Definición de dominios, tareas y actos conversacionales en

Definición de dominios, tareas y actos conversacionales
en sistemas CSCW: el caso de SPACE-DESIGN
Rafael Duque, Crescencio Bravo, Jesús Gallardo, Manuel Ortega
Departamento de Tecnologías y Sistemas de Información
Escuela Superior de Informática
Universidad de Castilla – La Mancha
Paseo de la Universidad 4, 13071 Ciudad Real (España)
{Rafael.Duque, Crescencio.Bravo, Jesus.Gallardo, Manuel.Ortega}@uclm.es
Resumen. La mayor parte de las actividades académicas y profesionales
actuales requieren de la colaboración entre los miembros de un grupo de
trabajo. Por ello los sistemas CSCW (Computer-Supported Cooperative Work)
deben ser flexibles y tener capacidad para adaptarse a múltiples tareas y
situaciones. Para dar respuesta a estos retos, en este artículo se propone el uso
de metamodelos y de lenguajes basados en XML para definir y extraer los
aspectos más importantes de un sistema CSCW, como son el dominio de
aplicación del sistema, los requisitos de la tarea a realizar, la forma de
establecer la comunicación o las normas de regulación del espacio de trabajo
compartido. Las ideas propuestas se han llevado a la práctica en el sistema
SPACE-DESIGN (SPecification and Automatic construction of Collaborative
Environments of DESIGN), un entorno CSCW con soporte para trabajo
colaborativo distribuido síncrono que se adapta y configura como consecuencia
del procesamiento de la especificación del dominio, de la tarea, de la
comunicación y de las normas de trabajo.
1 Introducción
La eficacia del trabajo en grupo es un requisito imprescindible para realizar con éxito
la mayoría de las actividades profesionales y académicas actuales. Desde la década
pasada se vienen formulando diversas propuestas y se han desarrollado multitud de
sistemas con objeto de dar soporte al trabajo colaborativo [13].
En este artículo se analizan los diversos mecanismos que se pueden utilizar para
definir los aspectos más importantes de un sistema CSCW (Computer-Supported
Cooperative Work), como son el dominio de aplicación, la forma de facilitar la
comunicación entre usuarios de un mismo grupo de trabajo, las políticas para asignar
la utilización de espacios de trabajo compartido y la definición de las tareas a realizar
de forma colaborativa. Para validar esta propuesta se ha implementado la herramienta
SPACE-DESIGN (SPecification and Automatic construction of Collaborative
Environments of DESIGN) [2], un entorno CSCW con soporte para trabajo
colaborativo distribuido síncrono que permite a los usuarios elaborar diseños en
dominios definidos de manera independiente al sistema.
278 – Duque, R., Bravo, C., Gallardo, J., Ortega, M.
CoolModes [15] y ModellingSpace [1] son sistemas de aprendizaje colaborativo
que permiten construir modelos de acuerdo a un lenguaje visual previamente definido.
Sin embargo, su orientación a ámbitos educativos, la falta de mecanismos explícitos
de coordinación y de awareness, y la imposibilidad de especificar la tarea a realizar
suponen una limitación.
En la siguiente sección se describen las posibilidades que ofrecen los metamodelos
para la definición de dominios de forma independiente a los sistemas destinados a
soportarlos, se analiza un caso de definición del dominio de los Diagramas de Casos
de Uso de UML y se presenta su utilización en SPACE-DESIGN. En la tercera
sección se estudia el soporte que ofrece SPACE-DESIGN para definir las tareas que
deben ser realizadas por los usuarios. La cuarta sección se centra en el estudio de los
mecanismos que se utilizan para definir una comunicación estructurada. La quinta
sección analiza cómo SPACE-DESIGN regula el acceso al espacio de trabajo
compartido. En la sexta sección se muestra una descripción de las herramientas que
integra SPACE-DESIGN para ofrecer soporte colaborativo distribuido síncrono. Para
finalizar, la sección séptima muestra las conclusiones que se derivan del análisis de
todas las propuestas formuladas y de su puesta en práctica en el entorno SPACEDESIGN; también se esbozan algunas líneas que se pretenden seguir en el futuro para
profundizar en las problemáticas abordadas.
2 Modelado de dominios
SPACE-DESIGN es independiente del dominio, es decir, proporciona soporte a
cualquier dominio que presente ciertas características. Para ello posibilita la
especificación del dominio en documentos o estructuras externas al sistema, de las
que se puedan extraer las propiedades del dominio. Para conseguir este objetivo,
SPACE-DESIGN propone la utilización de tres niveles de definición con diferente
grado de abstracción en consonancia con la propuesta de Dourish [7]. Estos niveles
tienen una representación en lenguajes basados en XML (ver Fig. 2) con el fin de
disponer de un modelo computacional. Estos tres niveles son los siguientes:
− Meta-metamodelo: Es un modelo global que define la forma en que se representan
todos los modelos. Básicamente marca una sintaxis acerca de cómo se deben
definir los elementos del dominio y sus relaciones en los niveles de representación
de menor abstracción.
− Metamodelo: Es una especificación concreta de un dominio de aplicación que
sigue las restricciones sintácticas del meta-metamodelo (un ejemplo serían los
diagramas E/R). El uso de estos metamodelos permite representar de forma
intuitiva el dominio de aplicación. Partiendo de una separación de aquellos
elementos que constituyen las entidades del dominio y de las relaciones entre estas
entidades se puede plantear una representación visual de todo el dominio. En la
Fig. 1 se muestra un ejemplo de representación gráfica de los elementos que
componen un metamodelo del dominio de los Diagramas de Casos de Uso.
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Fig. 1. Metamodelo del dominio de los Diagramas de Casos de Uso de UML.
− Modelo: Se construye de acuerdo a lo especificado en el metamodelo (ver Fig. 2) y
se hace en respuesta a los requisitos expresados en una tarea de modelado.
Disponer de representaciones del dominio independientes del sistema que los
soporta abre nuevas posibilidades. Por ejemplo, AToM3 [10] utiliza gramáticas
formales para hacer transformaciones con los productos elaborados en un dominio
definido por medio de un metamodelo, y WETAS [12], un sistema tutor inteligente,
analiza la corrección de las soluciones planteadas a problemas en un dominio
especificado a través de una ontología.
SPACE-DESIGN tiene la capacidad de procesar la definición de estos
metamodelos para dar soporte a la creación de modelos, por parte de los usuarios, que
cumplan los requisitos de las tareas planteadas. En la Fig. 2 se aprecia un metamodelo
para Diagramas de Casos de Uso. Este metamodelo sigue las restricciones que marca
el meta-metamodelo y cumple un documento XML Schema que obliga a respetar
cuestiones como la separación de la parte semántica de la representación gráfica.
Fig. 2. Fragmento del metamodelo de Diagramas de Casos de Uso utilizando un lenguaje
basado en XML.
Para comprobar la validez de la utilización de metamodelos para definir dominios
de aplicación independientes a un sistema CSCW, Duque & Bravo [8] han
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desarrollado varios metamodelos en el ámbito de Ingeniería del Software. Estas
propuestas van encaminadas a dar soporte tanto al modelado de procesos software
como al diseño de los diagramas utilizados en las etapas que se presentan más
frecuentemente en el ciclo de vida del software. Además, para examinar la
versatilidad de este modo de definir dominios de aplicación, otros autores han
utilizado metamodelos para definir juegos colaborativos en dispositivos móviles [5] y
para especificar dominios en entornos colaborativos de aprendizaje [3].
Este enfoque de especificación de dominios conlleva ventajas evidentes, como la
disponibilidad de herramientas reutilizables que se configuran o adaptan a un dominio
específico, lo que supone un ahorro de costos para el usuario y de trabajo para los
desarrolladores; o como las posibilidades de interoperabilidad con otras herramientas
si se utilizan formas estandarizadas de representación de modelos. Además, hay que
destacar que adoptar formas de representación de dominios de manera independiente
al entorno que se utiliza facilita la especificación de restricciones sintácticas. Por
ejemplo, en el diseño de Diagramas de Casos de Uso se impide al usuario la ejecución
de operaciones incorrectas, como enlazar objetos Actor mediante relaciones de tipo
asociación (ver Fig. 2).
3 Especificación de tareas
Una vez que se ha modelado y, por tanto, definido el dominio de aplicación, es
imprescindible llevar a cabo una especificación de la tarea que se quiere desarrollar.
En SPACE-DESIGN esta especificación se hace utilizando, de nuevo, un lenguaje
basado en XML que permite disponer de un modelo computacional con el que crear
las restricciones que debe cumplir el modelo de diseño que se va a construir (número
de entidades, tiempo máximo, restricciones semánticas, etc.). Por ejemplo, Bravo et
al. [2] presentan una descripción de tareas para el dominio de la Dómotica.
Hay que destacar el hecho de que si no se dispusiese de un modelo formal que
especificase el dominio de aplicación, no sería posible tener una especificación formal
en toda su extensión de la tarea a realizar, ya que no podríamos establecer
restricciones sobre los distintos componentes que integran el dominio de aplicación.
En la Fig. 3 se muestra como se plantea a los usuarios el diseño de un Diagrama de
Casos de Uso, indicando el objetivo de la tarea mediante un enunciado detallado que
también muestra algunas restricciones que debe cumplir tanto el proceso de
construcción como el diseño final.
SPACE-DESIGN genera (ver Fig. 3 (a)) una explicación de la tarea que hay que
efectuar en lenguaje natural. Esto se logra de forma inmediata como consecuencia de
un proceso que extrae los distintos aspectos definidos en el documento (ver Fig. 3 (b))
que formalmente define y restringe las características del producto a diseñar. De esta
forma, además de tener una representación formal que el sistema puede manipular, se
obtiene una descripción de la tarea más cercana al usuario.
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Fig. 3. Representación en lenguaje natural (a) y formal (b) de la tarea a desarrollar.
4 Comunicación estructurada
Un requisito básico para llevar a cabo una colaboración efectiva entre los miembros
de un grupo de trabajo es mantener una discusión argumentativa [14] durante la
construcción de un diseño. En este caso se propone un soporte de discusión
argumentativa para una situación de colaboración distribuida síncrona. Así, cada
usuario expone sus propuestas, desencuentros, cuestiones o argumentos en relación
con el desarrollo del producto [9]. La discusión argumentativa supone un proceso que
favorece tanto la dinámica colaborativa, en la medida en que es una herramienta que
da soporte a la comunicación entre todos los usuarios que tratan de alcanzar un
objetivo en común [11], como un análisis individualizado de las aportaciones de cada
miembro y de sus ideas acerca de las acciones que hay que tomar para fabricar un
producto que cumpla los requisitos establecidos. SPACE-DESIGN posibilita la
discusión argumentativa mediante un Chat Estructurado. En este sentido, el entorno
proporciona soporte para las necesidades particulares de cada tarea y grupo de trabajo
definiendo en lenguaje XML [2] aquellas frases, opiniones o comentarios que son
usados de forma más habitual. De este modo se pueden definir las frases que formarán
la base de la discusión dependiendo de la tarea a desarrollar o del dominio en que se
esté trabajando. Esta técnica permite reutilizar estructuras de conversación anteriores
o modificar las frases que se están utilizando en la actualidad.
El Chat Estructurado extrae las frases a utilizar por los usuarios del documento
XML, generando dinámicamente la interfaz de usuario, que propone botones para
expresar los actos conversacionales. De esta forma el usuario, haciendo clic en el
botón correspondiente, introduce el inicio del argumento (“Pienso que…”, “Veo un
error en…”, etc.) en el Chat, teniendo únicamente que escribir el final de la oración.
Un punto a tener en cuenta es el grado de restricción que se desea obtener en este
tipo de comunicación. Existe la posibilidad de establecer pormenorizadamente cada
situación y el tipo de argumentos que se deben utilizar. Así, si un usuario formula una
frase interrogativa (“¿Por qué…?”), el destinatario de la pregunta tendría activadas
frases encaminadas a responder a la cuestión (“Porque…”), además de poder iniciar
otras subconversaciones. El sistema SPACE-DESIGN permite, además de esta
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comunicación estructurada, utilizar el Chat de forma abierta, de manera que cada
usuario pueda comunicarse sin utilizar las frases que aparecen predefinidas
Otros elementos sobre los que orquestar los argumentos de la discusión son los
componentes (objetos y relaciones) del modelo que se está diseñando. Así, si una
entidad o relación del modelo en elaboración es objeto de debate por parte de los
usuarios implicados en su construcción, cualquier usuario puede incluir en la
conversación una referencia el elemento que centra la discusión. Para ello se dispone
de una lista desplegable en el Chat Estructurado que permite formular cualquier
comentario que se refiera al objeto indicado. En la Fig. 4 se observa cómo puede
seleccionarse un elemento contenido en un diseño en construcción.
Fig. 4. Discusión argumentativa en torno a un elemento del modelo en desarrollo.
5 Mecanismos de coordinación
Para desarrollar un sistema CSCW que dé soporte a las necesidades de un grupo de
trabajo es imprescindible tener en cuenta el modo de colaboración que se pretende
seguir. Sin embargo, no es posible determinar normas de colaboración que se puedan
aplicar a cualquier escenario colaborativo, ya que estas normas varían en función de
los roles de los usuarios implicados en una misma tarea, del dominio en el que se esté
trabajando y de los hábitos de colaboración adquiridos en experiencias previas.
SPACE-DESIGN adopta un enfoque flexible, posibilitando tres modelos de
regulación del turno de trabajo:
− Trabajo simultáneo. Los usuarios pueden acceder concurrentemente al espacio de
trabajo compartido. De este modo varios miembros del grupo de trabajo pueden
estar trabajando a la vez en el espacio compartido. El acceso es totalmente libre ya
que no se establecen normas de antemano que otorguen preferencia en la
utilización del especio compartido a un usuario respecto al compañero.
− Turno concedido por acuerdo. El acceso al espacio de trabajo compartido se hace
consensuadamente. Aquel usuario que desee hacer una modificación en el espacio
de trabajo compartido, debe enviar una propuesta al resto de compañeros
solicitando permiso para acceder al espacio común. Una vez que se ha formulado
la propuesta, el resto de usuarios llevan a cabo una votación en la que muestran su
acuerdo o desacuerdo con el hecho de que el compañero pueda acceder al espacio
de trabajo compartido.
− Turno asignado por orden de petición. En este caso los permisos para trabajar en el
espacio compartido se asignan en igual orden en que se producen las peticiones de
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acceso al mismo. Por tanto, los usuarios manifiestan su petición y posteriormente
su liberación del turno. Cuando un usuario formula una solicitud para poder utilizar
el espacio común de trabajo, tendrá que esperar a que todos los compañeros, que
tramitaron esa misma petición antes finalicen su trabajo en el espacio compartido.
Este protocolo sigue una política FIFO (First Input First Output).
En SPACE-DESIGN el mecanismo de regulación del espacio compartido se
establece en el documento XML en el que se especifica la tarea a desarrollar. En la
Fig. 5 se muestra un ejemplo de mecanismo basado en la petición y concesión o
denegación del turno de trabajo para acceder al espacio de trabajo compartido. Puede
verse como diversos usuarios formulan su solicitud así como la respuesta dada por el
resto de miembros del equipo de trabajo. Se observa como cada participante conoce
las propuestas y respuestas de cada compañero ya que éstas son públicas, lo que
genera un mayor conocimiento de las posiciones de los compañeros. No obstante,
dependiendo de las circunstancias del escenario colaborativo se podría optar por
mantener en el anonimato las identidades de los participantes mediante una adecuada
configuración, evitando así los problemas derivados de la falta de privacidad.
Fig. 5. Panel para asignar el control del espacio compartido.
6 Colaboración en SPACE-DESIGN
En SPACE-DESIGN el soporte para la colaboración distribuida síncrona se ha
implementado haciendo uso de JSDT (Java Shared Data Toolkit)1. Partiendo de este
toolkit se ha construido la infraestructura ISSC (Infraestructura de Sincronización de
Sistemas Colaborativos) [4] que ofrece un alto nivel de abstracción y facilita la
construcción de herramientas de colaboración, dotándolas de funcionalidades como
gestión de sesiones de trabajo, definición de equipos de trabajo, etc. En SPACEDESIGN se han integrado las siguientes herramientas (ver Fig. 6), desarrolladas sobre
ISSC, con el objetivo de soportar trabajo colaborativo:
− Chat Estructurado (ver sección 4): Permite la comunicación textual.
1
java.sun.com/products/java-media/jsdt/
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− Panel de sesión: Muestra las fotografías de los participantes en la sesión, su
nombre y un color que coincidirá con el del telepuntero que tienen asociado. De
esta manera se implementa un mecanismo básico de awareness [6] por el que
cualquier usuario tiene conocimiento de los demás participantes y de su trabajo.
− Pizarra interactiva: Es el espacio de trabajo compartido donde se construyen
colaborativamente los distintos modelos que dan respuesta a las tareas planteadas.
− Barra de constructores: El usuario puede insertar en el espacio compartido alguna
de las entidades del dominio. Para ello sólo tiene que utilizar la barra de
constructores, que es generada por SPACE-DESIGN de acuerdo a lo especificado
en el metamodelo.
− Barra de relaciones: Las relaciones entre las entidades se establecen con la
utilización de la barra de relaciones, que es también generada en tiempo real.
− Barra de opciones: Incluye algunas funcionalidades útiles, como ver la tarea
propuesta, cambiar de grupo de trabajo o modificar la configuración actual.
− Primitivas de dibujo: SPACE-DESIGN integra una barra de dibujo para dar
soporte al dibujo de figuras, la eliminación de elementos del modelo, la
introducción de texto en la pizarra, el coloreado de elementos, etc.
− Lista de interacciones: Muestra y describe brevemente las acciones que cada
usuario ha efectuado sobre el espacio de trabajo compartido. Así se favorece el
seguimiento del trabajo por parte de los demás participantes. La identificación y
almacenamiento de estas acciones facilita un análisis del trabajo realizado, ya que
estos datos son almacenados en una base de datos o en archivos de log. También se
facilita de este modo el estudio de cómo se llevaron a cabo los distintos modelos,
constituyendo un mecanismo de ayuda para comprender por parte de usuarios
ajenos al grupo de trabajo la elaboración de los diseños.
− Panel de coordinación: Sirve para asignar el turno de uso del espacio compartido a
los usuarios, dependiendo de las normas de colaboración establecidas (ver sección
5).
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Fig. 6. Construcción de Diagramas de Casos de Uso con SPACE-DESIGN.
7 Conclusiones
Las actividades que requieren trabajo colaborativo representan un abanico muy
amplio. El desarrollo de entornos informáticos que den soporte a estas actividades
debe tener en cuenta la gran disparidad de requisitos que se pueden presentar
derivados de las necesidades de utilizar dominios y tareas diversas, así como las
distintas formas de establecer la comunicación y colaboración entre los miembros del
grupo de trabajo. Estos aspectos son esenciales para un trabajo colaborativo eficaz.
Sin embargo, la necesidad de adaptarlos a los requisitos de cada escenario hace
necesario idear formas de especificación independientes al entorno CSCW que se
utiliza. SPACE-DESIGN responde a estos retos utilizando tanto metamodelos para
definir los dominios de aplicación como lenguajes basados en XML para especificar
los requisitos de las tareas a desarrollar y los aspectos relacionados con las normas de
colaboración.
El desarrollo de sistemas de CSCW independientes del dominio y la posibilidad de
instanciarlos mediante especificaciones de dominios particulares supone un notable
ahorro de trabajo para desarrolladores y autores de entornos colaborativos. De algún
modo, nuestras diferentes experiencias en sistemas y dominios para Ingeniería del
Software [8], Juegos de Tablero Colaborativos [5] y entornos de diseño colaborativo
(de circuitos digitales, instalaciones domóticas, etc.) [2] validan este enfoque y
también las especificaciones de dominios construidas. Para validar los mecanismos de
descripción de tareas, de la comunicación y de coordinación del uso del espacio de
trabajo se están realizando algunos experimentos con SPACE-DESIGN: se han
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constituido dos grupos de usuarios que realizarán una misma tarea de forma
colaborativa; el primero de ellos desarrollará su actividad con las herramientas que
habitualmente utiliza; el segundo grupo realizará la tarea mediante SPACEDOMAIN. De esta forma, se establecerán estudios comparativos que permitan extraer
conclusiones sobre la validez de los mecanismos incorporados en SPACE-DESIGN.
En un futuro se pretende aprovechar los modelos computacionales planteados para
desarrollar métodos que analicen cómo influye la forma de colaborar en los productos
construidos en las tareas propuestas. Este enfoque también es aplicable a entornos de
CSCL (Computer-Supported Collaborative Learning) en los que se construyen
soluciones a problemas planteados. De este modo se podrán idear formas de ayudar al
usuario a alcanzar mejores situaciones si éste se desvía de un correcto proceso de
construcción de soluciones.
Agradecimientos
Este trabajo ha sido financiado por la Junta de Comunidades de Castilla-La Mancha a
través del proyecto de investigación PBI-05-006.
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