Tema e obiettivi del corso Ingegneria del Software Interattivo Introduzione Docente: Daniela Fogli Tema: Interazione uomo-macchina (HCI) e usabilità dei sistemi interattivi Scopi del corso: L'interazione uomo-macchina e l'usabilità sono assunti come nuove dimensioni dell'ingegneria del software interattivo, alla base delle tecniche di progetto, sviluppo e manutenzione dei sistemi interattivi. Il corso presenta l'approccio 'centrato sull'utente' al progetto e allo sviluppo di sistemi interattivi. Le tecniche di valutazione dell'usabilità, delle proprietà computazionali e della pratica realizzabilità sono gli strumenti centrali del ciclo di sviluppo dei sistemi interattivi che vengono presentati nel corso. 2 1. I sistemi interattivi Contenuti del corso 2. Modelli dell utente e loro uso nel progetto e valutazione di un sistema interattivo 3. La macchina e gli stili di interazione 4. Valutazione di usabilità 5. Ciclo di vita 6. I siti web, la qualità dei siti Testi consigliati e materiale del corso Libri consigliati: Dix, A., Finlay, J., Abowd, G. D., Beale, R., Human-Computer Interaction, Third Edition, Pearson-Prentice Hall, 2004. (Traduzione italiana: Interazione Uomo-Macchina, McGraw Hill) Preece, J., Human-Computer Interaction, Addison-Wesley, 1994. Nielsen, J., Usability Engineering, Academic Press, 1993. Stone, D., Jarret, C., Woodroffe, M., Minocha, S., User Interface Design and Evaluation, Morgan Kaufmann, 2005 R. Polillo, Il check-up dei siti web, Apogeo, 2004. Sito web del corso: http://spirit.ing.unibs.it/ (nella sezione dedicata alla Didattica ) 3 4
Modalità d esame La valutazione dello studente si basa su i risultati di una esercitazione concordata con il docente eventuali verifiche durante il corso sulla collaborazione al corso una prova orale L esercitazione consiste nel progetto di una attività sperimentale di analisi di usabilità di un sistema interattivo nell esecuzione dell analisi e nella stesura in documento destinato a illustrare i risultati dell analisi al cliente che ha commissionato il progetto nella realizzazione di un prototipo di tipo mock-up Modalità d esame (2) Più precisamente: Il documento di progetto va consegnato (o inviato via email in formato pdf) almeno una settimana prima della data prevista per l orale Il giorno dell orale gli studenti discutono con il docente il lavoro svolto attraverso una presentazione (tipicamente in PowerPoint) Al termine della presentazione, verrà svolto l esame orale attraverso domande che riguarderanno tutto il programma Il voto finale sarà il risultato del giudizio su: Progetto svolto, relazione di progetto, presentazione, esame orale (nonché, se esistita, partecipazione attiva al corso) 5 6 Orario Martedì 10.30-13.30 Aula V1 Mercoledì 13.30-16.30 Aula B21 Particolari esigenze? Parte prima: i sistemi interattivi 1. La disciplina Interazione uomo-macchina Nel Contesto 2. La comunicazione Umano pro-attiva Calcolatore 3. I sistemi interattivi nel processo di comunicazione 4. Modelli di interazione uomo-macchina Processo di Sviluppo 7 8
Interazione Uomo-Macchina (HCI) Una prima definizione proposta nel 92 in ambito ACM La disciplina che si occupa sia della progettazione, implementazione e valutazione di sistemi di calcolo interattivi che debbono essere usati da persone sia dello studio dei fenomeni che avvengono intorno a questi sistemi (trad. libera da ACM, SIGCHI, 1992, p.6) 9 Scenario attuale Computer nato per fare calcoli avanzati e per essere gestito da specialisti attraverso sofisticati linguaggi di comandi Nuovi utenti Oggi diffusione di sistemi informatici interattivi destinati a specialisti non informatici Nuovi compiti Computer come strumento per la comunicazione utente-utente Nuovi calcolatori Diffusione di calcolatori incastrati (embedded) e del calcolo ubiquo 10 conseguenze Della serie: Ci vuole una laurea in ingegneria al MIT per farlo funzionare (disse un tale davanti al suo nuovo orologio digitale) La stessa cosa accade con lavatrici, macchine fotografiche, piani di cottura, videoregistratori e sistemi di calcolo interattivi (inclusi siti web, programmi di uso quotidiano, programmi di installazione, etc.) Il risultato: mai provato frustrazione, ansia, irritazione davanti a un oggetto di uso quotidiano o un calcolatore? Di chi è la colpa? Quanti progettisti di videoregistratori capiscono le difficoltà che molte persone hanno nell impostare il videoregistratore perché registri un certo programma? I progettisti di autoradio pensano veramente che sia sicuro predisporre così tanti comandi manuali e visualizzazioni per sintonizzare la radio? Gli oggetti ben progettati sono facili da interpretare e comprendere: contengono indizi visibili del loro funzionamento Gli oggetti progettati male possono essere difficili e frustranti da usare: non offrono indizi o ne danno di sbagliati Un libro interessante: La Caffettiera del Masochista Psicopatologia degli oggetti quotidiani D. A. Norman, Giunti 11 12
Le reazioni dell utente Sono io l incapace? I più coraggiosi: procedono a tentoni per tentativi ed errori ma che perdita di tempo! Molti si adeguano e soffrono in silenzio (non sempre in silenzio) Molti abbandonano il sistema, tornando alle pratiche cartacee o semplicemente scegliendo un concorrente (e.g. siti di e-commerce) 13 14 L errore umano E vero che è sempre errore umano? Esempio: Disastro nucleare Three Miles Island Errata diagnosi dei problemi da parte dei tecnici ma cosa significa??? C erano dei problemi: guasti meccanici (vera causa: attrezzature difettose) Perché gli addetti all impianto non hanno determinato la causa del guasto? Gli strumenti giusti non erano accessibili, la valvola di scarico non si è chiusa nonostante l addetto avesse premuto il pulsante giusto e la spia si fosse accesa, uno degli strumenti da controllare (indicante che la spia era difettosa) era sul retro del quadro di comando, etc. etc Ma a parte gli incidenti nucleari Un esempio: le elezioni in Florida (contea di Palm Beach ) nel 2000 15 (Stone et al. User Interface Design and Evaluation 2005) 16
Sul web se non ho ancora scelto la password, cosa faccio? Sistema (di calcolo) interattivo Combinazione di componenti hardware e software Riceve input dall utente Rimanda output all utente Supporta lo svolgimento di un attività Attenzione: il termine sistema si riferisce anche all ambiente in cui il sistema hw/sw si trova (e.g. organizzazione lavorativa) e che viene influenzato o lo influenza Da Polillo R., il check-up dei siti Web, Apogeo, Milano 2004 17 18 Interfaccia utente Per l utente l interfaccia è il sistema interattivo Hardware, software, dispositivi Interfaccia utente Sistema interattivo Input dell utente Output del sistema Superficie e strumenti di I/O sono la via di comunicazione tra l'utente e la macchina 19 L importanza di una buona interfaccia Con una buona interfaccia l utente può svolgere il suo compito dimenticandosi che sta usando un computer Interfaccia buona o cattiva, non confondere l usabilità con l estetica (anche se sono fattori collegati) Se l interfaccia non è buona frustrazione, stress e insoddisfazione: il 70% delle persone soffrono di PC rage (esiste anche uno che gli ha sparato ) da uno studio condotto nel 2002 da British Telecom uno studio della Confederation of British Industry ha stimato in 40.000$ il business perso per persona ogni anno (un ora persa al giorno per problemi legati all IT) 20
L importanza di una buona interfaccia (2) Il costo delle interfacce cattive : la crisi della UK Passport Agency nel 1999: stimati 20 milioni di dollari persi! (3.7 milioni rimborsati da chi aveva fatto il sistema) Una buona interfaccia dà benefici in termini di più alta produttività, più basso turnover, più alto morale dello staff, più alta soddisfazione data dal lavoro che si traducono in più bassi costi operativi L importanza della sicurezza nei cosiddetti sistemi safetycritical (aerei, impianti nucleari, strumenti medicali, ) Nuovi Costi nell uso dei sistemi interattivi Costi nascosti, intangibili, non facilmente identificabili Esempio: Un sistema usato in una azienda da 250 utenti, costo ora 15 Euro Certi moduli elettronici sono usati in media 60 volte al giorno da ogni utente 230 giorni all anno Ogni compilazione del modulo potrebbe essere fatta risparmiando 3 sec per compilazione del modulo 250 utenti x 60 comp. x 230 giorni x 3x (15/3600) = 43125 Euro sprecati per anno 21 22 Scarsi Successi La tecnologia è buona o cattiva? Tecnologia Organizzazione Successo 20% Guadagno Marginale 40% Fallimento 40% Tratto da Eason 88 Tecnologia come strumento impatto solitamente positivo Tecnologia che assume il controllo impatto solitamente negativo La tecnologia può influenzare le pratiche lavorative in diversi modi: Il lavoro in sé (chi fa cosa, come) Le politiche del personale Soddisfazione sul lavoro (motivazione, apprendimento di nuove capacità, ricompense) Potere Ambiente lavorativo 23 24
Interazione Umano-Calcolatore U1: Organizzazione Sociale e del Lavoro Umano H1: sistema umano di percezione ed elaborazione dei dati H2:Sistemi del Linguaggio, di Comunicazione ed Interazione D3: Tecniche di valutazione Uso nel Contesto U2: Coordinamento e Adattamento Umano-Macchina U3: Aree di applicazione H3: Ergonomia D1: Approcci alla Specifica ed al Progetto C1: strumenti di I/O D2: Prototipi e Casi di studio Processo di Sviluppo Adattato da Acm-Sigchi: Curricula for HCI -1992 Calcolatore C2: Tecniche di Dialogo C3: Stile del Dialogo C4:Grafica Digitale C5: Architettura per il Dialogo D4: Tecniche e Strumenti di sviluppo 25 Commento allo schema Utente: si progetta perché un umano possa svolgere un compito Interdisciplinarietà: lo schema mette in luce la necessità di competenze interdisciplinari nel progetto di sistemi interattivi basati su calcolatore Le discipline coinvolte: Scienza dei calcolatori hardware/software Psicologia Antropologia Scienze dell organizzazione Ergonomia Filosofia 26 Interazione Progettare per l utente processo determinato da più sistemi in cui il comportamento di ogni sistema è influenzato ed influenza il comportamento di uno o più altri sistemi 27 Tutti i progettisti sono persone (e probabilmente anche utenti) Perché bisogna studiare l interazione uomo-macchina quando tutti sappiamo qual è l aspetto di una buona interfaccia? Risultato: lo studio dell interazione uomo-macchina arriva molto tardi (se arriva) nella formazione di un progettista Ma non è assolutamente intuitivo e facile progettare sistemi robusti e coerenti che possono tollerare la disattenzione da parte dell utente L interfaccia non è qualcosa che si può aggiungere all ultimo momento! 28
Progettare per l utente (2) Progetto di sistemi usabili non è solo Questione di altruismo nei confronti dell utente Un problema di marketing ma ora anche una questione regolata dalla legge Direttiva 90/270/EEC Direttiva della Comunità Europea che richiede ai datori di lavoro di assicurarsi che quando viene progettato, selezionato, commissionato o modificato del software vengano considerati i seguenti requisiti: Che sia adatto al compito da svolgere Che sia facile da usare e, dove appropriato, adattabile alla conoscenza e all esperienza dell utente Che fornisca un feedback sulle prestazioni Che mostri le informazioni in un formato e a un ritmo adatto all utente Che sia conforme ai principi generali dell ergonomia del software 29 30 Usabilità Il nostro slogan sull usabilità Concetto chiave dell HCI, secondo lo standard ISO 9241 è the extent to which a product can be used by specified users to achieve specified goals with effectiveness, efficiency and satisfaction Effectiveness (efficacia): accuratezza e completezza con cui l utente riesce a raggiungere i suoi obiettivi Efficiency (efficienza): in relazione alle risorse impiegate (tipicamente il tempo) Satisfaction (soddisfazione): accettabilità del sistema da parte dell utente (l utente contento è anche più produttivo) Un sistema è usabile quando è facile da imparare, facile da usare E facile da usare quando è flessibile e robusto 31 32
Il sistema di successo è Colli di bottiglia Utile: deve fare quello che viene richiesto: riprodurre la musica, formattare un documento, elaborare un immagine Usabile: deve consentire di fare quello che viene richiesto in modo naturale, senza pericolo di errore, etc. Usato: deve rendere le persone desiderose di usarlo, quindi essere interessante, divertente, piacevole (aspetto finora trascurato, ma gli elementi della motivazione, del divertimento, dell esperienza sono sempre più importanti) L'utente può vedere solamente le informazioni presenti sullo schermo L'utente vuole eseguire un compito secondo strategie non sempre rese facili dal sistema Non sempre c'è una semplice relazione tra ciò che si vede ed i risultati ottenuti 33 34 Principi di buon progetto UN ESEMPIO Visibilità: gli strumenti necessari per svolgere un compito devono essere visibili e trasmettere il messaggio giusto correlazione spaziale e concettuale fra le operazioni da eseguire e le azioni che si intendono effettuare trasmettere il messaggio giusto Affordance * (fruibilità) quando una cosa semplice esige figure, scritte e istruzioni, vuol dire che il design è sbagliato La visibilità degli effetti delle operazioni: Feedback quando un azione non ha risultati apparenti, si conclude che sia stata inefficace e la si ripete (con effetti disastrosi talvolta) Usare il telefono Visibilità Affordance Feedback Ma il feedback è diverso in USA (e Italia) rispetto a GB Dipendenze culturali! * letteralmente autorizzazione, cioè l insieme delle operazioni permesse 35 36
Sistema Interattivo E un sistema che deve essere usato da un utente. Il sistema è composto dalla superficie, dagli strumenti di interazione e di calcolo. Il suo progetto e la sua implementazione richiedono l interazione fra utenti ed esperti di altre discipline e la capacità di organizzare sistemi di calcolo in un sistema che serva all utente L ingegnere del Software Interattivo È uno dei progettisti Specifica ed implementa il sistema di calcolo interattivo operando ad un adeguato livello di astrazione. 37 38 L ingegnere del Software Interattivo L ingegnere del Software Interattivo Tra i progettisti è lo specialista che 1. organizza, struttura e rende disponibile al sistema l informazione necessaria all interazione 2. organizza, struttura l informazione resa disponibile all utente dal sistema in maniera che l utente possa accedere ai dati e agli strumenti informatici ed usarli per i propri scopi Informazione: (dati, strumenti informatici [programmi e hardware]) 39 E un informatico che opera on the top of middleware cioè progetta e implementa quei sistemi di programmi interattivi che operano su e usano i servizi di rete e i servizi di sistema operativo (middleware) in maniera che l utente possa accedere ai dati e agli strumenti informatici ed usarli per i propri scopi 40
Progettazione di sistemi interattivi Il pensiero sottostante la ricerca in HCI e la progettazione di sistemi interattivi è che per prime vengono le persone Ciò che mi dice come progettare e implementare i sistemi sono i bisogni, le capacità e le preferenze dell utente nello svolgere determinate attività Non sono le persone che si devono adattare al sistema, ma è il sistema che deve essere progettato per incontrare le esigenze delle persone 41 Conosci l utente Gli utenti sono in genere esperti Esperti di che? Esperti di un certo dominio. Non esperti di informatica e nemmeno lo vogliono essere! e quindi non parlare loro in computerese! Gli utenti hanno le loro conoscenze, abilità, esperienze, cultura, preferenze, esigenze, etc. Gli utenti non sono tutti uguali! Un buon sistema interattivo supporta l utente nello svolgimento del proprio lavoro quotidiano 42 Conosci l utente (2) Se un sistema interattivo è sviluppato senza tener conto di chi lo userà sarà difficilmente usabile (l illusione dei sistemi user-friendly ) ma potrebbe anche non fare ciò che l utente vuole che faccia per raggiungere i suoi scopi In questo caso potrebbe essere usabile ma non utile i sistemi inusabili costano a tempo di uso, i sistemi inutili costano e basta Ma anche se sviluppi un sistema utile ma inusabile può essere un disastro soprattutto se hai dei concorrenti che fanno sistemi più usabili dei tuoi! Conosci l utente ma non solo Un modello composto di 4 componenti (Eason, 1991): persone, lavoro, ambiente e tecnologia 43 (Preece et al., HCI, pag. 44) 44
Un fenomeno interessante: la co-evoluzione Contesto organizzativo Compito Ciclo 2 Ciclo 1 Sistema Tecnologia Conseguenze per il l Ingegnere del Software Interattivo Il sistema progettato evolve nel tempo Una volta prodotto non finisce l attività dell ISI L ISI è il responsabile dell evoluzione del sistema L utente e il sistema co-evolvono Adattata da [Bourguin & al. 2001] L ISI deve progettare il sistema perché possa evolvere sia adattabile alle nuove esigenze dell utente 45 46 Implementazione Prototipazione Il ciclo di vita a stella Analisi del Task/ Analisi Funzionale Valutazione di Usabilità Computazionale e di Realizzabilità Uso & Manutenzione Adattato da Hartson & Hix [HH93] in [BBM99b] Specifica dei Requisiti Progetto Concettuale Formale Fisico 47 La progettazione iterativa Il ciclo di vita a stella incoraggia l iterazione La valutazione è il punto centrale: è l attività rilevante in tutti gli stadi del ciclo di vita Supporta sia lo sviluppo top-down che quello bottom-up La progettazione è user-centered 48
In sintesi Semplici precauzioni per un miglioramento radicale Pensare all utente: ricordare che qualcuno (e in particolare qualcuno diverso dal progettista) effettivamente userà il sistema Provare i sistemi: i progettisti li trovano perfetti, ma quando li facciamo usare a qualcun altro c è sempre qualcosa che non va (valutazione continua) Coinvolgere gli utenti: ogni volta che è possibile, hanno conoscenze essenziali e trovano subito gli errori (vedi dopo siringa automatica) Iterazione: la soluzione giusta (o quasi) si raggiunge dopo un numero di iterazioni di design, rendere i prototipi preliminari poco preziosi e facili da gettar via Esempio: la siringa automatica Un primo prototipo (a sx) fu mostrato allo staff dell ospedale che notò subito il difetto principale dell interfaccia 49 (Dix et al., Interazione Uomo Macchina) 50