Material Complementar de INF Engenharia Cognitiva

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1 Material Complementar de INF Engenharia Cognitiva Introdução A Engenharia Cognitiva foi concebida por Donald Norman em 1986 como uma tentativa de aplicar conhecimentos de Ciência Cognitiva, Psicologia Cognitiva e Fatores Humanos ao design e construção de sistemas computacionais. Os principais objetivos de Norman eram: entender os princípios fundamentais da ação e desempenho humano que são relevantes para o desenvolvimento de princípios de design; elaborar sistemas que sejam agradáveis de usar, que engagem os usuários até de forma prazerosa. Na base da engenharia cognitiva está a discrepância entre os objetivos expressos psicologicamente e os controles e variáveis físicos de uma tarefa. Uma pessoa inicia com objetivos e intenções, que são variáveis psicológicas, pois existem apenas na mente da pessoa e se relacionam diretamente às suas necessidades e situação. Entretanto, a tarefa deve ser realizada num sistema físico, com sistemas físicos a serem manipulados, resultando em mudanças nas variáveis físicas e no estado do sistema. Assim, a pessoa precisa interpretar as variáveis físicas em termos relevantes aos objetivos psicológicos, e precisa traduzir as intenções psicológicas em ações físicas sobre os mecanismos do sistema. Isso significa que deve haver um estágio de interpretação que relaciona as variáveis físicas e psicológicas, assim como funções que relacionem a manipulação das variáveis físicas e a mudança resultante no estado físico. Em muitas situações, as variáveis que podem ser facilmente controladas não são aquelas pelas quais a pessoa se interessa. Por exemplo, numa torneira convencional, as variáveis físicas que podem ser manipuladas são: fluxo de água fria e fluxo de água quente. No entanto, o usuário quer controlar duas variáveis distintas: o fluxo total de água e a temperatura da água. Nesse caso, podemos levantar as seguintes questões: problemas de mapeamento (Figura 1): Qual é o controle de água quente, e qual é o de água fria? De que maneira cada controle deve ser girado para aumentar ou reduzir o fluxo da água? dificuldade de controle (Figura 2): Para aumentar a temperatura da água mantendo o fluxo constante, é necessário manipular simultaneamente as duas torneiras. Simone Diniz Junqueira Barbosa simone@inf.puc-rio.br Departamento de Informática Rua Marquês de São Vicente, Gávea Rio de Janeiro - RJ - Tel. (021) FAX (021)

2 dificuldade de avaliação (Figura 3): Quando há dois bicos, às vezes se torna difícil avaliar se o resultado desejado foi alcançado. (a) (b) (c) Figura 1. Torneiras não convencionais: (a); (b) 1 ; (c) 2. Figura 2. Torneira convencional 3. (a) (b) (c) (d) Figura 3. Torneiras com dois bicos, um para água quente e outro para água fria. (a) Foto de vcrimson 4 ; (b) Foto de itay 5 ; (c) Foto de itay 6 ; (d) Foto

3 Hoje em dia, há torneiras com um controle único, onde uma dimensão de movimento controla o fluxo total da água, e outra dimensão (ortogonal) controla a sua temperatura (Figura 4). Apesar de o mapeamento não ser óbvio é necessário ainda aprender qual dimensão controla qual variável, é uma solução melhor pois as variáveis sendo manipuladas fisicamente são as mesmas variáveis de interesse. Figura 4. Torneira com monocomando 8. Para melhor caracterizar o papel das questões de mapeamento, controle e avaliação na interação humano-computador, Norman esboçou uma teoria da ação, descrita a seguir. Teoria da Ação Norman propôs uma teoria da ação que distingue diversos estágios de atividades. A principal questão é a discrepância entre as variáveis psicológicas (objetivos das pessoas) e as variáveis físicas (mecanismos e estados do sistema). Norman representa essa discrepância em dois golfos que precisam ser superados ou atravessados : o Golfo de Execução e o Golfo de Avaliação, conforme ilustrado pela Figura 5. Os Golfos precisam ser atravessados pelo usuário e podem ser abreviados pelo designer do sistema. O designer pode projetar as características de entrada e saída da interface de modo a fazer correspondência com as necessidades psicológicas do usuário. O usuário, por sua vez, pode atravessar os Golfos criando planos, sequências de ações e interpretações que tornam a descrição normal dos objetivos e intenções mais próxima à descrição requerida pelo sistema físico. Os passos para atravessar o Golfo de Execução são: formulação da intenção, especificação da sequência de ações e execução da ação. A intenção é um passo inicial, pois a linguagem de interação requerida pelo sistema já influencia o pensamento da pessoa. A especificação da sequência de ações é um exercício não-trivial de planejamento, pois requer que os objetivos psicológicos sejam traduzidos em mudanças a serem feitas sobre as variáveis físicas sob controle do sistema. Isso por sua vez requer seguir o mapeamento entre: a) as intenções psicológicas e as ações físicas permitidas pelos mecanismos do sistema; b) os mecanismos físicos e as variáveis de estado físicas resultantes; e c) entre o estado físico do sistema e os objetivos e intenções psicológicos. Após uma sequência de ações 8

4 adequadas ser determinada, as ações devem ser executadas. A execução é a primeira ação física nesta sequência. A formulação de objetivos e intenções e a especificação de sequência de ações são eventos mentais. Executar uma ação significa fazer algo, desde falar alguma coisa até desempenhar ações motoras complexas. A esolhca de dispositivos de entrada no sistema determina quais são as ações físicas necessárias, e isso pode fazer uma enorme diferença na usabilidade do sistema. Os passos para atravessar o Golfo de Avaliação são: começando com a saída do sistema, passando pelo processamento perceptivo dessa saída, até sua interpretação e finalmente a avaliação comparação da interpretação do estado do sistema com os objetivos e intenções originais. E, finalmente, se a mudança no estado do sistema não ocorre imediatamente após a execução da sequência de ações, essa demora pode prejudicar severamente o processo de avaliação, pois o usuário pode não mais se lembrar dos detalhes das intenções ou da sequência de ações. Um problema aqui consiste em determinar qual é o estado do sistema, uma tarefa que pode ser auxiliada pelo próprio sistema, seus dispositivos de saída e apresentações. Figura 5. Estágios de atividade do usuário na travessia dos golfos de execução e de avaliação (Norman 1986:42). Nem sempre a travessia dos golfos é iniciada pelo Golfo de Execução. Um usuário cuja atividade envolva monitorar alguma operação fica observando a saída do sistema até perceber que houve uma mudança, que deve ser diagnosticada para que o usuário possa reagir de acordo, formulando objetivos e intenções. A avaliação inclui não apenas verificar se as ações desejadas foram executadas adequadamente e as intenções satisfeitas, mas se o diagnóstico original foi adequado.

5 O Golfo de Execução é atravessado do lado psicológico pela formação de intenções do usuário relevantes ao sistema e pela determinação de uma sequência de ações. E é abreviado do lado do sistema pelo designer, que constrói as características de entrada (input) da interface. Já o Golfo de Avaliação é atravessado do lado psicológico pela percepção do usuário do estado do sistema e a interpretação dada a essa percepção, que então é avaliada comparando-a com os objetivos e intenções originais. E é abreviado pelo lado do sistema quando o designer constrói as características de saída (output) da interface. Estágios de Atividades do Usuário A teoria da ação considera então os seguintes estágios de atividades do usuário: estabelecimento do objetivo: um objetivo é o estado que a pessoa deseja alcançar. formulação da intenção: uma intenção é a decisão de agir para alcançar o objetivo. especificação da sequência de ações: o processo psicológico de determinar a representação psicológica das ações que devem ser executadas pelo usuário nos mecanismos do sistema. Para especificar a sequência de ações, o usuário precisa traduzir seus objetivos e intenções psicológicos no estado desejado do sistema, determinar que configurações dos mecanismos de controle levam àquele estado, e finalmente determinar quais manipulações físicas dos mecanismos são necessárias. O resultado é uma especificação interna, mental das ações que devem ser executadas. execução da ação: manipulação dos dispositivos físicos, que controlam as variáveis físicas do sistema. percepção do estado do sistema: percepção (física) do que é exibido nos dispositivos de saída. interpretação do estado: o relacionamento entre o estado físico do sistema e os objetivos psicológicos do usuário só podem ser determinados após traduzir o estado físico em estados psicológicos (percepção), e então interpretar o estado percebido do sistema em termos das variáveis psicológicas de interesse. avaliação do estado do sistema com respeito aos objetivos e intenções: requer comparar a interpretação do estado percebido do sistema com os objetivos desejados. Isso com frequência leva um novo conjunto de objetivos e intenções. Há duas maneiras de abreviar a travessia entre os Golfos: aproximar o sistema do usuário, ou aproximar o usuário do sistema. Aproximar o sistema do usuário significa projetar uma interface que corresponda às necessidades do usuário, de forma que possa ser diretamente interpretada e manipulada. Isso confronta o designer com diversas questões. Não apenas os usuários são diferentes em tipo e nível de conhecimento, habilidades e necessidades, como também, para um mesmo usuário, os requisitos para um estágio de atividade podem entrar em conflito com os requisitos para um outro estágio. Por

6 exemplo, menus podem ser considerados como uma informação para auxiliar nos estágios de formulação da intenção e especificaçào das ações, mas frequentemente tornam a execução mais difícil. A tentativa de auxiliar a avaliação apresentando informações extras pode prejudicar a seleção da intenção, em parte por apresentar distrações. Por outro lado, a falha em fornecer informações pode dificultar o trabalho do usuário e acresentar frustrações com o sistema se o usuário fica sem saber que opções estão disponíveis ou o que está acontecendo. Aproximar o usuário do sistema significa fornecer treinamento e aumentar a experiência. No caso ideal, o usuário não deve fazer qualquer esforço para atravessar os golfos. Mas isso ocorre apenas em situações muito simples ou com usuários especialistas. Para tarefas complexas ou usuários não-especialistas, o usuário deve se engajar num processo de planejamento que vai das intenções à sequência de ações. Esse planejamento é facilitado quando a pessao tem uma boa compreensão conceitual do sistema físicos. Consequências para o Design Nos estágios de execução e especificação de ações, há discussões sobre os méritos relativos de linguagens de comando, menus de opções, ou manipulação direta. A apresentação visual, por sua vez, pode auxiliar o usuário em diversos estágios. Pode apoiar a geração de intenções lembrando o que é possível fazer. Apóia a seleção da ação porque os itens visíveis atuam como uma tradução direta em ações possíveis. Auxilia a execução, especialmente se for por manipulação direta. E auxilia a visualização, possibilitando o fornecimento de lembretes visuais do que precisa ser feito. A estrutura visual pode auxiliar a interpretação. Para alguns propósitos, gráficos, figuras e animações são superiores a palavras; em outras situações, palavras serão superiores. Para ir das variáveis psicológicas para as variáveis físicas, o usuário deve traduzir objetivos (concebidos em termos psicológicos) em ações adequadas ao sistema. Em seguida, quando o sistema responde, o usuário precisa perceber e interpretar a saída, ou seja, traduzir a apresentação física da interface de volta para termos psicológicos. A principal responsabilidade é do designer, de auxiliar o usuário em entender o sistema. Isso significa fornecer um modelo de design bom e coerente, e uma imagem do sistema relevante. Modelos Conceituais e a Imagem do Sistema A engenharia cognitiva considera três modelos, dois mentais e um físico (Figura 6): 1. modelo de design: conceitualização do sistema por parte do designer. Trata-se do modelo conceitual do sistema a ser construído. Idealmente, se baseia nas tarefas, requisitos, capacidades e experiência do usuário. Deve levar em consideração também as capacidades e limitações dos mecanismos de processamento de informação do usuário, em particular limitações nos recursos de processamento e de memória de curto prazo.

7 2. imagem do sistema: modelo físico construído pelo designer com base no modelo conceitual de design, e a partir do qual os usuários elaboram seus modelos conceituais (modelo do usuário). 3. modelo do usuário: modelo conceitual construído pelo usuário 9. Através da interação com o sistema, o usuário elabora um modelo de usuário que resulta da sua interpretação da imagem do sistema. Tudo o que o designer construir na imagem do sistema pode auxiliar ou prejudicar essa interpretação, tais como elementos de interface para entrada e saída de dados; documentação, instruções e ajuda; e mensagens de erro. Figura 6. Modelos considerados pela engenharia cognitiva (Norman 1986:46). O objetivo do designer é que o usuário seja capaz de elaborar um modelo conceitual compatível com o modelo de design através da sua interação com a imagem do sistema. Para isto, o designer deverá produzir uma imagem de sistema explícita, inteligível e consistente. Referência Bibliográfica Norman, D.A. Cognitive Engineering. In Donald A. Norman & Stephen W. Draper (eds.) User-Centered System Design. Lawrence Erlbaum Associates, A expressão modelo de usuário possui diversos significados. Enquanto neste documento se refere ao modelo conceitual elaborado pelo usuário durante sua interação com o sistema, diversos trabalhos utilizam essa expressão como significando uma representação do perfil e características do usuário.