Squidy : a zoomable design environment for natural user interfaces

Abstract

Die heutige Interaktion zwischen Mensch und Computer unterscheidet sich nicht signifikant von der Interaktion, die in den 80er Jahren durch die frühen "Personal Computer" zur Verfügung gestellt wurden. Daher sind Tastatur und Maus noch immer vorherrschend in den derzeit auf dem Verbrauchermarkt verfügbaren Standard Computer Produkten. Dennoch zeigt die beliebte und von Nintendo produzierte Spielekonsole Wii, dass Ganzkörper-Eingabetechniken (z.B. Gesten) möglich sind und auf der ganzen Welt von eingefleischten Spielern wie auch gelegentlichen Spielern angenommen wurden. Dieses Beispiel verdeutlicht die Machbarkeit von neuen und post-WIMP Interaktionstechniken und zeichnet sich durch die Eigenschaften "einfach zu bedienen" (easy to use), "leicht zu merken" (easy to remember) und nicht zuletzt "Spaß an der Bedienung" (enjoyable) aus.Im nächsten Abschnitt werden Interaktionstechniken von Benutzerschnittstellen entlang ihrer Historie erläutert. Dadurch kann der Leser sich einen Überblick über konventionelle Benutzeroberflächen verschaffen, wie z.B. das erste "Command-Line Interface", die grafische Benutzeroberfläche, und neuartige Schnittstellen die den Konzepten der "natürlichen Benutzeroberfläche" unterliegen. Solch natürliche Benutzeroberflächen bieten völlig neue Möglichkeiten die Mensch-Computer-Interaktion mit weiteren Geräten über Tastatur und Maus hinaus anzureichern. Dennoch werden Interaction Designer von aktuellen Toolkits und Frameworks hierin unzulänglich unterstützt, obwohl das Bewusstsein und die Notwendigkeit für eine natürlichere Interaktion besteht. Der Kernpunkt dieser Arbeit bildet die Entwicklung von Konzepten für die Design-Umgebung Squidy. Diese Konzepte sollen Interaction Designer bei der Entwicklung von natürlichen Interaktionstechniken besser unterstützen. Es werden elf Kriterien ausgearbeitet die Bedürfnisse und Anforderungen solcher Anwender aufzeigen. Außerdem können diese Kriterien verwendet werden, um Werkzeuge für die Entwicklung von Interaktionstechniken gegenüberzustellen und zu vergleichen. Im Gegensatz zu den bestehenden Frameworks und Toolkits, die lediglich Interaction Designern Hilfe leisten, bietet Squidy eine einzige Benutzeroberfläche für alle in den interdisziplinären Prozess des Interaction Design involvierten Benutzer. Das Ziel eines Interaction Designers ist es Interaktionstechniken zu schaffen, welche Endnutzern ein bessere und angenehmere Interaktion mit Computern ermöglichen. Diese Endnutzer bilden zusammen mit den Interaction Designern und den Interaction Entwicklern eine wichtige Benutzergruppe und werden deshalb in der Interaktionsbibliothek Squidy berücksichtigt. Ein Interaction Entwickler ist verantwortlich für die Integration von Gerätetreibern und die Entwicklung von neuartigen Filtertechniken. Die Interaktionsbibliothek Squidy stellt sich den Herausforderungen an ein Interaktion Design Toolkit sowie den heterogenen Gruppen von Benutzern dadurch, dass verschiedene Benutzerschnittstellen-Konzepte und Software Engineering Patterns entwickelt und implementiert werden. Ein wichtiger Aspekt in Squidy ist die Möglichkeit Interaktionstechniken visuell zu definieren. Dies wird durch eine visuelle Programmiersprache in Kombination mit Datenflussprogrammierung realisiert. Somit kann Squidy in die Gruppe der Dataflow Visual Programming Languages kategorisiert werden. Benutzer mit wenig oder gar keiner Programmiererfahrung werden von einer visuellen Programmiersprache besser unterstützt. Darüber hinaus ermöglicht die Datenflussprogrammierung die Nutzung des "Pipe-and-Filter" Software-Design-Patterns und bietet den Nutzern von Squidy eine einfache Datenfluss-Metapher. Des Weiteren basiert Squidy auf dem Konzept des semantischen Zoom, wobei Details erst auf Nachfrage des Benutzers dargestellt werden und dieser nicht mit unwichtigen Informationen überfordert wird. Aufgrund dessen ist die Einstiegshürde für Anfänger geringer. Dennoch können mit Squidy sehr anspruchsvolle Interaktionstechniken entwickelt werden und es werden somit auch erfahrenere Interaction Designer unterstützt. Eine homogene Design-Umgebung für alle Benutzer fördert deren Wissens- und Kompetenzaufbau, da diese nicht zwischen mehreren Anwendungen wechseln müssen und dadurch auf ihren bereits gewonnenen Erfahrungen aufbauen können. Des Weiteren stellt Squidy einen interaktiven Modus zur Verfügung und erleichtert hiermit den iterativen Prozess des Interaction Design. Mit diesem können zur Laufzeit Anpassungen an den Eigenschaften von Input/Output-Geräten und Filtern einer Interaktionstechnik vorgenommen werden und sind dabei unverzüglich in der Interaktion spürbar. So können Interaction Designer sofort die Ursache und Wirkung der veränderten Eigenschaft nachvollziehen. Darüber hinaus sind Anwender in der Lage, schnell Filtertechniken einer Interaktionstechnik an- und ausschalten, um verschiedene Ansätze zu testen und zu evaluieren. Dieses rasche Prototyping kann sehr häufig zu Fehlern in der Interaktionstechnik führen, deshalb assistiert Squidy den Benutzern mit einer visuellen Debugansicht, welche Einblicke in den aktuellen Datenfluss ermöglicht. Darüber hinaus benachrichtigt ein visueller Leuchteffekt den Benutzer über den Status von Nodes und Pipes (z.B. ein rot leuchtender Hintergrund deutet auf einen Fehler hin). Squidy bietet die Möglichkeit neue Filtertechniken innerhalb der Design-Umgebung zu entwickeln, wodurch Benutzer nicht gezwungen sind zwischen verschiedenen IDEs2 zu wechseln. Weiterhin ermöglicht die Interaktionsbibliothek umfangreiche Interaktionstechniken in kleinere Kompositionen aufzuteilen, isoliert zu behandeln und gelöste Teilprobleme am Ende zu einer hierarchischen Pipeline zusammenzufügen. Hierbei bekräftigt die Erkenntnis, dass eine Aufteilung eines komplexen Problems in kleinere Teilprobleme, aus Sicht der Lern- und Gedächtnispsychologie, positive Auswirkungen auf das Result haben kann. Während der Entwicklung von Squidy wurden regelmäßig potentielle Anwender befragt, um Designfehler zu identifizieren und diesen vorzubeugen. Zusätzlich dazu wurde eine Fokus-Gruppe durchgeführt. Die 10 Teilnehmer der Fokus-Gruppe, alle mit einem Hintergrund in Interaction Design, gaben in einem Diskurs Ratschläge für das Design der Benutzerschnittstelle von Squidy. Des Weiteren wurde die Bedienfreundlichkeit der Interaktionsbibliothek Squidy in einer formativen Evaluationsstudie gemessen. Diese Studie wurde mit 10 Teilnehmern in einem Ein-Tages-Workshop durchgeführt. Die Teilnehmer mussten vordefinierte Aufgaben mit steigender Schwierigkeit lösen. Die qualitativen und quantitativen Ergebnisse sowie die Aufgaben der Evaluation werden in dieser Arbeit vorgestellt (z.B. gemessene verbrauchte Zeit für eine Aufgabe, Fragebögen und Interviews). Ferner wird die Anwendbarkeit der Interaktionsbibliothek Squidy anhand einer implementierten Interaktionstechnik zur Steuerung von Microsoft PowerPoint exemplarisch demonstriert. Diese Arbeit schließt mit einem Ausblick auf Verbesserungen sowie der Übertragbarkeit der in Squidy implementierten Konzepte in eine andere Domäne ab. Der Inhalt der zukünftigen Arbeit besteht aus den Ergebnissen der formativen Evaluationsstudie, welche die Benutzerfreundlichkeit von Squidy verbessern können. Die in Squidy implementierten Konzepte werden beispielhaft auf die Domäne der Datenbanken und Informationssysteme übertragen. Hierbei sollen Anwender während der Beschreibung von Relationaler Algebra visuell unterstützt werden.