Riassunto esame Psicologia cognitiva ed ergonomia, prof. Nicoletti, libro consigliato Usabilità, Nicoletti

L’usabilità

Es: se siamo interessati ad aspetti ergonomici cognitivi alla guida, sarà oggetto di interesse la rappresentazione delle informazioni sul display, dove Modelli & Progettazione dovremo verificare i simboli iconici e se sono scelti in maniera adeguata (..).

La facile usabilità di quei simboli dipende da quanto il progettista ha tenuto conto delle caratteristiche del sistema cognitivo dell’utente. Se saremo invece interessati all’ergonomia fisica, ci interesseremo alle caratteristiche fisiche dell’auto, come la distanza fra sedile e volante, dove il progettista ha tenuto conto delle misure medie dell’uomo.

Capitolo 0 introduzione

Dobbiamo fare i conti con tutta quella parte dell’ambiente che ci è circostante, dobbiamo averne la percezione, capacità di analisi, possibilità di costruircene un modello mentale e soprattutto stabilire un rapporto di interazione che sia allo stesso tempo efficace per il raggiungimento dei nostri scopi, ma anche facilmente armonioso e non frustrante. Diviene cruciale la caratteristica dell’usabilità di questi oggetti e il grado di usabilità che noi siamo capaci di riconoscere negli oggetti e nei sistemi che dobbiamo usare.

Gli oggetti e i sistemi per essere usabili devono essere progettati seguendo determinati criteri e prevedendo la presenza di specifiche caratteristiche che tengano conto di come opera il potenziale utente.

L’usabilità di un oggetto può subire un’analisi dopo che un’attenta analisi dell’incongruenza e delle criticità che ne evidenziano i limiti nell’interazione con l’utente. Una buona usabilità si ottiene attraverso una corretta progettazione, ma si può anche migliorare l’usabilità esistente attraverso un’attenta ri-progettazione, a condizione che vengano individuate le specifiche criticità contenute nell’oggetto o nel sistema.

L’analisi dell’usabilità risentirà di tre distinti approcci che hanno trovato ampie aree di sovrapposizione:

• Psicologia cognitiva;
• Ergonomia cognitiva;
• Semiotica.

Ergonomia cognitiva

L’ergonomia cognitiva ha come scopo studiare l’interazione tra le capacità cognitive di un utente e il sistema che si trova a utilizzare, con l’obiettivo di adattare i sistemi impiegati alle capacità e ai bisogni dell’utente stesso.

L’ergonomia cognitiva ha quindi la finalità di studiare l’interazione tra sistemi e utenti, spesso in contesti lavorativi che comportano del rischio non trascurabile. Gli utenti prediletti sono quindi controllori di volo, piloti addetti a sistemi complessi e altri operatori che comandano macchine complesse.

Utilizza modelli teorici e metodi empirici che combinano l’analisi dei sistemi e lo studio dei processi cognitivi degli utenti per studiare i processi cognitivi all’opera nell’interazione tra sistemi ed esperti e rendere i sistemi più adatti alle capacità e agli scopi degli utenti.

Studia il funzionamento dei diversi processi cognitivi messi in atto in contesti applicativi per raggiungere un determinato scopo. Può essere vista come l’evoluzione dell’ergonomia fisica → prende in esame i rapporti antropometrici tra l’uomo e l’ambiente circostante.

Fanno parte dell’ergonomia i modelli mentali, metafore, pianificazione, affordance.

L’usabilità analizza invece gli oggetti quotidiani in base alla trasparenza cognitiva che questi hanno per un qualsiasi utente generico e non esperto. Un oggetto o sistema sarà tanto più usabile quanto sarà comprensibile il suo funzionamento.

Il progettista dovrà prevedere la sua comprensibilità al massimo.

L’usabilità è accusata di avere un approccio riduttivo al design di sistemi interattivi in quanto premia quei sistemi che tendono a replicare le conoscenze pregresse dell’utente, riproducendo schemi già noti, impedendo l’innovazione e proporre soluzioni capaci di migliorare l’esperienza dell’utente.

In secondo luogo, esclude dall’analisi tutto ciò che non è funzionale al sistema interattivo stesso, senza tenere conto anche di fattori come apprezzamento soggettivo e il piacere d’uso che invece sono molto importanti.

Norman e Ortony si interessano alle emozioni viscerali, che si basano sulla percezione e insorgono in maniera immediata, il piano comportamentale, ossia delle abitudini, delle attese e dei modelli mentali che l’utente adotta nelle azioni, il piano riflessivo, valutazione critica di un sistema attraverso le conoscenze esterne.

Domanda posta dall’usabilità

Domanda posta dall’usabilità: “cosa rende un sistema facile da usare?” → studiare il piacere d’uso associato al sistema e più in generale migliorare l’esperienza dell’utente, in quanto l’usabilità è una precondizione per ottenere il piacere d’uso.

Per quanto riguarda questo aspetto, le impressioni e il piacere dell’utente sono molto importanti e influenza in buona parte la valutazione di un oggetto/servizio.

Esempio: esperienza d’uso di uno dei più famosi siti web per la prenotazione di alberghi: booking.com. Dal punto di vista dell’usabilità, questo sito non è certamente un buon esempio di navigazione → le pagine sono troppo piene di informazioni e la navigazione risulta complessa, nonostante ciò il sito risulta abbastanza flessibile quanto ai parametri di ricerca di cui dispone l’utente e permette di raggiungere senza troppi problemi l’obiettivo principale per il quale è concepito.

Il problema di questo sito è che l’utente prova una continua sensazione di urgenza e pressione temporale che non sono dovute al cattivo design o all’interfaccia, ma a ciò che il sito comunica all’utente. Pur non influendo direttamente sull’usabilità del sito, deteriorano il suo piacere d’uso e l’esperienza dell’utente cambia radicalmente.

Dall’esperienza di prenotazione di un viaggio, esperienza positiva, si passa all’acquisto di un prodotto con vincoli temporali simili a quelli di un’asta online e questa caratteristica cambia l’esperienza dell’utente danneggiando l’usabilità del sito. L’utente è spinto ad agire rapidamente.

La cattiva usabilità può essere lavorando sugli elementi che influiscono sull’esperienza dell’utente.

Altro esempio: pagina di errore 404 che appare quando si naviga sul web. Sono pagine non più disponibili ma non sono un buon esempio di usabilità per un sito → fallimento del programma d’azione. Frustrazione → possibilità risolutiva: mostrare una pagina dal design curato nella quale ci si scusa con l’utente, in questo modo egli ha almeno il piacere di avere trovato una pagina e un messaggio altrimenti invisibili, per aumentare l’utilità della pagina si potrebbe aggiungere un link di reindirizzazione.

Questi studi hanno permesso di comprendere come funziona la mente umana e quindi come dovrebbero essere progettati i sistemi per sostenere le azioni che vengono compiute, migliorando la facilità di interazione con l’utente.

La rivoluzione cognitiva: l’uomo come risolutore di problemi [capitolo 1]

Modelli di azione e di cognizione prodotti dalla cosiddetta rivoluzione cognitiva sono all’origine degli strumenti teorici utilizzati negli studi sull’interazione uomo-computer, persona-computer. Concetti centrali per l’usabilità → modello mentale (Johnson-Laird) e pianificazione (Miller, Galanter, Pribram).

La mente viene concepita come sistema cognitivo la cui funzione è creare una rappresentazione del mondo a partire dalla quale produrre un piano d’azione.

L’azione viene studiata come processo di risoluzione dei problemi, problem solving, del quale si studiano componenti e strategie. Modello generale → dell’azione orientata ad uno scopo, utilizzato da gran parte delle ricerche nel campo delle scienze cognitive applicate allo studio dell’interazione persona-computer.

Le ricerche sul problem solving si sono sviluppate in risposta al paradigma comportamentista, il quale giudicava inconsistenti le ricerche mentaliste interessate alla previsione, previsione e strutturazione dell’esperienza e si concentrata sui riflessi incondizionati che si manifestano nel sistema nervoso centrale come reazione automatica e incontrollata agli stimoli ambientali.

I riflessi potevano quindi essere manipolati attraverso la costruzione di un ambiente adeguato e il comportamentismo si limitava a catalogare gli stimoli in funzione della risposta che producevano nel soggetto, considerando la mente una molla pronta ad agire.

Gli autori della rivoluzione cognitiva al contrario si concentravano su ciò che precedeva l’azione materiale. L’azione osservabile viene tenuta in considerazione come accesso alle rappresentazioni interne adottate dai soggetti come guida all’azione.

Descrivere gli elementi e i meccanismi fondamentali dell’azione umana. Concepiva la mente come insieme di rappresentazioni.

L’analisi di questi modelli permette di esaminare gli aspetti dell’azione che sono più pertinenti per la teoria cognitiva all’interno della quale l’usabilità si è sviluppata.

Il modello TOTE - Miller, Galanter e Pribram

L’idea centrale è che lo schema stimolo risposta del comportamentismo sia limitato e si preoccupa di capire come veramente si caratterizza uno stimolo definendo una nuova prospettiva, è esclusivamente legato agli stimoli che attivano le risposte dell’organismo.

Al modello vengono posti interrogativi come: come si caratterizza uno stimolo? Cosa ci permette di affermare che uno stimolo è effettivamente trattato come tale da un organismo? etc.

L’alternativa proposta da Miller consiste nel sostituire lo schema di stimolo-risposta su cui si fonda il circuito dell’arco riflesso con un modello TOTE, movimento intenzionale, costituito da due parti principali: Test-Operate-Test-Exit.

• 1) Un sistema centrale che testa le condizioni che devono essere soddisfatte per raggiungere uno scopo.
• 2) Un meccanismo di controllo a feedback che valuta se l’azione messa in atto ha raggiunto o meno le finalità per la quale era stata eseguita.

Esempio: ho una pentola d’acqua fredda e voglio ottenere dell’acqua bollente. La prima cosa che faccio è constatare che l’acqua che ho non è bollente come vorrei (test), poi accendo un fornello per riscaldarla (operate). Dopo alcuni minuti verifico di nuovo (test): se l’acqua sta bollendo avrò raggiunto il mio obiettivo (exit), altrimenti ricomincio la fase di test operate.

All’interno del TOTE stimoli e risposte non sono più concepiti come elementi successivi e strutturalmente separati di un’unità di azione, ma si ritrovano ad essere uniti in cicli di feedback in cui le operazioni diventano stimoli per nuovi test che a loro volta possano produrre nuove risposte.

Lo stimolo-informazione è trattato come una fonte d’informazione, circa lo scarto che esiste tra lo stato attuale del sistema e lo stato in cui la risposta dovrà cessare di essere emessa in quanto la condizione desiderata sarà raggiunta.

Lo stimolo innesco non è più considerato per la produzione di una risposta automatica ma diventa un movimento intenzionale. Esso viene elaborato per determinare lo scarto tra lo stato dell’ambiente e lo stato desiderato al fine di pianificare un’azione.

In sintesi il nuovo schema sarà:

• a) Abbandono del singolo stimolo come unità d’analisi elementare in favore di processi più ampi, i cicli di feedback.
• b) La sostituzione della risposta automatica, riflesso, con un’unità di pianificazione che segue un’intenzione, il piano.
• c) Lo spostamento del fulcro dell’azione sul sistema centrale che non riceve più gli stimoli passivamente, ma li elabora attivamente ai fini di pianificare l’azione.

Gli studiosi, Miller, Galanter e Pribram, hanno cercato di estendere il modello a ogni compito che implichi la ricerca di una soluzione a un problema ben definito, che presenti quindi uno stato iniziale, uno stato finale desiderato e una serie di azioni possibili per passare da uno stato all’altro.

Date queste condizioni si ritiene che il soggetto alterni una fase di test a una fase operativa finché il risultato ottenuto non sia in grado di superare il test → si tratta di un’idea di problem solving ancora embrionale.

Con gli studi di Newell e Simon il problem solving entrerà di diritto negli studi sulla cognizione umana e si ricomincerà a ipotizzare l’identità tra cervello umano e calcolatore elettronico propria del paradigma dell’intelligenza artificiale.

--- euristica: strategia generale per risolvere problemi specifici ---

Il General Problem Solver (GPS) macchine intelligenti

Teorizzato da Newell e Simon → macchina ritenuta capace di gestire ogni genere di problema.

Il GPS è un programma informatico di risoluzione dei problemi che agisce scomponendo i problemi in oggetti, input, cui applicare degli operatori, per produrre altri oggetti, output. L’utente definisce gli oggetti che compongono il problema, lo scopo dell’azione e le operazioni di trasformazione che possono essere eseguite sugli oggetti.

Il GPS agisce applicando agli oggetti le operazioni di trasformazione definite e testando se in questo modo lo stato dell’oggetto si avvicina all’obiettivo dell’azione.

Le due azioni principali dei GPS quindi sono:

• 1) Trovare un oggetto con una data proprietà.
• 2) Trasformare un oggetto in un altro in modo tale che vi si possa applicare un certo operatore.

I sottoproblemi principali quindi sono di trasformazione di un oggetto in un altro e di applicazione di un operatore a un oggetto.

Alla macchina è richiesto di risolvere il problema non nella maniera più efficiente, ma secondo un principio di sufficienza, misurando la soddisfazione in base allo scarto tra scopo desiderato e quello raggiunto.

L’intuizione fondamentale del GPS è la Means-ends analysis, che punta ad analizzare e ridurre la distanza tra mondo esterno e le rappresentazioni interne definite come problem space: la rappresentazione interna dell’ambiente in relazione al problema da risolvere e alle possibilità d’azione del soggetto.

La means-ends analysis, è il suo funzionamento, classifica gli oggetti rispetto alla loro funzione e analizza contemporaneamente gli scopi, le funzioni richieste per soddisfarli e i mezzi che realizzano queste funzioni.

Quest’analisi aggiunge quindi un terzo scopo dell’azione, oltre a trasformazione e applicazione: riduzione della differenza tra un oggetto dato e quello desiderato (end), attraverso l’applicazione di quegli operatori (means) che svolgono una funzione direttamente o indirettamente utile al raggiungimento dello scopo.

Esempio: azione accompagnare il figlio a scuola secondo il sistema GPS.

• I. Trova il modo per trasformare l’espressione a, mio figlio è a casa, nell’espressione b, mio figlio è a scuola.
• II. Riduci la differenza d, distanza, tra le espressioni a e b.
• III. Applica l’operazione q, ad es. accompagnare in macchina, all’espressione a.

Nel caso in cui l’operatore scelto q non possa essere usato, ad es. la macchina è rotta, posso scegliere se cambiare operatore o cercare di risolvere il problema con lo stesso operatore.

Il GPS fu accusato di non avere realmente una generica applicabilità e questa critica decretò il fallimento dei programmi generalisti di intelligenza artificiale, definendo la logica e gli scacchi come problemi giocattolo (toy problems) se confrontati con i problemi ordinari dell’uomo.

Il GPS poteva trattare solo problemi logico-matematici → ovviamente però molti problemi con i quali l’uomo si confronta non sono facilmente esprimibili in forma logico-simbolica.

Il modello GPS sopravvive comunque nelle sue componenti generali, planning, rappresentazione interna e misura dello scarto tramite means-ends analysis.

Vi fu un cambio di orizzonte nella disciplina, che da allora si concentrò sullo studio esclusivo dei sistemi esperti/specifici, delle competenze, dei meccanismi e delle strategie implicate nella risoluzione di problemi specifici che richiedono conoscenze specifiche.

Una definizione di questo nuovo modo di intendere il problem solving è data da Newell che definì la nuova teoria, Big Switch Theory, secondo la quale gli esseri umani disporrebbero di un gran numero di esperti intercambiabili (switch) a seconda del problema da risolvere.

Il concetto di Script ipotizza l’esistenza di insiemi strutturati di conoscenze specifiche che influiscono sulle disposizioni e sulle attese che i soggetti hanno in relazione a un certo ambito d’azione.

I precedenti modelli hanno in comune un’unità di pianificazione centrale, degli operatori finalizzati alla scomposizione di problemi in sottoproblemi da reintegrare nel problema principale, un sistema di traduzione di dati in entrata, stimoli, in linguaggio macchina. Si vuole costruire un calcolatore intelligente seguendo una supposta architettura umana, partendo dall’identità tra il cervello umano e computer alla base della rivoluzione cognitivista.

Il modello GOMS

Il corrispondente del GPS trasferito sull’analisi dell’interazione persona-computer è il GOMS (Goals Operators Methods Selection rules) che serve a giudicare la complessità di un programma d’azione attraverso l’attribuzione di un valore temporale alle mosse, fisiche e cognitive, che ne costituiscono l’esecuzione.

Come il TOTE e il GPS, il GOMS è un sistema per valutare i processi di gestione delle info. Newell il suo principale autore-ideatore.

In sintesi. Il GOMS è formato da queste componenti principali:

• 1) Goal: struttura simbolica che definisce uno stato di cose da raggiungere e determina un set di metodi possibili attraverso i quali può essere raggiunto.
• 2) Operator: un atto percettivo, motorio, cognitivo fondamentale la cui esecuzione è necessaria per modificare l’ambiente o