Bei der Konstruktion von Geräten ist es von größter Bedeutung, der Tatsache Rechnung zu tragen, dass ein menschlicher Bediener sowohl Fähigkeiten als auch Einschränkungen bei der Verarbeitung von Informationen hat, die unterschiedlicher Natur sind und auf verschiedenen Ebenen zu finden sind. Die Leistungsfähigkeit unter realen Arbeitsbedingungen hängt stark davon ab, inwieweit ein Design diese Potenziale und ihre Grenzen berücksichtigt oder ignoriert. Im Folgenden wird eine kurze Skizze einiger der Hauptprobleme angeboten. Es wird auf andere Beiträge dieses Bandes verwiesen, in denen auf eine Fragestellung näher eingegangen wird.
Es ist üblich, drei Hauptebenen in der Analyse der menschlichen Informationsverarbeitung zu unterscheiden, nämlich die Wahrnehmungsebene, der Entscheidungsebene und dem motorische Ebene. Die Wahrnehmungsebene wird in drei weitere Ebenen unterteilt, die sich auf die sensorische Verarbeitung, die Merkmalsextraktion und die Identifizierung der Wahrnehmung beziehen. Auf der Entscheidungsebene erhält der Operator Wahrnehmungsinformationen und wählt eine Reaktion darauf, die schließlich auf der motorischen Ebene programmiert und aktualisiert wird. Dies beschreibt nur den Informationsfluss im einfachsten Fall einer Wahlreaktion. Es ist jedoch offensichtlich, dass sich Wahrnehmungsinformationen ansammeln und kombiniert und diagnostiziert werden können, bevor sie eine Handlung hervorrufen. Auch hier kann angesichts einer Wahrnehmungsüberlastung die Notwendigkeit entstehen, Informationen auszuwählen. Schließlich wird die Auswahl einer angemessenen Maßnahme zu einem größeren Problem, wenn es mehrere Optionen gibt, von denen einige geeigneter sein können als andere. In der vorliegenden Diskussion liegt der Schwerpunkt auf den Wahrnehmungs- und Entscheidungsfaktoren der Informationsverarbeitung.
Wahrnehmungsfähigkeiten und -grenzen
Sensorische Grenzen
Die erste Kategorie von Verarbeitungsgrenzen ist sensorisch. Ihre Relevanz für die Informationsverarbeitung ist offensichtlich, da die Verarbeitung weniger zuverlässig wird, wenn sich die Informationen Schwellengrenzen nähern. Dies mag eine ziemlich triviale Aussage sein, aber dennoch werden sensorische Probleme in Designs nicht immer klar erkannt. Beispielsweise sollten alphanumerische Zeichen in Beschilderungssystemen ausreichend groß sein, um aus einer Entfernung lesbar zu sein, die der Notwendigkeit angemessener Maßnahmen entspricht. Die Lesbarkeit wiederum hängt nicht nur von der absoluten Größe der alphanumerischen Zeichen ab, sondern auch vom Kontrast und – im Hinblick auf die seitliche Hemmung – auch von der Gesamtmenge an Informationen auf dem Zeichen. Insbesondere bei schlechten Sichtverhältnissen (z. B. Regen oder Nebel beim Fahren oder Fliegen) stellt die Lesbarkeit ein erhebliches Problem dar, das zusätzliche Maßnahmen erfordert. In jüngerer Zeit entwickelte Verkehrszeichen und Straßenmarkierungen sind normalerweise gut gestaltet, aber Zeichen in der Nähe von und innerhalb von Gebäuden sind oft unleserlich. Bildschirmgeräte sind ein weiteres Beispiel, bei dem sensorische Grenzen von Größe, Kontrast und Informationsmenge eine wichtige Rolle spielen. Im auditiven Bereich beziehen sich einige sensorische Hauptprobleme auf das Verstehen von Sprache in lauten Umgebungen oder in Audioübertragungssystemen schlechter Qualität.
Feature-Extraktion
Unter der Voraussetzung ausreichender sensorischer Informationen bezieht sich der nächste Satz von Informationsverarbeitungsproblemen auf das Extrahieren von Merkmalen aus den präsentierten Informationen. Jüngste Forschungen haben zahlreiche Beweise dafür erbracht, dass eine Analyse von Merkmalen der Wahrnehmung bedeutungsvoller Ganzheiten vorausgeht. Die Merkmalsanalyse ist besonders nützlich, um ein spezielles abweichendes Objekt inmitten vieler anderer zu lokalisieren. Beispielsweise kann ein wesentlicher Wert auf einem Display mit vielen Werten durch eine einzige abweichende Farbe oder Größe dargestellt werden, was dann sofort Aufmerksamkeit erregt oder „hervorsticht“. Theoretisch gibt es die gemeinsame Annahme von „Feature Maps“ für verschiedene Farben, Größen, Formen und andere physikalische Merkmale. Der Aufmerksamkeitswert eines Merkmals hängt von der unterschiedlichen Aktivierung der Merkmalskarten ab, die zur gleichen Klasse gehören, beispielsweise Farbe. Somit hängt die Aktivierung einer Merkmalskarte von der Unterscheidbarkeit der abweichenden Merkmale ab. Das bedeutet, dass bei einigen wenigen Instanzen vieler Farben auf einem Bildschirm die meisten Farb-Feature-Maps ungefähr gleich aktiviert sind, was zur Folge hat, dass keine der Farben hervorsticht.
Auf die gleiche Weise springt eine einzelne bewegte Werbung heraus, aber dieser Effekt verschwindet vollständig, wenn sich mehrere bewegende Reize im Sichtfeld befinden. Das Prinzip der unterschiedlichen Aktivierung von Merkmalskarten wird auch beim Ausrichten von Zeigern angewendet, die ideale Parameterwerte anzeigen. Eine Abweichung eines Zeigers wird durch eine schnell erkannte abweichende Steigung angezeigt. Ist dies nicht realisierbar, kann eine gefährliche Abweichung durch eine Farbveränderung angezeigt werden. Daher lautet die allgemeine Gestaltungsregel, nur wenige abweichende Merkmale auf einem Bildschirm zu verwenden und diese nur für die wesentlichsten Informationen zu reservieren. Bei Merkmalskonjunktionen wird die Suche nach relevanten Informationen umständlich. Beispielsweise ist es schwierig, ein großes rotes Objekt zwischen kleinen roten Objekten und großen und kleinen grünen Objekten zu lokalisieren. Wenn möglich, sollten Konjunktionen vermieden werden, wenn versucht wird, für eine effiziente Suche zu entwerfen.
Teilbare versus integrale Dimensionen
Merkmale sind trennbar, wenn sie geändert werden können, ohne die Wahrnehmung anderer Merkmale eines Objekts zu beeinträchtigen. Linienlängen von Histogrammen sind ein typisches Beispiel. Andererseits beziehen sich integrale Merkmale auf Merkmale, die, wenn sie geändert werden, das Gesamterscheinungsbild des Objekts verändern. Zum Beispiel kann man die Merkmale des Mundes in einer schematischen Zeichnung eines Gesichts nicht ändern, ohne das Gesamterscheinungsbild des Bildes zu verändern. Wiederum sind Farbe und Helligkeit integral in dem Sinne, dass man eine Farbe nicht ändern kann, ohne gleichzeitig den Helligkeitseindruck zu verändern. Die Prinzipien der trennbaren und integralen Merkmale und der emergenten Eigenschaften, die sich aus Änderungen einzelner Merkmale eines Objekts entwickeln, werden in sog integriert or Diagnose zeigt. Der Grundgedanke dieser Anzeigen besteht darin, dass anstatt einzelne Parameter anzuzeigen, unterschiedliche Parameter in einer einzigen Anzeige integriert sind, deren Gesamtzusammensetzung anzeigt, was tatsächlich mit einem System nicht in Ordnung ist.
Die Datenpräsentation in Leitwarten wird oft noch von der Philosophie dominiert, dass jede einzelne Maßnahme einen eigenen Indikator haben sollte. Die stückweise Darstellung der Maßnahmen bedeutet, dass der Bediener die Aufgabe hat, die Hinweise aus den verschiedenen Einzelanzeigen zu integrieren, um ein potenzielles Problem zu diagnostizieren. Zum Zeitpunkt der Probleme im Kernkraftwerk Three Mile Island in den Vereinigten Staaten zeigten etwa vierzig bis fünfzig Displays irgendeine Form von Störung an. Somit hatte der Bediener die Aufgabe, durch Integrieren der Informationen aus diesen unzähligen Anzeigen zu diagnostizieren, was tatsächlich falsch war. Integralanzeigen können bei der Diagnose der Fehlerart hilfreich sein, da sie verschiedene Maßnahmen zu einem einzigen Muster kombinieren. Unterschiedliche Muster der integrierten Anzeige können dann hinsichtlich spezifischer Fehler diagnostisch sein.
Ein klassisches Beispiel für ein diagnostisches Display, das für nukleare Kontrollräume vorgeschlagen wurde, ist in Abbildung 1 dargestellt. Es stellt eine Reihe von Maßen als Speichen gleicher Länge dar, so dass ein regelmäßiges Polygon immer normale Bedingungen darstellt, während verschiedene Verzerrungen verbunden sein können mit unterschiedlichen Problemen im Prozess.
Abbildung 1. In der normalen Situation sind alle Parameterwerte gleich, wodurch ein Sechseck entsteht. In der Abweichung haben sich einige der Werte geändert, wodurch eine bestimmte Verzerrung entsteht.
Nicht alle integralen Anzeigen sind gleichermaßen unterscheidbar. Um das Problem zu veranschaulichen, erzeugt eine positive Korrelation zwischen den beiden Dimensionen eines Rechtecks Unterschiede in der Oberfläche, während eine gleiche Form beibehalten wird. Alternativ erzeugt eine negative Korrelation Unterschiede in der Form, während eine gleiche Oberfläche beibehalten wird. Der Fall, in dem die Variation ganzzahliger Abmessungen eine neue Form erzeugt, wurde als Aufdecken einer hervortretenden Eigenschaft der Musterung bezeichnet, was die Fähigkeit des Bedieners, die Muster zu unterscheiden, erhöht. Emergente Eigenschaften hängen von der Identität und Anordnung der Teile ab, sind aber nicht mit einem einzelnen Teil identifizierbar.
Objekt- und Konfigurationsdarstellungen sind nicht immer vorteilhaft. Allein die Tatsache, dass sie integral sind, führt dazu, dass die Eigenschaften der einzelnen Variablen schwerer zu erkennen sind. Der Punkt ist, dass integrale Dimensionen per Definition voneinander abhängig sind und somit ihre einzelnen Bestandteile verschleiern. Es kann Umstände geben, unter denen dies nicht akzeptabel ist, während man dennoch von den diagnostischen musterähnlichen Eigenschaften profitieren möchte, die für die Objektanzeige typisch sind. Ein Kompromiss könnte eine herkömmliche Balkendiagrammanzeige sein. Einerseits sind Balkendiagramme ziemlich trennbar. Wenn sie jedoch in ausreichend enger Nähe positioniert werden, können die unterschiedlichen Längen der Balken zusammen ein objektartiges Muster bilden, das einem diagnostischen Ziel gut dienen kann.
Einige Diagnoseanzeigen sind besser als andere. Ihre Qualität hängt davon ab, inwieweit das Display dem entspricht mentales Modell der Aufgabe. Beispielsweise mag eine Fehlerdiagnose anhand von Verzerrungen eines regelmäßigen Polygons, wie in Bild 1, noch wenig mit der Domänensemantik oder dem Konzept des Betreibers der Prozesse in einem Kraftwerk zu tun haben. Somit beziehen sich verschiedene Arten von Abweichungen des Polygons nicht offensichtlich auf ein spezifisches Problem in der Anlage. Daher ist das Design der am besten geeigneten Konfigurationsanzeige eine, die dem spezifischen mentalen Modell der Aufgabe entspricht. Daher ist zu betonen, dass die Fläche eines Rechtecks nur dann eine brauchbare Objektdarstellung ist, wenn das Produkt aus Länge und Breite die interessierende Variable ist!
Interessante Objektdisplays ergeben sich aus dreidimensionalen Darstellungen. Beispielsweise kann eine dreidimensionale Darstellung des Luftverkehrs – anstelle der herkömmlichen zweidimensionalen Radardarstellung – dem Piloten ein größeres „situatives Bewusstsein“ für anderen Verkehr vermitteln. Es hat sich herausgestellt, dass die dreidimensionale Anzeige einer zweidimensionalen weit überlegen ist, da ihre Symbole anzeigen, ob sich ein anderes Flugzeug über oder unter dem eigenen befindet.
Erniedrigte Bedingungen
Eine verschlechterte Anzeige tritt unter einer Vielzahl von Bedingungen auf. Für einige Zwecke, wie bei der Tarnung, werden Objekte absichtlich degradiert, um ihre Identifizierung zu verhindern. Bei anderen Gelegenheiten, beispielsweise bei der Helligkeitsverstärkung, können Merkmale zu unscharf werden, um es einem zu ermöglichen, das Objekt zu identifizieren. Ein Forschungsthema betraf die minimale Anzahl von „Zeilen“, die auf einem Bildschirm erforderlich sind, oder „die Menge an Details“, die erforderlich sind, um eine Verschlechterung zu vermeiden. Leider hat diese Herangehensweise an die Bildqualität nicht zu eindeutigen Ergebnissen geführt. Das Problem besteht darin, dass das Identifizieren degradierter Stimuli (z. B. eines getarnten gepanzerten Fahrzeugs) zu sehr von der Anwesenheit oder Abwesenheit kleinerer objektspezifischer Details abhängt. Die Konsequenz ist, dass keine allgemeine Vorschrift über die Liniendichte formuliert werden kann, außer der trivialen Aussage, dass die Degradation mit zunehmender Dichte abnimmt.
Merkmale alphanumerischer Symbole
Ein Hauptproblem im Prozess der Merkmalsextraktion betrifft die tatsächliche Anzahl von Merkmalen, die zusammen einen Stimulus definieren. Daher ist die Lesbarkeit von kunstvollen Zeichen wie gotischen Buchstaben aufgrund der vielen redundanten Kurven schlecht. Um Verwirrung zu vermeiden, wird der Unterschied zwischen Buchstaben mit sehr ähnlichen Merkmalen – wie z i und dem lund der c und dem e– sollte betont werden. Aus dem gleichen Grund wird empfohlen, die Hub- und Endlänge von Ober- und Unterlängen auf mindestens 40 % der gesamten Buchstabenhöhe einzustellen.
Es ist offensichtlich, dass die Unterscheidung zwischen Buchstaben hauptsächlich durch die Anzahl von Merkmalen bestimmt wird, die sie nicht teilen. Diese bestehen hauptsächlich aus geraden Linien und Kreissegmenten, die horizontal, vertikal und schräg ausgerichtet sein können und die sich in der Größe wie in Klein- und Großbuchstaben unterscheiden können.
Es ist offensichtlich, dass alphanumerische Zeichen, selbst wenn sie gut unterscheidbar sind, diese Eigenschaft in Kombination mit anderen Elementen leicht verlieren können. Also die Ziffern 4 und 7 teilen nur wenige Merkmale, schneiden aber im Kontext größerer ansonsten identischer Gruppen nicht gut ab (z. 384 gegen 387) Es gibt übereinstimmende Beweise dafür, dass das Lesen von Text in Kleinbuchstaben schneller ist als in Großbuchstaben. Dies wird normalerweise darauf zurückgeführt, dass Kleinbuchstaben deutlichere Merkmale haben (z. B. Hund, Katze gegen DOG, CAT). Die Überlegenheit der Kleinbuchstaben hat sich nicht nur beim Lesen von Texten, sondern auch bei Verkehrszeichen, wie sie beispielsweise für Ortsangaben an Autobahnausfahrten verwendet werden, erwiesen.
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Der letzte Wahrnehmungsprozess befasst sich mit der Identifizierung und Interpretation von Wahrnehmungen. Menschliche Grenzen, die auf dieser Ebene entstehen, beziehen sich normalerweise auf Diskriminierung und das Finden der angemessenen Interpretation der Wahrnehmung. Die Anwendungen der Forschung zur visuellen Unterscheidung sind vielfältig und beziehen sich sowohl auf alphanumerische Muster als auch auf die allgemeinere Reizidentifikation. Als Beispiel für die letzte Kategorie soll das Design von Bremslichtern in Autos dienen. Auffahrunfälle machen einen erheblichen Teil der Verkehrsunfälle aus und sind unter anderem darauf zurückzuführen, dass die traditionelle Anordnung des Bremslichts neben den Rücklichtern es schlecht unterscheidbar macht und damit die Reaktionszeit des Fahrers verlängert. Als Alternative wurde ein einzelnes Licht entwickelt, das die Unfallrate zu reduzieren scheint. Es ist in der Mitte der Heckscheibe etwa auf Augenhöhe angebracht. In experimentellen Studien auf der Straße scheint die Wirkung des zentralen Bremslichts geringer zu sein, wenn sich die Probanden des Ziels der Studie bewusst sind, was darauf hindeutet, dass sich die Stimulusidentifikation in der traditionellen Konfiguration verbessert, wenn sich die Probanden auf die Aufgabe konzentrieren. Trotz der positiven Wirkung des isolierten Bremslichts könnte die Erkennung noch weiter verbessert werden, indem das Bremslicht in Form eines Ausrufezeichens, „!“ oder sogar eines Symbols aussagekräftiger gestaltet wird.
Absolutes Urteil
Sehr strenge und oft kontraintuitive Leistungsgrenzen ergeben sich in Fällen einer absoluten Beurteilung physikalischer Dimensionen. Beispiele treten im Zusammenhang mit der Farbcodierung von Objekten und der Verwendung von Tönen in Hörrufsystemen auf. Der Punkt ist, dass das relative Urteil dem absoluten Urteil weit überlegen ist. Das Problem mit dem absoluten Urteil ist, dass der Code in eine andere Kategorie übersetzt werden muss. So kann eine bestimmte Farbe mit einem elektrischen Widerstandswert verknüpft werden oder ein bestimmter Ton für eine Person bestimmt sein, für die eine darauffolgende Nachricht bestimmt ist. Tatsächlich liegt das Problem also nicht in der Wahrnehmungsidentifikation, sondern in der Reaktionswahl, die später in diesem Artikel erörtert wird. An dieser Stelle genügt der Hinweis, dass man nicht mehr als vier oder fünf Farben bzw. Tonhöhen verwenden sollte, um Fehler zu vermeiden. Wenn mehr Alternativen benötigt werden, können zusätzliche Dimensionen wie Lautstärke, Dauer und Komponenten von Tönen hinzugefügt werden.
Wort lesen
Die Relevanz des Lesens einzelner Worteinheiten in traditioneller Schrift wird durch verschiedene weit verbreitete Beweise belegt, wie z. B. die Tatsache, dass das Lesen durch das Weglassen von Leerzeichen sehr erschwert wird, Druckfehler oft unentdeckt bleiben und Wörter im Wechsel sehr schwer zu lesen sind (z.B, Abwechselnd). Einige Forscher haben die Rolle der Wortform beim Lesen von Worteinheiten betont und vorgeschlagen, dass räumliche Frequenzanalysatoren beim Identifizieren der Wortform relevant sein könnten. In dieser Ansicht würde die Bedeutung eher aus der gesamten Wortform als durch eine Buchstabe-für-Buchstaben-Analyse abgeleitet werden. Der Beitrag der Wortformanalyse ist jedoch wahrscheinlich auf kleine gebräuchliche Wörter – Artikel und Endungen – beschränkt, was mit der Feststellung übereinstimmt, dass Druckfehler in kleinen Wörtern und Endungen eine relativ geringe Wahrscheinlichkeit haben, entdeckt zu werden.
Text in Kleinbuchstaben hat gegenüber Großbuchstaben einen Vorteil, der auf den Verlust von Merkmalen in Großbuchstaben zurückzuführen ist. Der Vorteil der Kleinschreibung entfällt jedoch oder wird bei der Suche nach einem einzelnen Wort sogar umgekehrt. Es könnte sein, dass die Faktoren Buchstabengröße und Groß- und Kleinschreibung bei der Suche verwechselt werden: Größere Buchstaben werden schneller erkannt, was den Nachteil weniger markanter Merkmale ausgleichen kann. So kann ein einzelnes Wort in Groß- und Kleinschreibung etwa gleich gut lesbar sein, während fortlaufender Text in Kleinschreibung schneller gelesen wird. Das Erkennen eines EINZELNEN Großbuchstabens inmitten vieler Kleinbuchstaben ist sehr effizient, da es ein Aufspringen hervorruft. Eine noch effizientere schnelle Erkennung kann erreicht werden, indem ein einzelnes Wort in Kleinbuchstaben gedruckt wird fett, wobei die Vorteile von Pop-out und markanteren Merkmalen kombiniert werden.
Die Rolle der Codierungsmerkmale beim Lesen wird auch durch die beeinträchtigte Lesbarkeit älterer Bildschirme von visuellen Anzeigeeinheiten mit niedriger Auflösung deutlich, die aus ziemlich groben Punktmatrizen bestanden und alphanumerische Zeichen nur als gerade Linien darstellen konnten. Das allgemeine Ergebnis war, dass das Lesen von Text oder das Suchen auf einem Monitor mit niedriger Auflösung erheblich langsamer war als auf einer auf Papier gedruckten Kopie. Mit den heutigen Bildschirmen mit höherer Auflösung ist das Problem weitgehend verschwunden. Neben der Buchstabenform gibt es noch eine Reihe weiterer Unterschiede zwischen dem Lesen auf Papier und dem Lesen am Bildschirm. Der Abstand der Zeilen, die Größe der Zeichen, das Schriftbild, das Kontrastverhältnis zwischen Zeichen und Hintergrund, der Betrachtungsabstand, die Stärke des Flimmerns und die Tatsache, dass der Seitenwechsel auf einem Bildschirm durch Scrollen erfolgt, sind einige Beispiele. Die allgemeine Feststellung, dass das Lesen auf Computerbildschirmen langsamer ist – obwohl das Verständnis ungefähr gleich zu sein scheint – kann auf eine Kombination dieser Faktoren zurückzuführen sein. Heutige Textverarbeitungsprogramme bieten normalerweise eine Vielzahl von Optionen in Schriftart, Größe, Farbe, Format und Stil; Solche Entscheidungen könnten den falschen Eindruck erwecken, dass der persönliche Geschmack der Hauptgrund ist.
Symbole gegen Worte
In einigen Studien wurde festgestellt, dass die Zeit, die ein Proband zum Benennen eines gedruckten Wortes benötigte, schneller war als die für ein entsprechendes Symbol, während in anderen Studien beide Zeiten ungefähr gleich schnell waren. Es wurde vorgeschlagen, dass Wörter schneller gelesen werden als Symbole, da sie weniger mehrdeutig sind. Sogar ein ziemlich einfaches Symbol, wie ein Haus, kann immer noch unterschiedliche Antworten bei den Probanden hervorrufen, was zu Antwortkonflikten und damit zu einer Verringerung der Reaktionsgeschwindigkeit führt. Wenn Antwortkonflikte vermieden werden, indem wirklich eindeutige Symbole verwendet werden, wird der Unterschied in der Antwortgeschwindigkeit wahrscheinlich verschwinden. Interessant ist, dass Icons als Verkehrszeichen den Worten in der Regel deutlich überlegen sind, auch wenn das Problem der Sprachverständlichkeit nicht als Problem angesehen wird. Dieses Paradoxon mag daran liegen, dass die Lesbarkeit von Verkehrszeichen weitgehend eine Sache der Verkehrszeichen ist Abstand an dem ein Zeichen erkennbar ist. Bei richtiger Gestaltung ist dieser Abstand bei Symbolen größer als bei Wörtern, da Bilder erheblich größere Formunterschiede aufweisen und weniger feine Details enthalten können als Wörter. Der Vorteil von Bildern ergibt sich also aus der Tatsache, dass die Unterscheidung von Buchstaben etwa zehn bis zwölf Bogenminuten benötigt und dass die Merkmalserkennung die erste Voraussetzung für die Unterscheidung ist. Gleichzeitig ist klar, dass die Überlegenheit von Symbolen nur dann gewährleistet ist, wenn sie (1) tatsächlich wenig Details enthalten, (2) formschlüssig genug und (3) eindeutig sind.
Fähigkeiten und Grenzen für die Entscheidung
Sobald eine Vorschrift identifiziert und interpretiert wurde, kann sie eine Handlung erfordern. In diesem Zusammenhang beschränkt sich die Diskussion auf deterministische Reiz-Reaktions-Beziehungen, oder anders gesagt auf Zustände, in denen jeder Reiz seine eigene feste Reaktion hat. In diesem Fall ergeben sich die Hauptprobleme für das Gerätedesign aus Fragen der Kompatibilität, dh dem Ausmaß, in dem der identifizierte Stimulus und die damit verbundene Reaktion eine „natürliche“ oder gut eingeübte Beziehung haben. Es gibt Bedingungen, unter denen eine optimale Beziehung absichtlich abgebrochen wird, wie im Fall von Abkürzungen. Normalerweise eine Kontraktion wie abrvtin ist viel schlimmer als eine Kürzung wie Abk. Theoretisch liegt dies an der zunehmenden Redundanz aufeinanderfolgender Buchstaben in einem Wort, wodurch letzte Buchstaben auf der Grundlage früherer „ausgefüllt“ werden können; ein verkürztes Wort kann von diesem Prinzip profitieren, ein verkürztes dagegen nicht.
Mentale Modelle und Kompatibilität
Bei den meisten Kompatibilitätsproblemen gibt es stereotype Antworten, die von verallgemeinerten mentalen Modellen abgeleitet sind. Die Wahl der Nullposition in einer kreisförmigen Anzeige ist ein typisches Beispiel. Die 12-Uhr- und 9-Uhr-Positionen scheinen schneller korrigiert zu werden als die 6-Uhr- und 3-Uhr-Positionen. Der Grund kann darin liegen, dass eine Abweichung im Uhrzeigersinn und eine Bewegung im oberen Teil der Anzeige als „Erhöhung“ empfunden wird und eine Reaktion erfordert, die den Wert verringert. In den 3- und 6-Uhr-Positionen widersprechen sich beide Prinzipien und können daher weniger effizient gehandhabt werden. Ein ähnliches Stereotyp findet sich beim Verriegeln oder Öffnen der Hecktür eines Autos. Die meisten Menschen handeln nach dem Klischee, dass das Verriegeln eine Bewegung im Uhrzeigersinn erfordert. Wenn das Schloss umgekehrt konstruiert ist, sind andauernde Fehler und Frustration beim Versuch, die Tür zu verriegeln, die wahrscheinlichste Folge.
In Bezug auf Steuerbewegungen beschreibt das bekannte Warrick-Prinzip zur Kompatibilität die Beziehung zwischen der Position eines Steuerknopfes und der Richtung der Bewegung auf einem Display. Befindet sich der Bedienknopf rechts vom Display, soll eine Bewegung im Uhrzeigersinn die Skalenmarkierung nach oben bewegen. Oder erwägen Sie bewegliche Schaufensterauslagen. Nach dem mentalen Modell der meisten Menschen deutet die Aufwärtsrichtung einer sich bewegenden Anzeige darauf hin, dass die Werte auf die gleiche Weise steigen, wie eine steigende Temperatur in einem Thermometer durch eine höhere Quecksilbersäule angezeigt wird. Es gibt Probleme bei der Umsetzung dieses Prinzips mit einem Indikator mit „fester Zeigerbewegungsskala“. Wenn sich die Skala in einem solchen Indikator nach unten bewegt, soll sein Wert steigen. Somit entsteht ein Konflikt mit dem gängigen Klischee. Werden die Werte invertiert, liegen die niedrigen Werte am oberen Ende der Skala, was auch den meisten Klischees zuwiderläuft.
Die Proximity-Kompatibilität bezieht sich auf die Übereinstimmung symbolischer Repräsentationen mit den mentalen Modellen der Menschen von funktionalen oder sogar räumlichen Beziehungen innerhalb eines Systems. Fragen der Nachbarschaftskompatibilität sind drängender, da das mentale Modell einer Situation primitiver, globaler oder verzerrter ist. So wird ein Flussdiagramm eines komplexen automatisierten Industrieprozesses oft auf der Grundlage eines technischen Modells dargestellt, das möglicherweise überhaupt nicht mit dem mentalen Modell des Prozesses übereinstimmt. Insbesondere wenn das mentale Modell eines Prozesses unvollständig oder verzerrt ist, trägt eine technische Darstellung des Fortschritts wenig zu seiner Entwicklung oder Korrektur bei. Ein alltagstaugliches Beispiel für schlechte Näherungskompatibilität ist eine Architekturkarte eines Gebäudes, die zur Orientierung des Betrachters oder zur Darstellung von Fluchtwegen dienen soll. Diese Karten sind in der Regel völlig unzureichend – voller irrelevanter Details – insbesondere für Menschen, die nur ein globales mentales Modell des Gebäudes haben. Eine solche Konvergenz zwischen Kartenlesen und Orientierung kommt dem sogenannten „Situationsbewusstsein“ nahe, das besonders im dreidimensionalen Raum während eines Fluges relevant ist. Es gab interessante neuere Entwicklungen bei dreidimensionalen Objektanzeigen, die Versuche darstellen, eine optimale Proximity-Kompatibilität in diesem Bereich zu erreichen.
Stimulus-Response-Kompatibilität
Ein Beispiel für Stimulus-Response (SR)-Kompatibilität findet sich typischerweise im Fall der meisten Textverarbeitungsprogramme, die davon ausgehen, dass Bediener wissen, wie Befehle bestimmten Tastenkombinationen entsprechen. Das Problem besteht darin, dass ein Befehl und seine entsprechende Tastenkombination normalerweise keine vorbestehende Beziehung haben, was bedeutet, dass die SR-Beziehungen durch einen mühsamen Prozess des paarweise zugeordneten Lernens gelernt werden müssen. Das Ergebnis ist, dass die Aufgabe auch nach dem Erlernen der Fertigkeit fehleranfällig bleibt. Das interne Modell des Programms bleibt unvollständig, da weniger geübte Operationen leicht vergessen werden, so dass der Bediener einfach nicht mit der angemessenen Antwort aufwarten kann. Außerdem entspricht der auf dem Bildschirm erzeugte Text normalerweise nicht in allen Punkten dem, was schließlich auf der gedruckten Seite erscheint, was ein weiteres Beispiel für eine minderwertige Proximity-Kompatibilität ist. Nur wenige Programme verwenden ein stereotypes räumliches internes Modell in Verbindung mit Reiz-Reaktions-Beziehungen zur Befehlssteuerung.
Es wurde zu Recht argumentiert, dass es viel bessere vorbestehende Beziehungen zwischen räumlichen Reizen und manuellen Reaktionen gibt – wie die Beziehung zwischen einer Zeigereaktion und einer räumlichen Position oder so wie die zwischen verbalen Reizen und vokalen Reaktionen. Es gibt zahlreiche Beweise dafür, dass räumliche und verbale Repräsentationen relativ getrennte kognitive Kategorien mit geringer gegenseitiger Beeinflussung, aber auch geringer gegenseitiger Übereinstimmung sind. Daher wird eine räumliche Aufgabe, wie das Formatieren eines Textes, am einfachsten durch eine räumliche Mausbewegung ausgeführt, wodurch die Tastatur für verbale Befehle übrig bleibt.
Das bedeutet nicht, dass die Tastatur ideal ist, um verbale Befehle auszuführen. Das Tippen bleibt eine Frage der manuellen Bedienung beliebiger räumlicher Orte, die mit der Verarbeitung von Buchstaben grundsätzlich nicht kompatibel sind. Es ist tatsächlich ein weiteres Beispiel für eine höchst unvereinbare Aufgabe, die nur durch ausgiebiges Üben bewältigt werden kann, und die Fertigkeit geht ohne kontinuierliches Üben leicht verloren. Ein ähnliches Argument lässt sich für das Kurzschreiben anführen, das ebenfalls darin besteht, beliebige geschriebene Symbole mit verbalen Reizen zu verbinden. Ein interessantes Beispiel für ein alternatives Verfahren der Tastaturbedienung ist eine Akkordtastatur.
Der Bediener bedient zwei Tastaturen (eine für die linke und eine für die rechte Hand), die beide aus sechs Tasten bestehen. Jeder Buchstabe des Alphabets entspricht einer Akkordantwort, dh einer Tastenkombination. Die Ergebnisse von Studien zu einer solchen Tastatur zeigten bemerkenswerte Einsparungen bei der Zeit, die zum Erlernen von Schreibfähigkeiten benötigt wird. Motorische Beschränkungen begrenzten die maximale Geschwindigkeit der Akkordtechnik, aber dennoch näherte sich die Leistung des Operateurs nach dem Erlernen der Geschwindigkeit der konventionellen Technik ziemlich genau an.
Ein klassisches Beispiel für einen räumlichen Kompatibilitätseffekt betrifft die traditionelle Anordnung von Kaminofensteuerungen: vier Brenner in einer 2 × 2-Matrix, wobei die Steuerungen in einer horizontalen Reihe angeordnet sind. Bei dieser Konfiguration sind die Beziehungen zwischen Brenner und Steuerung nicht offensichtlich und kaum erlernt. Trotz vieler Fehler kann das Problem des Anzündens des Ofens jedoch mit der Zeit normalerweise gelöst werden. Die Situation ist schlimmer, wenn man mit undefinierten Anzeige-Steuerungs-Beziehungen konfrontiert ist. Andere Beispiele schlechter SR-Kompatibilität finden sich in den Anzeige-Steuerungs-Beziehungen von Videokameras, Videorecordern und Fernsehgeräten. Die Folge ist, dass viele Optionen nie genutzt werden oder bei jedem neuen Versuch neu untersucht werden müssen. Die Behauptung, dass „alles im Handbuch erklärt wird“, ist zwar zutreffend, aber nicht sinnvoll, da die meisten Handbücher in der Praxis für den durchschnittlichen Benutzer unverständlich sind, insbesondere wenn sie versuchen, Handlungen mit inkompatiblen verbalen Begriffen zu beschreiben.
Stimulus-Stimulus (SS)- und Response-Response (RR)-Kompatibilität
Ursprünglich wurde die SS- und RR-Kompatibilität von der SR-Kompatibilität unterschieden. Eine klassische Veranschaulichung der SS-Kompatibilität betrifft Versuche in den späten vierziger Jahren, das akustische Sonar durch eine visuelle Anzeige zu unterstützen, um die Signalerkennung zu verbessern. Eine Lösung wurde in einem horizontalen Lichtstrahl mit vertikalen Störungen gesucht, die von links nach rechts wanderten und eine visuelle Übersetzung des akustischen Hintergrundrauschens und potenziellen Signals widerspiegelten. Ein Signal bestand aus einer etwas größeren vertikalen Störung. Die Experimente zeigten, dass eine Kombination der akustischen und visuellen Anzeigen nicht besser war als die einzelne akustische Anzeige. Der Grund wurde in einer schlechten SS-Kompatibilität gesucht: Das Hörsignal wird als Lautstärkeänderung wahrgenommen; daher sollte visuelle Unterstützung am besten entsprechen, wenn sie in Form einer Helligkeitsänderung bereitgestellt wird, da dies das kompatible visuelle Analogon einer Lautstärkeänderung ist.
Es ist interessant, dass der Grad der SS-Kompatibilität direkt damit korrespondiert, wie kompetent die Probanden beim modalitätsübergreifenden Matching sind. In einem modalitätsübergreifenden Match können die Probanden gebeten werden, anzugeben, welche Hörlautstärke einer bestimmten Helligkeit oder einem bestimmten Gewicht entspricht; Dieser Ansatz ist in der Forschung zur Skalierung sensorischer Dimensionen beliebt, da er es ermöglicht, sensorische Reize nicht auf Zahlen abzubilden. Die RR-Kompatibilität bezieht sich auf die Entsprechung gleichzeitiger und auch aufeinanderfolgender Bewegungen. Einige Bewegungen lassen sich leichter koordinieren als andere, was klare Beschränkungen für die effizienteste Ausführung einer Abfolge von Aktionen – beispielsweise der aufeinanderfolgenden Betätigung von Bedienelementen – bietet.
Die obigen Beispiele zeigen deutlich, wie Kompatibilitätsprobleme alle Benutzer-Maschinen-Schnittstellen durchdringen. Das Problem ist, dass die Auswirkungen einer schlechten Kompatibilität oft durch längeres Üben gemildert werden und daher unbemerkt oder unterschätzt bleiben können. Doch selbst wenn inkompatible Anzeige-Steuerungs-Beziehungen gut geübt sind und die Leistung nicht zu beeinträchtigen scheinen, bleibt der Punkt einer größeren Fehlerwahrscheinlichkeit. Die inkorrekte kompatible Reaktion bleibt ein Konkurrent für die richtige inkompatible und wird wahrscheinlich gelegentlich durchkommen, mit dem offensichtlichen Risiko eines Unfalls. Darüber hinaus ist die Menge an Übung, die erforderlich ist, um inkompatible SR-Beziehungen zu meistern, gewaltig und Zeitverschwendung.
Grenzen der motorischen Programmierung und Ausführung
Eine Grenze der Motorprogrammierung wurde bereits in den Ausführungen zur RR-Kompatibilität kurz angerissen. Die menschliche Bedienperson hat deutliche Probleme bei der Durchführung inkongruenter Bewegungsabläufe, insbesondere ist der Wechsel von einem zu einem anderen inkongruenten Ablauf nur schwer zu bewerkstelligen. Die Ergebnisse von Studien zur motorischen Koordination sind relevant für die Gestaltung von Steuerungen, bei denen beide Hände aktiv sind. Doch die Übung kann in dieser Hinsicht vieles überwinden, wie das überraschende Niveau der akrobatischen Fähigkeiten zeigt.
Viele gemeinsame Prinzipien beim Design von Steuerungen leiten sich von der Motorprogrammierung ab. Sie umfassen die Einbeziehung von Widerstand in eine Steuerung und die Bereitstellung von Rückmeldungen, die anzeigen, dass sie ordnungsgemäß betrieben wurde. Ein vorbereitender motorischer Zustand ist eine hochrelevante Determinante der Reaktionszeit. Das Reagieren auf einen unerwarteten plötzlichen Stimulus kann etwa eine zusätzliche Sekunde dauern, was beträchtlich ist, wenn eine schnelle Reaktion erforderlich ist – wie beim Reagieren auf das Bremslicht eines vorausfahrenden Autos. Unvorbereitete Reaktionen sind wahrscheinlich eine Hauptursache für Kettenkollisionen. Frühwarnsignale sind hilfreich, um solche Kollisionen zu verhindern. Eine wichtige Anwendung der Forschung zur Bewegungsausführung betrifft das Fittsche Gesetz, das Bewegung, Entfernung und die Größe des angestrebten Ziels in Beziehung setzt. Dieses Gesetz scheint ziemlich allgemein zu sein und gilt gleichermaßen für einen Bedienhebel, einen Joystick, eine Maus oder einen Lichtgriffel. Es wurde unter anderem angewendet, um die Zeit abzuschätzen, die benötigt wird, um Korrekturen auf Computerbildschirmen vorzunehmen.
Es gibt offensichtlich viel mehr zu sagen als die obigen skizzenhaften Bemerkungen. Beispielsweise hat sich die Diskussion fast vollständig auf Fragen des Informationsflusses auf der Ebene einer einfachen Entscheidungsreaktion beschränkt. Themen, die über Wahlreaktionen hinausgehen, wurden nicht angesprochen, ebenso wenig wie Feedback- und Feed-Forward-Probleme bei der laufenden Überwachung von Informationen und motorischer Aktivität. Viele der genannten Themen stehen in engem Zusammenhang mit Problemen des Gedächtnisses und der Verhaltensplanung, die ebenfalls nicht angesprochen wurden. Ausführlichere Diskussionen finden sich beispielsweise in Wickens (1992).