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Processi Cognitivi e Tecnologie (Anno Accademico 2018/2019) - Human Computer Interaction e E-Learning (ad esaurimento)

Interazione uomo – macchina


CFU: 8
Lingua contenuti:Italiano
Descrizione dell'insegnamento
Questo corso è mirato allo studio dei processi psicologici coinvolti nell’interazione tra individuo e tecnologia, nonché l’attività di progettazione (o di supporto alla progettazione) che tenga conto di questi processi. In particolare, il corso riguarderà i seguenti argomenti: evoluzione del concetto di interfaccia, biologia umana e interazione con le tecnologie, situation awareness, errore umano e analisi degli incidenti, usabilità e dell’accessibilità, stato funzionale dell’operatore e automazione, architettura dell’informazione, sistemi neurali, interazione uomo-robot. Inoltre saranno approfonditi gli aspetti metodologici della ricerca ergonomica approfondendo tecniche come eye-tracking, neuro-imaging e di detection dei segnali corporei.
Prerequisiti
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Scopi
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Contenuti

L'evoluzione delle interfacce
L'interfaccia è ciò che si frappone tra la macchina e l'individuo, consentendo l'interazione tra i due. Negli ultimi decenni le interfacce sono evolute allo scopo di facilitare il più possibile questa interazione. Il processo evolutivo, anche se è stato dettato da esigenze di mercato, è stato reso possibile da lavori pionieristici (da Fitts in poi) condotti di laboratori di ricerca che si sono occupati di derivare leggi dell'interazione uomo-computer. Questo modulo fornirà un inquadramento storico della ricerca in questo settore e la descrizione di alcuni dei principali metodi sviluppati per la valutazione delle interfacce (per esempio, Legge di Fitts, GOMS).

Corpo e interazione con le tecnologie
In questo modulo verranno affrontati i temi della vigilanza e dei ritmi biologici. I processi cognitivi sono influenzati dai ritmi e lo studente verrà messo in condizione di impiegare le conoscenze su questi argomenti per la progettazione di sistemi in grado di rispettare le specificità dei processi in funzione dell'orario in cui vengono coinvolti. Il concetto di vigilanza, peraltro, non è limitato -anche se è stato prevalentemente studiato- all'ambito dei lavori ripetitivi e monotoni. La sua conoscenza è utilmente applicabile all'ambito della didattica, soprattutto in riferimento all'e-learning.+Automazione
Con il termine automazione ci si riferisce alla sostituzione di una o più funzioni, precedentemente eseguite da un essere umano, da parte della macchina. L'automazione viene introdotta con lo scopo di ridurre i costi e aumentare li benessere e la sicurezza dei lavoratori. Tuttavia, la sua introduzione determina (paradossalmente) dei costi aggiuntivi dovuti al passaggio dell'operatore da una condizione di controllo attivo del processo a una di monitoraggio, con conseguente calo dalla capacità operativa. Questo modulo presenterà i principali modelli dell'automazione e l'analisi dei costi psicologici da essa derivanti.

La psicologia dell'errore e il concetto di errore umano
L’espressione “errore umano” fa ormai parte del linguaggio comune ed evoca immagini di gravi incidenti dovuti all’imperizia o, in generale, ai limiti degli individui. L’uso del termine nasce dalla necessità di contrapporre l’errore ai possibili malfunzionamenti dovuti a un guasto di un sistema tecnologico: in generale, se non è riscontrabile un guasto del sistema, la responsabilità della discrepanza tra risultato desiderato e risultato ottenuto viene attribuita all’essere umano. Questo modulo affronterà le principali tassonomie dell'errore e analizzerà casi di incidenti realmente accaduti.

Situation Awareness
Quando gli individui operano in sistemi complessi e mutevoli, la consapevolezza della situazione è indispensabile per rilevare i cambiamenti del sistema e reagire prontamente a eventi inattesi. L'introduzione dell'automazione riduce notevolmente tale consapevolezza, intesa come capacità di percepire una condizione operativa, comprenderne il significato e prevederne l'evoluzione. In questo modulo il costrutto di Situation Awarenessverrà discusso in relazione ad altri temi come quello dell'automazione, del carico di lavoro mentale e dell'errore umano. Ampio spazio verrà dato alla misura della SA, argomento ancora controverso in letteratura.

Usability
Secondo una definizione standard, l'usabilità consiste nel grado in cui un artefatto può essere usato da particolari utenti per raggiungere determinati obiettivi con efficacia, efficienza e soddisfazione in uno specifico contesto d’uso. Questo costrutto è diventato particolarmente popolare negli ultimi dieci anni, determinando lo sviluppo di numerose tecniche sia per misurare l'usabilità, sia per guidare il processo di progettazione. La conoscenza degli aspetti teorici e operativi è cruciale per chiunque voglia occuparsi dell'interazione umana con le tecnologie.

Accessibilità
Il concetto di accessibilità fa riferimento all'eliminazione di ostacoli alla fruizione che possono essere presenti anche in ambienti immateriali come le interfacce software e i siti Internet. Una serie di norme e guidelines è stata prodotta negli anni per assicurare che le tecnologie siano realizzate per consentire la fruizione anche utenti svantaggiati dal punto di vista fisico o cognitivo. Questo modulo ha l'obiettivo di descrivere le Web Content Accessibility Guidelines e i principali metodi (prevalentemente automatici) per stimare l'accessibilità dei siti Internet.

Architettura dell'informazione
L'architettura dell'informazione comprende l'analisi, la scelta e la progettazione degli strumenti tecnici e culturali per l'organizzazione, la catalogazione, la ricerca, la navigazione e la presentazione di contenuti e dati nei vari formati disponibili (digitali e non). Questo modulo fornisce la possibilità di contenuti esercitativi sul card sorting che potrebbero costituire una lezione a parte.

Sistemi neurali

In questo modulo andremo ad evidenziare i concetti fondamentali degli algoritmi di simulazione neurale. Daremo le definizioni introduttive.
Sottolineeremo le potenzialità di questa tecnologia ed analizzeremo il ruolo che questi sistemi hanno nell’interazione uomo – macchina.
Verranno descritti esempi concreti di interazione uomo – macchina su applicativi neurali finalizzati a soluzioni di info traffico e viabilità, di sicurezza, di gestione dei beni culturali, di gestione delle infrastrutture.
Verranno analizzate le relazioni tra il grado di complessità nell’interazione tra l’uomo e la macchina ed il livello evolutivo del sistema analizzato.

L'analisi dei movimenti oculari
In questo modulo verrà introdotto uno dei metodi più innovativi a supporto dello studio dei processi cognitivi nell'interazione con i sistemi tecnologici. Il modulo fornirà nozioni teoriche e metodologiche sull'eye-tracking e presenterà le applicazioni nell'ambito del design di interfacce, dell'assessment dello stato funzionale dell'operatore, della valutazione dell'usabilità, nonché dell'impiego dei movimenti oculari come modalità di input in interfacce a controllo oculare.

Neuro-imaging, Detection of bodysignals, Antropologia e osservazione dell'interazione nelle tecnologie

Testi

in aggiornamento

Per la preparazione dell'esame sono suggeriti una serie di saggi e articoli associati ai vari argomenti del corso:

Evoluzione delle Interfacce:
John M. Carroll, "The Evolution of Human-Computer Interaction", Cap. I del Libro “Human-Computer Interaction in the New Millennium”

La psicologia dell'errore e il concetto di errore umano:
Douglas Hofstadter and David Moser, "To err is human; to study error-making is cognitive science", Michigan Quarterly Review, Vol. XXVIII, No. 2, 1989, pp. 185-­215.

Situation Awareness:
Mieczyslaw M. Kokar, "Situation Awareness: Issues and Challenges", Department of Electrical & Computer Engineering, Northeastern University
Raja Parasuraman, Thomas B. Sheridan, Christopher D. Wickens, "Situation Awareness, Mental Workload, and Trust in Automation:Viable, Empirically Supported Cognitive Engineering Constructs"

Usability e Accessibility:
Jakob Nielsen, "Usability 101: Introduction to Usability"
Roberto Polillo, "Un modello di qualità per i siti Web"
Maurizio Boscarol, "Cos’è lo User-Centered Design (UCD)"
Gruppo di Lavoro Metodologia - Pubbliaccesso.gov.it, "Metodologia per la valutazione dell'accessibilità e dell'usabilità dei siti pubblici"

Architettura dell'informazione:
Peter Morville & Louis Rosenfeld, "Information Architecture for the World Wide Web - Chapter 1", O'Reilly Editore

Uomo-Robot:
David Feil-Seifer Maja J Mataric, "Human-Robot Interaction"
Patrizia Marti, "L'interazione Uomo-Robot", Dipartimento di Scienze della Comunicazione - Università di Siena

Interazione uomo-macchina in applicativi neurali:
Francesco Carlino, "Computazione biologica e Simulazione Neurale - Neurone Biologico nei Paradigmi delle Reti Neurali Artificiali", Journal of Neuroscience, Psychology and Cognitive Science

Esercitazioni
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Docente/Tutor Responsabile insegnamento
Sebastiano Bagnara, Francesco Carlino
Docenti video
Prof. Francesco Di Nocera - Università "La Sapienza" di Roma (Roma - Italia)
Prof. Simone Pozzi - Università San Marino IUAV (Venezia - Italia)
Prof. Francesco Carlino - Direttore Scientifico NEULOS (Roma - Italia)
Prof. Maurizio Boscarol - Università di Trieste, Usabile.it (Italia)
Prof. Patrizia Marti - Università degli Studi di Siena (Siena - Italia)
Prof. Alessandro Vinciarelli - University of Glasgow (Glasgow - UK)
Elenco delle lezioni
Francesco Di Nocera
Francesco Di Nocera
    •  Lezione n. 3: Automazione  Vai alla lezione
Francesco Di Nocera
Francesco Di Nocera
Simone Pozzi
Simone Pozzi
Maurizio Boscarol
Maurizio Boscarol
Maurizio Boscarol
Maurizio Boscarol
Maurizio Boscarol
Maurizio Boscarol
Patrizia Marti
Patrizia Marti
Patrizia Marti
Patrizia Marti
Francesco Carlino
Francesco Carlino
Francesco Carlino
Francesco Carlino
Francesco Carlino
Alessandro Vinciarelli
Alessandro Vinciarelli
Alessandro Vinciarelli
    •  Lezione n. 25: Eye-tracking  Vai alla lezione
Francesco Di Nocera
Francesco Di Nocera