exam08 1 [2021] - stankin/design-part-1 GitHub Wiki

Понятие интерфейса. Человеко-машинный интерфейс.

Реферат к лекции 8 Проектирование программного продукта

Выполнил: Косилов Глеб, группа ИДБ-18-06

Проверил: Светличный Егор, группа ИДБ-18-06

❌ Зачем было создавать отдельную страницу?

Основные понятия

Интерфейс - совокупность возможностей, способов и методов взаимодействия двух систем или элементов одной системы между собой.

Человеко-машинный интерфейс (ЧМИ) - это методы и средства обеспечения непосредственного взаимодействия между оператором и технической системой, представляющих возможности оператору управлять этой системой и контролировать ее работу. К примеру, в промышленных условиях ЧМИ чаще всего реализуется с использованием операторских панелей, компьютеров и типового программного обеспечения.

Типы пользовательских интерфейсов (UI)

Когда говорят слово "интерфейс", чаще всего подразумевают именно пользовательский интерфейс; более того, именно пользовательский интерфейс на данный момент представляет наибольший интерес в текущей образовательной программе. Он предназначен для организации контакта между человеком и программно-аппаратными средствами, компонентами компьютерной системы. С его помощью пользователи взаимодействуют с операционными системами и программами, находящимися под их управлением.

Техническими средствами реализации пользовательского интерфейса (грубо говоря, hardware) чаще всего выступают такие инструменты, как:

  • Клавиатура.
  • Компьютерная мышь.
  • Джойстик.
  • Дисплей (в т.ч. и сенсорный дисплей).
  • Стилус.

При этом UI в зависимости от операционной системы может быть реализован в нескольких формах. Самый популярный – графический интерфейс, однако есть и другие виды представления UI, причем все из них являются достаточно распространенными, а не которые - даже обязательными во многих системах. Рассмотрим основные виды интерфейсов и пользовательских интерфейсов.

1. Графический интерфейс

GUI (англ. Graphical User Interface), или графический интерфейс пользователя, - система взаимодействия, предоставляющая пользователям доступ к системным объектам и инструментам управления через визуализацию информации – через графические элементы на мониторе.

Чаще всего для экранного отображения команд и результатов их выполнения используются окна. Элементы управления программами отображаются визуально внутри окон – в форме:

  • Значков.
  • Иконок.
  • Кнопок.
  • Меню.
  • Списков.
  • Полей ввода, вывода и прочих.

Управление этими элементами осуществляется с помощью технических средств реализации, указанных выше – например, с помощью мыши или сенсорного дисплея. Так как различные программы в рамках одной ОС используют идентичные визуальные элементы управления, процесс освоения новых программ для пользователей максимально упрощен - зачастую протекает на основе ранее полученного опыта.

Пример GUI, с которым мы сталкиваемся ежедневно – любой интернет-браузер, через который мы читаем новости, делаем покупки, смотрим погоду и заказываем пиццу. С его помощью мы взаимодействуем с другими сайтами – программами в интернете. Каждый сайт тоже имеет свой интерфейс, через который система взаимодействует с нами. И это тоже графический интерфейс.

2. Текстовый интерфейс

TUI (англ. Text User Interface), или текстовый интерфейс пользователя, - система взаимодействия человека и машины посредством команд и откликов с помощью набора буквенно-цифровых символов – текста.

Лучший пример TUI – командная строка. Это прямой способ диалога с ОС. Он характеризуется низкой требовательностью к ресурсам и высокой скоростью отклика. Имеет немало преимуществ перед GUI в части удобства использования, поэтому алгоритмы с текстовым интерфейсом пишутся и сегодня. Прежде всего, для профессиональных программ и оборудования с низкой производительностью. Более того, командная строка является обязательным элементом взаимодействия пользователя с ОС во многих разрабатываемых системах.

Недостаток TUI – ограниченность изобразительных средств. Его могут использовать лишь подготовленные пользователи, имеющие специальные знания. Чтобы команды работали, они должны быть введены точно и без ошибок. Для повышения юзабилити многие профессиональные программы используют интерактивные элементы, за счет которых создают более дружественную среду для работы.

3. Жестовый интерфейс

Это технология взаимодействия, использующая в качестве средств ввода устройства, которые понимают команды при помощи жестов. Главный мотив реализации такого интерфейса – уход от традиционных компьютерных меню приложений с целью повышения юзабилити и эргономичности управления.

Реализацию таких интерфейсов можно встретить в смартфонах и планшетных ПК с сенсорным экраном, в ноутбуках с тачпадами и прочих устройствах. В них реализована технология считывания координат с нескольких точек – так называемый мультитач (multitouch). Второй пример – жесты мышью/джойстиком, которые алгоритм преобразует в команды. Третий – охранные системы, которые реагируют на движение.

Жесты могут считываться в пространстве или на поверхности устройства, с помощью рук или головы, могут совершаться пультом или перчаткой – все это жестовый интерфейс. Он бывает контактным (тактильным) и бесконтактным. Он сложен в реализации, но легок в использовании и интуитивно понятен пользователям.

4. Голосовой интерфейс

Это средство бесконтактного взаимодействия человека с машиной, где инструментом для ввода выступает микрофон и программа распознавания голосовых сообщений. Раньше это было чем-то из разряда научной фантастики. Сегодня голосовой интерфейс можно встретить в поисковиках, приложениях на смартфонах, мобильных виртуальных помощниках. «Окей, Гугл», «Alexa» от Амазон – все из этой оперы.

Но это хорошие примеры. На самом деле, реализация голосового интерфейса связана с определенными сложностями. Люди не привыкли терпеть «машину, которая не понимает». Поэтому любое устройство или программа с голосовым интерфейсом должна работать безупречно. При реализации этой технологии должны учитываться когнитивная модель целевой аудитории, решаемые задачи, процессы, которые нужно автоматизировать.

5. Программный интерфейс приложения

API (англ. Application Programming Interface), или программный интерфейс приложения - инструменты взаимодействия компьютерных программ между собой. Функции и структуры программных объектов прописаны специальными алгоритмами.

API это некий программный компонент, который помогает разработчикам вставлять вызовы исполняемых кодов одних программ в коды других объектов. Такая технология позволяет взаимодействовать программам, созданным разными разработчиками. Общий стандарт API помогает алгоритмам, написанным на разных языках программирования, обмениваться сообщениями, командами, иными сигналами. Это может происходить как в пределах одного ПК, так и в рамках компьютерной сети.

Часто выполнены как отдельная библиотека данных ОС, используются в интернет-протоколах, в описании структур приложений. API описывает абстракцию функциональности программных объектов и по модели реализации является аналогом протокола.

6. Интерфейс программ с машинами

Взаимодействие между программами и компьютерами, оборудованием и другими машинами реализовано с помощью операционных систем. Они контролируют работу исполняемых кодов программ и драйверов, передавая команды центральному процессору машин.

Рассмотрим привычный всем смартфон. На него установлено множество приложений – мессенджеры, игры, почта, погода и масса других. Все они взаимодействуют с телефоном через операционную систему – Android, iOS или другие ОС. Не было бы операционной системы – приложение не получилось бы установить на гаджет, так как именно операционная система является "посредником" в обмене данных между программами и "железом" устройства.

7. Аппаратный интерфейс

Взаимодействие машин, компьютеров, оборудования и их компонентов обеспечивает интерфейс аппаратных средств. Он реализован с помощью кабелей, проводов, разъемов, шин и прочих контактных технических портов.

Основные компьютерные устройства и их компоненты подключаются к ПК через определенные интерфейсы: монитор, мышка, клавиатура, наушники и прочие устройства. Не менее широкое применение находят инструменты бесконтактной коммуникации, такие как Wi-Fi или Bluetooth. Часто их совмещают с контактными. Например, беспроводные компьютерные мыши, принимающий модуль которых подключается через USB. Очевидно, Wi-Fi и Bluetooth тоже попадают под определение аппаратного интерфейса.

Человеко-компьютерный интерфейс

Человеко-компьютерный интерфейс - система, предназначенная для построения взаимодействия - обмена информацией - пользователя (человека) с компьютером (его аппаратной частью).

Информационный поток между человеком и компьютером определяется как цикл взаимодействия. Цикл взаимодействия имеет несколько аспектов, в том числе:

1. Визуальное взаимодействие

Визуальное взаимодействие человека с компьютером, вероятно, является наиболее распространенной областью в исследованиях взаимодействия человека с компьютером (HCI).

2. На основе звука

Взаимодействие компьютера и человека на основе звука - еще одна важная область в системах HCI. Эта область имеет дело с информацией, полученной с помощью различных звуковых сигналов.

3. Среда задачи

Условия и цели, поставленные перед пользователем. Машинная среда : среда, к которой подключен компьютер, например, портативный компьютер в комнате общежития студента колледжа.

4. Области интерфейса

Неперекрывающиеся области включают процессы человека и компьютера, не связанные с их взаимодействием. Между тем перекрывающиеся области касаются только процессов, относящихся к их взаимодействию.

5. Входной поток

Поток информации, который начинается в среде задач, когда у пользователя есть задача, которая требует использования своего компьютера.

6. Выход

Поток информации, исходящий из машинной среды.

7. Обратная связь

Проходит через интерфейс, который оценивает, модерирует и подтверждает процессы, когда они передаются от человека через интерфейс к компьютеру и обратно.

8. Подгонка

Это соответствие между дизайном компьютера, пользователем и задачей по оптимизации человеческих ресурсов, необходимых для выполнения задачи.

Вывод

Для того, чтобы человек мог пользоваться программным продуктом, программа должна выполнять не только свои прямые функции, но так же должна обладать интерфейсом для беспрепятственного ее использования. Интерфейс между людьми и компьютерами имеет решающее значение для облегчения этого взаимодействия.

Перечисленные выше виды интерфейсов позволяют людям взаимодействовать с машинами, компьютерами, информационными системами или программными средствами. Без графического или, на худой конец, командного интерфейса это было бы невозможно, поскольку как такового прямого взаимодействия человека с аппаратной частью машины нет.

Список литературы

Что изменено в этой версии реферата?

Исправлены многие определения. Немного изменена структура и оформление реферата. Добавлено несколько примеров к приведенным определениям.