Computación Usable: Diseño de Interfaces Humano- Computadora

Computación Usable: Diseño de Interfaces HumanoComputadora
Hillary Caituiro-Monge
Departamento de Ingeniería Eléctrica y de Computadoras
Universidad de Puerto Rico, Recinto de Mayagüez
Mayagüez, Puerto Rico 00681-5215
Hillary.Caituiro @ece.uprm.edu
Resumen
La computación usable nos proporciona una
computadora adaptada e integrada en el espacio
personal del usuario o usuaria. Una computadora usable
se caracteriza por estar siempre encendida, lista y
accesible. Las interfaces humano-computadora cambian
considerablemente en este nuevo entorno, debiendo
estas ajustarse a los nuevos requerimientos de la
computación usable. Con el objetivo de describir los
nuevos requerimientos, en este artículo se analizan los
desafíos de diseño de las interfaces humanocomputadora en el contexto de la definición de la
computación usable, dada en términos de su operación
[Mann98] y de sus atributos [Mann98]. Las
computadoras usables, sin duda, serán muy populares
en los próximos años, tanto o más que los celulares en
la actualidad.
1. Introducción
Con la invención del transistor en 1948, las
computadoras evolucionaron enormemente, su poder de
cómputo fue cada vez mayor y sus dimensiones se
redujeron considerablemente. Una consecuencia de esto
son las computadoras personales. Estas máquinas no
son portátiles (si son fácilmente movibles); son más
observables y controlables; ignoran su entorno;
empiezan a ser comunicativas; y son altamente
personalizables.
Actualmente, los modelos portátiles tienen un alto
desempeño, se pueden utilizar como herramienta de
comunicación, son personales, consumen pequeñas
cantidades
de
energía
pudiendo
mantenerse
funcionando durante horas sin necesidad de estar
conectadas a una fuente fija de energía, son observables
y controlables por el usuario o la usuaria. Pero no son
constantes, son altamente restrictivas, monopolizan la
atención del usuario o de la usuaria, y no están atentas a
su entorno.
Los primeros artefactos (Ábaco) y máquinas (Pascalina)
fabricadas para realizar cálculos fueron modelos con
muy poco poder de cálculo. Eran portátiles,
observables y controlables por el usuario o la usuaria,
restrictivos y monopolizantes de la atención del usuario
o la usuaria, no tenían ninguna relación con su entorno,
no se podían utilizar como una herramienta de
comunicación, y no eran personales. Además, no
requerían energía para funcionar.
El gran desafío es hacer computadoras portátiles de
propósito
general
que
estén
funcionando
constantemente, irrestrictivas, no monopolizantes,
observables, controlables, atentas, comunicativas,
personales y con un alto desempeño, comparables a los
modelos más avanzados de las computadoras de
escritorio. La computación usable 1 satisface estos
requerimientos, definiendo para nuestro uso la
computadora usable2.
Las primeras generaciones de computadoras se
caracterizaron por ser modelos de enormes dimensiones
(Collosus, Mark I, Edvac, etc) con un creciente poder
de cómputo. Estas computadoras
perdieron
portabilidad con respecto a sus antecesoras; eran poco
observables y medianamente controlables; ignoraban
completamente su entorno; no eran comunicativas en su
mayoría; y no eran personalizables. Estas computadoras
necesitaban grandes cantidades de energía para
funcionar.
El cumplimiento satisfactorio de los requerimientos
mencionados en el párrafo anterior está principalmente
apoyado en el diseño de interfaces humanocomputadora que faciliten la interacción entre los
humanos y las computadoras. Las interfaces humanocomputadora basadas en hardware y software juegan un
rol muy importante en lograr dichos objetivos.
“Computación usable” es el término en español para
“wearable computing”.
2 “Computadora usable” es el término en español para
“wearable computer” del inglés.
1
Este artículo se enfoca en el desafío que conlleva el
diseño de interfaces humano-computadora. Previamente
se realiza una breve introducción a los conceptos
fundamentales de la computación usable.
2. Computación Usable
La computación usable nos proporciona una
computadora adaptada e integrada en el espacio
personal del usuario o usuaria. Este espacio personal
comprende su vestimenta, la superficie de su cuerpo, e
inclusive el interior de su organismo. Una computadora
usable se caracteriza por estar siempre encendida, lista
y accesible. [Starner01a]
Steve Mann [Mann98], inventor de la primera
computadora usable, define la computación usable en
términos de sus tres modos operacionales: i) constancia:
la computadora usable esta funcionando continuamente
y siempre lista para interaccionar con el usuario o la
usuaria, donde el flujo de interacción se da de ambos
lados; ii) ampliación: la computadora usable amplia el
alcance de los sentidos del ser humano, mejora su
capacidad de memoria, y incrementa su inteligencia; y
iii) mediación: la computadora usable es una muralla
entre el ser humano y su exterior, filtrando lo que no sea
relevante y sirviendo de protección contra ataques
cibernéticos, este es nuevo concepto que encapsula al
usuario o usuaria en un entorno de seguridad.
La computación usable tiene ocho atributos: [Mann98]
[Starner02a] i) irrestrictivo: el portador o la portadora
puede realizar tareas computacionales que requiera
considerable atención mientras esta desempeñando otras
actividades como caminar; ii) no monopolizante:
permite que el usuario o la usuaria atienda cualquier
tarea que requiera su completa atención, sin tener que
quitarse el equipo; iii) observable: el usuario o la
usuaria puede obtener su atención continua si el o ella
lo quiere así;
iv) controlable: que pueda ser
interrumpido en cualquier etapa y ser modificado su
comportamiento; v) atento: al entorno multimodal
(externo mediante hardware e interno mediante
software) y multisensorial; vi) comunicativo: puede ser
usado como medio de comunicación y además
colaborar en el proceso (e.g. con las expresiones); vii)
constante: se mantiene siempre funcionando; y viii)
personal: humano y computadora están estrecha y
duraderamente relacionados.
3. Desafíos en el Diseño de Interfaces
Humano-Computadora
El diseño de interfaces humano-computadora para las
computadoras usables representa un gran desafío para
los diseñadores o diseñadoras de tecnologías. Estos
dispositivos deben estar preparados para una constante
operación, sobre todo ser muy adaptables a las labores
de su portador o portadora, y simultáneamente ser
estéticos. Es importante diseñar estas interfaces para
lograr los tres modos operacionales y tener los ocho
atributos mencionados arriba.
3.1 Diseñando Para Lograr los Modos
Operacionales
Los diseñadores de las interfaces humano-computador
tienen el gran desafío de lograr que sus modelos
cumplan con los tres modos operacionales:
La i) constancia esta supeditada a la acción de
prolongar el tiempo de duración de las baterías que
suministran energía a los dispositivos físicos; a la par es
importante reducir el consumo de energía de los
componentes de hardware y se hace necesario el diseño
de software que busque el mínimo consumo de energía,
que pueda ejecutarse de acuerdo a esta nuevas
condiciones energéticas, y que este libre de errores que
interrumpan el funcionamiento de algunos componentes
u ocasionen la caída total o parcial del sistema
completo.
La ii) ampliación de los sentidos se logra mediante
interfaces equipadas con sensores recolectores de
información del entorno que son filtradas y modificadas
por elementos de software que finalmente emiten
eventos sensoriales de acuerdo a los requerimientos del
usuario o de la usuaria. [Ross00] [Suomela01] Por
ejemplo una persona daltónica que use anteojos
equipados con cámaras de video que capten las
imágenes de su foco visual, las transmitan mediante
señales inalámbricas a la unidad de central de procesos,
donde una aplicación las empaquete y transmita de
forma inalámbrica mediante Internet a un servidor
especializado para que sean recolorearlas e incluir
etiquetas con los nombres de los colores de modo que el
portador pueda distinguir el rojo de los grises, este a su
vez envía los resultados de vuelta que son recibidos por
la unidad central de procesos, para luego ser
codificados y enviados a los anteojos, quién finalmente
despliega la nueva imagen adecuada al usuario o a la
usuaria.
Para la ampliación de memoria [Starner01b] se hace uso
de grandes bases de datos que contienen información
útil en el reconocimiento de rostros, agendas, etc. La
ampliación de la inteligencia se basa en el uso de
sistemas expertos, redes neuronales y otros conceptos
de inteligencia artificial; cuyas interfaces gráficas
deberían ser irrestrictivas y no monopolizantes. y
La iii) mediación es un modo operacional aplicable a
todo tipo de interfaces de la computación usable. Una
interfaz debe encapsular al usuario o a la usuaria para
mejorar las entradas y salidas y protegerlo de eventos
provenientes del exterior. [Mann98] Imaginemos una
persona usando un marcapasos de latidos del corazón
controlado de forma inalámbrica por su computadora
usable. Aún cuando la computadora haya hecho el
procesamiento correcto, no es posible asegurar la
confiabilidad de la señal recibida por el marcapasos,
esta interfaz humano-computadora (marcapasos) debe
recibir las señales, interpretarlas adecuadamente y
asegurarse de su veracidad, antes de aplicarlas al
usuario o a la usuaria. Esto sugiere la necesidad de
diseñar interfaces humano-computadora con algún
grado de autonomía. Otro ejemplo sería el caso de los
audífonos, cualquier intruso podría incrementar el
volumen de audio y causar severas lesiones auditivas.
Es necesario que las interfaces sean capaces de mediar
entre el exterior y el espacio personal del usuario o de la
usuaria.
3.1 Diseñando Para Tener los Atributos
Los diseñadores de las interfaces humano-computador
tienen el gran desafío de lograr que sus modelos tengan
los ocho atributos descritos arriba:
Para lograr una computadora usable i) no restrictiva la
interfaz humano-computadora requiere un diseño que
permita al portador realizar tareas computacionales
mientras hace otras tareas que requieren poca atención.
Por ejemplo para que el usuario o usuaria pueda escribir
un artículo mientras camina, son necesarias dos
interfaces, la primera es un micrófono que recibe el
dictado y el segundo es el anteojos, es crucial que la
imagen desplegada en los anteojos tenga un fondo
transparente, así el caminante puede ver el camino.
Cualquier interfaz debe ser ii) no monopolizante de la
atención del usuario o de la usuaria, es decir la interfaz
no debe obstaculizar las labores del portador. Por
ejemplo no sería adecuado una interfaz humanocomputadora de entrada de caracteres que monopolice
una de las manos, esto impediría al usuario o a la
usuaria desarrollar labores como el levantar cajas o
talvez bailar un tango.
Las interfaces deben ser iii) observables por el usuario o
la usuaria. Por ejemplo una interfaz de despliegue como
la montada sobre los anteojos, deberá estar atenta a los
movimientos de los ojos del usuario o la usuaria, para
reubicar la proyección de las imágenes del modo más
conveniente.
Las interfaces deben ser iv) controlables por el usuario
o la usuaria, es decir, cualquier proceso que estén
ejecutando puede ser interrumpido y/o modificado en
cualquier momento.
Una computadora usable es siempre v) atenta al entorno
mediante sus interfaces, las interfaces que incluyan
sensores [Schiele01] de audio, video, temperatura, etc
informan acerca del entorno exterior y cada componente
de software es responsable de reportar los eventos que
ocurren, para que el portador pueda disponer de toda
esa información cuando el lo quiera. Ejemplos de esto
son el reconocimiento de voz, [Starner02ab] y el
reconocimiento de objetos. [Schiele01] Actualmente se
cuenta con reconocimiento de voz para procesar
comandos, se espera que pronto este mecanismo este
disponible para conversaciones sociales.
Las interfaces deben ser vi) comunicativas en los
diferentes escenarios en que operan, los dispositivos de
visualización, los audífonos, micrófonos y otros deben
estar permanentemente comunicados con la unidad
central de procesos, informando de su estado y
recibiendo nueva información también, y en caso de los
sensores enviando la información recolectada.
Toda interfaz debe estar funcionando vii)
constantemente, lista a cualquier requerimiento y
ejecutando procesos de acuerdo al caso. Por ejemplo los
dispositivos de visualización deben siempre estar
funcionando procesando la información recolectada,
para reconocimiento de rostros, objetos u otros fines. y
La viii) cohesión entre las interfaces y el ser humano es
de un alto grado, debido a que estas aprenden y
mantienen información relevante a su portador o
portadora. Por ejemplo la extensión de la memoria del
portador o portadora, reconocimiento de hábitos y
costumbres.
4. Diseño de Interfaces HumanoComputadora Intrusivas
Una tendencia en el diseño de interfaces humanocomputadora esta dada por el diseño de interfaces
intrusivas. Estas requieren ser incrustadas en el
organismo del ser humano para funcionar.
Actualmente se están realizando investigaciones para el
desarrollo de prótesis [Humbert02] que permitan una
conexión directa con la corteza visual mediante
electrodos, similar mecanismo se aplica al oído.
Las interfaces intrusivas tienen la ventaja de ser
versátiles, altamente controlables, y son completamente
cohesivas con el ser humano.
El gran inconveniente en el diseño de interfaces
intrusivas, es que actualmente estas no son socialmente
aceptadas. Obviamente, en la actualizada, la gran
mayoría, no aceptaría este tipo de interfaces.
El desarrollo de estas interfaces esta limitado por la
complejidad del organismo del ser humano. La
dificultad de descifrar la forma y las etapas en que se
desarrollan los procesos internos y externos. Un
ejemplo de esto es el complejo mecanismo de la vista,
que convierte información visual en impulsos nerviosos
entendibles por el cerebro.
5. Conclusiones
El diseño de las interfaces humano-computadora para
las computadoras usables es un verdadero desafío,
debido a que estas invaden el espacio personal del
usuario o de la usuaria, es importante que se tomen en
cuenta aspectos como la tolerancia por parte de usuario
o de la usuaria, esto incluye la comodidad, estética y
aceptación social. Al igual que los primeros modelos de
reproductores de discos compactos portátiles, vistos con
mucha
extrañeza
cuando
aparecieron.
Las
computadoras usables atraviesan el mismo fenómeno,
para luego ser de uso común, y aceptados por el ser
humano como un aditamento más.
Las interfaces intrusivas son un campo interesante en la
computación usable, tienen aspectos que las hacen muy
atractivas, pero a su vez por ahora no son toleradas por
el ser humano y la sociedad. Los “cyborgs”3 ya no son
más ciencia y ficción.
En el futuro, las computadoras usables serán muy
populares, desplazarán a las computadoras portátiles,
sustituirán a los celulares y reproductores de música
portátiles. Aun más, las interfaces intrusitas empezarán
a ser aceptadas en la sociedad, empezando por las
personas discapacitadas, para luego extenderse al resto
de la sociedad.
Referencias
[Humbert02] Humbert, S.D., Snyder, S.A., Grill, W.M.,
“Evaluation of Command Algorithms for Control
of Upper-extremity Neural Prostheses”, IEEE
Transactions, Volume: 10, Issue: 2, June, 2002.
Page(s): 94 -101.
[Mann98] Mann, S., “Wearable Computing as means
for Personal Empowerment”, Keynote Address for
The First International Conference on Wearable
Computing, ICWC-98, May 12-13, Fairfax VA,
1998.
[Ross00] Ross, A., Blash, B., “Wearables Interfaces for
Orientation and Wayfinding”, ASSETS’00,
November 13-15, 2000 Arlington, Virginia.
[Starner01a] Starner, T., “The Challenges of Wearable
Computing: Part 1”, IEEE Micro, Volume: 21
Issue: 4, July-Aug, 2001, Page(s) 44-52.
3
En 1960, Manfred Clynes acuña la palabra "Cyborg".
[Starner01b] Starner, T., “The Challenges of Wearable
Computing: Part 2”, IEEE Micro, Volume: 21
Issue: 4, July-Aug, 2001, Page(s) 54-67.
[Starner02a] Starner, T., “Wearable Computers: No
Longer Science Fiction”, IEEE Pervasive
Computing, Volume: 1 Issue: 1, Jan-March 2002,
Page(s): 86-88.
[Starner02b] Starner, T., “The role of speech input in
wearable computing”, IEEE Pervasive Computing,
Volume: 1 Issue: 3, July-Sept, 2002, Page(s): 8993.
[Suomela01] Suomela, R., Lehikoinen, J., Salminen, I.,
“A system for Evaluating Augmented Reality User
Interfaces in Wearable Computers”, Proceedings
Fifth International Symposium, 2001, Page(s): 7784.
[Schiele01] Schiele, B., Jebara, T., Oliver, N.,
“Sensory-augmented computing: wearing the
museum's guide”, IEEE Micro, Volume: 21 Issue:
3, May-June, 2001, Page(s): 44-52.