Fundamentos da IHM

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Pontifícia Universidade Católica de Goiás
Gabriel Alves Carola
Vitor Gabriel Silva Lima
Gabriel José Ferreira Nunes Ribeiro
Fundamentos da IHM: 
o que é; história e raízes;
desafios; objetivos; multidisciplinaridade; benefícios;
Goiânia, Goiás
10 de setembro de 2021
2
Gabriel Alves Carola
Vitor Gabriel Silva Lima
Gabriel José Ferreira Nunes Ribeiro
Fundamentos da IHM: 
o que é; história e raízes;
desafios; objetivos; multidisciplinaridade; benefícios
Trabalho apresentado à matéria
 Interface Homem-Máquina
 como requisito para obtenção de nota
Orientador: Aníbal Vieira Vicente
Goiânia, Goiás
10 de setembro de 2021
2
Sumario 									Página
1. O que é Interface Homem-Máquina?					5
2. O que é Interface Homem-Máquina?					5
3. Desafios: 								7
4. Objetivos: 								8
5. Multidisciplinaridade							8	
6. Benefícios 								8	
1. O que é Interface Homem-Máquina?
IHM significa interface homem-máquina e consiste em um painel que permite a um usuário se comunicar com uma máquina, um programa de computador ou um sistema. Tecnicamente, você poderia aplicar o acrônimo IHM a qualquer tela que alguém usasse para interagir com um dispositivo, mas em geral ele é usado para descrever as telas utilizadas em ambientes industriais. As IHM’s exibem dados em tempo real e permitem que um usuário controle o equipamento usando uma interface gráfica do usuário.
O recurso atua como mediador da interação entre um operador e um sistema de automação. Na indústria, ela geralmente é utilizada em linhas de produção e em máquinas de propósitos variados. Nestes casos, elas são equipadas com receitas, registros de eventos, sistema de vídeo, alarmes, entre outras informações que demandam acesso imediato pelo operador.
Um equipamento com uma tela, cujo objetivo é facilitar a comunicação e interação entre o homem e os sistemas ou dispositivos atuantes na produção inteligente, nas plantas de produção. Com linguagem simples, facilita ao operador o manuseio das máquinas, com o uso de janelas de operação, alarmes, animações, dentre outras funcionalidades.
Para a indústria, entender o que é IHM é poder traduzir dados complexos em informações acessíveis, podendo ser aplicada em praticamente todo tipo e para todas as funções de uma máquina. Também é possível revisar e monitorar processos, diagnosticar problemas, acompanhar o tempo de produção, supervisionar KPIs, monitorar entradas e saídas, visualizar dados ou só conferir a execução de um sistema.
2. História e Raízes
A comunicação é uma das muitas necessidades do ser humano, pois desde a época das cavernas ele demonstra o anseio por expressar o que passa dentro de si e no meio em que vive, tudo isso através de pinturas nas paredes das cavernas, rabiscos e formas geométricas.[1] A necessidade de estar em sociedade e de comunicar caminham juntas dentro do ser humano e ele, desde sempre, buscou formas para que isso acontecesse.
O ser humano encontra-se em constante evolução e tudo quanto está dentro dele e ao seu redor acompanha esse ritmo, sejam seus desejos mais íntimos ou necessidades básicas, tudo se adapta, tudo se aprimora e se transforma, desde o Homem-de-neandertal.
A necessidade de comunicação acompanhou a evolução e aprimorou a forma com que o ser humano comunica e interage em seu meio e, muito mais do que isso, essa evolução fez com que ele conseguisse comunicar-se com quem quer que seja. Essa interação vem sendo aprimorada todos os dias e tem mudado a vida de todos nós, indireta e diretamente.
Esse anseio por interação/comunicação deu ao ser humano a capacidade de criar dispositivos (celulares, computadores, notebooks etc.) que são hoje como parte do seu corpo, ou seja, é quase impossível viver sem, dando origem ao termo IHC (Interação humano–computador). O IHC é o estudo da interação entre pessoas e computadores. É uma matéria interdisciplinar que relaciona a ciência da computação, artes, design, ergonomia, psicologia, sociologia, semiótica, linguística, e áreas afins. A interação entre humanos e máquinas acontece através da interface do utilizador, formada por software e hardware. Ela é utilizada, por exemplo, para algumas manipulações de periféricos de computadores e grandes máquinas como aviões e usinas hidrelétricas.
A tecnologia deve ser usada sempre para maximizar nossas habilidades, e o uso de computadores deve ser o mais simples, seguro e agradável possível. Criação de sistemas difíceis de usar pode inviabilizar o sucesso de softwares que poderiam ser bastante úteis.
O desempenho humano no uso de computadores e de sistemas de informação tem sido uma área de pesquisa e desenvolvimento que muito se expandiu nas últimas décadas. Isso tem sido feito usando-se poderosas ferramentas computacionais na análise de dados coletados de acordo com métodos da psicologia experimental. Outras contribuições também advém da psicologia educacional, do design instrucional e gráfico, dos fatores humanos ou ergonomia, e bem mais recentemente, da antropologia e da sociologia. Mais recentemente, novas teorias foram criadas, por exemplo, a Engenharia Semiótica, e são fundamentadas em outras Disciplinas, a Semiótica.
A área de IHC começou com Donald Norman, psicólogo cognitivista que trabalhou o conceito de usabilidade. É possível citar três ondas durante a história da área de IHC:
∙ Primeira onda - voltada para fatores humanos. Estudo do usuário como um conjunto de mecanismos de processamento de informação. Foco no indivíduo. Criação de guias para desenvolvimento de interfaces, métodos formais e testes sistemáticas baseados em métricas.
∙ Segunda onda - voltada para fatores humanos. Foco em grupos. Abordagens qualitativas e não mais quantitativas, prototipação e design contextual. Natureza holística da pessoa em dado ambiente.
∙ Terceira onda - foco em aspectos culturais e estéticos. Expansão do cognitivo ao emocional. Fatores pragmáticos sociais da experiência. Tecnologias ubíquas, móveis e pequenas. Tecnologia extrapola os limites do contexto de trabalho e passa a fazer parte da cultura, vida e casa de pessoas.
As IHM ópticas estão as câmeras e os LEDs, as câmeras utilizam sistema de visão computacional e permite a interação com máquinas por meio de reconhecimento fácil, rastreio de movimento e reconhecimento de gestos. Por sua vez, os LEDs são utilizados para a tecnologia do touch screen.
As IHM baseadas em sistemas acústico utilizam em especial o reconhecimento de voz para permitir uma interação entre humano computador. Essa tecnologia tem sido inspirada por meio dos filmes de ficção científica, dentre eles o homem de ferro, no qual o ator principal o futurista e inventor Tony Stark desenvolve uma inteligência artificial chamada de Jarvis, o qual é capaz de compreender o que é dito pelo seu usuário e comandar objetos inteligentes, sendo esses, uma casa ou uma roupa inteligente. 
Já as IHM baseadas em tecnologia tátil utilizam botões como os mouses e teclados para interagir com máquinas. E as IHM baseadas em movimento, utilizam sensores de rastreio de movimento como o acelerômetro e o giroscópio para localizar informações espaciais do usuário e enviar essas informações para máquinas. Apesar de todas essas tecnologias recentes, a aposta da comunidade científica está nas tecnologias biônicas.
As IHM baseadas em sistemas biônicos são aquelas que utilizam sinais eletrofisiológicos ou biopotenciais elétricos para comandar máquinas. Os biopotenciais elétricos são sinais analógicos os quais são derivados de sinais provenientes do corpo humano, dentre eles estão, o sinais dos neuronal, os sinais provenientes da contração muscular, sinais provenientes da musculatura ocular e os sinais dos batimentos cardíacos. Para tanto, os registros desses sinais são chamados de EEG, EMG, EOG e ECG.
Dentre elas, as interfaces baseadas em EEG são as mais utilizadas. O EEG é uma tecnologia que permite o registro das flutuações das ondas cerebrais de forma não invasiva e dessa maneira, permite o controlede dispositivos eletrônico apenas por comando cerebral. Essa tecnologia, juntamente com a inteligência artificial permitirá a comunicação entre humanos e máquinas de forma mais natural e intuitiva, levando a humanidade a uma nova era tecnológica e um novo estilo de vida.
3. Desafios: 
Garantir designs que ofereçam uma “boa IHC” ao mesmo tempo que exploram o potencial e funcionalidade das novas tecnologia.
Projetar boas interfaces cujos controles tenham operações e efeitos relativamente óbvios e que provêm um feedback imediato e útil
 
4. Objetivos: 
Produzir sistemas usáveis, seguros e funcionais.
Desenvolver ou melhorar a segurança, utilidade, efetividade e usabilidade de sistemas computacionais.
Conhecer os aspectos básicos relacionados ao projeto de interface com usuário
Utilizar os conceitos de interface com o usuário para o desenvolvimento de interfaces
Avaliar as necessidades do usuário, propondo soluções para o projeto de interfaces adequadas a estas necessidades
Ser criativo, propondo soluções com princípios de usabilidade e acessibilidade 
Executar projetos de interface em equipe, de forma dinâmica e interativa.
 
5. Multidisciplinaridade
A interface de uma aplicação representa todas as funcionalidades de um sistema que será utilizada pelo usuário, desta forma, para que seja eficiente, tenha um bom design e seja fácil de usar, é necessário que IHC seja uma área de abordagem multidisciplinar, onde é possível proporcionar aos usuários uma melhor experiência. Portanto, além da computação, IHC deve englobar conhecimentos de várias áreas ligadas aos fatores humanos para agregar melhorias. 
Algumas das disciplinas aplicadas na IHM são, artes, design, ergonomia, psicologia, sociologia, semiótica, linguística, e áreas afins.
Benefícios 
As IHMs proporcionam vários benefícios às organizações industriais atuais, entre eles:
· Melhor visibilidade: uma HMI de alto desempenho sempre oferece a você mais visibilidade das suas operações. Com ela, você vê o funcionamento do seu equipamento ou da sua instalação em um único painel.
· Maior eficiência: como uma IHM fornece acesso constante aos dados em tempo real, você pode usá-los para monitorar a produção e fazer ajustes de acordo com a demanda em tempo real. A visualização dos dados, principalmente quando combinada com tecnologias de análise de dados, ajuda a identificar áreas em que é possível melhorar a eficiência das operações.
· Menor tempo de inatividade: com os alertas em um painel central, você pode responder a problemas com mais rapidez, o que reduz o tempo de inatividade. A exibição e a análise de dados de desempenho do equipamento também ajudam a identificar indícios de futuros problemas mecânicos e solucioná-los antes de se tornarem problemas que causem um tempo de inatividade maior.
· Capacidade de uso aprimorada: com as IHM, os usuários têm mais facilidade para visualizar e entender dados e controlar o equipamento. Elas apresentam dados usando gráficos e outras visualizações, o que facilita e agiliza a interpretação dos dados por parte dos usuários.