Material Complementar de INF 1403 2009.1 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, 225 - Gávea - 22451-900 Rio de Janeiro - RJ - Tel. (021) 3527-1510 FAX (021) 3527-1530
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 7. 1 http://www.deca.com.br/ 2 http://www.global-aqua.com/loja.php?gclid=cpygwoq2j5gcfrjexwodwya9oa 3 http://www.fabrimar.com.br/produto.asp?linha=saga%20cross 4 http://flickr.com/photos/vcrimson/2430045159/ 5 http://lh4.ggpht.com/_negt92fp_qe/sg0407czw6i/aaaaaaaabys/plsl6yw2e7g/f91295.jpg 6 http://lh5.ggpht.com/_negt92fp_qe/sg04pj-925i/aaaaaaaabxi/ibxe5brciby/f191.jpg 7 http://www.plumbersurplus.com/images/prod/6/elements-of-design-es3201ax-rw-17063-138107.jpg
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 http://www.fabrimar.com.br/produto.asp?linha=monocomandos%20concept
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.
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
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.
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, 1986. 9 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.