автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.11, диссертация на тему:Математическое и программное обеспечение средств проектирования и совершенствования интерактивных графических человеко-машинных интерфейсов

На правах рукописи

003057061

Зуев Андрей Сергеевич

Математическое и программное обеспечение средств проектирования и совершенствования интерактивных графических человеко-машинных интерфейсов

Специальность 05.13.11 - «Математическое и программное обеспечение вычислительных машин, комплексов и компьютерных сетей»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2007

003057061

Работа выполнена в Московском государственном университете приборостроения и информатики.

I

академик РАЕН, доктор технических наук, профессор Сигал Израиль Хаимович

доктор технических наук, профессор Барский Аркадий Бенционович

кандидат физико-математических наук, с.н.с. Вычислительного центра им. А. А. Дородницына Российской академии наук Соломатин Александр Николаевич

Институт системного анализа

Российской академии наук (ИСА РАН) |

1

Защита состоится «15» мая 2007 г. в 13.00 часов на заседании Диссертационного совета Д212.119.02 Московского государственного университета приборостроения и информатики по адресу 107996, Москва, ул. Стромынка, д. 20, кор. 1, в зале заседаний ученого совета.

I !

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке МГУПИ.

Автореферат разослан «12» апреля 2007 г.

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

Ученый секретарь

Диссертационного Совета Д212 119 02 /V- г—.

// \ "V, )

к т н , доцент / 7 ч,.. -о-_ Зеленко Г В

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Неотъемлемой частью программного обеспечения (ПО), используемого в интерактивном режиме, является графический интерфейс (ГИ). Под ГИ компьютерной программы (КП) понимается совокупность отображаемых на мониторе графических элементов, позволяющих пользователю управлять ее работой и получать требующиеся результаты. Вопросам, связанным с проектированием и оценкой ГИ посвящены труды многих отечественных и зарубежных авторов: Голикова Ю., Мунипова В.М., Купера А., Гультяева А.К., Коутса Р., Влейминка И., Ман-дела Т., Константайна Л., Локвуда Л., Раскина Д., Торреса Р. Дж., Брукса Ф. и т.д.

Широкое применение ПО, используемого в интерактивном режиме привело к необходимости совершенствования ГИ, а также внедрения в процесс их разработки специализированных программных средств. Графический интерфейс приобретает все большее значение как составляющая конкурентного преимущества ПО. Пользователи оценивают сложность эксплуатации КП на основе представления их функциональных возможностей в ГИ. На практике рассматривают следующие аспекты анализа ГИ: графический, психологический, субъективный, эргономический, технический и предметная область. Вместе с тем остаются малоизученными следующие аспекты, которые могут стать решающими в обеспечении эффективности взаимодействия человека с КП:

1. Геометрический. Интерфейс представляет собой совокупность геометрических объектов, размещенных на ограниченной площади экрана монитора.

2. Вероятностный. В интерфейсе реализуется многовариантная система управления, в которой очередность действий пользователя, рассматриваемая в контексте использования КП, имеет случайный характер.

Проектирование ГИ является важным этапом разработки ПО, что в совокупности с отсутствием в имеющихся методологических подходах математической формализации подтверждает актуальность темы диссертационной работы и возможность широкого применения полученных в ней результатов.

Объектом исследования выступает ГИ современных КП, рассматриваемый в совокупности с особенностями человеко-машинного взаимодействия. Предметом исследования является процесс взаимодействия пользователя с ГИ.

Цель работы. Целью диссертационной работы является разработка математического и программного обеспечения проектирования ГИ, оптимизированных по критерию минимизации затрат времени в соответствии с процессом решения задач пользователем КП. Для достижения данной цели потребовалось решить задачи:

1. Для выявления недостатков имеющихся методологических подходов к проектированию ГИ провести анализ интерфейсов КП как предметной области челове-

ко-машинного взаимодействия, рассмотреть методы оценки качества, осуществить обзор стандартов и этапов процесса проектирования ГИ.

2. Изучить современные подходы к моделированию взаимодействия пользователя с КП посредством ГИ, сделать вывод об их актуальности или необходимости совершенствования. ;

3. Обосновать целесообразность применения методов оптимизационного геометрического проектирования к разработке ГИ по критерию минимизации затрат времени пользователя при решении конкретных задач.

4. Выполнить постановку задач геометрической оптимизации расположения элементов ГИ и окон КП, разработать подходы к их решению.

5. Разработать подход к оценке эффективности интерфейсов, основанный на использовании аппарата теории вероятностей.

6. Разработать модель интерфейса общеизвестного ПО, позволяющую по результатам ее испытания пользователями собирать статистические данные об особенностях взаимодействия пользователей с КП посредством ГИ.

7. Создать и апробировать программные средства, реализующие предложенные теоретические разработки и позволяющие оценить их адекватность.

Методы исследования. В диссертационной работе используются методы и аппарат теории графов, теории вероятностей, геометрического проектирования, дискретной математики, дискретной оптимизации и технологии программирования.

Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:

1. Разработана методика оптимизации размещения элементов ГИ и окон КП по критерию минимизации затрат времени пользователя на решение задач.

2. Разработана методика моделирования человеко-машинного взаимодействия с применением теории графов в качестве основного математического аппарата в задачах проектировании, оценки и оптимизации ГИ. Вершинам и дугам графов ставятся в соответствие параметры, характеризующие содержание задач области применения КП и процесса управления работой КП.

3. Разработан метод оптимизации ГИ в соответствии с содержанием решаемых задач, заключающийся в изменении отношений инцидентности между вершинами и дугами графов, описывающих ГИ.

4. Предложен новый вероятностный подход к оценке затрат времени пользователя на решение задач, основанный на использовании системы дополнительных параметров, позволяющих повысить точность оценки.

5. Теоретически обоснованы и экспериментально выявлены области концентрации внимания пользователей на элементах ГИ в зависимости от их типа. Введено понятие ожидаемой точки воздействия на элемент интерфейса, позволяющее развить представление о распределении внимания человека при работе с ГИ и внести

детализацию в постановку задач оптимизации интерфейсов.

Практическая ценность. Предложенные в диссертационной работе теоретические разработки представляют собой уточненную модель оценки эффективности ГИ, а также формализованную методику их проектирования, основанную на сокращении затрат времени пользователя при решении конкретных задач. Практическая ценность диссертационной работы заключается в следующем:

1. Разработанная методика математического моделирования человеко-машинного взаимодействия может применяться в существующих методах проектирования ГИ, так как позволяет учитывать содержание области применения КП и особенности взаимодействия пользователя с программой. Данная методика может быть использована для развития методов GOMS моделирования работы пользователей и оценки ГИ.

2. Предложенная методика геометрического проектирования интерфейсов может быть внедрена в процесс разработки ГИ и позволяет выделить новое направление в оптимизации и исследовании особенностей организации человеко-машинного взаимодействия.

3. Разработано математическое обеспечение, позволяющее создавать программные средства проектирования и оптимизации ГИ для различных сред разработки КП.

4. Предложены новый подход и дополнительные параметры оценки эффективности ГИ, позволяющие повысить точность прогнозирования затрат времени пользователя на решение задач и развить существующие методы, в частности, GOMS.

5. Разработано ПО, предоставляющее вспомогательные средства для решения задач организации человеко-машинного взаимодействия в процессе разработки КП и проектирования ГИ в среде Delphi.

6. Разработаны программные средства, позволяющие собирать статистические данные об особенностях выполнения пользователями воздействий на различные элементы интерфейса.

Реализация результатов работы. Разработанное математическое и программное обеспечение было использовано для проектирования ГИ современных КП и внедрено в ООО "Интервейв Коммуникейшнс" и ООО "ВесНет".

Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на шести международных и пяти всероссийских конференциях:

- Девятая международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов "Радиоэлектроника, электротехника и энергетика" (г. Москва, 2003);

- Международный форум информатизации 2003, международная конференция "Информационные средства и технологии" (г. Москва, 2003);

- Десятая всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов. "Микроэлектроника и информатика" (г. Москва, 2003);

- Всероссийская научно-практической конференция "Информационные модели экономики" (г. Москва, 2003);

- Международная конференция "Interactive systems: The Problems of HumanComputer Interaction" (г. Ульяновск, 2003);

- Одиннадцатая всероссийская научно-техническая конференция студентов и аспирантов "Микроэлектроника и информатика" (г. Москва, 2004);

- Вторая всероссийская научно-практической конференция "Информационные модели экономики" (г. Москва, 2004);

- Шестой международный конгресс по математическому моделированию (г. Нижний Новгород, 2004);

- Международный форум информатизации 2004, международная конференция "Информационные средства и технологии" (г. Москва, 2004);

- Шестая международная научно-техническая конференция "Новые информационные технологии и системы" (г. Пенза, 2004);

- Третья всероссийская научно-практическая конференция "Информационные модели экономики" (г. Москва, 2006).

Публикации. Опубликовано 10 печатных работ общим объемом 7 пл.

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы из 130 наименований и трех приложений. Работа изложена на 125 страницах, содержит 44 рисунка и 5 таблиц.

Основное содержание работы

Во введении содержится краткое обоснование актуальности темы диссертационной работы, определяются цель, объекты и методы исследования.

В первой главе ГИ современных КП анализируется как средство человеко-машинного взаимодействия, рассматриваются вопросы стандартизации, производится обзор процесса проектирования ГИ и аппарата теории графов, применяемого для их описания, обосновывается целесообразность геометрической оптимизации интерфейсов, рассматриваются методы оценки их качества.

Графический интерфейс - это виртуальная среда человеко-машинного взаимодействия, средство управления КП, представляющее собой совокупность двумерных, графически оформленных геометрических объектов. Современные ГИ обозначают аббревиатурой WIMP (Windows-Icons-Menus-Pointing device), - окна, пиктограммы, меню и позиционирующее устройство (обычно мышь).

За рубежом сформировалась развитая индустрия проектирования ГИ, руководства по их разработке имеют все известные фирмы разработчики ПО. Руководства некоторых фирм стали основой соответствующих стилей интерфейса, например, Microsoft Windows, IBM и Apple Macintosh. Международными стандартами в данной области являются ISO/IEC 90003:2004 и ISO 9001:2000. В стандарте ISO 9126:2001 представлены основные параметры оценки качества ПО: функциональность, надежность, переносимость, удобство сопровождения, удобство использования, производительность. Качество ГИ характеризуется такими параметрами как понятность, простота обучения, скорость работы и затраты времени пользователя при решении конкретных задач, частота появления ошибок, простота навигации и субъективная удовлетворенность пользователей вследствие соответствия ГИ решаемым задачам. С начала 80-х годов разработка ПО была ориентирована на пользователей, в настоящее время сформировалась методология, получившая название "разработка с вовлечением пользователей".

Широкое применение при описании функционирования и использования КП в 80-90 гг получила теория графов, основное ее применение заключалось в моделировании диалогового режима и перемещения внимания человека.

Структуру диалога можно представить в виде дерева, вершины которого -информационные кадры, в которых система выдает сообщение пользователю или требует от него входной информации, а ребра - действия программы. Данный подход к описанию диалогового взаимодействия пользователя с компьютером ограниченно применим к современным КП. Современные ГИ представляют пользователю большое число различных элементов управления, а взаимодействие с ними происходит в режиме непосредственного манипулирования.

При работе с КП, имеющей ГИ, взгляд пользователя перемещается между смысловыми центрами экрана монитора, под которыми понимаются элементы интерфейса, обеспечивающие представление или ввод данных. Развитие графических интерфейсов сопровождается ростом числа смысловых центров, поэтому в виде графа может быть описано перемещение взгляда между отдельными совокупностями элементов ГИ. Основные затраты времени пользователя при работе с современными КП связаны с необходимостью перемещения внимания и курсора мыши между элементами интерфейса. Поэтому целесообразно применение методов оптимизационного геометрического проектирования для размещения элементов интерфейса и окон КП в соответствии с решаемыми задачами и выполняемыми пользователем воздействиями.

Интерфейс зависит от задач, решаемых КП, типов входных и выходных данных, однако при этом существует значительная свобода в способах представления информации пользователю. Поэтому большое значение имеет задача оценки качест-

ва ГИ, для ее решения разработан ряд методов, которые можно объединить в две группы: методы тестирования интерфейса пользователями и методы, основанные на формальных расчетах. Наиболее формализованным методом является GOMS, подразумевающий разбиение каждой задачи на ряд когнитивных и моторных шагов (операторов), требующихся для ее решения с помощью ГИ. Акроним GOMS - это сокращение от английского Goals, Operators, Methods and Selection Rules - Цели, Операторы, Методы и Правила выбора. В данном методе предполагается, что для достижения каждой цели возможен ряд методов, использующих наборы различных операторов. Реализуемый метод определяется с помощью правил выбора, составленных на основании контекста решаемой задачи. Время выполнения задачи определяется затратами времени на выполнение всех задействованных в ней операторов.

Общепринятым способом представления операторов GOMS является метод PERT, обеспечивающий построение соответствующей диаграммы. В настоящее время построение PERT-диаграмм для моделей GOMS является достаточно сложной задачей, а сама диаграмма может содержать большое количество элементов. В связи с этим представляется целесообразной разработка методов построения агрегированных диаграмм с применением аппарата теории графов.

На основании результатов проведенного в диссертационной работе анализа, установлено, что имеющиеся подходы к проектированию интерфейсов имеют общий недостаток, выражающийся в отсутствии формализации критериев оптимальности ГИ и его описания как объекта математического моделирования. Полученные в первой главе результаты указывают на перспективность и актуальность проводимых в диссертационной работе исследований.

Вторая глава посвящена применению теории графов к описанию ГИ современных КП, выделению данного математического аппарата как основного при решении задач проектирования, оценки и оптимизации ГИ. Выполнена постановка задач оптимизации размещения элементов ГИ и окон КП, разработаны подходы к их решению, рассмотрены возможные исходные данные. Разработан новый подход к оценке затрат времени пользователя, основанный на использовании аппарата теории вероятностей. Следует отметить, что предложенные теоретические разработки наиболее эффективны для многофункционального ПО, ориентированного на решение большого числа задач конкретной области и требующего сложный ГИ, взаимодействие пользователя с которым осуществляется с помощью устройств, аналогичных мыше.

Под элементами интерфейса будем понимать все графические объекты, располагающиеся в окнах программы, а под его структурами — совокупности элементов,

объединенных по функциональному признаку общим принципом представления на экране монитора (например, меню).

В существующих подходах к проектированию и оценке ГИ предполагается, что внимание пользователя концентрируется на элементах интерфейса. Однако при наличии специфических графически оформленных областей, например, поле для отметки выбора в переключателе Checkbox, внешний вид элемента может влиять на специфику выполнения пользователем воздействий. Поэтому целесообразно ввести понятие ожидаемой точки воздействия, на которую пользователь ориентируется и стремится установить курсор при выполнении воздействия на элемент интерфейса. Данная точка располагается в занятой элементом ГИ области экрана, зависит от вектора перемещения курсора при выполнении воздействия на элемент или соответствует центру его выделенной области. Данное предположение было подтверждено статистическими данными, полученными в результате испытания пользователями разработанной в рамках диссертационной работы модели интерфейса текстового редактора MS Word.

Пусть работа пользователя с КП заключается в выполнении операций - действий по преобразованию или обработке данных. Для выполнения любой операции пользователю требуется совершить определенную последовательность воздействий на элементы интерфейса, которую будем считать маршрутом выполнения операции. Графически маршрут можно представить как ориентированную цепь, где между смежными узлами (элементами ГИ) есть дуга, характеризующая воздействие пользователя. Элемент, соответствующий началу дуги, будем называть начальным элементом, а элемент, соответствующий ее концу - конечным. Пусть главным элементом заданной структуры служит элемент, являющийся началом всех реализуемых в ней маршрутов выполнения операций.

Объединением маршрутов всех операций, предусмотренных в КП, по принципу совмещения их одинаковых узлов формируется ориентированный граф, описывающий интерфейс КП. Определим орграф G(V,E), описывающий интерфейс, где V и Е - множества входящих в его состав вершин и дуг. Далее по тексту орграф G будем называть графом. Вершины графа G обозначим через vkJ, а их веса (числа воздействий в определенном сеансе работы КП) через RkJ, где / - порядковый номер данной вершины, а к — номер вершины, соответствующей началу входящей в вершину / дуги. Если в вершину есть несколько входящих дуг, обозначим ее через v,, j, где Fj — множество порядковых номеров элементов, являющихся начальными для входящих дуг. Дуги графа G обозначим через ekJ, а их длины (расстояния между точками воздействий на элементы к nj) через rkJ, где к и i - номера начального

и конечного элементов. Определим ранг вершины как число дуг в маршруте, начинающемся в главном элементе структуры и оканчивающемся в данной вершине.

Получаемые графы являются картами навигации пользователя по интерфейсу, а также выступают как основа моделирования человеко-машинного азаимодействия. Граф, описывающий интерфейс, достаточно сложен, поэтому целесообразно рассматривать его части, для каждой из которых главным элементом является элемент в основном окне КП.

На рис, 1 представлен пример структуры интерфейса.

Ршлел пена (тем) И^^ШЯЯН?"' _ —, _—;

" - С1.Э) I ^ДЛУЗЕЗЗЙ * № 3 Г. и | Змджа № 1 N2м

йтсрсД Гт" : ■ > 1' Г '-1.7) |

Рис. 1. Пример структуры интерфейса На рис. 2 представлен граф, описывающий структуру интерфейса.

Рис. 2. Граф, описывающий структуру интерфейса

Получаемые графы обеспечивают агрегированное описание последовательностей операторов СОМ8 и могут применяться совместно или вместо РЕ ИТ-диаграмм, предоставляя более удобный способ описания процесса работы пользователей с ГИ. Исходя из требования соответствия ГИ решаемым задачам, очевидно, что воздействия на более востребованные элементы должны быть более простыми. Будем считать интерфейс оптимальным, если для описывающего графа в каждом ранге вершин с уменьшением их весов увеличиваются длины входящих дуг. Соответственно, целесообразно выявить такой порядок элементов в структурах ГИ, при котором ГИ оптимален для выполнения набора операций, соответствующего конкретной области применения программы. Данная задача может быть решена изменением отношений инцидентности между дугами и вершинами графа с использованием функции

_ \_Г 1, если vtj инцидентна концу дуги е^, [_ 0, если не инцидентна концу дуги щ.

Рассмотрим вершины графа в порядке увеличения рангов. Если для вершины ^, ранга р и входящей в нее дуги , установлено отношение инцидентности, то

для ранга (р + 1} рассмотрим вершины .], и входящие в них дуги {е^),

■ЛЯШ

: ,№ 3Г.'Ч? |

Г № И Г/710]

Г Элемент 7]

г Элементного.^_

Г Эля^Н'бГУЕИЗ]

к4=/1. Значения функции ) устанавливаются на основании сопоставления

результатов ранжирования } по возрастанию, а } - по убыванию.

Областью применения рассмотренного подхода является размещение элементов интерфейса в структурах ГИ (например, главное меню), обеспечивающих переходы пользователя между информационными кадрами (например, окнами), а также размещение элементов, обеспечивающих ввод или представление данных, строгая последовательность которых не существенна.

Основным подходом к оценке эффективности ГИ является вычисление затрат времени на решение пользователем наборов задач, соответствующих конкретной области применения КП. В диссертационной работе предлагаются дополнительные параметры и новый подход, использующий аппарат теории вероятностей. Пусть ./ -множество номеров элементов интерфейса КП. Определим вероятность Рк воздействия на элемент у е У при решении набора задач как Р^ = ——, где и - вероятность воздействия и вес элемента /, а - вес главного элемента структуры, к которой принадлежит /.

Представленная формула соответствует предположению, что после каждого воздействия на главный элемент структуры будет выполнена только одна операция. Однако в реальных условиях использования КП пользователь может допускать ошибки и осуществлять воздействия, не входящие в маршруты выполнения операций, обеспечивающих решение конкретной задачи. Поэтому затраты времени, выявленные на основании {й^} с применением известных методов, обладают некоторой погрешностью. Пусть известны ^ е; - затраты времени на выполнение соответствующих воздействий е^ . Для элементов у е / целесообразно введение следующих вероятностей и весов, которые могут бьггь использованы в расчетах затрат времени пользователя при работе с КП:

Р^ - воздействие на элемент / осуществлять не потребуется, = , а

Ть = - сокращение затрат времени вследствие уменьшения количества тре-

бующихся от пользователя воздействий;

Р^ — на элемент / будет произведено более одного воздействия в проходящем, либо по крайней мере одно воздействие в непроходящем через / маршруте

выполнения операции, Я^ =P¿jRkJ, а Т" = - сокращение затрат времени

1

вследствие совпадения решений по организации интерфейса с особенностями области применения программы;

Р^ - воздействие на элемент / было ошибочным и маршрут выполнения операции закончится регистрацией ошибки, = , а Т" ~~ допол-

нительные затраты времени, связанные с ошибочностью воздействий;

РЦ0 - вероятность выполнения одного воздействия на элемент / в каждом проходящем через него маршруте, =1 -Р^, .

Суммарные затраты времени Т' на выполнение некоторого набора операций могут быть рассчитаны следующим образом:

где А - коэффициент, зависящий от особенностей ГИ и области применения КП; ¡1ч1 - предполагаемые затраты времени на выполнение воздействия ; -множество элементов, являющихся начальными для воздействий ек.. Исходные данные о рассмотренных вероятностях могут быть получены в результате выполнения предусмотренных в процессе проектирования ГИ этапов, таких как тестирование прототипа ГИ пользователями или его экспертная оценка, а также в результате анализа содержания задач, решаемых в конкретной области применения КП.

Очевидно, что для сокращения затрат времени пользователя наиболее часто выполняемые воздействия должны быть более простыми. Воздействиям с большей вероятностью РЦ4 или весом Лк4 должна соответствовать меньшая сложность выполнения, характеризующаяся расстоянием <1к4 между точками воздействия элементов к и /. Поэтому одна из задач оптимизации интерфейсов - задача размещения их элементов относительно друг друга.

Задача оптимизации расположения элементов интерфейса может быть решена аналогично задаче о расположении плоских геометрических объектов на ограниченной площадке (в окне программы). Пусть (х*, у*) и (д^, - координаты точек воздействия для элементов к и / в системе координат, связанной с экраном монитора. Пусть м/1 и - ширина и высота элемента / в экранных пикселях с учетом отступов от элементов, которые он не должен перекрывать при отображении на мониторе. Оптимизация интерфейса может заключаться в размещении конечных элементов относительно начальных с помощью методов оптимизационного геометрического проектирования и целевой функции

} «1/

где х* и >>' — константы, то есть выявляется тЫ,, (х',^'). Сокращение сложил

ности воздействий имеет большое значение для начинающих пользователей, для которых, по сравнению с профессиональными пользователями, наблюдается более существенное увеличение эффективности работы. Однако упрощение воздействий позволяет сформировать у пользователей соответствующие моторные навыки их выполнения, требующие меньше затрат времени и, следовательно, более эффективные. При этом получаемый положительный эффект от оптимизации ГИ не только сохраняется, но и аддитивен по времени эксплуатации КП и числа решенных задач.

Ограничениями на размещение элемента I могут быть: определенная область, в пределах которой этот элемент может располагаться; области, занятые некоторыми из уже расположенных в ней элементов, (включая элемент к); требования к соблюдению отступов от этих элементов. Если элемент / требуется разместить оптимальным образом относительно элементов с номерами к е ^, = л, то для каждой пары (кц) целесообразно составить отдельную целевую функцию (1). В результате может быть сформирована целевая функция 21{с1), характеризующая суммарную сложность выполнения воздействий е^, НР:

= -»-тт. (2)

1-1

Для формирования исходных данных рассмотренной задачи требуется определить начальные и конечные элементы. Это может быть сделано на основании значений индексов к и / в обозначениях вершин графов, описывающих структуры интерфейса. Для заданного ранга п вершины } принадлежат одной совокупности конечных элементов, если их индексы к равны. Количество таких совокупностей равно числу различных значений к и каждой из них для ранга (»-1) будет соответствовать начальный элемент у4у1, у 1 =к. В некоторых случаях конечные элементы КЛ требуется разместить не только относительно начальных но и относи-

тельно элементов |у,_,2], следующих после } в маршрутах выполнения операций. Следовательно, элементы } и (у,^) целесообразно считать совокупностью начальных элементов, относительно которой требуется разместить конечные элементы {у^}. Будем называть размещаемым объектом некоторую совокупность конечных элементов, а размещенным объектом - соответствующую ей совокупность начальных элементов.

При формировании объектов возможен частный случай, когда в их состав может входить несколько элементов, которые в силу особенностей структуры интер-

фейса имеют друг с другом общие границы при отображении на экране. Такие элементы будем рассматривать как некоторую группу, координаты точки воздействия для которой могут задаваться или рассчитываться автоматически.

Рассмотрим алгоритм размещения элементов интерфейса с помощью методов оптимизационного геометрического проектирования на основании графа, описывающего структуру ГИ. Для каждого ранга вершин графа, начиная со второго, определим размещаемые и соответствующие им размещенные объекты. Следующие шаги выполняются для каждой пары таких объектов.

Шаг 1. Пусть /еЛг и ,у'с), J еМ - координаты точек воздействия

на элементы г и /, где N — множество порядковых номеров элементов в размещенном, аМ-в соответствующем ему размещаемом объекте. Если некоторые элементы обязательно должны иметь общие границы, то объединим их в группы, для которых определим координаты точек воздействия.

Шаг 2. Пусть в размещенном объекте имеется и, а в размещаемом - т групп элементов, соответственно, с номерами из с N и М2 с М. Присвоим этим группам уникальные порядковые номера, составляющие множества К и 5. Тогда размещенный объект будет представлен элементами из множества номеров Р = (м\Ы2)<иК и точками воздействия {к^}, ¡еР, а размещаемый-элементами из Я = (мш2)и5 и точками воздействия ей.

Шаг 3. Пусть дтя различных пар элементов в размещаемом и размещенном объектах возможно л1 воздействий еы,»е Р, у е Л, а также л2 воздействий г е Р, /ей, где (х'е,у'с) - константы. В соответствии с (1) запишем функции, характеризующие сложность и еи\ = -л^)2 + (у'с -у'сУ , к\-\,п\,

<,2 . к2 = \^п2, где /€/>,; ей.

На основании (2) сформируем целевую функцию:

Шаг 4. Пусть для 1бР и ; ей известны вероятности Р' и Р/; упорядочим эти вероятности по возрастанию, присваивая индексы а и Ь, получим ряды {р'"\ и {р/-4}, где а = 1,л1, Ь = 1,л2. Значениям Р," и Р/* поставим в соответствие такие коэффициенты х° и у., при которых выполняются равенства = Р,рг"х°2, а = 2,п\, 11,12еР и Р/'-'у};1 = Р>*у£,6 = 2^2,}\j2eR.

Значения х° и у' характеризуют, во сколько раз сложность воздействия еы или е14, /еР, у ей может быть больше минимальной, которая соответствуетзначе-

ниям =1 или = 1, /1е Р, 71 е /?. Полученные ряды коэффициентов I е Р и {у'}, ] б Л будут упорядочены по убыванию. На основании их значений могут быть установлены приоритеты в очередности минимизации различных , к\ = \,п\ и , к2 = 1,п2. Каждому е!" и будут соответствовать у) или х°\ сформируем возможные дополнительные условия оптимизации, которые могут быть использованы в соответствии с особенностями конкретной задачи: у^", <у}г<1"2 <

х"<1к2 Кх'-'Л" < <х'Лк2 <vь-,d^2 < <v1 II12 х°г1к> <х~'Ли <

х1\")лъх,2 — У^а!и -У ¡г а/1,|xлaЛJ -ха - ■ ■ - х,за,ч •

Представленные условия соответствуют предположению, что воздействия с большей вероятностью Р^ должны быть более просты для осуществления, исходя из требования соответствия ГИ решаемым задачам.

Шаг 5. На основании результатов шагов 3 и 4 выполним геометрическую оптимизацию размещения элементов } еЛ относительно ¡е. Р. Пусть для всех J е Я координаты {х, ,у1) их левого верхнего угла могут принимать следующие значения: х1 € {!,. .,*„}, у] е {1,...,у0}. Тогда область определения функции (аг) для некоторого элемента /, размещаемого первым, будет иметь вид

х1 е {ау,.. ,х0 + -1}, у{ е ,у0 +-1), (3)

где (ау, 6,) - координаты точки воздействия элемента / в системе координат, связанной с его левым верхним углом. Для каждой пары х'с, у'с по формуле (2) может бьггь найдено значение £,(</), обозначим его через (х^ ,у{). Полученные значения 21 (х^ ,у'с) формируют множество ; обозначим его через , где к — количество уже размещенных элементов у е Л. Очередность размещения элементов может определяться либо на основании ограничений, полученных на шаге 4, либо в порядке убывания соответствующих значений вероятностей Р/.

При размещении первого из элементов ; еЯ из множества 50, сформированного в соответствии с (3), выбирается минимальное значение 21 ,у{), а левый верхний угол элемента / помещается в точку с координатами ,у)), где

*< ~а1 +1'У/ =У'с ~ь, +1- (4)

Область (х1 ,...,х1 +и-1 \у,,...,у) + А, -1), а также ее окрестность, в которой не может располагаться точка воздействия следующего размещаемого элемента из множества Л, требуется исключить из области определения функции Для этого из множества 50 исключаются такие значения (г^ ,у'с), что

< = (*, +<"2). у'с +Л, +ь; -2), (5)

где Wj, hj и -к], hj — размеры по ширине и высоте, соответственно, последнего размещенного и следующего размещаемого элементов из множества R, а а', Ъ] -координаты точки воздействия следующего размещаемого элемента в системе координат, связанной с его левым верхним углом.

В результате формируется множество 5,, принадлежащие которому значения Z¡ ,у'е) используются при размещении второго элемента из R. Для размещения к-го элемента j t е R требуется выполнить следующие действия:

1. Определить множество значений Sk_t функции Zj(d), исключив по формуле (5) из S0 области, занятые элементами j3 е R, s = l,(/t-l), а также их окрестности, в пределах которых не может располагаться размещаемый элемент j „.

2. На основании координат точки воздействия элемента j t ив соответствии с (3) определить границы области .

3. Определить минимальное значение Z^.^jei,., функции Zy(rf) и расположить левый верхний угол элемента jk в соответствии с (4).

Реализация представленного алгоритма может бьггь произведена с использованием трехмерных массивов булевых переменных, описывающих окна КП. Пусть рассматривается некоторое окно программы и соответствующий ему массив булевых переменных W, имеющий размерность XxYxN, где X и Y — ширина и высота окна в экранных пикселях, отсчитываемых относительно его левого верхнего угла, а N - множество порядковых номеров расположенных в окне элементов интерфейса. Элементами массива fF являются булевы переменные vSxy, х = Т^Х, у = LJ, jeN, принимающие значение 1, если пиксель (х,у) занят элементом / и значение 0 в противном случае. Под слоями массива W будем понимать двумерные массивы W', соответствующие каждому j е N. Пусть в окне требуется расположить элемент j eN, тогда на соответствующий ему слой W' массива W переносятся значения булевых переменных со слоёв W', ieJ0, где J0cN- порядковые номера элементов, которые не должен перекрывать элемент / при отображении на экране. Для этого выполняется дизъюнкция переменных из слоев W', iе•/„, где w^ = UHxJ1, * = 1Д"> У =\,Y .

'Ь'о

При минимизации функций (1) и (2) выполняется два цикла расчетов: перебор вариантов расположения левого верхнего угла i, которыми могут бьггь пиксели

=0, Xj=l,X, yt = 1,У и выявление приемлемых вариантов расположения /, которые определяются из условия и^, =0, у =yj,y, +ht -1, x=xj,x¡ +wJ -1, гарантирующего, что элемент / не перекрывает элементы из J0.

Сравнение исходного и оптимизированного вариантов ГИ по критерию затрат времени на решение задач может быть выполнено методом вОМБ, однако целесообразна также оценка и по другим критериям, так как получаемые результаты являются проработкой возможных вариантов организации ГИ. Областью применения оптимизационного геометрического проектирования для размещения элементов интерфейса является проектирование структур, обеспечивающих доступ и переход пользователя между информационными кадрами, а также несложных экранных форм или взаимного расположения отдельных элементов ГИ.

Помимо размещения элементов интерфейса, областью применения оптимизационного геометрического проектирования может быть также расположение дочерних окон программы. Возможны две постановки данной задачи:

1. Окно требуется расположить таким образом, чтобы в не занятой им области пользователю было доступно такое множество элементов ГИ, для которого максимальна суммарная вероятность воздействий на них.

2. Окно требуется расположить таким образом, чтобы сложность воздействий, выполняемых при переходе к элементам ГИ в окне, была минимальна.

Оптимизация имеет смысл, если для дочерних окон в первой постановке задачи был применен МЭ1 стандарт разработки (многодокументный интерфейс), а во второй - МБ1 или 801 (однодокументный интерфейс) стандарты.

Первая постановка. Пусть расположение окна IV1 требуется оптимизировать относительно и окон IVк, к = \,п данной КП, в которых пользователю доступны элементы / с порядковыми номерами N, где Р^, ^ е N — вероятности воздействий на них, а М с лг - порядковые номера элементов /, не полностью перекрытых окном IV' для конкретного варианта его размещения. Так как Ж1 ограничивает доступ к элементам, располагающимся в Шк, для данной задачи требуется ввести особый критерий решения — формирование множества М с максимизацией суммарной вероятности 2(Р) воздействий на элементы уеМ:

(6)

Ограничением является условие принадлежности элемента / множеству М -требование к площади J е М, не перекрытой IV'. Пусть для некоторого элемента у <= N известны высота А,, ширина и заданы 5" — минимальная площадь или О <К] <1 - доля площади, которая не должна быть перекрыта ш1, чтобы элемент / был доступен для осуществления воздействия. Для каждого варианта 5 расположения IV1 будет известна — площадь не перекрытой части элемента ] е Ы. Тогда ограничение примет вид: St/wJ А, > К1 или 5, ^ Я™, у е М.

Вторая постановка. Пусть в момент вызова окна ff', в котором расположены элементы со множеством порядковых номеров Q положение курсора определено координатами (хр,ур) точки воздействия на некоторый элемент kl. Тогда вторая постановка задачи может быть сформулирована следующим образом: окно IV' требуется разместить таким образом, чтобы z(d)=YJdklJ -> min для всех воздействий etlj,

jев, при этом элемент может быть либо перекрыт, либо не перекрыт окном W1.

При решении задачи размещения окон КП целесообразно использовать трехмерные массивы булевых переменных. Окна могут располагаться не только в пределах родительских (по отношению к ним) окон, поэтому рассматривается массив W = (Л",У,л + 1), где Л' и У— разрешающая способность монитора в пикселях по ширине и высоте, а п— количество различных окон Wk, keF, \F\ = n. При размещении окна W1 относительно окон Wt2, kleJ, J cF, на слое (и+1) массива W выполняется

дизъюнкция значений переменных из слоев kl е J: w"*J = (Jw^, х = \,Х, у = 1 ,Y

»26/

При размещении окна Wx относительно элемента к\ на слое (и+1) массива W выполняется дизъюнкция переменных из слоев, соответствующих элементам в окнах Wk, которые не должно перекрывать окно wx.

Область размещения левого верхнего угла окна Wx на слое (и+1) будет иметь вид (о,...,^ -х° +1, 0,...,Y-y° +l), где х° и у° - размеры W1 в пикселях по ширине и высоте. В данной области, в соответствии с особенностями конкретной решаемой задачи, могут быть установлены дополнительные ограничения на х2 (\<LXl<X-х°р+\, \<х2<,Х-х"р+\, хх <х2) И у,, у2 (1<у,<У-у;+1, 1<у2<У~у;+1, .у, <>>2). В результате исходной областью будет (*,,...,*;,;}>,,...,>>.,).

Принцип решения данной задачи аналогичен размещению элементов интерфейса. Геометрическая оптимизация - это один из нескольких возможных подходов к проектированию ГИ, так как для каждого критерия качества интерфейса может бьггь предложен отдельный, ориентированный на него подход.

В третьей главе приводится описание программного обеспечения проектирования ГИ, разработанного в результате реализации и апробации предложенных теоретических разработок. Представлено описание программных средств, позволяющих собирать статистические данные об особенностях взаимодействия пользователей с КП посредством ГИ. Также представлены результаты и примеры применения методов оптимизационного геометрического проектирования и аппарата теории графов. Приводятся частные случаи описания интерфейсов КП графами, рассматри-

ваются результаты оптимизации и модернизации современных ГИ на примерах проводника данных, главного меню и окна операционной системы Windows.

Разработанное программное обеспечение проектирования ГИ является вспомогательным средством для работы специалистов по разработке ГИ, а также дополнением к современным средам программирования. Реализована совместимость данного ПО с интегрированной средой разработки КП Delphi. В состав проекта программы, разработанной в среде Delphi, может входить множество файлов, основными из них являются: файл *.dpr (центральный файл проекта) и файлы *.dfin (описание и характеристики форм). Таким образом, исходными данными геометрической оптимизации ГИ является информация в файлах *.dpr и *.dfm. Для расширения сферы применения и исключения необходимости создания прототипа интерфейса в среде Delphi, в разработанном ПО предусмотрена возможность создания форм, элементов и структур интерфейса с помощью конструктора, а также автоматическое формирование соответствующего содержания файлов *.dpr и *.dfm.

Разработанное ПО позволяют:

1. Выполнять геометрическую оптимизацию интерфейсов КП на основании информации в файлах ее проекта.

2. Разрабатывать шаблоны ГИ, а также оптимизировать элементы и структуры интерфейсов, подготавливая готовые решения по их организации.

3. Сохранять полученные результаты, создавая депозитарии выполненных разработок и заготовок для интерфейсов.

4. Организовать работу специалистов по разработке ГИ отдельно или параллельно с программистами, предоставляя необходимый инструментарий.

5. Разрабатывать макеты и прототипы интерфейсов программ для проведения оценки пользователями и согласования результатов с заказчиком КП.

Использование созданного ПО при разработке КП позволяет выполнить значительную часть этапов процесса проектирования интерфейса до или параллельно с разработкой функциональных возможностей КП и передавать программистам готовые интерфейсы. В результате может наблюдаться сокращение сроков выполнения проекта разработки КП, а также формироваться и обновляться база готовых решений по организации интерфейсов, возможных к использованию в будущих проектах.

На рис. 3 представлены результаты геометрической оптимизации главного меню и дочерних окон КП, обобщающие опыт решения подобных задач.

»Г Основное акт программы

Раздел 1 Раадел 2 Р«дел 3

«Г Щ»Г|М|»||И

Радт к "«да' £ ^и' 3

Ш

?в),<г.п I Р«хел2 РааделЗ |п»иги^ П**? 1.2] Пужг 131;

С .=10^

Р*5деп I Редел 2 Рмдел 3

|,г1.г|

Зпемет 1.2.1 3

Р«»л 1 2 Редгл 3

<¿1 |

ТМ** 1.7-1

Рис, 3, Результаты геометрической оптимизации I И На рис. 3 представлены исходные варианта главного меню и дочернего окна, цифрами I, I), Щ обозначены воздействия пользователя, которые требуется оптимизировать, ниже представлены соответствующие результаты оптимизации.

Для изучения особенностей выполнения пользователями воздействий на различные элементы интерфейса в рамках диссертационной работы была выполнена разработка модели интерфейса КГ1, используемой широкой аудиторией пользователей. В среде Ое1р1т1б была разработана программа Р\У2 - модель интерфейса текстового редактора М8\Уогс1, не имеющая предусмотренных в нем функциональных возможностей, но позволяющая вссти учет значений таких параметров как координаты точек воздействия, вектора перемещения курсора, затраты времени пользователя на выполнение каждого воздействия и число допущенных пользователем ошибок. Тестирование модели FW2 пользователями позволило обосновать целесообразность выделения для элементов ГИ точек воздействий, а также оценить затраты времени пользователей на выполнение различных по сложности воздействий.

Основные результаты и выводы

1. На основании результатов анализа ГИ КП как средств человеко-машинного взаимодействия, выполнения обзора стандартов, методов оценки качества и процесса их проектирования, выявлены недостатки существующих подходов, заключающиеся в отсутствии формализации критериев оптимальности ГИ и его описания как объекта математического моделирования.

2. Разработана методика математического моделирования человеко-машинного взаимодействия с применением теории графов в качестве основного математического аппарата в задачах проектировании, оценки и оптимизации ГИ. Вершинам и дугам графов ставятся в соответствие параметры, характеризующие содержание задач конкретной области применения КП и процесса управления ее работой. Данная методика может быть использована для развития методов GOMS моделирования работы пользователей и оценки ГИ.

3. Обоснована целесообразность применения методов оптимизационного геометрического проектирования к разработке ГИ, предложена методика геометрического проектирования интерфейсов. В том числе:

- выполнена постановка задач геометрической оптимизации ГИ и предложены подходы к их решению;

- введены критерии оптимальности размещения элементов ГИ и окон КП;

- рассмотрены различные варианты исходных данных размещения элементов интерфейса в окнах КП.

4. Разработан подход и предложены дополнительные параметры оценки затрат времени пользователя на решение задач конкретной области применения КП. Предложенные параметры позволяют оценить такие критерии качества ГИ как соответствие решаемым задачам и частота появления ошибок.

5. Разработано математическое обеспечение, позволяющее создавать программные средства проектирования ГИ для различных сред разработки КП.

6. Реализовано и внедрено программное обеспечение, совместимое со средой Delphi и позволяющее выполнять геометрическую оптимизацию ГИ. Разработанное ПО может быть использовано также для построения прототипов интерфейсов, что позволяет применять его на различных этапах проектирования ГИ и разработки КП в качестве вспомогательных средств для решения задач организации человеко-машинного взаимодействия.

7. Разработано ПО, реализующее модель интерфейса редактора MS Word, позволяющее в результате испытания модели пользователями собирать статистические данные об особенностях воздействий на элементы интерфейса различных типов.

Публикации по теме диссертационной работы j

1. Зуев А.С., Здаврадынский В. A. Modernization of system of user access to data // Interactive systems: The Problems of Human-Computer Interaction. Collection of scientific papers. - Ulianovsk: U1STU, 2003. - P. 76-80.

2. Зуев A.C., Здаврадынский B.A. Calculation of user's programs interface productivity // Interactive systems: The Problems of Human-Computer Interaction. Collection of scientific papers. Ulianovsk: U1STU, 2003. - P. 80-84.

3. Зуев A.C. Оптимизация интерфейсов пользовательских программ. // Информационные модели экономики: Сборник трудов второй всероссийской научно-практической конференции. - М.: МГАПИ, 2004. - С. 95-100.

4. Зуев А.С. Применение графов при исследовании интерфейсов пользовательских программ // Математическое моделирование и информационные технологий: Четвертая региональная научная конференции. - Георгиевск, Ставрополь: СевКавГТУ, 2004. -С. 104-109. ;

5. Зуев А.С. Метод разработки структур интерфейса пользовательской программы // Программное и информационное обеспечение систем различного назначения на базе ЭВМ: Межвузовский сборник научных трудов. - М.: МГАПИ, 2004. - С. 146150.

6. Зуев А.С. Определение эффективности интерфейсов программ // Программное и информационное обеспечение систем различного назначения на базе ЭВМ: Межвузовский сборник научных трудов. - М.: МГАПИ, 2004. - С. 151-155.

7. Зуев А.С. Графические интерфейсы как средства управления работой информационных систем // Информационные модели экономики: Сборник трудов III всероссийской научно-практической конференции. - М.: МГУПИ, 2006. - С. 80-84.

8. Зуев А.С. Управление компьютерными программами посредством графических интерфейсов // Изв. РАН. ТиСУ. - 2005. - №6. - С. 127-142.

9. Зуев А.С. Некоторые вопросы исследования и проектирования интерфейсов компьютерных программ // Информационные технологии. - 2006. - №10. - С. 43 - 52.

10. Зуев А.С. Подход к разработке и модернизации структур интерфейсов компьютерных программ // Информационные технологии. - 2007. - №1. - С. 55 - 62.

ЛР № 020418 от 08 октября 1997 г.

Подписано к печати 10.04.2007 г. Формат 60x84.1/16. Объем 1,25 пл. Тираж 100 экз. Заказ № 65

Московский государственный университет приборостроения и информатики

¡07996, Москва, ул Стромынка, 20

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ГРАФИЧЕСКИЕ ИНТЕРФЕЙСЫ КАК СРЕДСТВО ЧЕЛОВЕКО-МАШИННОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ.

1.1. Интерфейсы окон, пиктограмм, меню и указателей.

1.2. Стандартизация в области проектирования графических интерфейсов

1.3. Обзор процесса проектирования графического интерфейса.

1.3.1. Подходы к проектированию графического интерфейса

1.3.2. Обзор этапов проектирования графического интерфейса

1.3.3. Классификация средств проектирования графических интерфейсов

1.4. Обзор применения теории графов к описанию графических интерфейсов.

1.4.1. Граф-схемы как модели структур.

1.4.2. Схемы диалоговых режимов и сети переходов.

1.4.3. Граф перемещения внимания между смысловыми центрами

1.5. Обоснование целесообразности геометрической оптимизации графических интерфейсов

1.6. Методы оценки качества графического интерфейса.

1.6.1. Метод фокус-групп.

1.6.2. Метод прототипирования.

1.6.3. Метод анализа задач.

1.6.4. Метод экспертной оценки.

1.6.5. Метод GOMS.

ВЫВОДЫ.

ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ГРАФИЧЕСКИХ ИНТЕРФЕЙСОВ.

2.1. Описание графических интерфейсов при помощи графовых моделей

2.2. Оптимизация графического интерфейса на основе его графовой модели.

2.3. Вероятностный подход к исследованию интерфейсов.

2.4. Применение методов оптимизационного геометрического проектирования при разработке графических интерфейсов.

2.5. Математическое обеспечение для оптимизационного геометрического проектирования графических интерфейсов.

2.6. Оптимизация размещение дочерних окон программы.

ВЫВОДЫ.

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ АПРОБАЦИИ И РЕАЛИЗАЦИИ РАЗРАБОТАННЫХ ПОДХОДОВ И МЕТОДОВ.

3.1. Описание разработанных программных средств проектирования и оптимизации графических интерфейсов.

3.2. Пример построения и использования графовой модели для оптимизации графического интерфейса

3.3. Частные случаи описания графических интерфейсов при помощи графовых моделей

3.3.1. Первый случай - перемещение элемента интерфейса.

3.3.2. Второй случай - множество возможных воздействий

3.3.3. Третий случай - исключение из графа вершин и дуг.

3.3.4. Четвертый случай - неопределенность длин дуг.

3.4. Модернизация структур интерфейса.

3.4.1. Модернизация структуры интерфейса "Проводник данных".

3.4.2. Модернизация структуры интерфейса "Адресная строка".

3.4.3. Геометрическая оптимизация структуры интерфейса

Главное меню" и дочерних окон программы.

3.5. Пример внедрения контекстной структуры интерфейса.

3.6. Описание программного обеспечения, разработанного для сбора статистических данных.

ВЫВОДЫ.

Актуальность темы. Последнее десятилетие характеризуется стремительным ростом использования информационных технологий. Компьютеры, применявшиеся раньше для решения специализированных задач, являются сегодня атрибутом рабочих мест в большинстве профессий. Неотъемлемой частью программного обеспечения (ПО), используемого в интерактивном режиме, является графический интерфейс (ГИ). Под ГИ компьютерной программы (КП) понимается совокупность отображаемых на мониторе графических элементов, позволяющих пользователю управлять ее работой и получать требующиеся результаты [2, 39,42, 68].

Интерфейс имеет существенное значение для любой КП и является ее важной составляющей, ориентированной на конечного пользователя, который зачастую на основании интерфейса судит о программе в целом. За последние 15 лет коммерческие успехи ПО во многом стали определяться удобством и простотой ГИ [92]. Интерес к этому аспекту человеко-машинного взаимодействия не только со стороны специалистов в области вычислительной техники и программирования, но и эргономистов, психологов, социологов свидетельствует о многоплановом характере данной проблемы [8, 24]. Вопросам, связанным с исследованием, проектированием и оценкой ГИ посвящены труды многих отечественных и зарубежных авторов: Голикова Ю., Мунипова В.М., Летичевского А.А., Купера А., Гультяева А.К., Коутса Р., Влейминка И., Мандела Т., Константайна JI., Локвуда Л., Раскина Д., Торреса Р. Дж., Брукса Ф. и т.д.

Инновации в области компьютерных технологий и широкое применение ПО, используемого в интерактивном режиме, привели к необходимости улучшения и оптимизации ГИ [4, 64], а также внедрения в процесс их разработки специализированных программных средств. Поскольку ГИ является системой управления функциональными возможностями программы, плохо разработанный интерфейс затрудняет эксплуатацию ПО. Профессионально выполненная разработка интерфейса может обеспечить увеличение эффективности применения ПО, уменьшение длительности обучения пользователей, снижение стоимости сопровождения системы и т.п.

Графический интерфейс приобретает все большее значение как важная составляющая конкурентного преимущества ПО. Конечные пользователи оценивают сложность эксплуатации КП на основе представления их функциональных возможностей в ГИ. Задачи проектирования интерфейса, позволяющего человеку комфортно выполнять профессиональную деятельность на компьютере, решают эргономисты в области ГИ [81, 84, 87], которые разрабатывают ГИ на основе изучения трудовой деятельности и условий ее протекания в системе человеко-машинного взаимодействия [1,11,20].

Разработка удобного для пользователя ГИ является сложной задачей, требующей проведения обширных исследований и привлечения соответствующих специалистов, а, следовательно, затрат времени и денежных средств. Возможно поэтому российские компании-разработчики ПО уделяют этой проблеме мало внимания, теряя конкурентоспособность своих программных продуктов.

На практике рассматривают следующие аспекты анализа ГИ, которые могут выступать критериями при их проектировании [13, 15, 77, 78]:

1. Графический [61]. Элементы интерфейса представляют собой графические объекты, их важной особенностью является цветовое оформление.

2. Психологический [10]. Элементы интерфейса концентрируют внимание человека, поэтому важны принципы их представления и узнаваемость.

3. Субъективный [9]. Психологические особенности, реакция, стиль работы и навыки пользователей могут быть различны, поэтому целесообразно предусмотреть возможность настройки интерфейса.

4. Эргономический [21]. Интерфейс должен быть интуитивно понятен для пользователей и не вызывать негативной реакции.

5. Предметная область [23]. В интерфейсе должны быть отражены особенности и требования предполагаемой области применения программы.

6. Технический [52]. При взаимодействии с ГИ применяются средства манипулирования, а для их визуального отображения используются мониторы, которые могут различаться по техническим параметрам и принципам работы.

В настоящее время проектирование интерфейсов фактически выделилось в отдельную от классического программирования область деятельности, в которой рассматриваются перечисленные выше аспекты. Вместе с тем остаются малоизученными следующие аспекты, которые могут стать решающими в обеспечении эффективности взаимодействия человека с КП:

1 .Геометрический [35]. Интерфейс является совокупностью геометрических объектов, размещенных на ограниченной площади экрана монитора.

2.Вероятностный [38]. В интерфейсе реализуется многовариантная система управления, в которой очередность действий пользователя, рассматриваемая в контексте использования КП, имеет случайный характер.

Задача проектирования ГИ является важным этапом в процессе разработки ПО, что подтверждает актуальность темы диссертационной работы и возможность широкого применения полученных в ней результатов.

Цель работы. Целью диссертационной работы является разработка математических моделей, алгоритмов и программного обеспечения, позволяющих описывать и оптимизировать графические интерфейсы по критерию минимизации затрат времени пользователя в процессе решения конкретных задач. Для достижения поставленной цели потребовалось решить следующие задачи:

1. Для выявления недостатков имеющихся методологических подходов к проектированию ГИ провести анализ интерфейсов КП как средств человеко-машинного взаимодействия, рассмотреть методы оценки качества, осуществить обзор стандартов и этапов процесса проектирования ГИ.

2. Изучить современные подходы к моделированию взаимодействия пользователя с КП посредством ГИ, сделать вывод об их актуальности или необходимости совершенствования.

3. Обосновать целесообразность применения методов оптимизационного геометрического проектирования к разработке ГИ с учетом критерия минимизации затрат времени пользователя при решении конкретных задач.

4. Выполнить постановку задач геометрической оптимизации расположения элементов ГИ и окон КП, разработать подходы к их решению.

5. Разработать методику описания ГИ и моделирования процесса взаимодействия пользователя с ГИ на основе применения методов теории графов.

6. Разработать подход к оценке эффективности интерфейсов, основанный на использовании аппарата теории вероятностей.

7. Разработать модель интерфейса общеизвестного ПО, позволяющую по результатам ее испытания пользователями собирать статистические данные об особенностях взаимодействия пользователей с КП посредством ГИ.

8. Создать и апробировать программные средства, реализующие предложенные теоретические разработки и позволяющие оценить их адекватность.

Объектом исследования выступает ГИ современных КП, рассматриваемый в совокупности с особенностями человеко-машинного взаимодействия. Предметом исследования является процесс взаимодействия пользователя с ГИ, описываемый и моделируемый с использованием графовых и вероятностных моделей.

Методы исследования. В диссертационной работе используются методы и аппарат теории графов, теории вероятностей, геометрического проектирования, дискретной математики и оптимизации, а также технологии программирования.

Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:

1. Разработана методика геометрического проектирования графических интерфейсов, основанная на оптимизации размещения элементов ГИ и окон КП с учетом рациональных ограничений, формирующих области поиска решений по критерию минимизации затрат времени пользователя на решение задач.

2. Разработана методика моделирования человеко-машинного взаимодействия с применением теории графов в качестве основного математического аппарата в задачах проектировании, оценки и оптимизации ГИ. Вершинам и дугам графов ставятся в соответствие параметры, характеризующие содержание задач области применения КП и процесса управления работой КП.

3. Разработан метод оптимизации ГИ в соответствии с содержанием решаемых задач, заключающийся в изменении отношений инцидентности между вершинами и дугами графов, описывающих ГИ.

4. Предложен новый подход к оценке затрат времени пользователя на решение задач, основанный на использовании системы дополнительных параметров, позволяющих повысить точность оценки. Предложенные параметры позволяют оценить такие критерии качества ГИ как соответствие решаемым задачам и частота появления ошибок, а также могут быть использованы для повышения точности оценок эффективности ГИ, получаемых с применением существующих методов.

5. Теоретически обоснованы и экспериментально выявлены области концентрации внимания пользователей на элементах ГИ в зависимости от типа элементов. Введено понятие ожидаемой точки воздействия на элемент ГИ, позволяющее развить представление о распределении внимания пользователя при работе с ГИ и детализировать постановку задач оптимизации интерфейсов.

Практическая значимость диссертационной работы состоит в следующем:

1. Разработанная методика математического моделирования человеко-машинного взаимодействия может применяться в существующих методах проектирования ГИ, так как позволяет учитывать содержание области применения КП и особенности взаимодействия пользователя с программой. Данная методика может быть использована для развития методов GOMS моделирования работы пользователей и оценки ГИ.

2. Предложенная методика геометрического проектирования интерфейсов может быть использована в процессе разработки ГИ и позволяет выделить новое направление в оптимизации и исследовании особенностей организации человеко-машинного взаимодействия.

3. Разработано математическое обеспечение, позволяющее создавать программные средства проектирования и оптимизации ГИ для различных сред разработки КП.

4. Предложены новый подход и дополнительные параметры оценки эффективности ГИ, позволяющие повысить точность прогнозирования затрат времени пользователя на решение задач и развить существующие методы, в частности, GOMS.

5. Разработано ПО, предоставляющее вспомогательные средства для решения задач организации человеко-машинного взаимодействия в процессе разработки КП и проектирования ГИ в среде Delphi.

6. Разработаны программные средства, позволяющие собирать статистические данные об особенностях выполнения пользователями воздействий на различные элементы интерфейса.

Реализация результатов работы. Разработанное математическое и программное обеспечение было внедрено и использовано в ООО "Интервейв Коммуникейшнс" и ООО "ВесНет".

Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на шести международных и пяти всероссийских конференциях:

• Девятая международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов "Радиоэлектроника, электротехника и энергетика" (г. Москва, 2003);

• Международный форум информатизации 2003, международная конференция "Информационные средства и технологии" (г. Москва, 2003);

• Десятая всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов. "Микроэлектроника и информатика" (г. Москва, 2003);

• Всероссийская научно-практической конференция "Информационные модели экономики" (г. Москва, 2003);

• Международная конференция "Interactive systems: The Problems of Human-Computer Interaction" (г. Ульяновск, 2003);

• Одиннадцатая всероссийская научно-техническая конференция студентов и аспирантов "Микроэлектроника и информатика" (г. Москва, 2004);

• Вторая всероссийская научно-практической конференция "Информационные модели экономики" (г. Москва, 2004);

• Шестой международный конгресс по математическому моделированию (г. Нижний Новгород, 2004);

• Международный форум информатизации 2004, международная конференция "Информационные средства и технологии" (г. Москва, 2004);

• Шестая международная научно-техническая конференция "Новые информационные технологии и системы" (г. Пенза, 2004);

• Третья всероссийская научно-практическая конференция "Информационные модели экономики" (г. Москва, 2006).

Публикации. По тематике диссертационной работы опубликовано 10 печатных работ общим объемом 7 пл.

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы из 130 наименований и трех приложений. Работа изложена на 125 страницах основного текста, содержит 44 рисунка и 5 таблиц.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1.Ha основании результатов анализа ГИ КП как средств человеко-машинного взаимодействия, выполнения обзора стандартов, методов оценки качества и процесса их проектирования, выявлены недостатки существующих подходов и методов проектирования ГИ, заключающиеся в отсутствии формализации критериев оптимальности ГИ и их описания как объектов математического моделирования. В результате сформулированы цель и задачи диссертационной работы, а также выбран применяемый в ней математический аппарат.

2. Разработана методика математического моделирования человеко-машинного взаимодействия с применением теории графов в качестве основного математического аппарата в задачах проектировании, оценки и оптимизации ГИ. Вершинам и дугам графов ставятся в соответствие параметры, характеризующие содержание задач конкретной области применения КП и процесса управления ее работой. В результате строится графовая модель взаимодействия пользователя с графическим интерфейсом. Данная модель и методика ее построения могут быть использованы для развития методов GOMS оценки эффективности ГИ.

3. Обоснована целесообразность применения методов оптимизационного геометрического проектирования к разработке ГИ, предложена методика геометрического проектирования интерфейсов. В том числе:

- выполнена постановка задач геометрической оптимизации ГИ и предложены подходы к их решению;

- сформулированы критерии оптимальности размещения элементов ГИ и окон КП;

- рассмотрены различные варианты исходных данных размещения элементов интерфейса в окнах КП.

Разработанная методика геометрического проектирования ГИ применена, в частности, для оптимизации работы пользователя с Главным меню и дочерними окнами КП; на основании ее использования сделан вывод о целесообразности внедрения в ГИ контекстных структур интерфейса (на примере работы с

1. Адамчук В., Варна Т. и др. Эргономика: Учебное пособие для ВУЗов М.: ЮНИТИ-ДАНА, 1999. - 254 с.

2. Беляев В.К. Библиотека пользовательского интерфейса для встроенных и мобильных вычислительных устройств: дисс.канд. тех. наук: 05.13.11. М., 2004.-94 с.

3. Боэм Б., Браун Дж., Каспар X. и др. Характеристики качества программного обеспечения. -М: Мир, 1991.-206 с.

4. Брауде Э. Дж. Технология разработки программного обеспечения. СПб.: Питер, 2004. - 654 с.

5. Брукс Ф. Мифический человеко-месяц или как создаются программные системы: Пер. с англ. СПб.: Символ-Плюс, 2005. - 304 с.

6. Вендров A.M. Проектирование программного обеспечения экономических информационных систем. М.: Финансы и статистика, 2002. - 347 с.

7. Власов В.К., Королев JT.H., Сотников А.Н. Элементы информатики / Под ред. J1.H. Королева. М.: Наука, Физматлит, 1988. - 320 с.

8. Волков A.M. Основы структурно-функционального анализа операторской деятельности: Учеб. пособие. М.: МАИ, 1986. - 43 с.

9. Вучетич Г.Г., Пископпель А.А., Сергиенко С.К., Щедровицкий Л.П. Понятие человека-оператора и его деятельности // Труды ВНИИТЭ. Эргономика. -1987.-Вып. 33.-С. 11-33.

10. Голиков Ю. Методология психологических проблем проектирования техники. -М.: ПЕР СЭ, 2003.-224 с.

11. Головач В. 5 правил хорошего интерфейса Электронный ресурс. / Открытые системы. 2000. - №6. - Режим доступа: text.marsu.ru, свободный.

12. Головач В.В. Дизайн пользовательского интерфейса Электронный ресурс. / 2000. 141 с. - Режим доступа: lib.mexmat.ru, свободный.

13. Головач В., Белышкин А. Проектирование интерфейса как часть разработки ТЗ // Intelligent Enterprise / Корпоративные системы. 2003. - №12. - 4 с.

14. Горбатов В.А., Горбатов А.В., Горбатова М.В. Дискретная математика: учеб. для втузов. М.: ACT: Астрель, 2003. - 447 с.

15. Гордиенко А.П. Анализ подходов к проектированию пользовательского интерфейса. // Пользовательский интерфейс: Исследование, Проектирование, Реализация. Орел, 1991. -№1. С. 28-39.

16. ГОСТ 28195-89. Оценка качества программных средств. Общие положения. -М.: Изд-во стандартов, 1989. 39 с.

17. ГОСТ Р ИСО/МЭК 9126-93. Информационная технология. Оценка программной продукции. Характеристики качества и руководства по их применению. -М.: Изд-во стандартов, 1993. 19 с.

18. ГОСТ РВ 29.05.014-2004. Система стандартов эргономических требований и эргономического обеспечения. Группирование и форматизация данных в образцах вооружения и военной техники. М.: Изд-во стандартов, 2005. - 16 с.

19. Грибова В.В., Клещев А.С. Инструментальный комплекс для разработки пользовательского интерфейса в экспертных системах // Программные продукты и системы. 1999. -№1. - С. 30-34.

20. Грознов К.Ю. Психологический интеллектуальный интерфейс адаптивного общения пользователя с вычислительной системой: дис.канд. тех. наук: 05.13.13.-М., 1996.-218 с.

21. Гультяев А.К., Машин В.А. Проектирование и дизайн пользовательского интерфейса. 2-е изд. - СПб.: КОРОНА принт, 2004. - 352 с.

22. Демарко Т., Листер Т. Человеческий фактор: успешные проекты и команды. СПб.: Символ-Плюс, 2005.-249 с.

23. Денинг В., Эссиг Г., Маас С. Диалоговые системы "Человек ЭВМ". Адаптация к требованиям пользователя: Пер. с англ. - Мир, 1984. - 112 с.

24. Дружинин В.Н., Ушаков Д.В. Когнитивная психология. М.: ПЕР СЭ, 2002. -480 с.

25. Жарков С. Shareware: профессиональная разработка и продвижение программ. СПб.: BHV-СПб, 2003. - 320 с.

26. Зинченко В.П., Мунипов В.М. Основы эргономики. М.: Логос, 2001. - 380 с.

27. Зинченко Т.П., Фрумкин А.А. Методы эргономического обеспечения проектирования. СПб.: СПбГУ, 1991. - 204 с.

28. Зуев А.С., Здаврадынский В.А. Modernization of system of user access to data // Interactive systems: The Problems of Human-Computer Interaction. Collection of scientific papers. Ulianovsk: U1STU, 2003. - P. 76-80.

29. Зуев A.C., Здаврадынский В.А. Calculation of user's programs interface productivity // Interactive systems: The Problems of Human-Computer Interaction. Collection of scientific papers. Ulianovsk: U1STU, 2003. P. 80-84.

30. Зуев A.C. Оптимизация интерфейсов пользовательских программ. // Информационные модели экономики: Сборник трудов второй всероссийской научно-практической конференции. -М.: МГАПИ, 2004. С. 95-100.

31. Зуев А.С. Применение графов при исследовании интерфейсов пользовательских программ // Математическое моделирование и информационные технологии: Четвертая региональная научная конференции. -Георгиевск, Ставрополь: СевКавГТУ, 2004. С. 104-109.

32. Зуев А.С. Метод разработки структур интерфейса пользовательской программы // Программное и информационное обеспечение систем различного назначения на базе ЭВМ: Межвузовский сборник научных трудов. М.: МГАПИ, 2004. - С. 146-150.

33. Зуев А.С. Определение эффективности интерфейсов программ // Программное и информационное обеспечение систем различного назначения на базе ЭВМ: Межвузовский сборник научных трудов. М.: МГАПИ, 2004. - С. 151-155.

34. Зуев А.С. Графические интерфейсы как средства управления работой информационных систем // Информационные модели экономики: Сборник трудов III всероссийской научно-практической конференции. М.: МГУПИ, 2006.-С. 80-84.

35. Зуев А.С. Управление компьютерными программами посредством графических интерфейсов // Изв. РАН. ТиСУ. 2005. - №6. - С. 127-142.

36. Зуев А.С. Некоторые вопросы исследования и проектирования интерфейсов компьютерных программ // Информационные технологии. 2006. - №10. - С. 43-52.

37. Зуев А.С. Подход к разработке и модернизации структур интерфейсов компьютерных программ // Информационные технологии. 2007. - №1. - С. 55-62.

38. Зуев А.С. Некоторые вопросы исследования и геометрического проектирования графических интерфейсов компьютерных программ // Изв. РАН. ТиСУ. 2007 (в печати).

39. Зыкин С.В. Разработка и исследование моделей данных и средств организации взаимодействия пользователей с информационными ресурсами: дисс. док. тех. наук: 05.13.17. Омск, 2005.-251 с.

40. Зыков А.А. Основы теории графов. М.: Вуз. кн., 2004. - 662 с.

41. Иванов Б.Н. Дискретная математика. Алгоритмы и программы. М.: Лаборатория базовых знаний, 2002. - 288 с.

42. Информационно-управляющие человеко-машинные системы: исследование и проектирование, испытание: Справочник / Под общ. Ред. А.И. Губинского и В.Г. Евграфова. М.: Машиностроение, 1993. - 527 с.

43. Капитонова Ю.В., Летичевский А.А. Математическая теория проектирования вычислительных систем. М.: Наука, Физматлит, - 1988. - 296 с.

44. Кирсанов Д. Веб-дизайн. СПб.: Символ-плюс, 2001. - 376 с.

45. Коберн А. Современные методы описания требований к системам. М.: Лори, 2002.-263 с.

46. Козлов В.Я. Дискретная математика: Энциклопедия. М.: Большая Рос. энцикл., 2004.-382 с.

47. Колчин В.Ф. Случайные графы. М.: Физматлит, 2000. - 255 с.

48. Кондратьев С.В., Зайцев К.С. Инженерно-психологическая оценка систем "человек машина": Учеб. пособие. - М.: МИФИ, 1986. - 79 с.

49. Константайн Л., Человеческий фактор в программировании: Пер. с англ. -СПб.: Символ Плюс, 2004. 384 с.

50. Коистаптайн Л., Локвуд Л. Разработка программного обеспечения. СПб.: Питер, 2004. - 592 с.

51. Коутс Р., Влейминк И. Интерфейс Человек-компьютер: Пер. с англ. М.: Мир, 1990.-501 с.

52. Кречетов А.А., Кречетова И.В. Человеко-машинное взаимодействие: учеб. пособие. Йошкар-Ола: МарГТУ, 2006. - 55 с.

53. Кристофидис Н. Теория графов. Алгоритмический подход. М.: Мир, 1978. -432 с.

54. Кузнецов A.M. Улучшение эргономических показателей пользовательских интерфейсов WEB-приложений: автореф. дис.канд. тех. наук: 05.13.11. -Уфа, 2004.- 16 с.

55. Кулямин В.В. Технология программирования. Компонентный подход. М.: Интернет-Университет Информационных технологий, БИНОМ, Лаборатория знаний, 2007. - 463 с.

56. Леффингуэлл Д., Уидриг Д. Принципы работы с требованиями к программному обеспечению. Унифицированный подход. М.: Вильяме, 2002. -445 с.

57. Липаев В.В. Проектирование программных средств: Учеб. пособие для вузов по спец. «Автоматизированные системы обработки информации и управления». -М.: Высшая школа, 1990. 303 с.

58. Липаев В.В. Методы обеспечения качества крупномасштабных программных средств. М.: Синтег, 2003. - 510 с.

59. Липаев В.В. Управление разработкой программных комплексов. М.: Финансы и статистика, 1993. - 157 с.

60. Купер А. Психбольница в руках пациентов: Пер. с англ. СПб: Символ-Плюс,2004.-336 с.

61. Логунова О.С. Человеко-машинное взаимодействие: Учеб. пособие для вузов. Магнитогорск: Изд. Центр ГОУ ВПО МГТУ им. Г. И. Носова, 2006. - 191 с.

62. Лукин А.С. Модели и алгоритмы обработки мультимедийной информации, учитывающие особенности человеческого восприятия: дис.канд. физ.-мат. наук: 05.13.11. -М., 2005. 90 с.

63. Макконнелл С. Совершенный код. Мастер-класс: Пер. с англ. СПб.: Питер,2005. 896 с.

64. Макконнелл С. Профессиональная разработка программного обеспечения: Пер. с англ. СПб.: Символ-Плюс, 2006. - 240 с.

65. Мандел Т. Разработка пользовательского интерфейса: Пер. с англ. М.: ДМК Пресс, 2001.-416 с.

66. Мандел Т. Дизайн интерфейсов: Пер. с англ. М.: ДМК Пресс, 2005. - 416 с.

67. Мацяшек JI.A. Анализ требований и проектирование систем. Разработка информационных систем с использованием UML: Пер. с англ. М.: Издательский дом «Вильяме», 2002. - 432 с.

68. Минаси М., Богатырев Р.П. Графический интерфейс. Секреты проектирования. -М.: Мир, 1996. 159 с.

69. Моргунов Е.Б. Человеческие факторы в компьютерных системах. М.: Тривола, 1994.-270 с.

70. Мунипов В., Зинченко В. Эргономика: человекоориентированное проектирование техники, программных средств и среды. М.: Тривола, 1999. -356 с.

71. Нильсен Я., Тахир М. Дизайн Web-страниц. Анализ удобства и простоты использования 50 узлов.: Пер. с англ. М: Издательский дом "Вильяме", 2002. -336 с.

72. Новиков Ф.А. Дискретная математика для программистов. СПб.: Питер, 2004.-363 с.

73. Орр Н.Дж. Средства компьютерной графики превосходят по своим возможностям запросы пользователей // Электроника. 1989. - №2. - С. 66-68.

74. Палмер, Стивен Р., Фелсинг, Джон, М. Практическое руководство по функционально-ориентированной разработке ПО.: Пер. с англ. М.: Издательский дом «Вильяме», 2002. - 304 с.

75. Проектирование пользовательского интерфейса на персональных компьютерах. Стандарт фирмы IBM: Пер. с англ. Вильнюс: DBS LTD, 1992. -186 с.

76. Раскин Д. Интерфейс: новые направления в проектировании компьютерных систем: Пер. с англ. СПб.: Символ-Плюс, 2005. - 272 с.

77. Решетина С.Ю., Смолян Г.Л. Вопросы эргономического обеспечения проектирования диалога человека с ЭВМ // Эргономическое обеспечение средств вычислительной техники и АСУ: Труды ВНИИТЭ. Сер. Эргономика. -1985.-Вып. 30.-С. 20-38.

78. Ройс У. Управление проектами по созданию программного обеспечения. М.: Лори, 2002. - 424 с.

79. Рубин А.Г. Пользовательский интерфейс для прикладных задач. Препринт / Препринт. Ин-т прикладной математики им. М.В. Келдыша Рос. акад. наук. -2000.-№74.-29 с.

80. Сергиенко С.К., Бодров В.А., Писаренко Ю.Э. и др. Практикум по инженерной психологии и эргономике. / Под ред. Ю.К. Стрелкова. М.: Издательский центр «Академия», 2003. - 400 с.

81. Сигал И.Х., Иванова А.П. Введение в прикладное дискретное программирование. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2002. 237 с.

82. Скопин И.Н. Разработка интерфейсов программных систем // Системная информатика. 1998.- №6. -С. 123-173.

83. Солсо Р. Когнитивная психология. СПб.: Питер, 2006. - 589 с.

84. Соммервилл Иан Инженерия программного обеспечения: Пер. с англ. М.: Издательский дом «Вильяме», 2002. - 624 с.

85. Стоян Ю.Г., Яковлев С.В. Математические модели и оптимизационные методы геометрического проектирования. Киев: Наук, думка, 1986. - 268 с.

86. Сугак Е. Эргономические аспекты проектирования пользовательского интерфейса: дис.канд. псих, наук: 19.00.03. -М. -2005. 142 с.

87. Титорепко Г.А., Черняк Н.Г., Еремин Л.В. и др. Экономическая информатика и вычислительная техника / Под ред. В.П. Косарева, АЛО. Королева. М.: Финансы и статистика, 1996.-336 с.

88. Торрес, Р. Дж. Практическое руководство по проектированию и разработке пользовательского интерфейса.: Пер. с англ. М: Издательский дом «Вильяме», 2002. - 400 с.

89. Уаттс Р. ЭВМ и непрофессиональные пользователи. Организация взаимодействия. М.: Радио и связь. 1989. - 94 с.

90. Харари Ф. Теория графов. 3-е изд. Под ред. Гаврилова Г. П. М.: URSS, 2006. -300 с.

91. Хетагуров Я.А., Древе Ю.Г. Проектирование информационно-вычислительных комплексов: Учебник для вузов по спец «АСУ». М.: Высшая школа, 1987. - 280 с.

92. Цой Е.Б. Вероятностное моделирование по группированным данным при исследовании и проектировании человеко-машинных систем: автореф. дис.канд. тех. наук: 05.13.01 / Новосиб. гос. техн. ун. Новосибирск, 1996. -49 с.

93. Цурин О.Ф. Пользовательский интерфейс современных графических диалоговых систем. Киев: О-во «Знание» УССР, 1990. - 18 с.

94. Человеческий фактор. Эргономика комплексная научно-техническая дисциплина: Пер. с англ. / Ж. Кристенсен, Д. Мейстер, П. Фоули и др. - М.: Мир, 1991.-Т. 1.-599 с.

95. Человеческий фактор. Эргономические основы проектирования производственной среды: Пер. с англ. / Д. Джоунз, Д. Бродбент, Д. Е. Вассерман и др.-М.: Мир, 1991. Т. 2. - 500 с.

96. Человеческий фактор. Моделирование деятельности, профессиональное обучение и отбор операторов: Пер. с англ. / Холдинг Д., Голдстейп И., Эбертс Р. и др.-М.: Мир, 1991. -Т. 3. Ч. 1.-487 с.

97. Человеческий фактор. Моделирование деятельности, профессиональное обучение и отбор операторов: Пер. с англ. / Эдварде У., Кинг Сунь Фу, Гарг-Янардан Ч. и др. М.: Мир, 1991. - Т. 3. - Ч. 2. - 302 с.

98. Человеческий фактор. Эргономическое проектирование деятельности и систем: Пер. с англ. / Дж. О'Брайен, X. Ван Котт, Дж Векер и др. М.: Мир, 1991.-Т. 4.-495 с.

99. Человеческий фактор. Эргономические основы проектирования рабочих мест: Пер. с англ./ К. Кремер, Д. Чеффин, М. Айюб и др. М.: Мир, 1992. - Т. 5.-390 с.

100. Человеческий фактор. Эргономика в автоматизированных системах: Пер. с англ. / Вайсер М., Шнейдерман Б., Уиллиджис Р. и др. М.: Мир, 1992. -Т. 6.-522 с.

101. Чигирева И.В. Методы и средства создания человеко-машинного интерфейса мультимедийных автоматизированных обучающих систем: дис. канд. тех.наук: 05.13.11. Пенза, 2005. - 241 с.

102. ЮЗ.Чижов С.А., Шарупенко Н.М. Вопросы надежности программ в аспекте программного сервиса ЭВМ // Вычислительная техника социалистических стран. 1977. -№20. - С. 38^15.

103. Ю4.Шаллоуей А., Тротт Дж. Р. Шаблоны проектирования. Новый подход к объектно-ориентированной разработке. М.: Издат. дом "Вильяме", 2002. -281 с.

104. Шнейдерман Б. Психология программирования. Человеческие факторы в вычислительных и информационных системах. М.: Радио и связь. 1984. -304 с.

105. Якобсон А., Буч Г., Рамбо Дж. Унифицированный процесс разработки программного обеспечения. СПб.: Питер, 2002. - 492 с.

106. Agarval R., Prabuddha D., Sinka A., Tanniru M. On the Usability of OO Representations // Communications of the ACM. 2000. - Vol. 43, №10. - P. 83 -89.

107. Aqua Human Interface Guidelines. Apple Computer Corporation Электронный ресурс. / 2002. - Режим доступа: developer.apple.com, свободный.

108. Brown С.М. Human-computer interface design guidelines. Ablex Cop. - 1988. -236 c.

109. Cooper A., Reimann R. About Face 2.0: The Essentials of Interaction Design. -Wiley Publishing Inc., 2003, 540 p.

110. Fishkin K. P., Gujar A., Harrison, B.L., Moran T.P. Embodied User Interfaces for really direct manipulation // Communications of the ACM. 2000. - Vol. 43, №9. -P. 75-80.

111. Goodrich M.A., Boer E.R. Model based human-centered task automation: A case study in ACC system design // IEEE transactions on systems, man and cybernetics. Part A: systems and humans. 2003. - Vol. 33, №3. - P. 325-336.

112. Gordon V.S., Bieman J.M., Rapid prototyping: lessons learned // IEEE software. -1995.-Vol. 12,№1.-P. 85-180.

113. Graham I.J. Evaluating usability of human computer interfaces. A practical method. - Chichester Ellis Horwood. - 1989. - 126 p.

114. Heaton N.O. Knowledge-based systems implications for human-computer interfaces. Chichester Horwood. - 1988. - 253 p.

115. Horvitz E., Kadie С., Раек Т., Hovel D. Models of attention in computing and communication: from principles to applications // Communications of the ACM. -2003. Vol. 46, №3. - P. 52 - 59.

116. ISO/IEC 90003:2004. Разработка программного обеспечения. Рекомендации по применению стандарта ISO 9001:2000 к компьютерному программному обеспечению Электронный ресурс. / 2004. Режим доступа: http://lgost.ru, свободный.

117. ISO 9126:2001 Программирование. Качество продукта. Часть 1. Модель качества Электронный ресурс. / 2001. Режим доступа: http://lgost.ru, свободный.

118. John В.Е., Kieras D.E. The GOMS Family of Analysis Techniques: Tools for Design and Evaluation // CMU Technical Report. 1994. - 50 p.

119. Karat J., Karat C.-M., Ukelson J. Affordances, motivation and the design of user interface // Communications of the ACM. 2000. - Vol. 43, №8. - P. 49 - 51.

120. Kieras D. A Guide to GOMS Model Usability Evaluation using GOMSL and GLEAN3. University of Michigan. - 2002. - 73 p.

121. Macintosh Human Interface Guidelines. Apple Computer Corporation Электронный ресурс. / 2002. - Режим доступа: http://www.bookline.ru, свободный.

122. McCrickard D. S., Chewar C.M. Attuning notification design to user goals and attention costs applications // Communications of the ACM. 2003. - Vol. 46, №3. - P. 67-72.

123. Minsky M. Commonsense-based interfaces // Communications of the ACM. -2000. Vol. 43, №8. - P. 67 - 73.

124. Official Guidelines for User Interface Developers and Designers. Microsoft Corporation Электронный ресурс. / 2003. - Режим доступа: vmw.krs.astrosoft.ru, свободный.

125. Rubin Т. User interface design for computer systems. Chichester Ellis Horwood. - 1988.- 195 p.

126. Siegfried T. User interface design. A structured approach. New York; London Plenum press Cop. - 1994. - 351 p.

127. Virvou M., Kabassi K. Adapting the human plausible reasoning theory to a graphical user interface // IEEE transactions on systems, man and cybernetics. Part A: systems and humans. 2004. - Vol. 34, №4. - P. 546-563.

128. Wiebo L. Cognitive task analysis in human-computer interaction: goals and information processing profiles. Groningen. - 2000. - 252 c.