espaço acima à direita para ativar interação por voz, visto que se encontra em um ponto estratégico do dispositivo. Dessa forma, durante toda a interação com a aplicação, o usuário poderá ativar essa forma de interação, facilitando o uso pela diversidade de usuários nesse contexto, incluindo usuários com deficiência visual. A Figura 8 mostra em (a) o posicionamento do botão para interação por voz no aplicativo HandyHome e em (b) o posicionamento do botão overflow em seu local padrão, no aplicativo Google Agenda. Fig. 8 Decisão de design: Posicionamento do botão de interação por voz A Figura 9 mostra as funcionalidades referentes aos cenários. Essa funcionalidade se mostra presente conforme requisito levantado em trabalho anterior (capítulo 4). Um cenário é um conjunto de ações a serem executadas em conjunto, facilitando o controle de diversos aparelhos da casa, principalmente para tarefas repetitivas que exigem um mesmo conjunto de ações. A Fig.9(a) exibe a tela da opção Cenários do menu do Navigation Drawer. Já a Fig.9(c) exibe a tela da funcionalidade Cenários Favoritos, acessada através do ícone de estrela na Action Bar, e fornece apenas um sub-conjunto dos cenários disponíveis para rápido acesso. Fig. 9 Interface de (a) Cenários, (b) Cenários, com um cenário sendo ativado e emitindo feedback visual com mensagem toast, e (c) Cenários favoritos

69 69 Capítulo 5. Design e Implementação do Aplicativo HandyHome Ao ativar um cenário, um conjunto de ações (comandos) sobre diversos dispositivos é realizado, de acordo com a relação de ações que estiver previamente cadastrada para aquele cenário. Ao selecionar a parte com fundo branco que possui o nome e ícone do cenário, é possível visualizar a lista de ações a serem executadas na ativação daquele cenário; ao selecionar o botão verde com o símbolo triangular, é possível ativar o cenário correspondente. A Fig.9(b) mostra um exemplo de feedback visual em Cenários, quando um cenário é ativado, com a exibição de uma mensagem toast. Outras interfaces da aplicação mostram nitidamente a aplicação do flat design, como mostra a Figura 10. Após selecionar um dos cômodos da casa exibidos na Fig.7(a), a aplicação mostra uma tela com os aparelhos que se encontram naquele cômodo, conforme mostra a Fig.10(a). Os dispositivos presentes naquele cômodo são exibidos com ícones representativos, indicando o dispositivo da casa e seu estado atual. Na interface, foi utilizado um conjunto de cores flat 11. Vale mencionar que o conjunto de ícones possui fundo transparente, sendo cada um visualmente preenchido conforme a cor selecionada na geração automática de interface. Em sequência, é possível visualizar a interface de controle exibida após selecionar uma das opções de aparelhos, conforme a Fig.10(b). Os serviços, ou seja, as funcionalidades providas pelo aparelho (objeto) são mostradas abaixo, guiadas por uma linha vertical. No exemplo, o aparelho, denominado Lamp, é uma lâmpada que só possui um serviço (funcionalidade): ligar/desligar. Na Fig.10(c) é possível visualizar a interface de Configurações, onde é possível, por exemplo, ativar e desativar os diferentes tipos de feedbacks. Fig. 10 Interfaces (a) Dispositivos, (b) Controle do dispositivo e (c) Configurações Uma decisão de design que merece atenção é quanto à escolha do botão para ações que permitem mudanças entre dois status, por exemplo, ligar/desligar e abrir/fechar. Foi adotado um 11

70 Ambientes Residenciais Controlados por Dispositivos Móveis: Estudo, Concepção e Desenv. de um Aplicativo Considerando a Diversidade 70 único botão, atendendo requisito exposto no capítulo 3. Porém, haviam duas opções no projeto de design seguindo padrões de interface Android: Botão toggle ou switch. Apesar da opção mais recente trazida pelo Android 4.0 ser switch, optamos pelo botão toggle, dada à questão do idioma. Muitos objetos da casa possuem funções de ligar/desligar, porém, em inglês, o estado é indicado por On/Off. Já no idioma português (Brasil) é indicado por Ligado/Desligado. Ou seja, as palavras possuem mais que o dobro do tamanho. Como a pretensão é que a interface seja propriamente adequada ao idioma, para minimizar a possibilidade de falha, optamos pelo botão toggle, visto que a área ocupada pelo texto com o indicativo do estado é maior nesse elemento de interface, como pode ser observado na Figura 11. Fig. 11 Decisão de design: (a) Botão Toggle e (b) Switch 5.5 Discussão Neste capítulo detalhamos o projeto de uma aplicação para controle do ambiente residencial sob a perspectiva da diversidade. O projeto de interface apresentado mostra uma instância de interface construída considerando diversos aspectos, tal como princípios do flat design, e a partir de algumas decisões, considerando diversos requisitos encontrados ao longo desta pesquisa. Vale mencionar que podem existir outras instâncias de interface que também implementem os requisitos, tanto para a plataforma Android, como para outros sistemas, neste último caso, seguindo os requisitos levantados no capítulo 3. Vale mencionar que algumas funcionalidades não foram implementadas nesta versão do aplicativo, porém suas representações gráficas já foram inseridas no projeto de interface e interação, tais como Interação por Voz e Buscar. Esta versão segue como um protótipo para validar a proposta do design e de implementação do sistema. É importante ressaltar que o capítulo foca no design e implementação de uma solução voltada para smartphones. Isso não impede o uso da solução em dispositivos móveis tais como tablets, porém é válido enfatizar que o foco do projeto foi smartphone, seguindo os princípios do aprimoramento progressivo [80], visto que o smartphone é o dispositivo com maiores restrições, principalmente no que se refere ao tamanho de tela. Vale destacar que todas as informações referentes à estrutura da casa, tais como cômodos/ambientes, aparelhos/objetos em cada ambiente, e serviços/funcionalidades oferecidas por cada aparelho são dinâmicas. Ou seja, a aplicação recebe essas informações do sistema em formato JSON e gera os elementos de interface gráfica em tempo real, dependendo da

71 71 Capítulo 5. Design e Implementação do Aplicativo HandyHome informação recebida. Essa dinamicidade, juntamente com a adoção de elementos seguindo padrões de interface da plataforma Android, somados à preocupação dos aspectos estéticos e a adoção dos princípios do flat design, se mostram como diferencial no desenvolvimento do projeto de interface. Além disso, todo o projeto foi guiado por requisitos identificados em trabalhos anteriores (capítulos 3 e 4), visando transpor os desafios identificados no capítulo Conclusão Este capítulo apresentou design e implementação de uma aplicação para controle de elementos do ambiente residencial considerando aspectos de IHC, sob a perspectiva da diversidade. O projeto de interface e interação proposto e desenvolvido no aplicativo propõe a utilização dos princípios de flat design juntamente com padrões de interface Android. O sistema se mostrou viável, e através do detalhamento do projeto é possível verificar diversos exemplos e escolhas que podem ser replicadas em outros projetos ou instâncias de interface, auxiliando designers nesse domínio específico. Como trabalhos futuros propomos a observação do uso do aplicativo com usuários a fim de verificar aspectos da interface e da interação, analisando o projeto de design proposto e requisitos levantados ao longo desta pesquisa. Outros trabalhos futuros poderiam incluir o desenvolvimento de um design rationale para auxiliar o processo de design de aplicações para esse domínio, como também uma proposta de design de interfaces envolvendo funções de programação de funcionalidades da casa, de forma a se parecer pouco com programação, utilizando o flat design como abordagem de simplificação, e estudos com usuários para verificação da efetividade da utilização dessa abordagem também nessa tarefa específica. 5.7 Tomada de Decisão A partir dos resultados obtidos nesse capítulo, foi possível verificar o impacto dos aspectos estéticos nas soluções visando o domínio de controle de ambientes residenciais via dispositivos móveis. Através do conteúdo fornecido neste trabalho, foi possível verificar detalhes de um projeto de sistema, de interface e de interação de uma aplicação construída sob a perspectiva da diversidade, atentando para vários pontos no design e no projeto do sistema. Através da descrição fornecida, projetos com outras instâncias de interface podem ser construídas. Os princípios de flat design utilizados neste trabalho também mostram uma solução para problemas recorrentes deste domínio. A instância de interface mostrou exemplo de aplicação de padrões de interface Android com os princípios adotados para aplicações neste

72 Ambientes Residenciais Controlados por Dispositivos Móveis: Estudo, Concepção e Desenv. de um Aplicativo Considerando a Diversidade 72 contexto. Esta solução ainda precisa ser avaliada com usuários, a fim de analisar questões do projeto e requisitos implementados durante todo o projeto de pesquisa. Portanto, o próximo passo é realizar uma atividade experimental baseada na observação de usuários em um ambiente simulado, dentro de uma residência real, que interagem com a aplicação.

73 Capítulo 6 6 Descobertas e Reflexões de um Estudo de Caso em um Ambiente Simulado 6.1 Introdução A interação é o processo de comunicação entre pessoas e sistemas interativos [81]. Através desse processo, usuários desencadeiam ações e fazem diversas construções cognitivas, caracterizando-o como um processo meta-comunicativo. Na área de IHC, tradicionalmente procura-se criar designs que suportem os principais casos e situações de uso, a partir do estudo e da compreensão do usuário e seu contexto de uso [82]. Para isso, torna-se fundamental observar a interação entre os usuários e o sistema interativo, a fim de verificar algumas propriedades relativas à qualidade de uso. A crescente demanda por dispositivos móveis nos últimos anos têm provocado mudanças em relação às interfaces e interações realizadas com esses dispositivos. Aplicações móveis, também denominadas aplicativos ou apps, surgem como um novo nicho de mercado, adotando interfaces mais atrativas e fazendo uso de várias tecnologias. Apesar disso, diversas aplicações para determinados domínios ainda carecem de melhorias significativas no que se refere à interação com os usuários, e não focam em um projeto detalhado de interface e interação que atenda as necessidades dos diversos usuários e explore os recursos oferecidos por essas plataformas. Um exemplo de domínio é o controle de ambientes residenciais, também referenciado por automação residencial ou casas inteligentes. Aplicações para controle do ambiente residencial concentram uma área em crescimento. As pessoas passam cada vez mais tempo fora de suas casas, e desejam gerenciar esse ambiente

74 Ambientes Residenciais Controlados por Dispositivos Móveis: Estudo, Concepção e Desenv. de um Aplicativo Considerando a Diversidade 74 mesmo a distância, além do conforto e conveniência dentro de casa no dia-a-dia. Nos capítulos anteriores, levantamos o estado da arte e desafios de IHC para este domínio (capítulo 2) e requisitos de aplicações utilizando o referencial teórico-metodológico da SO (capítulo 3) e um método baseado no uso de aplicativos sob a perspectiva da interação (capítulo 4). No capítulo 5, desenvolvemos uma aplicação considerando questões estéticas, baseado nos requisitos levantados para atender a diversidade. Porém, faz-se necessário observar o uso dessa aplicação com usuários a fim de verificar aspectos de interface e interação, analisando o projeto de design proposto. Um dos desafios referentes ao teste de aplicações móveis com usuários é a realização desses testes contextualizados ao ambiente de uso desses dispositivos [83]. Se considerarmos o contexto residencial, essa característica se destaca ainda mais. Segundo Kjeldskov e Graham apud Kronbauer e Santos [84], é crescente o interesse no desenvolvimento de cenários personalizados próximos do ambiente de uso real, permitindo obter os benefícios inerentes aos experimentos controlados como também, do acompanhamento das ações executadas pelos usuários. Nesse sentido, propomos uma observação da interação de usuários com uma aplicação para dispositivos móveis que permite controlar objetos de uma casa, realizada em um ambiente simulado que se encontra dentro de um ambiente doméstico real. A partir dessa observação, analisamos questões referentes ao design da aplicação e mostramos que os requisitos implementados são significativos e trazem melhorias na interação dos usuários com esse tipo de aplicação. O capítulo está organizado da seguinte forma: a Seção 6.2 introduz a metodologia e o cenário de pesquisa no qual foi realizado o experimento com os usuários; a Seção 6.3 apresenta os resultados quantitativos e qualitativos, mostrando a relação dos resultados com os requisitos identificados; a Seção 6.4 discute os resultados obtidos; a Seção 6.5 apresenta as considerações finais e, e a Seção 6.6 finaliza o capítulo com uma reflexão acerca do trabalho. 6.2 Metodologia e Cenário de Pesquisa O experimento foi motivado pela necessidade de melhor compreender a interação entre usuários e o aplicativo HandyHome, a fim de validar e analisar questões do projeto de interface e interação da versão inicial desta aplicação. HandyHome é um aplicativo para dispositivos Android que permite controlar objetos do ambiente residencial. Seu projeto de interface foi baseado nos princípios do flat design [79] e segue padrões de interface da plataforma Android [75], visando atender a diversidade de usuários e situações de uso. Detalhes acerca de seu projeto de interface são encontrados no capítulo 5, e o conjunto de requisitos utilizado como base para sua implementação, nos capítulos 3 e 4. O experimento foi conduzido no âmbito de um ambiente residencial real. Parte da estrutura dessa casa foi apresentada aos usuários e mapeada para a aplicação. O ambiente

75 75 Capítulo 6. Descobertas e Reflexões de um Estudo de Caso em um Amb. Simulado simulado contava com seis cômodos: garagem, sala, escritório, cozinha, lavanderia e quarto, conforme ilustrado na Figura 12. O experimento ocorreu em duas áreas: uma interna, dentro de um dos cômodos da casa (escritório), e uma externa, que se localizava fora da casa. Na área interna, foi solicitada a realização de tarefas que envolviam o controle de objetos do próprio cômodo e de outros cômodos da casa, enquanto que na área externa, as tarefas exigiam controlar a casa apenas remotamente. Fig. 12 Estrutura da casa a ser controlada no experimento A realização da atividade experimental ocorreu em 6 passos: Passo I. Uma breve apresentação introduzindo os conceitos de automação residencial, casas inteligentes, aplicativo e smartphone, mostrando o aparelho a ser utilizado, o ambiente e a proposta da atividade a ser realizada durante o experimento (controle de uma casa automatizada com um smartphone, através da interação com um aplicativo instalado no aparelho); Passo II. Assinatura dos termos de consentimento livre e esclarecido (TCLE) e autorização de voz, imagem e vídeo, a fim de autorizar a coleta de dados do experimento; Passo III. Os participantes preenchem um formulário de perfil, a fim de se obter dados etnográficos, informações sobre experiências anteriores com tecnologias computacionais, móveis e de controle residencial de cada participante, além de informações sobre sua relação com seu próprio ambiente residencial e conhecimento acerca do contexto da pesquisa; Passo IV. Os participantes são solicitados a realizar uma sequência de tarefas no ambiente experimental; Passo V. Os participantes preenchem um formulário acerca das atividades realizadas e opiniões referentes ao contexto da pesquisa; Passo VI. O condutor do experimento realiza um questionário e apresenta um conjunto de imagens (ícones), onde são coletados os dados finais. O passo I foi realizado em grupo, a fim de explicar o contexto do experimento para todos os participantes. Os demais passos são realizados individualmente com cada participante. De acordo com a estrutura da casa simulada na aplicação, era possível controlar os seguintes objetos em cada cômodo da casa, conforme mostra a Tabela 5: na garagem, uma porta; na sala, uma janela; no escritório, uma lâmpada e uma televisão; na cozinha, um fogão e uma janela; na lavanderia, uma máquina de lavar roupas e uma janela; no quarto, uma lâmpada, uma

76 Ambientes Residenciais Controlados por Dispositivos Móveis: Estudo, Concepção e Desenv. de um Aplicativo Considerando a Diversidade 76 janela, uma televisão, um notebook, um ar-condicionado e um aparelho de som. Vale ressaltar que em cada cômodo, não havia mais de um objeto do mesmo tipo. Tabela 5 Objetos que podem ser controlados em cada cômodo da casa com a aplicação Cômodo da Casa Quantidade de Objetos Tipos de Objetos Garagem 1 porta Sala 1 janela Escritório 2 lâmpada, televisão Cozinha 2 fogão, janela Lavanderia 2 máquina de lavar roupas, janela Quarto 6 lâmpada, janela, televisão, notebook, ar-condicionado, aparelho de som Na apresentação do ambiente, apenas a estrutura da casa foi apresentada, não os objetos que poderiam ser controlados em cada um deles. Os usuários só teriam conhecimento dos objetos que poderiam controlar através da interação com a aplicação. No escritório, onde ocorreu a maior parte da execução das atividades, os objetos existiam em forma real: uma lâmpada e uma televisão estavam no ambiente. Ao executar ações sobre esses objetos, o usuário poderia ver a ocorrência da ação presencialmente. O escritório também contava com uma torneira e uma pia, além de toda a mobília do ambiente, porém esses objetos não foram mapeados para a aplicação. Os participantes podiam realizar ações sobre os objetos, que poderiam ser acessados através de três visões distintas: (a) ambientes, em são exibidos cômodo da casa, e ao escolher um cômodo, são exibidos os objetos que se encontram naquele respectivo cômodo; (b) aparelhos, em que são exibidos os tipos de aparelhos da casa, e ao escolher um tipo de aparelho são exibidos todos os objetos daquele tipo existentes na casa; (c) grupos, em que são exibidos diferentes objetos agrupados aleatoriamente pelo usuário. Na atividade experimental, os usuários são solicitados a explorar os dois primeiros. Além de ações individuais sobre objetos, ou seja, visualização de objetos e ativação de cada serviço oferecido por eles, a aplicação também permite a ativação de cenários. Um cenário é um conjunto de ações emitidas de uma só vez. Na simulação, foram propostos 12 cenários, acessados pela opção Cenários. Também havia a opção Cenários Favoritos, que mostra um subconjunto dos cenários existentes. Nesta opção, foram simulados apenas 5 cenários favoritos. Vale ressaltar que os participantes foram introduzidos a esses conceitos na breve apresentação realizada no início do processo do experimento, porém quantos e quais elementos seriam simulados não foram ditos, apenas o conceito dessas funcionalidades e como poderiam ser acessadas. Para acessar todos os recursos da aplicação, é necessário realizar autenticação no sistema, e no primeiro acesso, é possível visualizar um tutorial antes de visualizar a parte principal da aplicação. O experimento contou com a participação de 5 famílias, com 2 membros representando cada uma delas, em um total de 10 participantes. Esse número foi escolhido com base em pesquisas [85] que apontam que com 5 usuários obtém-se o melhor custo-benefício, uma vez que com esse número são encontrados em média 85% dos problemas. Porém, como no âmbito do

77 77 Capítulo 6. Descobertas e Reflexões de um Estudo de Caso em um Amb. Simulado experimento foi adotado o esquema de duplas de familiares, esse número foi repassado para duplas, totalizando 10 pessoas. Vale ressaltar que o esquemas de duplas é considerado apenas para análise dos dados, pois a execução das atividades do experimento ocorreu individualmente. Os participantes tinham idades entre 24 e 58 anos, e as duplas foram compostas de 3 casais (sendo um casal sem filhos, um casal com filho único e um casal com vários filhos) e 2 duplas de pais e filhos (de mesmo gênero e de gêneros diferentes), visando a diversos tipos de usuários e relações entre eles. A Tabela 6 apresenta informações sobre a diversidade de usuários que participaram do experimento. A sequência dos usuários mostra as duplas de familiares participantes, ou seja, U1 e U2 fazem parte da mesma família, assim como U3 e U4, e assim por diante. Para facilitar a leitura, foram feitas marcações com cores distintas para cada família, indicando que os participantes marcados com a mesma cor pertencem a uma mesma família. Tabela 6 Dados etnográficos e pessoais dos participantes Usuário Gênero Idade Pos.Fam. Escolar Mão Dif.Esp. Dif. U1 F 24 Esposa Superior dir não - U2 M 28 Marido Superior dir sim U U3 F 24 Filha Pós dir não - U4 F 56 Mãe Médio dir sim T,N,U,I U5 F 25 Filha Pós dir não - U6 M 52 Pai Médio esq sim outras U7 F 50 Mãe Superior dir sim T,N,U,I U8 M 52 Pai Superior dir sim N,U,I U9 M 57 Pai Pós dir não - U10 F 58 Mãe Pós dir sim T,N,U,I Os participantes do experimento são destros, com exceção de U6 que é canhoto (utiliza a mão esquerda). Em todas as famílias, pelo menos um dos membros informou ter dificuldades específicas no uso de tecnologias móveis (e.g. U - utilizar dispositivos touchscreen, N - navegar na internet pelo smartphone/celular/tablet, I - instalar aplicativos, U - utilizar aplicativos, ou outras). Vale ressaltar que neste ponto, os participantes U4, U7 e U10 afirmaram possuir dificuldade nas quatro opções específicas. Na Tabela 7, constam os dados informados pelos usuários referentes às suas experiências anteriores com diversas tecnologias envolvidas na atividade experimental, de acordo com a frequência de uso. Um mapa de cor foi utilizado para facilitar a visualização das respostas. De acordo com os dados, todos os usuários já haviam tido algum contato com alguma das tecnologias mencionadas (touchscreen; dispositivos móveis, neste caso, considerados celular, tablet ou smartphone; dispositivos Android; smartphone; aplicativos; e smartphone com tela touchscreen). Porém, alguns usuários nunca utilizaram algumas dessas tecnologias. O usuário que afirmou ter menor experiência foi U4, que só utilizou tecnologia touchscreen alguma vez e nunca utilizou as demais. Vale ressaltar que a tecnologia touchscreen já se encontra presente em diversos serviços à população na cidade em que foi realizado o experimento, em terminais de atendimento a clientes como caixas eletrônicos, retirada de senha

78 Ambientes Residenciais Controlados por Dispositivos Móveis: Estudo, Concepção e Desenv. de um Aplicativo Considerando a Diversidade 78 em estabelecimentos, entre outros. Possivelmente, por esse motivo, todos os usuários já tiveram algum contato com essa tecnologia. Tabela 7 Dados etnográficos e pessoais dos participantes Tecnologia U1 U2 U3 U4 U5 U6 U7 U8 U9 U10 touchscreen disp. móveis disp. Android smartphone apps smartphone touchscreen Tabela 8 Legenda da classificação da tabela 7 N Classificação 1 nunca utilizei 2 já utilizei alguma vez 3 utilizo raramente 4 utilizo ocasionalmente 5 utilizo todos os dias Após U4, o usuário que indicou menor experiência foi U6, que também utilizou touchscreen alguma vez e utiliza dispositivos móveis todos os dias, porém nunca utilizou as demais; seguido pelo usuário U8, que informou utilizar todos os dias tanto touchscreen quanto dispositivos móveis, porém nunca utilizou as demais opções. É possível observar uma correlação entre as experiências anteriores dos usuários com as tecnologias citadas (mostrada na Tabela 7) e as dificuldades específicas no uso das tecnologias móveis (conforme visto na coluna 7 da Tabela 6). Os usuários que relataram menor experiência (U4, U6, U8) informaram ter dificuldades específicas. E ainda, U4 informa ter dificuldade em todas as opções apresentadas. Analogamente, os usuários que indicaram maior experiência (U3 e U5) afirmaram não ter dificuldades específicas no uso de tecnologias móveis. A plataforma de realização dos testes foi um smartphone Motorola Razr i XT890, com Android Jelly Bean, configurado no idioma PT-BR, processador Intel Atom Z2460 2GHz, 1GB RAM, tela 4.3 (540x960 pixels). No passo IV, as atividades solicitadas para os usuários envolviam: autenticar no sistema; aceitar o termo de uso e navegar pelo tutorial; identificar objetos e ambientes da casa na aplicação; desligar dispositivos; ativar cenários; desativar feedbacks; repetir operações após desativar feedbacks; atribuir comandos de voz e gestos para cenários favoritos. Ao todo, foram 20 tarefas. As tarefas deveriam ser realizadas exclusivamente através da interação do usuário com a aplicação móvel do smartphone, exceto as tarefas que envolviam passar informações para o condutor do experimento (tarefas 3, 7, 8 e 19). A sequência de tarefas é detalhada a seguir: Tarefa 1 Autenticar no sistema, com o usuário sarah e a senha 123. Tarefa 2 Passar pelo termo de uso e tutorial, e visualizar a tela principal da aplicação. Tarefa 3 Informar quais objetos podem ser controlados em cada ambiente da casa. Tarefa 4 Trocar a exibição da casa por ambientes por tipos de aparelhos da casa. Tarefa 5 Mostrar todas as janelas da casa.

79 79 Capítulo 6. Descobertas e Reflexões de um Estudo de Caso em um Amb. Simulado Tarefa 6 Desligar a televisão do escritório. Tarefa 7 Informar quantos cenários estão salvos na aplicação. Tarefa 8 Informar quantos cenários favoritos estão salvos na aplicação. Tarefa 9 Ativar o cenário Lavar Roupa. Tarefa 10 Desliguar a lâmpada, a televisão e o ar-condicionado do quarto. Tarefa 11 Desativar o feedback de áudio. Tarefa 12 Abrir a janela do quarto e ativar o cenário Cinema em Casa. Tarefa 13 Desativar o feedback háptico (de vibrar). Tarefa 14 Repetir a tarefa 12. Tarefa 15 Atribuir um gesto com o smartphone para cada Cenário Favorito. Tarefa 16 Fechar todas as janelas da casa. Tarefa 17 Atribuir um comando de voz para cada Cenário Favorito. Tarefa 18 Fechar todas as janelas da casa. Tarefa 19 Informar se o fogão da cozinha está ligado. Tarefa 20 Autenticar no sistema, através de interação por voz, informando seu nome. A realização dessas tarefas ocorreu em quatro momentos distintos, em sequência e em fluxo contínuo: Momento (A): No escritório, com o participante sentado. Foi solicitada a realização das tarefas 1 a 17, uma por vez. Momento (B): No escritório, com o usuário de pé em frente a pia, lavando as mãos. No momento em que o participante realizava essa atividade, era solicitada a realização da tarefa 18. Momento (C): Na área externa, fora da casa. Foi solicitada a realização da tarefa 19. Momento (D): Na área externa, fora da casa. Foi solicitada a realização da tarefa 20. No passo VI, o condutor do experimento mostra um conjunto de ícones para o participante. O participante deve escolher ícones que melhor representem os cômodos da sua residência real (informados no passo III, no preenchimento do formulário de perfil), ou caso não haja um ícone desejado para algum ambiente específico de sua moradia, informar como seria o ícone desejado. Para coleta dos dados, foram utilizados recursos de áudio e vídeo, que foram analisados após a realização do experimento, juntamente com as informações contidas nos formulários. 6.3 Resultados Após a realização da atividade experimental, todos os dados coletados foram analisados. Nesta seção demonstramos alguns resultados quantitativos e qualitativos obtidos com o experimento

80 Ambientes Residenciais Controlados por Dispositivos Móveis: Estudo, Concepção e Desenv. de um Aplicativo Considerando a Diversidade Resultados Quantitativos De acordo com o gráfico exibido na Figura 13, é possível visualizar a média de tempo levado por cada participante para realizar a sequência de tarefas 1 a 14. O tempo é mostrado na escala de segundos. O foco da análise ocorreu nessas tarefas, pois ocorrem no Momento (A), em que o usuário se encontra sentado e realizando as atividades em fluxo contínuo. As atividades 15,16 e 17, apesar de também ocorrerem no Momento (A), não envolvem sequência de interação com a interface gráfica da aplicação, e por isso não foram inseridas nessa análise. Fig. 13 Tempo que cada usuário utilizou para realizar as tarefas 1 a 14 Com o gráfico, é possível observar que o maior tempo para a realização das tarefas foi de U4, seguido por U6, passando da faixa dos 1000 segundos (mais de 16 minutos). Esses participantes são os mesmos que indicaram menor experiência com tecnologias móveis. Em seguida, quanto ao tempo para conclusão das tarefas, estão U10 e U8, passando da faixa dos 500 segundos (mais de 8 minutos). Apesar de U10 não ter sido o terceiro usuário com menor experiência, e sim U8, U10 apresentou dificuldades específicas no uso de todas as tecnologias móveis apresentadas, o que confirma a correlação do tempo com o perfil dos usuários levantado. Na Figura 14, é possível visualizar as taxas de realização com sucesso das tarefas 1 a 14. Considera-se que uma tarefa não foi realizada com sucesso em três casos: (a) se a tarefa não foi concluída, ou seja, o usuário desistiu de realizar a atividade; (b) se o usuário não realizou o que foi solicitado; (c) se a tarefa envolvia passar informações para o condutor do experimento (tarefas 3, 7, 8 e 19) e a resposta informada não foi correta. Uma observação quanto às tarefas sem sucesso é que entre as cinco apontadas, constavam as tarefas 3 e 7, esta última com a menor taxa de sucesso. Essas tarefas visavam avaliar a compreensão dos usuários quanto aos elementos da aplicação, referentes aos objetos da casa disponíveis e aos cenários, respectivamente. Na tarefa 3, a resposta incorreta informada pelos participantes foi a mesma, onde inferiram a resposta pelo

81 81 Capítulo 6. Descobertas e Reflexões de um Estudo de Caso em um Amb. Simulado ícone que representava o respectivo ambiente (e.g. na garagem há um carro, na sala há um sofá ). Na tarefa 7, três usuários informaram que haviam seis cenários na aplicação, porém esse é o número de cômodos (ambientes) que existem na casa. Isso mostra que o conceito de cenários não foi compreendido por alguns participantes do experimento. Quanto a tarefa 9, os usuários buscaram interagir com o objeto máquina de lavar roupas, que se encontrava na lavanderia, ao invés de buscar pelo cenário. Vale ressaltar também que U4 não conseguiu realizar com sucesso nenhuma das 5 tarefas apontadas: T3 e T7 por informar uma resposta incorreta, e as demais por desistência. Fig. 14 Taxas de realização das tarefas 1 a 14 com sucesso A Figura 15 mostra dois gráficos, referente às respostas dadas pelos participantes no formulário pós-atividades. De acordo com os dados, 80% dos participantes associaram as cores da imagem B com o termo casa inteligente (gráfico G1). O mesmo percentual foi encontrado para associação entre as cores da imagem B com as utilizadas na aplicação (gráfico G2). No caso da resposta com a opção nenhuma, a justificativa dada é que nenhuma das duas imagens mostrava um dispositivo ligado a um computador. Uma observação interessante são algumas palavras que aparecem nas justificativas da resposta majoritária na pergunta que originou o primeiro gráfico, tais como branco, novidade e clean. Fig. 15 Respostas dos participantes quanto às imagens A e B

82 Ambientes Residenciais Controlados por Dispositivos Móveis: Estudo, Concepção e Desenv. de um Aplicativo Considerando a Diversidade Observações Qualitativas Na tarefa 1, que solicitava a autenticação do usuário por modo textual, diversos problemas de acessibilidade foram encontrados. Os participantes U4, U6, U8 e U10 solicitaram ajuda do condutor do experimento para prosseguir com a tarefa, pois apresentavam dificuldades no uso do teclado e na interação devido ao desconhecimento do padrão de interface de dispositivos móveis (e.g. padrão em que o teclado fica oculto e só aparece após selecionar um campo de texto). Frases como Mas onde eu posso escrever?, Onde eu vou digitar? e Como é que eu vou escrever? foram ditas pelos participantes, tanto os que solicitaram ajuda como também outros que, mesmo não solicitando auxílio, enfrentaram problemas de acessibilidade, tal como o U7. Vale mencionar que todos os participantes que apresentaram problemas de acessibilidade tinham 50 anos ou mais, e alegaram apresentar dificuldades específicas no uso de tecnologias móveis, de acordo com os dados de perfil obtidos. Outro problema de acessibilidade encontrado foi referente à leitura de elementos textuais na interface. Comentários acerca do tamanho do texto, considerado por vezes pequeno, e solicitações para que o texto fosse ampliado demonstram a situação. A Figura 16 (a) mostra a expressão de um dos participantes ao tentar ler uma informação textual na interface. Em (b) e (c) reações no início do experimento. Vale ressaltar que nenhum usuário apresentou dificuldade na tarefa 20, que consistia na mesma ação, só que por outra forma de interação. Esses resultados reforçam requisito levantado em trabalho anterior, referente à interação multimodal. Fig. 16 Reações aos problemas de acessibilidade no uso de dispositivos móveis Na tarefa 2, que se refere ao termo de uso e ao tutorial, todos os participantes concluíram a tarefa com sucesso e não apresentaram problemas ao interagir com a aplicação. Em entrevista, um participante comentou a importância do termo para aplicações nesse domínio, em que uma ação pode apresentar impactos sobre a residência, e 100% dos participantes responderam que o tutorial ajudou a utilizar a aplicação. U9 leu a mensagem de boas vindas enquanto interagia com o aplicativo, e apresentou expressão de contentamento no momento da leitura da mensagem. Esses dados confirmam requisitos referentes ao termo de uso, tutorial e mensagem de boas vindas.

83 83 Capítulo 6. Descobertas e Reflexões de um Estudo de Caso em um Amb. Simulado Durante a tarefa 3, dois usuários confundiram o ícone que representava o objeto janela, com o objeto porta. O ícone de aparelho de som também apresentou dúvidas para alguns usuários, que não souberam identificar que aparelho o ícone representava. A tela com informações detalhadas de cada objeto, que continha um rótulo com o nome do objeto e suas funções, ajudou na identificação. A necessidade do rótulo também pôde ser observada na tarefa 6. U6, U9 e U10 buscaram o aparelho através do tipo, porém como existiam várias televisões na casa (e não havia rótulo, somente o ícone), não sabiam identificar qual era a televisão correta, e a tarefa não foi realizada por esse caminho de navegação. Os diferentes tipos de feedbacks também foram úteis. Alguns usuários se guiaram pelas mensagens toast [75], lendo em voz alta a mensagem de confirmação de execução da ação. Porém, com os feedbacks de áudio e háptico ativados, a confiança de que a ação foi realizada foi maior entre os participantes, confirmando outro requisito. Quanto ao feedback local, uma observação é interessante. Apesar da televisão se encontrar no mesmo ambiente dos participantes, ao desligarem o aparelho pela aplicação (tarefa 6), a maioria dos usuários estava tão concentrado na tela do smartphone que não percebeu a modificação do estado no próprio ambiente. Dos 10 participantes, apenas 2 observaram a ação no ambiente e mostraram reação de surpresa. A Figura 17 mostra diferentes reações ao executar a tarefa 6, imediatamente após emitir a ação sobre a televisão. Em (a) o usuário não percebe a ação no próprio ambiente, e em (b) o usuário observa a ação no ambiente. Fig. 17 Diferentes reações após ação no ambiente: (a) usuário não percebe e (b) usuário percebe o feedback do aparelho no ambiente Os participantes com pouca experiência com dispositivos móveis apresentaram dificuldades com o padrão NavigationDrawer [75], responsável pela barra lateral com diversas funcionalidades da aplicação (entre elas, Cenários e Configurações, acessadas somente através desse recurso). Esse foi o maior problema encontrado na interação desses usuários com a aplicação. Como não conheciam esse padrão de interface do Android, devido sua característica de barra oculta, os usuários não visualizavam o conteúdo e não sabiam (ou não lembravam) como encontrá-lo. Dois usuários apresentaram dificuldades com o padrão Spinner [75], outro padrão que oculta informações visuais. Este padrão foi utilizado para mostrar os três tipos de exibição da casa (por ambientes, tipos de aparelhos ou grupos). Após várias interações com a aplicação.

84 Ambientes Residenciais Controlados por Dispositivos Móveis: Estudo, Concepção e Desenv. de um Aplicativo Considerando a Diversidade 84 durante a tarefa 4, os participantes conseguiram interagir utilizando o elemento de interface. Na tarefa 5, que pede para mostrar todas as janelas da casa, todos os usuários completaram a tarefa apenas com uma interação, demonstrando a utilidade da implementação do requisito Agrupamento de aparelhos da casa. Na tarefa 15, diferentes gestos foram definidos pelos participantes. Alguns usuários solicitaram esclarecimentos acerca do conceito de gesto com o dispositivo móvel, porém todos concluíram a tarefa com sucesso. Todos os usuários tiveram dificuldade em atribuir gestos distintos e também, dificuldades de memorização. A figura 18 mostra um conjunto de gestos definido por um participante. Vários gestos desse conjunto também foram utilizados por outros participantes.. Fig. 18 Conjunto de gestos definido por um participante para os cenários: (a) Acordar, (b) Antes de dormir, (c) Cinema em casa, (d) Sair de Casa, (e) Chovendo Na tarefa 16, a maioria dos usuários utilizou interação touchscreen. Desses usuários, sete utilizaram cenários e um realizou ação sobre os objetos, ou seja, navegou pela aplicação procurando cada janela da casa e realizou a ação sobre cada uma delas. A Tabela 8 detalha como a tarefa foi realizada por cada usuário. Dois usuários realizaram interação gestual, realizando o gesto que ativava o cenário Chovendo que haviam escolhido na tarefa anterior. Vale mencionar que U9 tentou realizar a tarefa procurando por tipos de aparelhos da casa, e em seguida, por janelas, na tentativa de aplicar uma ação a todos os objetos do mesmo tipo. Isso confirma os requisitos Uma ação sobre vários aparelhos e Organização de aparelhos da casa por local da casa e por categoria de dispositivos. Tabela 9 Formas que os usuários realizaram a tarefa 16 Usuário U1 U2 U3 U4 U5 U6 U7 U8 U9 U10 Interação Touch Touch Touch Touch Touch Touch Touch Gesto Touch Gesto Funcionalidade cena cena cena cena cena cena ac.obj. cena cena cena A tarefa 18 simulou uma situação da rotina doméstica, onde os participantes estão com as mãos ocupadas. Esta limitação, mesmo que temporária, é um fator a ser observado no design de soluções nesse contexto. A forma de interação escolhida por cada usuário é detalhado na Tabela

85 85 Capítulo 6. Descobertas e Reflexões de um Estudo de Caso em um Amb. Simulado 9. Nela, pode-se observar que a maioria dos usuários optou pela interação por voz. A reação dos usuários pode ser vista na Figura 19. Tabela 10 Formas que os usuários realizaram a tarefa 18 Usuário U1 U2 U3 U4 U5 U6 U7 U8 U9 U10 Interação Touch Voz Voz Touch Voz Voz Touch Voz Voz Voz Fig. 19 Reação dos usuários no momento de execução da tarefa 18 A tarefa 19, realizada na área externa, simulou outra rotina de moradores e possíveis usuários dos sistemas de automação residencial. O controle à distância e monitoramento mesmo fora da residência se mostrou válido, e todos os usuários conseguiram realizar a atividade com sucesso. Questões de segurança e controle de acesso também são desejadas pelos usuários de acordo com os dados coletados, justificando requisitos relacionados. E ainda, com a realização da atividade no passo VI, foi constado que as pessoas, até da mesma família, possuem concepções diferentes de suas casas. Os membros da mesma família, mesmo morando em uma mesma residência, dividem e nomeiam os ambientes de formas distintas, e também atribuíram ícones diferentes para cada cômodo. Esse resultado ocorreu em todas as duplas, e está de acordo com o requisito Personalização da interface/interação, demonstrando a visão particular de cada indivíduo do mesmo ambiente. Na atividade, também foram levantados um conjunto de ícones para próximas versões da aplicação.

86 Ambientes Residenciais Controlados por Dispositivos Móveis: Estudo, Concepção e Desenv. de um Aplicativo Considerando a Diversidade Discussão Através da realização do experimento, alguns resultados interessantes foram obtidos. Todos os usuários consideram os ícones úteis para a identificação das funcionalidades da aplicação, sendo que a abordagem do flat design na elaboração do ícone mostrou ter auxiliado na rápida interpretação do ícone durante o experimento. Porém, somente a informação simbólica não é suficiente para passar a informação desejada, gerando diferentes interpretações em alguns casos. Portanto, faz-se necessário a adoção de rótulos na descrição dos aparelhos e dos ambientes. O design utilizando cores branco e cinza mostrou-se relevante para o contexto do aplicativo para controle de uma casa, fazendo referência a padrões estéticos de casas inteligentes. A proposta do design se torna válida, porém algumas alterações se mostram necessárias. Observando-se a necessidade do uso de rótulos, sugere-se a implementação de animação flipcard. Neste caso, a animação utilizada permitiria manter o design atual dos ícones dos objetos em um quadrado preenchido por cor flat, porém ao deslizar o dedo sobre o ícone, o quadrado mostraria informação adicional sobre o objeto, como nome em um rótulo. O condutor do experimento interveio sempre que os usuários saíam da aplicação no momento da interação com o smartphone. Isso ocorreu diversas vezes, principalmente com os usuários com menor experiência, como U4, U6, U8 e U10. Vale mencionar que durante todo o momento (A), em que o participante realizava as tarefas sentado, o smartphone estava conectado a um computador por um fio, a fim de capturar dados de registro da navegação do usuário durante a atividade experimental. Mesmo conectado, a disposição do aparelho permitia sua movimentação para execução de gestos e o uso na posição desejada pelo usuário. Porém, a presença do fio, mesmo que de longo comprimento, é um fator a ser considerado, que pode ter limitado o conjunto de gestos definido pelos usuários ou influenciado em outros pontos do experimento. Na execução da tarefa com as mãos ocupadas, a interação por voz mostrou ser útil, possibilitando a ativação de recursos da casa mesmo com as mãos ocupadas. Já a interação por gestos, só fui utilizada uma vez, não demonstrando tanta efetividade. Problemas de memorização quanto aos gestos e comandos de voz se mostraram presentes, sendo mais graves na interação gestual, visto que foram atribuídos a cenários e os usuários não assimilavam gestos a cenários específicos, que eram constituídos de várias ações. As diferentes formas de visualização da casa se mostraram válidas no contexto da aplicação, pois os usuários procuravam formas de visualizar a informação por aparelhos ou por ambientes. Porém, alguns usuários tiveram dificuldades de encontrar a funcionalidade por desconhecimento do elemento Spinner. A primeira alternativa proposta antes da implementação do design final foi o uso de Swipe Views, e esta se mostra válida, dado que diversos usuários durante o experimento aplicaram o movimento swipe buscando alternativas para a realização das

87 87 Capítulo 6. Descobertas e Reflexões de um Estudo de Caso em um Amb. Simulado tarefas propostas. Porém, a adoção desse padrão economizou espaço considerável de uso no projeto da interface. A partir dos resultados, constatou-se que apesar do flat design ser uma abordagem interessante por abstrair e permitir a clareza na interface, sua utilização juntamente com o uso de padrões da plataforma Android só se mostram efetivas para usuários que têm conhecimento prévio dos padrões adotados nessas interfaces. O projeto de interface utilizando o padrão Navigation Drawer ocasionou problemas na identificação do menu pelos usuários pouco familiarizados ou que desconheciam o sistema. Por outro lado, a utilização da ActionBar se mostrou eficiente em todos os casos, auxiliando os usuários a encontrar as funções rapidamente. 6.5 Conclusão Este capítulo apresentou os resultados de uma atividade experimental baseada na interação de usuários com uma aplicação para dispositivos móveis desenvolvida considerando aspectos de IHC sob a perspectiva da diversidade, que permite controlar objetos de uma casa. Essa atividade foi realizada em um ambiente simulado que se encontra dentro de um ambiente doméstico real. A partir dessa observação, analisamos questões referentes ao design da aplicação e mostramos que os requisitos implementados são significativos e trazem melhorias na interação dos usuários com esse tipo de aplicação. Como trabalhos futuros propomos a implementação de mais funcionalidades no aplicativo e uma segunda investigação a fim de obter melhorias e verificar o uso de outros padrões de interface, bem como o uso de interfaces adaptativas, ou seja, a interface ter as funções adaptadas a cada usuário, buscando transpor um dos desafios identificados no capítulo 2, referente à lacuna entre propósitos de uso diferentes. 6.6 Reflexão Cabe nesse ponto refletirmos sobre os passos realizados nessa pesquisa e as decisões tomadas, que deram origem a esse trabalho. Na figura 20 podemos visualizar a contribuição dessa pesquisa na evolução do projeto no qual ele está inserido, destacados em azul. De fato, a proposta da pesquisa dentro do projeto não foi implementar a infraestrutura com a qual a aplicação se comunica, e sim se basear nela para o funcionamento da aplicação em um cenário real. O projeto da infraestrutura se encontra em desenvolvimento, porém, isso não impediu a pesquisa e a investigação dos aspectos relacionados à interface e interação que a pesquisa se propôs a realizar.

88 Ambientes Residenciais Controlados por Dispositivos Móveis: Estudo, Concepção e Desenv. de um Aplicativo Considerando a Diversidade 88 Fig. 20 Contribuições da pesquisa no projeto desenvolvido Essa pesquisa fundamentou a construção da infraestrutura para aplicação em um cenário real de controle de objetos em uma residência, através dos requisitos identificados. Através da identificação desses requisitos, eles foram traduzidos para especificações de serviços, sendo eles mais um resultado obtido com essa pesquisa. Os requisitos também demonstraram a necessidade de utilização dos denominados schemas na infraestrutura do sistema. Os resultados obtidos neste capítulo permitiram diversas descobertas e reflexões acerca do projeto de interface e sua aplicação para aplicações móveis no contexto de controle de ambientes residenciais. O contraponto entre simplicidade e as informações exibidas diretamente na tela é levantada com o padrão Navigation Drawer, juntamente com questões do flat design. Esse trabalho demonstra a importância da continuidade da investigação desses aspectos em conjunto com pesquisas referente à tecnologia, a fim de melhorar a interação e facilitar o desenvolvimento de aplicações para esse contexto.

89 Capítulo 7 7 Considerações Finais Neste capítulo apresentamos um resumo do que foi abordado nesta pesquisa, destacando as contribuições de cada capítulo, relacionando também os objetivos específicos que foram cumpridos em cada um deles juntamente com os resultados advindos de cada etapa. 7.1 Trabalho Realizado Através do levantamento do estado da arte em soluções para controle do ambiente residencial via dispositivos móveis, identificamos desafios de IHC para esse domínio sob a perspectiva da diversidade. Essa identificação foi possível devido à análise dos trabalhos considerando seus aspectos tecnológicos, de interface e interação, e voltando seu foco para o contexto específico considerando a diversidade de público e riquezas de situações de uso nesse ambiente. Em seguida, levantamento de requisitos para aplicações nesse domínio. Para isso, realizamos uma análise do domínio utilizando artefatos da Semiótica Organizacional, a fim de obter uma visão-sócio técnica, através de diversas perspectivas. O levantamento de requisitos se deu a partir dessa análise e dos trabalhos do estado da arte apresentados no capítulo 2. A fim de obter requisitos de interface/interação voltados especificamente para a plataforma-alvo de desenvolvimento da solução proposta, também foi realizado um levantamento de requisitos baseado no uso de aplicativos, sendo proposto um processo de levantamento de requisitos e apresentados os resultados aplicados para a plataforma Android e voltado para smartphones. Por fim, apresentamos o design e implementação de um aplicativo HandyHome, HandyHome, bem como os resultados de um experimento realizados com usuários em um ambiente simulado, a fim de validar alguns requisitos e decisões de design voltadas para esse contexto, e obter direcionamento para trabalhos futuros.

90 Ambientes Residenciais Controlados por Dispositivos Móveis: Estudo, Concepção e Desenv. de um Aplicativo Considerando a Diversidade Contribuições Capítulo 2: Este capítulo cumpre os primeiro e segundo objetivos desta pesquisa. A contribuição desse capítulo se dá em função do abrangente levantamento e sumarização das soluções da literatura, considerando aspectos de IHC, e identificação de desafios sob a perspectiva da diversidade. A identificação dos desafios para esse domínio sob essa perspectiva é fundamental para a compreensão dos aspectos de interação, constituindo o primeiro passo para prover uma melhor interação para os usuários. Esse capítulo ainda acrescenta em sua contribuição o conjunto de diretrizes, atuando como um guia de altonível para designers de novas soluções, e visam transpor ou minimizar os desafios expostos; Capítulo 3: A contribuição desse capítulo se constitui no conjunto de requisitos e em mostrar como a Semiótica Organizacional pode ajudar a encontrar os requisitos para esse domínio específico, antes não aplicado. Este capítulo cumpre o terceiro objetivo, no que se refere aos requisitos de interface/interação ao contexto abrangente, não considerando a plataforma exata para qual a solução foi desenvolvida; Capítulo 4: Este capítulo também cumpre o terceiro objetivo, no que se refere aos requisitos de interface/interação ao contexto e plataforma específica, nesse caso, Android. A contribuição é o processo de elicitação de requisitos de interface baseado em apps, que pode ser utilizado para levantar requisitos no contexto de aplicações móveis, sendo útil para diferentes públicos, bem como os requisitos encontrados com o emprego desse processo para esse contexto; Capítulo 5: Este capítulo cumpre os objetivos quatro e cinco dessa pesquisa. A contribuição é mostrar os passos desde a fase de concepção/design do aplicativo até sua implementação, que demonstram a importância de se considerar aspectos de interação no projeto de soluções para esse domínio bem como aspectos estéticos, considerando a diversidade. Capítulo 6: Este capítulo cumpre o sexto objetivo dessa pesquisa. A contribuição advinda desse capítulo é mostrar os resultados obtidos com o uso do aplicativo pelos usuários, provendo uma reflexão acerca dos aspectos de design e interação, além de justificar os passos anteriores realizados nesta pesquisa. Como resultados parciais desse trabalho, destacamos as seguintes publicações: Sakamoto, S.G., Miranda, L.C., Hornung, H.H.: Home Control via Mobile Devices: State of the Art and HCI Challenges under the Perspective of Diversity. In: 8th International Conference on Universal Access in Human-Computer Interaction (UAHCI) / 16th

91 91 Capítulo 8. Considerações Finais International Conference on Human-Computer Interaction (HCII), Lecture Notes in Computer Science (LNCS), vol. 8515, pp , Springer, Heidelberg (2014) Sakamoto, S.G., Miranda, L.C.: M4REMAIP: Method for Requirements Elicitation Based on Mobile Applications under an Interaction Perspective. In: 3rd International Conference on Design, User Experience and Usability (DUXU) / 16th International Conference on Human-Computer Interaction (HCII), Lecture Notes in Computer Science (LNCS), vol. 8517, pp , Springer, Heidelberg (2014) Este trabalho reforça a importância de considerar aspectos das três dimensões (os usuários, a tecnologia e o ambiente) no projeto de novas soluções. E ainda, atentar para o aspecto da diversidade no desenvolvimento dessas soluções. Através dos resultados da pesquisa também pudemos identificar a importância dos fatores estéticos na interação e o contraponto com a simplicidade demasiada com informações implícitas no projeto de interfaces. 7.3 Perspectivas e Trabalhos Futuros A realização deste trabalho, juntamente com suas contribuições, mostra-nos uma diferente perspectiva de pesquisa nesse domínio, trazendo o foco do desenvolvimento de soluções para os três dimensões (usuários, ambiente e tecnologia), demonstrando a relevância de se considerar essa perspectiva desde as primeiras fases do desenvolvimento de projetos. Os resultados expostos com esse trabalho despertam novas questões de pesquisa e abrem caminho para outros trabalhos, além de mostrar o quanto a área é promissora de aplicação de novas abordagens em relação aos aspectos de Interação Humano-Computador. Como trabalhos futuros, sugerimos a implementação de mais recursos no aplicativo HandyHome juntamente com testes com usuários, investigação de mais aspectos desse contexto através de pesquisas abrangendo um maior número de usuários, projetos de interface utilizando design participativo e ainda, análises aprofundadas quanto às interações por voz e gestual via dispositivos móveis. Essas interações trazem desafios e requisitos específicos no contexto do controle do ambiente residencial que precisam ser investigadas.

92 Referências bibliográficas 1. Roy Delgado, A., Picking, R., Grout, V.: Remote-Controlled Home Automation Systems with Different Network Technologies. In: 6th International Network Conference. pp Plymouth, UK (2007) 2. Friedewald, M., Da Costa, O.: Science and Technology Roadmapping: Ambient Intelligence in Everyday Life. Working paper, Institute for Prospective Technological Studies (IPTS), Seville (2003) 3. Grogan, A.: Smart Appliances. Engineering & Technology. 7, (2012) 4. Koskela, T., Väänänen-Vainio-Mattila, K.: Evolution Towards Smart Home Environments: Empirical Evaluation of Three User Interfaces. Personal Ubiquitous Comput. 8, pp (2004) 5. Alam, M.R., Reaz, M.B.I., Ali, M.A.M.: A Review of Smart Homes - Past, Present, and Future. IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics, Part C: Applications and Reviews. pp (2012) 6. Mohammadi, M.: Automated Assisted Homes for the Elderly. In: 2nd International Convention on Rehabilitation Engineering & Assistive Technology, pp START Centre, Singapore (2008) 7. Saizmaa, T., Kim, H-C.: A Holistic Understanding of HCI Perspectives on Smart Home. In: 4th International Conference on Networked Computing and Advanced Information Management, pp , IEEE Computer Society, Washigton (2008) 8. Frolich, D., Kraut, R.: The Social Context of Home Computing. In: Harper, R. (ed.) Inside the Smart Home, pp , Springer, London (2003) 9. Leppanen, S., Jokinen, M.: Daily Routines and Means of Communication in Smart Home. In: Harper, R. (ed.) Inside the Smart Home, pp , Springer, London (2003) 10. Strain, J.D.: Households as Morally Ordered Communities: Explorations in the Dynamics Of Domestic Life. In: Harper, R. (ed.) Inside the Smart Home, pp , Springer (2003) 11. Mallett, S.: Understanding Home: A Critical Review of the Literature. The Sociological Review. 52, pp (2004) 12. Alheraish, A., Alomar, W., Abu-Al-Ela, M.;Programmable Logic Controller System for Controlling and Monitoring Home Application Using Mobile Network. In: IEEE Instrumentation and Measurement Technology Conference, pp IEEE (2006)

93 93 Capítulo 8. Considerações Finais 13. El-Medany, W.M., El-Sabry, M.R.: GSM-Based Remote Sensing and Control System Using FPGA. In: Int. Conf. Comp. and Comm. Engineering, pp IEEE (2008) 14. Ahmad, A.W., Jan, N., Iqbal, S., Lee, C.: Implementation of ZigBee-GSM based Home Security Monitoring and Remote Control System. In: 54th International Midwest Symposium on Circuits and Systems, pp IEEE (2011) 15. Khandare, M.S., Mahajan, A.: Mobile Monitoring System for Smart Home. In: 3rd Int. Conf. on Emerging Trends in Engineering and Technology, pp IEEE (2010) 16. Zhai, Y., Cheng, X.: Design of Smart Home Remote Monitoring System Based on Embedded System. In:Int. Conf. on Comp., Control and Ind. Eng., pp IEEE (2011) 17. Li, X., Yuan, Q., Wu, W., Peng, X., Hou, L.: Implementation of GSM SMS Remote Control System Based on FPGA. In: International Conference on Information Science and Engineering, pp.4 6. IEEE (2010) 18. Felix, C., Raglend, I.J.: Home Automation Using GSM. In: Int. Conf. Signal Processing, Communication, Computing and Networking Technologies, pp IEEE (2011) 19. Al-Ali, A.R., El-Hag, A.H., Dhaouadi, R., Zainaldain, A.: Smart Home Gateway for Smart Grid. In: Int. Conf. on Innovations in Information Technology, pp IEEE (2011) 20. Van Der Werff, M., Gui, X., Xu, W.L.: A Mobile-Based Home Automation System. In: 2nd Int. Conf. on Mobile Technology, Applications and Systems, pp IEEE (2005) 21. Al Mehairi, S.O., Barada, H., Al Qutayri, M.: Integration of Technologies for Smart Home Application. In: IEEE/ACS International Conference on Computer Systems and Applications, pp IEEE, Piscataway (2007) 22. Yuksekkaya, B., Kayalar, A.A, Tosun, M.B, Ozcan, M.K., Alkar, A.Z.: A GSM, Internet and Speech Controlled Wireless Interactive Home Automation System. In: IEEE Transactions on Consumer Electronics, 52, pp (2006) 23. Shahriyar, R., Hoque, E., Naim, I., Sohan, S.M., Akbar, M.: Controlling Remote System Using Mobile Telephony. In: 1st International Conference on Mobile Wireless Middleware, Operating Systems, and Applications, pp ICST, Brussels (2008) 24. Lien, C-H., Bai, Y-W., Lin, M-B.: Remote-Controllable Power Outlet System for Home Power Management. In: IEEE Trans. Cons. Electr.. 53, pp (2007) 25. Ali, U., Nawaz, S.J., Jawad, N.: A Real-time Control System for Home/Office appliances automation, from mobile device through GPRS network. In: 13th IEEE International Conference on Electronics, Circuits and Systems, pp IEEE (2006) 26. Mandurano, J., Haber, N.: House Away: A Home Management System. In: IEEE Long Island Systems, Applications and Technology Conference, pp.1 4. IEEE (2012) 27. Yoon, D-H., Bae, D-J., Kim, H.S.: Implementation of Home Electric Appliances Control System based on the Mobile and the Internet. In: International Joint Conference, pp IEEE (2006)

94 Ambientes Residenciais Controlados por Dispositivos Móveis: Estudo, Concepção e Desenv. de um Aplicativo Considerando a Diversidade Debono, C.J., Abela, K.: Implementation of a Home Automation System through a Central FPGA Controller. In:IEEE Mediterranean Electrotechnical Conf., pp ieee (2012) 29. Piyare, R., Tazil, M.: Bluetooth Based Home Automation System Using Cell Phone. In: IEEE 15th International Symposium on Consumer Electronics, pp IEEE (2011) 30. Yeoh, C-M., Tan, H-Y., Kok, C-K.: Lee, H-J., Lim, H.: e2home: A Lightweight Smart Home Management System. In: Third International Conference on Convergence and Hybrid Information Technology, pp IEEE (2008) 31. Oh, H-K., Kim, I-C.: Hybrid Control Architecture of the Robotic Surveillance System Using Smartphones. In: International Conference on Ubiquitous Robots and Ambient Intelligence, pp IEEE (2011) 32. Potts, J., Sukittanon, S.: Exploiting Bluetooth on Android Mobile Devices for Home Security Application. In: IEEE Southeastcon, pp IEEE (2012) 33. Das, S.R., Chita, S., Peterson, N., Shirazi, B.A., Bhadkamkar, M.: Home Automation and Security for Mobile Devices. In: IEEE International Conference on Pervasive Computing and Communications Workshops, pp IEEE, Piscataway (2011) 34. Atukorala, K., Wijekoon, D., Tharugasini, M., Perera, I., Silva, C.: SmartEye Integrated Solution to Home Automation, Security and Monitoring through Mobile Phones. In: Third Int. Conf. on Next Generation Mobile App., Serv. and Tech., pp IEEE (2009) 35. Rahman, A.S.M.M., Saddik, A.E.: Remote Rendering based Second Life Mobile Client System to Control Smart Home Appliances. In: IEEE Int. Conf. on Virtual Environments Human- Computer Interfaces and Measurement Systems, pp IEEE, Piscataway (2011) 36. Marusic, L., Skocir, P.; Petric, A.; Jezic, G.: Home-in-Palm - A Mobile Service for Remote Control of Household Energy Consumption. In: 11th International Conference on Telecommunications, pp IEEE (2011) 37. Kugler, M., Reinhart, F., Schlieper, K., Masoodian, M., Rogers, B., André, E., Rist, T.: Architecture of a Ubiquitous Smart Energy Management System for Residential Homes. In: 12th Annual Conference of the New Zealand Chapter of the ACM Special Interest Group on Computer-Human Interaction, pp ACM, New York (2011) 38. Maternaghan, C., Turner, K.J.: A configurable Telecare System. In: 4th Int. Conf. on Pervasive Technologies Related to Assistive Environments, pp ACM (2011) 39. Dickey, N., Banks, D., Sukittanon, S.: Home Automation using Cloud Network and Mobile Devices. In: IEEE Southeastcon, pp IEEE (2012) 40. Bittins, B., Sieck, J., Herzog, M.: Supervision and Regulation of Home Automation Systems with Smartphones. In: Fourth UKSim European Symposium on Computer Modeling and Simulation, pp IEEE (2010) 41. Kartakis, S., Antona, M., Stephanidis, C.: Control Smart Homes Easily with Simple Touch. In: Int. ACM Workshop on Ubiquitous Meta User Interfaces, pp ACM (2011)

95 95 Capítulo 8. Considerações Finais 42. Suo, Y., Wu, C., Qin, Y., Yu, C., Zhong, Y., Shi, Y.: HouseGenie: Universal Monitor and Controller of Networked Devices on Touchscreen Phone in Smart Home. In: Symposia Workshops on Ubiquitous, Autonomic and Trusted Computing, pp IEEE (2010) 43. Costa, L.C.P., Almeida, N.S., Correa, A.G.D., Lopes, R.D., Zuffo, M.K.: Accessible Display Design to Control Home Area Networks. In: IEEE Transactions on Consumer Electronics. 59, pp (2013) 44. Kühnel, C., Westermann, T., Hemmert, F., Kratz, S., Müller, A., Möller, S.: I m Home: Defining and Evaluating a Gesture Set for Smart-Home Control. Int. J. Hum.-Comput. Stud. 69, pp (2011) 45. Chueh, T-F., Fanjiang, Y-Y.: Universal Remote Control on Smartphone. In: International Symposium on Computer, Consumer and Control, pp IEEE (2012) 46. Belimpasakis, P., Walsh, R.: Fusing Mixed Reality and Networked Home Techniques to Improve User Control of Consumer Electronics. In: IEEE International Conference on Consumer Electronics, pp IEEE (2011) 47. Chen, L., Pan, G., Li, S.: Touch-Driven Interaction via an NFC-Enabled Smartphone. In: IEEE Int. Conf. Pervasive Comp. and Comm. Workshops, pp ieee (2012) 48. Huang, K-Y.: Challenges in Human-Computer Interaction Design for Mobile Devices. In: World Congress on Engineering and Computer Science, pp (2009) 49. Wobbrock, J.O.: The Future of Mobile Device Research in HCI. In: CHI Workshop What is the Next Generation of Human-Computer Interaction?, pp (2006) 50. Sainz de Salces, F.J., England, D., Llewellyn-Jones, D.:Designing for All in the House. In: Latin American Conference on Human-Computer Interaction, pp ACM (2005) 51. Stephanidis, C., Akoumianakis, D., Sfyrakis, M. Paramythis, A.: Universal Accessibility in HCI: Process-Oriented Design Guidelines and Tool Requirements. In: 4th ERCIM Workshop on User Interfaces for All, pp (1998) 52. Akoumianakis, D. Stephanidis, C.: Propagating Experience-based Accessibility Guidelines to User-Interface Development. Ergonomics. 42, pp (1999) 53. Dunlop, M., Brewster, S.: The Challenge of Mobile Devices for Human Computer Interaction. Personal Ubiquitous Comput. 6, pp (2002) 54. Brush, A.J.B., Lee, B., Mahajan, R., Agarwal, S., Saroiu, S., Dixon, C.: Home Automation in the Wild: Challenges and Opportunities. In: Annual Conference on Human Factors in Computing Systems. pp ACM, New York (2011) 55. Weiser, M.: The Computer for the 21st Century. Scientific American. 265, (1991) 56. Hindus, D. The Importance of Homes in Technology Research. In: Second International Workshop on Cooperative Buildings, pp Springer-Verlag (1999) 57. Rachovides, D., Perry, M.: HCI Research in the Home: Lessons for Empirical Research and Technology Development Within the Home. In: British Computer Society Human Computer Interaction Conference, pp Springer Verlag (2006)

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97 97 Capítulo 8. Considerações Finais 73. Correia, A.C.C., Miranda, L.C., Marciano, J.N.: Syntactic/Semantic Formalizations and Metrics of Residential Applications Based on Gestural Interface. In: 3rd International Conference on Design, User Experience and Usability (DUXU) / 16th International Conference on Human-Computer Interaction (HCII), vol. 8518, pp , Springer, Heidelberg (2014) 74. Marciano, J.N., Miranda, L.C., Miranda, E.E.C., Pereira, R.: Android MALL Apps for Japanese Language: Identifying and Eliciting Interface/Interaction Requirements through the Semiotic Framework. In: XXXIX Latin America Conference on Informatics, pp IEEE, Los Alamitos (2013) 75. Nudelman, G.: Android Design Patterns: Interaction Design Solutions for Developers. Wiley (2013) 76. Preece, J., Rogers, Y., Sharp, H.: Interaction Design. John Wiley & Sons (2002) 77. Nichols, J., Faulring, A.: Automatic Interface Generation and Future User Interface Tools. In: ACM CHI 2005 Workshop on The Future of User Interface Design Tools. (2005) 78. Bühler, C.: Empowered Participation of Users with Disabilities in Univesal Design. Univesal Access in the Information Society, vol. 2, pp Springer (2001) 79. Basu, S.: Modern UI Design. In: Real World Windows 8 Development, pp , Apress (2013) 80. Fling, B.: Mobile Design and Development: Practical Concepts and Techniques for Creating Mobile Sites and Web Apps. O Reilly (2009) 81. Preece, J., Rogers, Y., Sharp, E., Benyon, D., Holland, S., Carey, T.: Human-Computer Interaction. Addison-Wesley (1994) 82. Schmidt A.: Context-Aware Computing: Context-Awareness, Context-Aware User Interfaces, and Implicit Interaction. In: Soegaard M, Dam RF (eds.) The Encyclopedia of Human- Computer Interaction, 2nd edn., The Interaction Design Foundation (2013) 83. Betiol, A.H., Cybis, W.A.: Usability Testing of Mobile Devices: A Comparison of Three Aproaches. In: INTERACT 2005, LNCS, vol. 3585, pp , Springer, Heidelberg (2005) 84. Kronbauer, A.H., Santos, C.A.S.: Um Modelo de Avaliação da Usabilidade Baseado na Captura Automática de Dados de Interação do Usuário em Ambientes Reais. In: 10th Brazilian Symposium on Human Factors in Computing Systems and the 5th Latin American Conference on Human-Computer Interaction, pp SBC (2011) 85. Nielsen, J.: Test with 5 Users, Alertbox (2000). Available online at

98 Apêndice A Termo de Consentimento Livre e Esclarecido Neste apêndice, consta o termo de consentimento livre e esclarecido (TCLE) utilizado na atividade experimental mencionada no capítulo 6.

99 99 Capítulo 8. Considerações Finais

100 Ambientes Residenciais Controlados por Dispositivos Móveis: Estudo, Concepção e Desenv. de um Aplicativo Considerando a Diversidade 100 Apêndice B Termo de Autorização de Gravação de Voz, Imagem e Vídeo Neste apêndice, consta o termo de autorização de gravação de voz, imagem e vídeo utilizado na atividade experimental mencionada no capítulo 6.

101 101 Capítulo 8. Considerações Finais

102 Ambientes Residenciais Controlados por Dispositivos Móveis: Estudo, Concepção e Desenv. de um Aplicativo Considerando a Diversidade 102 Apêndice C Formulário de Perfil do Participante Neste apêndice, consta o formulário de perfil, ou categorização do participante utilizado na atividade experimental mencionada no capítulo 6.

103 103 Capítulo 8. Considerações Finais

104 Ambientes Residenciais Controlados por Dispositivos Móveis: Estudo, Concepção e Desenv. de um Aplicativo Considerando a Diversidade 104

105 105 Capítulo 8. Considerações Finais Apêndice D Formulário Pós-Atividades Neste apêndice, consta o formulário pós-atividades utilizado na atividade experimental mencionada no capítulo 6.

106 Ambientes Residenciais Controlados por Dispositivos Móveis: Estudo, Concepção e Desenv. de um Aplicativo Considerando a Diversidade 106

107 107 Capítulo 8. Considerações Finais

108 Ambientes Residenciais Controlados por Dispositivos Móveis: Estudo, Concepção e Desenv. de um Aplicativo Considerando a Diversidade 108

109 109 Capítulo 8. Considerações Finais

110 Ambientes Residenciais Controlados por Dispositivos Móveis: Estudo, Concepção e Desenv. de um Aplicativo Considerando a Diversidade 110 Apêndice E Autorização 1 Neste apêndice, consta a autorização referente ao uso do conteúdo de artigo publicado, que consta no capítulo 2.

111 111 Capítulo 8. Considerações Finais

112 Ambientes Residenciais Controlados por Dispositivos Móveis: Estudo, Concepção e Desenv. de um Aplicativo Considerando a Diversidade 112

113 113 Capítulo 8. Considerações Finais

114 Ambientes Residenciais Controlados por Dispositivos Móveis: Estudo, Concepção e Desenv. de um Aplicativo Considerando a Diversidade 114 Apêndice F Autorização 2 Neste apêndice, consta a autorização referente ao uso do conteúdo de artigo publicado, que consta no capítulo 4.

115 115

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