Aula 8 Engenharia cognitiva

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ENGENHARIA COGNITIVA OU SEMIÓTICA
A PSICOLOGIA DA INTERAÇÃO HUMANO-COMPUTADOR
O conceito de interface tem evoluído na mesma proporção em que se conhece mais sobre a tecnologia dos computadores por um lado e sobre a natureza humana, por outro.
O conhecimento sobre o ser humano enquanto sistema tem alimentado teorias em várias áreas do conhecimento; ao mesmo tempo usamos da analogia para refletir e construir conhecimento sobre o Homem.
Só para citar algumas áreas de ciência e tecnologia em que essa relação dialética se estabelece, a Inteligência Artificial, as Redes Neurais, a Cibernética, a Teoria da Informação, a Engenharia Genética, são exemplos contundentes.
Fatores Humanos em IHC
O Modelo do Processador de Informação Humano
As Bases Neurais da Memória Humana
Mecanismos da Percepção Humana
O Modelo GOMS
Modelos Mentais
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O estudo da interação HC envolve o conhecimento sobre o humano, por um lado, sobre a tecnologia por outro, e sobre as maneiras em que um influencia e é influenciado pelo outro.
A Psicologia Cognitiva adotou o Processamento de Informação como modelo para estudar o Humano.
O MPIH , proposto por Card, Moran e Newell, é uma aproximação inicial para se entender e analisar o uso de interfaces em relação ao processamento motor,v iso-motor e cognitivo do usuário. 
Como todo modelo, é uma aproximação grosseira para a complexidade do comportamento humano. Daí olharmos um pouco mais de perto para as bases neurais da Memória e os fenômenos da Percepção humana.
Derivado do MPIH, o modelo GOMS, considerado um dos métodos mais maduros em IHC, para desenvolvimento e análise de sistemas computacionais, é apresentado.
A complexidade subjacente aos processos de pensamento humano, é ilustrada nos Modelos Mentais envolvidos em design, uso e avaliação de interfaces.
UMA TEORIA CLÁSSICA
PARA O PROCESSAMENTO
DE INFORMAÇÃO NO HOMEM
A facilidade com que palavras da linguagem de interface podem ser lembradas, como o tipo de fontes de caracteres afetam a legibilidade, e a velocidade com que lemos informação na tela, são exemplos simples de como nossa interação com computadores pode ser afetada pelo funcionamento de nossos mecanismos perceptuais, motores e de memória.
Assim como o engenheiro de computação descreve um sistema de processamento de informações em termos de memórias, processadores, seus parâmetros e interconexões, Card et al (1983) propõem o Modelo do Processador de Informação Humano (MPIH), como uma descrição aproximada para ajudar a prever a interação usuário-computador, com relação a comportamentos.
Um Modelo do Usuário de Computadores
Com que facilidade palavras da linguagem de interface podem ser lembradas?
Como o tipo de fonte altera a legibilidade?
Qual a velocidade de leitura na tela?
Card, Moran e Newell (1983)
Como características do ser humano afetam a maneira como ele interage com computadores
Bases para as abordagens cognitivas ao design e avaliação de sistemas computacionais
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… são exemplos simples de como nossa interação com computadores é afetada pelos nossos mecanismos perceptuais, cognitivos e motores.
Card, Moran e Newell foram os primeiros autores a desenvolver um Modelo do Usuário de Computadores, com base em seu funcionamento psicológico, para entender...
O Modelo do Processador de Informação Humano
Memórias e Processadores e Princípios de Operação
PP
PC
PM
MLD
MCD/MT
MIA
MIV
Memória de Longa Duração (MLD), 
Memória da Imagem Visual (MIV)
Memória da Imagem Auditiva (MIA)
Memória de Curta Duração (MCD), 
Memória deTrabalho (MT), 
Processador Perceptual (PP). 
ProcessadorCognitivo (PC). 
Processador Motor (PM)
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informação sensorial capatada pelos órgãos dos sentidos - no caso específico visão e audição - flui para a MT (MCD) através do PP.
a MT consiste da ativação de partes da MLD, chamadas Chunks
o princípio básico de operação é o ciclo reconhece-age do PC
o PM é acionado pela ativação de certos chunks da MT, colocando em ação conjuntos de músculos que concretizam a ação
Tipos de Memórias
Memória de Informação Sensorial (MIV e MIA): 250 ms – “fotografia”
 Memória de Curta Duração (MCD ou MT): 7 + ou - 2 chunks (unidades interpretadas)‏
 3, 12, 6, 20, 9, 4, 0, 1, 19, 8, 97, 13, 84
gato, casa, papel, risada, pessoa, vermelho, 
sim, número, sombra, chuva, planta, lâmpada,
chocolate, rádio, um, moeda, já
t, k, s, y, r, q, x, p, a z, l, b, m, e
 Memória de Longa Duração (MLD): sem limite de armazenamento
UMA TEORIA CLÁSSICA
PARA O PROCESSAMENTO
DE INFORMAÇÃO NO HOMEM
O modelo é constituído por um conjunto de memórias e processadores e um conjunto de princípios de operação.
Três subsistemas fazem parte e interagem no MPIH: 
Sistema Perceptual (SP), 
Sistema Motor (SM) 
Sistema Cognitivo (SC). 
O MPIH
Sistema Perceptual
Guarda saída dos sistemas sensoriais
Sensores e buffers associados: MIV, MIA
Sistema Cognitivo
Usa informação da MCD e da MLD para tomada de decisão
Sistema Motor 
Viabiliza resposta do Sistema Cognitivo
Princípio básico: ciclo Reconhece-Age do Processador Cognitivo
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Em cada ciclo, o conteúdo da MCD inicia ações de associação na MLD (reconhece),
que por sua vez modifica o conteúdo da MCD (age)
preparando para o próximo ciclo
Planos, procedimentos e outras formas de comportamento organizado são construídos a partir de um conjunto organizado de ciclos " reconhece-age"
O SISTEMA PERCEPTUAL
O Sistema Perceptual transporta sensações do mundo físico, detectadas por sistemas sensoriais do corpo e os transforma em representações internas.
O sistema visual
humano é um exemplo fantástico de vários subsistemas – visão central, visão periférica, movimentação do olho, movimentação da cabeça – operando de forma integrada para prover uma representação contínua da cena visual de interesse do observador.
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Em cada ciclo, o conteúdo da MCD inicia ações de associação na MLD (reconhece),
que por sua vez modifica o conteúdo da MCD (age)
preparando para o próximo ciclo
Planos, procedimentos e outras formas de comportamento organizado são construídos a partir de um conjunto organizado de ciclos " reconhece-age"
O SISTEMA MOTOR
Conforme descrição do ciclo de operações no MPIH, após processamento perceptual e cognitivo, pensamento é finalmente traduzido em ação pela ativação de padrões de músculos voluntários que são arranjados em pares antagônicos disparados um após o outro em seqüência.
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Em cada ciclo, o conteúdo da MCD inicia ações de associação na MLD (reconhece),
que por sua vez modifica o conteúdo da MCD (age)
preparando para o próximo ciclo
Planos, procedimentos e outras formas de comportamento organizado são construídos a partir de um conjunto organizado de ciclos " reconhece-age"
O SISTEMA MOTOR
Para usuários de computador, os sistemas braço-mão-dedo e cabeça-olho são exemplos de conjuntos desses músculos capazes de responder a impulso nervoso.
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Em cada ciclo, o conteúdo da MCD inicia ações de associação na MLD (reconhece),
que por sua vez modifica o conteúdo da MCD (age)
preparando para o próximo ciclo
Planos, procedimentos e outras formas de comportamento organizado são construídos a partir de um conjunto organizado de ciclos " reconhece-age"
O SISTEMA COGNITIVO
Nas tarefas mais simples, o Sistema Cognitivo (SC) serve meramente para conectar entradas do Sistema Perceptual para saídas corretas do Sistema Motor. Entretanto, a maioria das tarefas realizadas pelo humano envolve de forma complexa aprendizado, recuperação de fatos e resolução de problemas.
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Em cada ciclo, o conteúdo da MCD inicia ações de associação na MLD (reconhece),
que por sua vez modifica o conteúdo da MCD (age)
preparando para o próximo ciclo
Planos, procedimentos e outras formas de comportamento organizado são construídos a partir de um conjunto organizado de ciclos " reconhece-age"
Princípios do Modelo do Processador de Informação Humano:
Princípio n. 1: 
O tempo do ciclo do Processador Perceptual 
varia inversamente coma intensidade do estímulo.
Princípio n. 2: 
Princípio da especificidade da codificação.
Operações de codificação específicas realizadas sobre o que é percebido determinam o que é armazenado, e o que é armazenado determina que pistas de recuperação são efetivas em prover acesso ao que é armazenado.
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Em cada ciclo, o conteúdo da MCD inicia ações de associação na MLD (reconhece),
que por sua vez modifica o conteúdo da MCD (age)
preparando para o próximo ciclo
Planos, procedimentos e outras formas de comportamento organizado são construídos a partir de um conjunto organizado de ciclos " reconhece-age"
Princípios do Modelo do Processador de Informação Humano:
Princípio n. 3: 
Princípio da Discriminação
A dificuldade da recuperação da memória é determinada pelos candidatos que existem na memória relativos às pistas para recuperação.
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Em cada ciclo, o conteúdo da MCD inicia ações de associação na MLD (reconhece),
que por sua vez modifica o conteúdo da MCD (age)
preparando para o próximo ciclo
Planos, procedimentos e outras formas de comportamento organizado são construídos a partir de um conjunto organizado de ciclos " reconhece-age"
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O conhecimento das limitações de nossa memória especialmente de curta duração tem levado alguns designers a criar soluções inteligentes para interfaces:
caps lock may interfere with passwords!
 Mensagens:
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MRU (Most Recently Files)‏
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 Preview
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Mecanismos da Percepção Humana
E sua influência no design de interfaces
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Percepção
O usuário deve “perceber” a informação apresentada na interface, através dos sinais que a constituem
Percepção
Como teorias da percepção podem influenciar o design de interfaces
Aplicações multimídia, realidade virtual
outras modalidades perceptuais
Não somos capazes de perceber
Trajetória de uma bala
O crescimento de uma planta
A luz infra-vermelha
...
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Várias teorias...
Construtivistas
A informação que captamos é “construída” 
	envolve processos cognitivos
Ecologistas
A informação é “detectada” em um processo direto 
	noção de affordance
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Quais são os botões da figura?
Os objetos carregam certas características que dirigem nossa percepção sobre eles...
Time &Chaos (Shame, 1999)
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Os pares de figuras colocadas à direita são botões, embora não pareçam.
Se o usuário clicar sobre a imagem da direita antes de haver selecionado um arquivo, nenhum feedback acontece, sugerindo imagem decorativa, uma vez que o clique não teve efeito aparente.
Entendendo os mecanismos da percepção...
entender os processos psicológicos em operação e as redes neurais envolvidas
Como os sinais externos que chegam aos nossos órgãos sensoriais são convertidos em experiências perceptuais significativas?
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Entendendo os mecanismos da percepção...
“truques” que revelam o fenômeno humano da percepção
Nossos “erros” são reveladores...
Degradando a imagem... 
Foto de R.C.James
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Para que o processo de percepção seja aparente, podemos reduzir a quantidade de informação disponível, tornando difícil a interpretação.
Note que para "ver" ("perceber") o cachorro adicionamos informações que não estão presentes na imagem.
Uma vez visto o cachorro, fica difícil não vê-lo mais.
"Quando se olha para o que se quer ver é mais fácil ver" 
Colocando organizações competitivas...
M C Escher, Cavaleiros
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Outro artifício genialmente utilizado por Escher e Dalí consiste em colocar na imagem organizações competitivas, de forma a tornar possível o conflito de interpretações.
Ou vemos cavaleiros em uma direção ou na outra...
Salvador Dalí, The Slave Market with Disappearing Bust of Voltaire
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Colocando uma organização sem sentido...
Processos perceptuais impõem uma organização à imagem....
B. Riley, Tremor
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...mesmo que o artista tenha evitado deliberadamente colocar formas de organização.
Escaninhos abertos para a direita, para a esquerda, ou seqüência de triângulos?
A interpretação da imagem é feita por segregação de grupos com forma similar - pontos focais
Nosso aparato visual evolui em mundo 3D...
Atribuindo profundidade (e contexto) à imagem
R. Magritte, Les Promenades d´Éuclide
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Não lidamos com as coisas isoladamente. 
Quando informação sensorial é colocada junto, uma imagem consistente do mundo deve ser produzida.
Olhando para “figuras impossíveis”
Por que estudar IHC ? Heloísa Vieira da Rocha - IHC'2002
Outra maneira de mostrar a operação que fazemos ao colocar objetos em 3D durante sua interpretação
M C Escher, Moebius Strip
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Anomalias da Percepção
Células neurais interagem umas com as outras. No único ponto do olho onde os receptores não interagem muito com os outros, o escurecimento da interseção não acontece
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Percepção
Percepção é um processo ativo
Existem duas teorias principais sobre percepção: construtivista e ecológica
A abordagem construtivista tem sido usada para auxiliar no design de display de informações de forma a torná-la rapidamente perceptível
A abordagem ecológica tem sido usada para auxiliar no design de objetos da interface - affordance
GOMS
O acrônimo GOMS representa os componentes de um modelo GOMS: metas (G), operadores (O), métodos (M) e regras de seleção (S). 
O modelo GOMS (Goals, Operators, Methods, and Selection Rules) oferece uma abodagem de análise da tarefa baseada num modelo do comportamento humano que possui três subsistemas de interação: o perceptual (auditivo e visual), o motor (movimentos braço-mão-dedo e cabeça-olho), e cognitivo (tomadas de decisão e acesso a memória).
Modelo Mental
Representação dinâmica sobre qualquer sistema ou objeto, que evolui naturalmente na mente de um sujeito
Quantas janelas tem a sua casa?
“ é o modelo que as pessoas tem de si próprias, dos outros, do ambiente, e das coisas com as quais interagem. Pessoas formam modelos mentais por meio da experiência, treinamento e instrução” (Norman)‏
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as pessoas constroem modelos errados?
As pessoas desenvolvem um conjunto de abstrações de como as coisas funcionam e aplicam a uma série de dispositivos independente de ser adequado ou não.
Exemplos:
Termostato
Elevador
Computador travado
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uma imagem mais fácil de entender
Feedback útil como resposta ao input do usuário;
Meios intuitivos e de fácil entendimento para interagir com o sistema;
Informação clara e com instruções simples;
Help apropriados e tutoriais online;
Dicas sensitivas ao contexto, configurável de acordo com o nível de experiência do usuário.
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Metáforas de Interface
A utilização de metáforas desempenham um papel importantíssimo no processo de facilitar ao usuário a construção de um modelo mental adequado a interação com o sistema.
As metáforas funcionam como modelos naturais, nos permitindo usar conhecimento familiar de objetos concretos e experiências para dar estrutura a conceitos mais abstratos.
Exemplos: 
Arrastar documento de um diretório (pasta) para outro;
Enviar documento para lixeira.
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Resumindo
Entre as metas principais da Engenharia Cognitiva estão: entender os princípios fundamentais da ação humana que são relevantes à engenharia do design, além dos aspectos ergonômicos: ou seja, criar sistemas "agradáveis de usar", que possibilitem ao usuário um "engajamento prazeroso", indo além dos aspectos de facilidade de uso.
Os caminhos até a informação desejada são pontos a serem considerados pelo designer. Possibilitar que o usuário atravesse o caminho necessário até a informação significa construir uma interface que se ajuste às necessidades do usuário, de forma que possa ser prontamente interpretada e manipulada.
A Engenharia Cognitiva conceitua interface pelos seus "dois lados": o do sistema e o do ser humano.
Muda-se a interface, pelo lado do sistema, através de design apropriado. Muda-se a interface pelo ladohumano, através de aprendizado e experiência.
Exercício
Com base nos conhecimentos adquiridos nestaaula, comece a fazer o projeto do seu site, justificando seus recursos e identificando e explicando como eles funcionarão.