Nghiên cứu sự tương tác giữa người và máy (Các vấn đề hiện đại của Kỹ thuật máy tính)

Muc luc LỜI CẢM ƠN ..................................................................................................................................... 2 1. Phần mở đầu ................................................................................................................................ 4 1.1. Lý do chọn đề tài ................................................................................................................... 4 1.2. Mục đích và ý nghĩa của đề tài ............................................................................................... 4 2. Phần nội dung .............................................................................................................................. 4 2.1. Định nghĩa và khái niệm ........................................................................................................ 4 2.2 Các thành phần cơ bản của HCI ............................................................................................ 5 2.3 Kiến trúc của 1 hệ thống HCI ................................................................................................ 7 2.4 Quy trình phát triển của HCI ................................................................................................ 8 2.5 Quá trình thiết kế của HCI .................................................................................................. 10 2.6 Các mô hình tương tác ........................................................................................................ 11 3. MỘT SỐ ĐÁNH GIÁ VÀ TÍNH ỨNG DỤNG CỦA HUMANCOMPUTER INTERACTION(HCI) 13 3.1 Tầm quan trọng của HCI .................................................................................................... 13 3.2 Ý nghĩa và tính ứng dụng của HCI. ...................................................................................... 14 4. KẾT LUẬN................................................................................................................................ 16 5. TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................................... 16

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

TIỂU LUẬN CUỐI KỲ MÔN CÁC VẤN ĐỀ CỦA NGÀNH KỸ THUẬT MÁY TÍNH

ĐỂ TÀI: NGHIÊN CỨU SỰ TƯƠNG TÁC GIỮA NGƯỜI VÀ MÁY

HUMAN-COMPUTER INTERACTION(HCI)

Giảng viên đánh giá: TS.Hoàng Gia Hưng Sinh viên: Nguyễn Quốc Hải

Đăng

Mã sinh viên: 20020317 Lớp: K65-K

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên, em gửi lời cảm ơn chân thành đến Trường Đại học Công Nghệ - ĐHQGHN

đã đưa môn học “Các vấn đề hiện đại của Kỹ thuật máy tính” vào chương trình giảng dạy Đặc

biệt em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến giảng viên bộ môn – TS Hoàng Gia Hưng, thầy Hiếu

và thầy Mạnh đã dạy dỗ, truyền đạt những kiến thức quý báu cho chúng em trong suốt thời gian học tập vừa qua Trong thời gian tham gia lớp học, em đã có thêm cho mình nhiều kiến thức bổ ích, đảm bảo cung cấp đầy đủ kiến thức, gắn liền với thức tế và là hành trang quan trọng cho chúng em khi làm việc Xin gửi lời tri ân nhất của em đối với những điều mà thầy cô đã dành cho sinh viên chúng em

Mặc dù đã cố gắng hoàn thành bài tiểu luận với tất cả nỗ lực và cố gắng của bản thân, nhưng do hạn chế về kiến thức và kinh nghiệm thực tiễn cũng như sự giới hạn về thời gian, bài tiểu luận của em không tránh khỏi những thiếu sót cả về nội dung và hình thức Em rất mong nhận được sự chỉ bảo và góp ý của các thầy cô để giúp cho bài tiểu luận của em thêm hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

Mục lục

LỜI CẢM ƠN 2

1 Phần mở đầu 4

1.1 Lý do chọn đề tài 4

1.2 Mục đích và ý nghĩa của đề tài 4

2 Phần nội dung 4

2.1 Định nghĩa và khái niệm 4

2.2 Các thành phần cơ bản của HCI 5

2.3 Kiến trúc của 1 hệ thống HCI 7

2.4 Quy trình phát triển của HCI 8

2.5 Quá trình thiết kế của HCI 10

2.6 Các mô hình tương tác 11

3 MỘT SỐ ĐÁNH GIÁ VÀ TÍNH ỨNG DỤNG CỦA HUMAN-COMPUTER INTERACTION(HCI) 13 3.1 Tầm quan trọng của HCI 13

3.2 Ý nghĩa và tính ứng dụng của HCI 14

4 KẾT LUẬN 16

5 TÀI LIỆU THAM KHẢO 16

1 Phần mở đầu

1.1 Lý do chọn đề tài

Sự xuất hiện của HCI bắt đầu từ những năm 1980, khi máy tính cá nhân đang

phát triển Đó là thời điểm máy tính bàn bắt đầu xuất hiện trong các hộ gia đình

và văn phòng công ty Hành trình của HCI bắt đầu với trò chơi điện tử, bộ xử lý văn bản và các đơn vị số

Tuy nhiên, với sự ra đời của Internet và sự bùng nổ của các công nghệ di động

và đa dạng như dựa trên giọng nói và IoT , điện toán đám mây đã trở nên có mặt khắp nơi Năng lực công nghệ còn dẫn đến sự phát triển trong tương tác của người dùng Do đó, nhu cầu phát triển một công cụ có thể làm cho những tương tác giữa người và máy trở nên giống con người hơn đã tăng lên đáng kể Điều này đã xác lập HCI như một công nghệ, đưa các lĩnh vực khác nhau như kỹ thuật nhận thức, ngôn ngữ học, khoa học thần kinh và các lĩnh vực khác vào lĩnh vực của nó

1.2 Mục đích và ý nghĩa của đề tài

- Nắm bắt được HCI là gì?

- Hiểu được kiến trúc của một hệ thống HCI

2 Phần nội dung

2.1 Định nghĩa và khái niệm

- HCI hay còn có tên đầy đủ là Human-Computer Interaction không có 1 định nghĩa chính xác,Định nghĩa thứ nhất do Backer va Buxton nêu ra năm 1987: ”Tương tác người-máy là tập các quá trình, đối thoại và các hành động, qua đó người dùng sử dụng và tương tác với máy tính.”

- Ngày nay, HCI tập trung vào việc thiết kế, triển khai và đánh giá các giao diện

tương tác nhằm nâng cao trải nghiệm người dùng khi sử dụng các thiết bị máy tính Điều này bao gồm thiết kế giao diện người dùng , thiết kế lấy người dùng

làm trung tâm và thiết kế trải nghiệm người dùng

Hình 1: Tương tác giữa người và máy

2.2 Các thành phần cơ bản của HCI

Hình 2: Các thành phần của HCI

 Người dùng, không còn nghi ngờ gì nữa, đóng vai trò quan trọng nhất trong việc thiết kế bất kỳ công nghệ nào Vì mục đích chính của những công nghệ này là cải thiện cuộc sống của con người nên các nhà nghiên cứu dành khá nhiều thời gian để tìm hiểu nhu cầu và mong đợi của mục tiêu Các quy trình như nghiên cứu người dùng giúp khám phá các chi tiết quan trọng về thành phần người dùng của HCI Hiểu được nhu cầu của người dùng giúp tạo ra thiết

kế lấy người dùng làm trung tâm, đảm bảo tính hữu ích và khả năng sử dụng

 Nhiệm vụ:

 Cùng với nhu cầu của người dùng, điều quan trọng là phải xem xét các tác vụ

mà người dùng thông thường sẽ thực hiện khi sử dụng giao diện Đây là lúc các

kỹ thuật như phân tích nhiệm vụ trở nên hữu ích, nơi các nhà thiết kế bắt đầu tưởng tượng để hiểu quá trình của người dùng Sau đó, thiết kế giao diện người dùng sẽ trở nên cụ thể và dễ hình dung hơn

 Công cụ:

 Không có công nghệ, tạo tác hoặc giao diện nào có thể được tạo ra nếu không

có các công cụ thích hợp Thiết kế của công nghệ HCI hiện đại cần một số công cụ nhất định để thu thập dữ liệu, tiến hành phân tích, tạo nguyên mẫu và đánh giá thiết kế Một số công cụ UI/UX sẽ rất có ích trong quá trình này và giúp tạo ra các thiết kế hiệu quả Cần lưu ý rằng bất kỳ công nghệ hoặc giao diện nào cũng đều trải qua quá trình thiết kế lặp đi lặp lại, điều đó có nghĩa là các công cụ cần phải đủ mạnh mẽ và linh hoạt để cho phép quá trình này

 Giao diện:

 Giao diện người-máy tính là một thành phần quan trọng khác của HCI Chính giao diện cung cấp sự tương tác của người dùng, giúp người dùng điều hướng thiết kế một cách hữu ích và hiệu quả khi họ cố gắng hoàn thành mục tiêu của mình Điều quan trọng là giao diện máy tính phải thông minh và đơn giản Cho

dù đó là thiết bị bên ngoài được gắn vào hệ thống HCI hay giao diện tích hợp, khả năng chi trả và hạn chế của thiết kế phải được truyền tải rõ ràng

Hình 3: Hình ảnh về giao diện người dùng

 Bối cảnh

 Các nhà nghiên cứu người dùng rất chú trọng đến việc quan sát người dùng trong bối cảnh của họ khi họ tương tác với công nghệ Ví dụ: mọi người có thể

sử dụng thiết bị di động khi ngồi trên ghế dài hoặc đi tàu điện ngầm – bối cảnh

sẽ thay đổi cách họ tương tác với công nghệ Với sự trợ giúp của các kỹ thuật như điều tra và phỏng vấn, các nhà thiết kế có thể hiểu được cảm xúc và hành

vi của con người một cách tốt hơn Khi xét đến bối cảnh, HCI xem xét tất cả các yếu tố tập thể và cá nhân có thể tác động đến mức độ và loại hình tương tác với công nghệ

2.3 Kiến trúc của 1 hệ thống HCI

HCI bao gồm ba thành phần chính: người dùng, máy tính và tương tác, chỉ ra cách chúng làm việc cùng nhau để đạt được mục tiêu Hình dưới cho thấy ba thành phần chính của tương tác máy tính của con người

a) Người dùng

Phân tích người dùng là một phần quan trọng của hệ thống lấy người dùng làm trung tâm thiết kế Chúng có thể thay đổi dựa trên mục đích và nhiệm vụ họ có trong hệ thống Sự khác biệt đặc tính của người dùng phụ thuộc vào nhiệm vụ trên và mục đích với kinh nghiệm của họ về nó Danino (2001) đã nêu rằng người

sử dụng HCI là bất cứ ai sử dụng công nghệ để cố gắng hoàn thành công việc

b) Máy tính

Danino (2001) tuyên bố rằng máy tính trong HCI biểu thị bất kỳ công nghệ bao gồm từ máy tính để bàn đến hệ thống máy tính tổng hợp; thậm chí một hệ thống nhúng hoặc một công cụ xử lý thông tin có thể được xem như "máy tính" Máy tính là một thiết bị được sử dụng chung mục đích và nó thực hiện số học và logic hoạt động có sự trợ giúp của con người Cách thức tương tác với máy tính không

bị giới hạn bởi hình dạng truyền thống của máy tính vì công nghệ vô cùng phát triển Nhưng tương tác máy tính của con người chỉ tập trung trên các giao diện liên quan đến con người và máy móc

c) Sự tương tác

Thành phần chính trong hệ thống HCI là tương tác giữa con người và máy móc Bình thường con người tương tác với người khác thông qua lời nói Đồng thời

họ có thể biểu hiện thêm bằng cử chỉ, cảm xúc và biểu cảm nhất định Các thuộc tính mà không nhận thức được bởi hệ thống máy tính đối với người dùng phải được xem xét cẩn thận, bởi vì con người luôn có xu hướng phản ứng trên máy tính giống như cách họ phản ứng với thế giới thực tế (Reeves & Nass, 1996)

2.4 Quy trình phát triển của HCI

Quá trình phát triển tương tác giữa máy tính và con người bao gồm mối quan hệ giữa con người, máy tính tương tác với nhau để thực hiện các nhiệm vụ khác nhau và tạo ra các báo cáo phản hồi cho người dùng theo loại thông tin được người dùng đưa vào hệ thống

Các sản phẩm của giao diện máy tính của con người được các nhà thiết kế tạo ra để con người tiêu thụ hoặc sử dụng, bao gồm những người dùng chính của giao diện để thực hiện các tác vụ đơn giản trên máy tính Điều này tập trung vào việc nghiên cứu và hiểu con người theo cách họ phản ứng với hệ thống máy tính để xử lý thông tin, giao tiếp của họ, đồng thời xác định và phát hiện các đặc điểm cũng như hành vi của con người với tư cách là người dùng xử lý thông tin, nghĩa là thông qua việc học, sự chú ý và sử dụng các

kỹ năng vận động cũng như thể hiện các kỹ thuật giải quyết vấn đề và tạo ra các mô hình khác nhau cho nghiên cứu

b) Máy tính

Máy tính được thiết kế và trang bị các thiết bị khác nhau giúp nó có khả năng tương tác với người dùng và cung cấp phản hồi mong muốn nhằm đáp ứng nhu cầu của người dùng Máy tính cho phép người dùng tương tác với các thành phần này để xây dựng công thức và cung cấp khả năng di chuyển và học tập hiệu quả Các đặc điểm và cách sử dụng của máy tính như khả năng

xử lý dữ liệu nhanh hơn, cung cấp công thức và thực hiện các lệnh và hành động lặp đi lặp lại

c) Tương tác

Sự tương tác giữa máy tính và con người là yếu tố đóng góp nhiều vào việc tạo ra đầu ra hiệu quả và chất lượng cao chứ không phải mức độ kỹ năng mà người dùng đạt được khi sử dụng máy tính, điều này có nghĩa là sự tương tác

là một quá trình hai chiều trong việc hình thành các nhiệm vụ khác nhau trong giao diện máy tính Hình 4 bên dưới minh họa quá trình phát triển giao diện tương tác giữa máy tính con người

-

Hình 4: Quy trình phát triển của HCI

2.5 Quá trình thiết kế của HCI

- Quá trình thiết kế tương tác giữa con người và máy tính bao gồm việc áp dụng

bốn phương pháp theo đề xuất của Ebert trong việc thiết kế giao diện thân thiện

và dễ sử dụng cho người dùng Các giao diện cần có phương pháp và dễ dàng tạo ra các nhiệm vụ khác nhau để mang lại kết quả như mong muốn Các phương pháp được sử dụng trong việc thiết kế giao diện người dùng máy tính như được trình bày dưới đây:

a) Phương pháp tiếp cận hình người: Phương pháp này có thể có đầu ra có

các đặc điểm giống như con người khi HCI được thiết kế dành cho người dùng trong ý tưởng của nhà thiết kế

b) Phương pháp tiếp cận nhận thức: Sử dụng phương pháp này, người thiết

kế sẽ thiết kế giao diện có khả năng hỗ trợ người dùng cuối cùng của giao diện

hệ thống máy tính và do đó rất quan tâm đến việc xem xét khả năng của con người, bộ não và sự nhận biết của giác quan trong quá trình tương tác

c) Phương pháp tiếp cận mô hình dự đoán: phương pháp này đánh giá và

phân tích trải nghiệm của người dùng liên quan đến lượng thời gian họ sẽ cần

để xây dựng và hoàn thành một cách hiệu quả một tác vụ nhất định trên máy tính Việc sử dụng Mục tiêu, Người vận hành và Phương pháp cho phép người dùng kiểm tra khả năng phù hợp của giao diện hệ thống, từ đó đo lường hiệu suất của con người trong việc tính toán lượng thời gian họ có thể thực hiện để hoàn thành các nhiệm vụ khác nhau trên giao diện máy tính

d) Phương pháp thực nghiệm: để so sánh khả năng sử dụng của các thiết kế,

phương pháp thực nghiệm được sử dụng để kiểm tra tính hiệu quả của thiết kế bằng cách đánh giá và kiểm tra các kết quả đầu ra được hiển thị bởi giao diện Hình 5 bên dưới thể hiện sự tương tác giữa con người và máy tính thông qua quá trình thiết kế tương tác giữa con người và máy tính

Hình 5: Quá trình thiết kê của HCI

2.6 Các mô hình tương tác

Tương tác là sự giao tiếp giữa người dùng và hệ thống Để có cái nhìn tổng quan, người ta hay biểu diễn dưới dạng framework (D Norman), phát triển bởi Abowd

và Beale

• Chu trình thực hiện - đánh giá

- Chu trình tương tác được phân chia thành 2 giai đoạn chính: giai đoạn thực hiện và giai đoạn đánh giá

- Các giai đoạn chính được phân chia thành các giai đoạn con:

+ Thiết lập mục đích;

+ Sắp xếp ý định;

+ Đặc tả dãy hành động;

+ Thực hiện hành động;

+ Quan sát trạng thái hệ thống;

+ Hiểu trạng thái hệ thống mục đích;

+ Đánh giá trạng thái hệ thống về các mục đích và các ý định

Hố ngăn cách trong thực hiện: là sự khác nhau giữa các ý định của người sử dụng

và các hành động mà hệ thống có thể chấp nhận được

Mô hình Framework

- Sử dụng Framework để:

+ Thiết lập mục đích (user);

+ Hình thành chủ ý;

+ Đặc tả hành động trên giao tiếp;

+ Thực hiện hành động;

+ Nhận và giải thích trạng thái của hệ thống;

+ Đánh giá trạng thái hệ thống với mục đích đặt ra

- Framework tương tác có 4 thành phần:

+ Người dùng;

+ Đầu vào;

3 MỘT SỐ ĐÁNH GIÁ VÀ TÍNH ỨNG DỤNG CỦA HUMAN-COMPUTER INTERACTION(HCI)

3.1 Tầm quan trọng của HCI

Sự tương tác giữa con người và máy tính ngày càng trở nên quan trọng trong thế giới kỹ thuật số ngày nay Trước khi các nền tảng, sản phẩm và dịch vụ kỹ thuật

số gây bão trên toàn thế giới, HCI chủ yếu tập trung vào nghiên cứu các giao diện vật lý, chẳng hạn như máy copy Tuy nhiên, khi tất cả các công nghệ bắt đầu dựa vào hệ thống máy tính chuyên dụng, HCI đã trải qua quá trình phát triển đáng kể Giờ đây, không tổ chức nào có thể nghĩ đến việc thiết kế các giao diện hữu dụng và hữu dụng mà không sử dụng các mô hình HCI CI mang đến rất nhiều yếu tố quan trọng cho quá trình thiết kế Giờ đây, khi các thiết kế ngày càng trừu tượng, tối giản và vô hình hơn, điều quan trọng là phải xem các tương tác ở đâu và chúng phục vụ mục đích gì Đây là lúc HCI cực kỳ quan trọng

a) Thấu hiểu nhu cầu của người dùng

Với ý tưởng tạo ra mối liên hệ giữa tâm trí con người và giao diện, HCI giúp phát triển giao diện não-máy tính hiệu quả Điều này có nghĩa là HCI dẫn đến thiết kế lấy người dùng làm trung tâm , trong đó ưu tiên đáp ứng nhu cầu của đối tượng mục tiêu Với sự trợ giúp của một số nguyên tắc chính, các chuyên gia HCI sẽ dễ dàng gần gũi hơn với người dùng, quan sát hoạt động của họ trong bối cảnh thế giới thực và biến tất cả những hiểu biết này trở thành một phần của quá trình thiết kế HCI giúp hiểu được nhu cầu của người dùngHCI giúp hiểu được nhu cầu của người dùng HCI giúp hiểu nhu cầu của người dùng ( Cavaon )

b) Tạo ra những tương tác có ý nghĩa

HCI là tất cả về sự tương tác giữa con người và máy tính, điều đó có nghĩa

là người dùng tập trung nhiều vào các điểm tương tác khi người dùng đang

cố gắng đạt được một mục tiêu nhất định Khi các hoạt động của người dùng được hiểu rõ ràng, việc đưa ra ý nghĩa cho giao diện người-máy tính sẽ diễn

ra một cách hợp lý Thiết kế của bất kỳ hệ thống máy tính nào đều phụ thuộc vào chất lượng giao diện của nó và mức độ hữu ích của nó đối với đối tượng mục tiêu Đây là lúc HCI có ích

c) Đóng góp vào thiết kế và nghiên cứu UX

Thật khó để tách biệt các lĩnh vực thiết kế UX và HCI Khi nghĩ về sự tương tác và làm cho giao diện người dùng trở nên đơn giản, bằng cách này hay cách khác, chúng ta đang ràng buộc tất cả với các nguyên tắc cơ bản của thiết

kế UX Tuy nhiên, bản thân thiết kế UX không bao gồm nhiều khái niệm kỹ thuật từ máy móc HCI giúp cải thiện quy trình thiết kế UX bằng cách đưa thông tin có giá trị này từ các ngành khác, chẳng hạn như khoa học máy tính

d) Khiến cho công nghệ có thể tiếp cận được

Một khía cạnh quan trọng của giao diện kỹ thuật số là khả năng tiếp cận Tuy nhiên, thật không may, điều này thường bị bỏ sót Nguyên lý chính của HCI

là quyền truy cập bình đẳng vào các nền tảng kỹ thuật số cho tất cả người dùng Do đó, khả năng truy cập giữ một vị trí quan trọng trong việc thiết kế

hệ thống máy tính Khi thiết kế công nghệ có lưu ý đến các nguyên tắc HCI, các chuyên gia luôn có thể để mắt đến khả năng tiếp cận tổng thể của sản phẩm hoặc dịch vụ của họ

3.2 Ý nghĩa và tính ứng dụng của HCI

a) Công nghệ IoT

Các thiết bị và ứng dụng IoT đã tác động đáng kể đến cuộc sống hàng ngày của chúng ta Theo báo cáo tháng 5 năm 2022 của IoT Analytics, endpoints IoT toàn cầu dự kiến sẽ đạt 14,4 tỷ vào năm 2022 và tăng lên 27 tỷ (xấp xỉ) vào năm 2025 Khi người dùng tương tác với các thiết bị như vậy, họ có xu hướng thu thập dữ liệu của họ, điều này giúp ta hiểu rõ các kiểu tương tác người dùng khác nhau Các công ty IoT có thể đưa ra các quyết định kinh doanh quan trọng mà cuối cùng có thể thúc đẩy doanh thu và lợi nhuận trong tương lai của họ Một sự phát triển gần đây trong lĩnh vực HCI đã đưa ra khái niệm ' cảm biến trước khi chạm ' thông qua điện thoại cảm ứng trước Điều này có nghĩa là điện thoại có thể phát hiện cách người dùng cầm điện thoại hoặc ngón tay nào tiếp cận màn hình trước để thao tác Khi phát hiện chuyển động tay của người dùng, thiết bị sẽ ngay lập tức dự đoán ý định của người dùng và thực hiện nhiệm vụ trước khi người dùng đưa ra bất kỳ thao tác nào Một sự phát triển khác liên quan đến HCI là ' ID giấy ' Tờ giấy hoạt động như một màn hình cảm ứng, cảm nhận môi trường, phát hiện cử chỉ và kết nối với các thiết bị IoT khác Về cơ bản, nó số hóa giấy và thực hiện các tác

vụ dựa trên cử chỉ bằng cách tập trung vào sự tương tác giữa người và máy

b) Đóng góp vào thiết kế và nghiên cứu UX

Eye-tracking là việc phát hiện nơi một người đang nhìn dựa trên điểm nhìn Các thiết bị theo dõi mắt sử dụng camera để ghi lại ánh nhìn của người dùng