Nella progettazione delle apparecchiature è della massima importanza tenere pienamente conto del fatto che un operatore umano ha sia capacità che limiti nell'elaborazione delle informazioni, che sono di natura variabile e che si trovano a vari livelli. Le prestazioni in condizioni di lavoro effettive dipendono fortemente dalla misura in cui un progetto ha tenuto conto o ignorato queste potenzialità e i loro limiti. Di seguito verrà offerto un breve abbozzo di alcuni dei temi principali. Si farà riferimento ad altri contributi di questo volume, dove si approfondirà un tema.
È comune distinguere tre livelli principali nell'analisi dell'elaborazione delle informazioni umane, vale a dire il livello percettivo, le livello decisionale e la livello motorio. Il livello percettivo è suddiviso in tre ulteriori livelli, relativi all'elaborazione sensoriale, all'estrazione delle caratteristiche e all'identificazione del percetto. A livello decisionale, l'operatore riceve informazioni percettive e sceglie una reazione ad esse che viene infine programmata e attualizzata a livello motorio. Questo descrive solo il flusso di informazioni nel caso più semplice di una reazione di scelta. È evidente, tuttavia, che le informazioni percettive possono accumularsi ed essere combinate e diagnosticate prima di suscitare un'azione. Ancora una volta, potrebbe sorgere la necessità di selezionare le informazioni in vista del sovraccarico percettivo. Infine, la scelta di un'azione appropriata diventa più un problema quando ci sono diverse opzioni, alcune delle quali possono essere più appropriate di altre. Nella presente discussione, l'accento sarà posto sui fattori percettivi e decisionali dell'elaborazione delle informazioni.
Capacità e limiti percettivi
Limiti sensoriali
La prima categoria di limiti di elaborazione è sensoriale. La loro rilevanza per l'elaborazione delle informazioni è ovvia poiché l'elaborazione diventa meno affidabile man mano che le informazioni si avvicinano ai limiti di soglia. Questa può sembrare un'affermazione abbastanza banale, tuttavia, i problemi sensoriali non sono sempre chiaramente riconosciuti nei progetti. Ad esempio, i caratteri alfanumerici nei sistemi di segnaletica dovrebbero essere sufficientemente grandi da essere leggibili a una distanza compatibile con la necessità di un'azione appropriata. La leggibilità, a sua volta, dipende non solo dalla dimensione assoluta dei caratteri alfanumerici ma anche dal contrasto e - vista l'inibizione laterale - anche dalla quantità totale di informazioni sul segno. In particolare, in condizioni di scarsa visibilità (es. pioggia o nebbia durante la guida o il volo) la leggibilità è un problema considerevole che richiede misure aggiuntive. I segnali stradali e gli indicatori stradali sviluppati più di recente sono generalmente ben progettati, ma i segnali vicino e all'interno degli edifici sono spesso illeggibili. Le unità di visualizzazione sono un altro esempio in cui i limiti sensoriali di dimensioni, contrasto e quantità di informazioni giocano un ruolo importante. Nel dominio uditivo alcuni dei principali problemi sensoriali sono legati alla comprensione del parlato in ambienti rumorosi o in sistemi di trasmissione audio di scarsa qualità.
Estrazione delle caratteristiche
Fornite informazioni sensoriali sufficienti, la prossima serie di problemi di elaborazione delle informazioni si riferisce all'estrazione di caratteristiche dalle informazioni presentate. La ricerca più recente ha dimostrato ampiamente che un'analisi delle caratteristiche precede la percezione di interi significativi. L'analisi delle caratteristiche è particolarmente utile per individuare uno speciale oggetto deviante tra molti altri. Ad esempio, un valore essenziale su un display contenente molti valori può essere rappresentato da un singolo colore o dimensione deviante, caratteristica che quindi attira l'attenzione immediata o "salta fuori". Teoricamente, esiste l'assunzione comune di "mappe delle caratteristiche" per diversi colori, dimensioni, forme e altre caratteristiche fisiche. Il valore di attenzione di una caratteristica dipende dalla differenza di attivazione delle mappe delle caratteristiche che appartengono alla stessa classe, ad esempio il colore. Pertanto, l'attivazione di una mappa delle caratteristiche dipende dalla discriminabilità delle caratteristiche devianti. Ciò significa che quando ci sono poche istanze di molti colori su uno schermo, la maggior parte delle mappe delle caratteristiche dei colori sono quasi ugualmente attivate, il che ha l'effetto che nessuno dei colori viene visualizzato.
Allo stesso modo viene fuori un singolo annuncio pubblicitario in movimento, ma questo effetto scompare del tutto quando ci sono diversi stimoli in movimento nel campo visivo. Il principio della diversa attivazione delle mappe delle caratteristiche viene applicato anche quando si allineano i puntatori che indicano i valori ideali dei parametri. Una deviazione di un puntatore è indicata da una pendenza deviante che viene rilevata rapidamente. Se ciò non è realizzabile, una deviazione pericolosa potrebbe essere indicata da un cambiamento di colore. Pertanto, la regola generale per il design è utilizzare solo pochissime caratteristiche devianti su uno schermo e riservarle solo per le informazioni più essenziali. La ricerca di informazioni rilevanti diventa ingombrante nel caso di congiunzioni di funzioni. Ad esempio, è difficile individuare un grande oggetto rosso tra piccoli oggetti rossi e grandi e piccoli oggetti verdi. Se possibile, le congiunzioni dovrebbero essere evitate quando si cerca di progettare per una ricerca efficiente.
Dimensioni separabili e integrali
Le caratteristiche sono separabili quando possono essere modificate senza influenzare la percezione di altre caratteristiche di un oggetto. Le lunghezze delle linee degli istogrammi sono un esempio calzante. D'altra parte, le caratteristiche integrali si riferiscono a caratteristiche che, se modificate, modificano l'aspetto totale dell'oggetto. Ad esempio, non si possono cambiare i lineamenti della bocca in un disegno schematico di un volto senza alterare l'aspetto complessivo dell'immagine. Di nuovo, colore e luminosità sono integrali nel senso che non si può cambiare un colore senza alterare contemporaneamente l'impressione di luminosità. I principi delle caratteristiche separabili e integrali, e delle proprietà emergenti che evolvono dai cambiamenti delle singole caratteristiche di un oggetto, sono applicati nelle cosiddette integrato or diagnostica visualizza. La logica di questi display è che, invece di visualizzare i singoli parametri, diversi parametri sono integrati in un unico display, la cui composizione totale indica cosa potrebbe effettivamente non funzionare in un sistema.
La presentazione dei dati nelle sale di controllo è ancora spesso dominata dalla filosofia secondo cui ogni singola misura dovrebbe avere il proprio indicatore. La presentazione frammentaria delle misure comporta che l'operatore abbia il compito di integrare le evidenze provenienti dalle varie singole visualizzazioni in modo da diagnosticare un potenziale problema. Al momento dei problemi nella centrale nucleare di Three Mile Island negli Stati Uniti, una quarantina o una cinquantina di display registravano una qualche forma di disordine. L'operatore aveva quindi il compito di diagnosticare cosa effettivamente non andava integrando le informazioni provenienti da quella miriade di display. I display integrali possono essere utili per diagnosticare il tipo di errore, poiché combinano varie misure in un unico schema. Differenti pattern del display integrato, poi, possono essere diagnostici rispetto a specifici errori.
Un classico esempio di display diagnostico, che è stato proposto per le sale di controllo nucleari, è mostrato in figura 1. Visualizza un numero di misure come raggi di uguale lunghezza in modo che un poligono regolare rappresenti sempre condizioni normali, mentre diverse distorsioni possono essere collegate con diversi tipi di problemi nel processo.
Figura 1. Nella situazione normale tutti i valori dei parametri sono uguali, creando un esagono. Nella deviazione, alcuni dei valori sono cambiati creando una specifica distorsione.
Non tutti i display integrali sono ugualmente discriminabili. Per illustrare il problema, una correlazione positiva tra le due dimensioni di un rettangolo crea differenze di superficie, pur mantenendo una forma uguale. In alternativa, una correlazione negativa crea differenze di forma pur mantenendo una superficie uguale. Il caso in cui la variazione delle dimensioni integrali crea una nuova forma è stato indicato come rivelatore di una proprietà emergente del patterning, che si aggiunge alla capacità dell'operatore di discriminare i pattern. Le proprietà emergenti dipendono dall'identità e dalla disposizione delle parti ma non sono identificabili con nessuna singola parte.
Le visualizzazioni di oggetti e configurazioni non sono sempre vantaggiose. Il fatto stesso che siano integrali significa che le caratteristiche delle singole variabili sono più difficili da percepire. Il punto è che, per definizione, le dimensioni integrali sono mutuamente dipendenti, offuscando così i loro singoli costituenti. Ci possono essere circostanze in cui ciò è inaccettabile, mentre si può ancora desiderare di trarre profitto dalle proprietà diagnostiche simili a modelli, che sono tipiche della visualizzazione dell'oggetto. Un compromesso potrebbe essere un tradizionale display grafico a barre. Da un lato, i grafici a barre sono abbastanza separabili. Tuttavia, quando posizionate in prossimità sufficientemente ravvicinata, le lunghezze differenziali delle barre possono insieme costituire un modello simile a un oggetto che può benissimo servire a uno scopo diagnostico.
Alcuni display diagnostici sono migliori di altri. La loro qualità dipende dalla misura in cui il display corrisponde al modello mentale del compito. Ad esempio, la diagnosi dei guasti sulla base delle distorsioni di un poligono regolare, come in figura 1, può avere ancora poca relazione con la semantica del dominio o con il concetto di operatore dei processi in una centrale elettrica. Pertanto, vari tipi di deviazioni del poligono non si riferiscono ovviamente a un problema specifico nell'impianto. Pertanto, il design del display configurativo più adatto è quello che corrisponde allo specifico modello mentale del compito. Va quindi sottolineato che la superficie di un rettangolo è solo un utile oggetto di visualizzazione quando il prodotto di lunghezza e larghezza è la variabile di interesse!
Interessanti esposizioni di oggetti derivano da rappresentazioni tridimensionali. Ad esempio, una rappresentazione tridimensionale del traffico aereo, piuttosto che la tradizionale rappresentazione radar bidimensionale, può fornire al pilota una maggiore "consapevolezza situazionale" di altro traffico. La visualizzazione tridimensionale ha dimostrato di essere molto superiore a quella bidimensionale poiché i suoi simboli indicano se un altro aereo è sopra o sotto il proprio.
Condizioni degradate
La visione degradata si verifica in una varietà di condizioni. Per alcuni scopi, come per il camuffamento, gli oggetti sono intenzionalmente degradati in modo da impedirne l'identificazione. In altre occasioni, ad esempio nell'amplificazione della luminosità, le caratteristiche possono diventare troppo sfocate per consentire di identificare l'oggetto. Un problema di ricerca ha riguardato il numero minimo di "linee" richieste su uno schermo o "la quantità di dettagli" necessari per evitare il degrado. Sfortunatamente, questo approccio alla qualità dell'immagine non ha portato a risultati inequivocabili. Il problema è che l'identificazione di stimoli degradati (ad esempio, un veicolo corazzato camuffato) dipende troppo dalla presenza o dall'assenza di dettagli minori specifici dell'oggetto. La conseguenza è che non è possibile formulare alcuna prescrizione generale sulla densità delle linee, ad eccezione della banale affermazione che il degrado diminuisce all'aumentare della densità.
Caratteristiche dei simboli alfanumerici
Un problema importante nel processo di estrazione delle caratteristiche riguarda il numero effettivo di caratteristiche che insieme definiscono uno stimolo. Pertanto, la leggibilità di caratteri decorati come le lettere gotiche è scarsa a causa delle molte curve ridondanti. Per evitare confusione, la differenza tra lettere con caratteristiche molto simili, come il i e la l, e il c e la e- dovrebbe essere accentuato. Per lo stesso motivo, si consiglia di rendere la lunghezza del tratto e della coda dei tratti ascendenti e discendenti almeno il 40% dell'altezza totale delle lettere.
È evidente che la discriminazione tra le lettere è principalmente determinata dal numero di caratteristiche che non condividono. Questi sono costituiti principalmente da linee rette e segmenti circolari che possono avere orientamento orizzontale, verticale e obliquo e che possono differire nelle dimensioni, come nelle lettere minuscole e maiuscole.
È ovvio che, anche quando gli alfanumerici sono ben discriminabili, possono facilmente perdere tale proprietà in combinazione con altri elementi. Così, le cifre 4 ed 7 condividono solo alcune caratteristiche ma non funzionano bene nel contesto di gruppi più grandi altrimenti identici (ad es. 384 387) Vi è unanime evidenza che la lettura del testo in minuscolo è più veloce che in maiuscolo. Questo di solito è attribuito al fatto che le lettere minuscole hanno caratteristiche più distinte (ad esempio, cane, gatto DOG, CAT). La superiorità delle lettere minuscole è stata stabilita non solo per la lettura del testo ma anche per la segnaletica stradale come quella utilizzata per indicare i centri abitati all'uscita delle autostrade.
Identificazione
Il processo percettivo finale riguarda l'identificazione e l'interpretazione dei percetti. I limiti umani che sorgono a questo livello sono solitamente legati alla discriminazione e alla ricerca dell'interpretazione appropriata del percetto. Le applicazioni della ricerca sulla discriminazione visiva sono molteplici, relative a pattern alfanumerici così come all'identificazione di stimoli più generali. Il design delle luci dei freni nelle auto servirà da esempio dell'ultima categoria. I tamponamenti rappresentano una quota considerevole degli incidenti stradali, e sono dovuti in parte al fatto che la tradizionale collocazione della luce di stop accanto alle luci posteriori la rende poco discriminabile e quindi allunga i tempi di reazione del guidatore. In alternativa, è stata sviluppata un'unica luce che sembra ridurre il tasso di incidenti. È montato al centro del lunotto all'incirca all'altezza degli occhi. Negli studi sperimentali su strada, l'effetto della luce di frenata centrale sembra essere minore quando i soggetti sono consapevoli dello scopo dello studio, suggerendo che l'identificazione dello stimolo nella configurazione tradizionale migliora quando i soggetti si concentrano sul compito. Nonostante l'effetto positivo della luce del freno isolata, la sua identificazione potrebbe essere ulteriormente migliorata rendendo la luce del freno più significativa, dandogli la forma di un punto esclamativo, “!”, o addirittura un'icona.
Giudizio assoluto
Limiti prestazionali molto severi e spesso controintuitivi sorgono nei casi di giudizio assoluto sulle dimensioni fisiche. Gli esempi si verificano in connessione con la codifica a colori degli oggetti e l'uso dei toni nei sistemi di chiamata uditiva. Il punto è che il giudizio relativo è di gran lunga superiore al giudizio assoluto. Il problema con il giudizio assoluto è che il codice deve essere tradotto in un'altra categoria. Così un colore specifico può essere collegato a un valore di resistenza elettrica o un tono specifico può essere destinato a una persona a cui è destinato un messaggio successivo. Di fatto, quindi, il problema non è quello dell'identificazione percettiva ma piuttosto della scelta della risposta, che sarà discussa più avanti in questo articolo. A questo punto è sufficiente notare che non si dovrebbero usare più di quattro o cinque colori o altezze per evitare errori. Quando sono necessarie più alternative, si possono aggiungere dimensioni extra, come volume, durata e componenti dei toni.
Lettura di parole
La rilevanza della lettura di unità di parole separate nella stampa tradizionale è dimostrata da varie prove ampiamente sperimentate, come il fatto che la lettura è molto ostacolata quando gli spazi vengono omessi, gli errori di stampa spesso non vengono rilevati ed è molto difficile leggere le parole in casi alternati (per esempio, ALTERNATIVA). Alcuni ricercatori hanno sottolineato il ruolo della forma delle parole nella lettura delle unità di parole e hanno suggerito che gli analizzatori di frequenza spaziale possono essere rilevanti nell'identificare la forma delle parole. In questa prospettiva, il significato sarebbe derivato dalla forma totale della parola piuttosto che dall'analisi lettera per lettera. Tuttavia, il contributo dell'analisi della forma delle parole è probabilmente limitato a piccole parole comuni - articoli e finali - il che è coerente con la scoperta che gli errori di stampa in parole piccole e finali hanno una probabilità relativamente bassa di essere rilevati.
Il testo in minuscolo ha un vantaggio rispetto a quello maiuscolo che è dovuto alla perdita di caratteristiche nelle maiuscole. Tuttavia, il vantaggio delle parole minuscole è assente o può addirittura essere annullato durante la ricerca di una singola parola. Potrebbe essere che i fattori di dimensione delle lettere e maiuscole e minuscole siano confusi nella ricerca: le lettere di dimensioni maggiori vengono rilevate più rapidamente, il che può compensare lo svantaggio di caratteristiche meno distintive. Pertanto, una singola parola può essere leggibile all'incirca ugualmente in maiuscolo come in minuscolo, mentre il testo continuo viene letto più velocemente in minuscolo. Rilevare una SINGOLA parola maiuscola tra molte parole minuscole è molto efficiente, poiché evoca il pop-out. È possibile ottenere un rilevamento rapido ancora più efficiente stampando una singola parola minuscola perno, nel qual caso si uniscono i vantaggi del pop-out e delle caratteristiche più distintive.
Il ruolo delle caratteristiche di codifica nella lettura è chiaro anche dalla ridotta leggibilità dei vecchi schermi di unità di visualizzazione visiva a bassa risoluzione, che consistevano in matrici di punti piuttosto ruvide e potevano rappresentare i caratteri alfanumerici solo come linee rette. La scoperta comune è stata che la lettura del testo o la ricerca da un monitor a bassa risoluzione era notevolmente più lenta rispetto a una copia stampata su carta. Il problema è in gran parte scomparso con gli attuali schermi ad alta risoluzione. Oltre alla forma della lettera, ci sono una serie di ulteriori differenze tra la lettura su carta e la lettura da uno schermo. La spaziatura delle righe, la dimensione dei caratteri, il tipo di carattere, il rapporto di contrasto tra caratteri e sfondo, la distanza di visualizzazione, la quantità di sfarfallio e il fatto che il cambio di pagina su uno schermo avviene tramite scorrimento sono alcuni esempi. La scoperta comune che la lettura è più lenta dagli schermi dei computer, sebbene la comprensione sembri quasi uguale, potrebbe essere dovuta a una combinazione di questi fattori. Gli attuali processori di testo offrono solitamente una varietà di opzioni in termini di carattere, dimensione, colore, formato e stile; tali scelte potrebbero dare la falsa impressione che il gusto personale sia la ragione principale.
Icone contro parole
In alcuni studi il tempo impiegato da un soggetto per nominare una parola stampata è risultato essere più veloce di quello per un'icona corrispondente, mentre entrambi i tempi erano quasi ugualmente veloci in altri studi. È stato suggerito che le parole vengano lette più velocemente delle icone poiché sono meno ambigue. Anche un'icona abbastanza semplice, come una casa, può ancora suscitare risposte diverse tra i soggetti, con conseguente conflitto di risposta e, quindi, una diminuzione della velocità di reazione. Se il conflitto di risposta viene evitato utilizzando icone davvero non ambigue, è probabile che la differenza nella velocità di risposta scompaia. È interessante notare che, in quanto segnali stradali, le icone sono solitamente molto superiori alle parole, anche nel caso in cui la questione della comprensione del linguaggio non sia vista come un problema. Questo paradosso può essere dovuto al fatto che la leggibilità dei segnali stradali è in gran parte una questione di distanza in cui è possibile identificare un segno. Se progettata correttamente, questa distanza è maggiore per i simboli che per le parole, poiché le immagini possono fornire differenze di forma considerevolmente maggiori e contenere dettagli meno fini rispetto alle parole. Il vantaggio delle immagini, quindi, deriva dal fatto che la discriminazione delle lettere richiede da dieci a dodici minuti d'arco e che il rilevamento delle caratteristiche è il prerequisito iniziale per la discriminazione. Allo stesso tempo è chiaro che la superiorità dei simboli è garantita solo quando (1) essi contengono davvero pochi dettagli, (2) hanno una forma sufficientemente distinta e (3) non sono ambigui.
Capacità e limiti per la decisione
Una volta che un precetto è stato identificato e interpretato, può richiedere un'azione. In questo contesto la discussione si limiterà alle relazioni stimolo-risposta deterministiche, o, in altre parole, alle condizioni in cui ogni stimolo ha una sua risposta fissa. In tal caso i maggiori problemi per la progettazione dell'apparecchiatura derivano da questioni di compatibilità, ovvero la misura in cui lo stimolo identificato e la relativa risposta hanno una relazione "naturale" o ben praticata. Ci sono condizioni in cui una relazione ottima viene intenzionalmente interrotta, come nel caso delle abbreviazioni. Di solito una contrazione come abrvtin è molto peggio di un troncamento come abbreviato. Teoricamente, ciò è dovuto alla crescente ridondanza di lettere successive in una parola, che consente di "compilare" le lettere finali sulla base di quelle precedenti; una parola troncata può trarre profitto da questo principio mentre una contratta no.
Modelli mentali e compatibilità
Nella maggior parte dei problemi di compatibilità ci sono risposte stereotipate derivate da modelli mentali generalizzati. La scelta della posizione nulla in un display circolare è un esempio calzante. Le posizioni delle 12 e delle 9 sembrano essere corrette più velocemente delle posizioni delle 6 e delle 3. Il motivo potrebbe essere che una deviazione in senso orario e un movimento nella parte superiore del display vengono vissuti come “incrementi” che richiedono una risposta che riduca il valore. Nelle posizioni delle 3 e delle 6 entrambi i principi sono in conflitto e possono quindi essere gestiti in modo meno efficiente. Uno stereotipo simile si trova nel bloccare o aprire la portiera posteriore di un'auto. La maggior parte delle persone agisce secondo lo stereotipo secondo cui il blocco richiede un movimento in senso orario. Se la serratura è progettata in modo opposto, gli errori continui e la frustrazione nel tentativo di chiudere la porta sono il risultato più probabile.
Per quanto riguarda i movimenti di controllo, il noto principio di compatibilità di Warrick descrive la relazione tra la posizione di una manopola di controllo e la direzione del movimento su un display. Se la manopola di controllo si trova a destra del display, un movimento in senso orario dovrebbe spostare l'indicatore della scala verso l'alto. Oppure considera lo spostamento delle vetrine. Secondo il modello mentale della maggior parte delle persone, la direzione verso l'alto di un display in movimento suggerisce che i valori salgono nello stesso modo in cui una temperatura in aumento in un termometro è indicata da una colonna di mercurio più alta. Ci sono problemi nell'implementare questo principio con un indicatore di "scala mobile a puntatore fisso". Quando la scala in un tale indicatore si sposta verso il basso, il suo valore è destinato ad aumentare. Si verifica così un conflitto con lo stereotipo comune. Se i valori sono invertiti, i valori bassi sono in cima alla scala, il che è anche contrario alla maggior parte degli stereotipi.
Il termine compatibilità di prossimità si riferisce alla corrispondenza delle rappresentazioni simboliche ai modelli mentali delle persone di relazioni funzionali o addirittura spaziali all'interno di un sistema. I problemi di compatibilità di prossimità sono più urgenti in quanto il modello mentale di una situazione è più primitivo, globale o distorto. Pertanto, un diagramma di flusso di un complesso processo industriale automatizzato viene spesso visualizzato sulla base di un modello tecnico che può non corrispondere affatto al modello mentale del processo. In particolare, quando il modello mentale di un processo è incompleto o distorto, una rappresentazione tecnica dell'andamento aggiunge poco per svilupparlo o correggerlo. Un esempio quotidiano di scarsa compatibilità di prossimità è una mappa architettonica di un edificio destinata all'orientamento dell'osservatore o per mostrare le vie di fuga antincendio. Queste mappe sono solitamente del tutto inadeguate, piene di dettagli irrilevanti, in particolare per le persone che hanno solo un modello mentale globale dell'edificio. Tale convergenza tra lettura della mappa e orientamento si avvicina a quella che è stata chiamata "consapevolezza situazionale", che è particolarmente rilevante nello spazio tridimensionale durante un volo aereo. Ci sono stati recenti sviluppi interessanti nella visualizzazione di oggetti tridimensionali, che rappresentano i tentativi di ottenere una compatibilità di prossimità ottimale in questo dominio.
Compatibilità stimolo-risposta
Un esempio di compatibilità stimolo-risposta (SR) si trova tipicamente nel caso della maggior parte dei programmi di elaborazione del testo, che presuppongono che gli operatori sappiano come i comandi corrispondono a specifiche combinazioni di tasti. Il problema è che un comando e la corrispondente combinazione di tasti di solito non hanno alcuna relazione preesistente, il che significa che le relazioni SR devono essere apprese mediante un meticoloso processo di apprendimento associato associato. Il risultato è che, anche dopo che l'abilità è stata acquisita, l'attività rimane soggetta a errori. Il modello interno del programma rimane incompleto poiché le operazioni meno praticate rischiano di essere dimenticate, cosicché l'operatore semplicemente non può fornire la risposta adeguata. Inoltre, il testo prodotto sullo schermo di solito non corrisponde in tutto e per tutto a ciò che alla fine appare sulla pagina stampata, che è un altro esempio di compatibilità di prossimità inferiore. Solo pochi programmi utilizzano un modello interno spaziale stereotipato in connessione con le relazioni stimolo-risposta per il controllo dei comandi.
È stato giustamente sostenuto che esistono relazioni preesistenti molto migliori tra stimoli spaziali e risposte manuali, come la relazione tra una risposta di indicazione e una posizione spaziale, o come quella tra stimoli verbali e risposte vocali. Ci sono ampie prove che le rappresentazioni spaziali e verbali sono categorie cognitive relativamente separate con poca interferenza reciproca ma anche con poca corrispondenza reciproca. Quindi, un'attività spaziale, come la formattazione di un testo, viene eseguita più facilmente con un movimento spaziale simile al mouse, lasciando così la tastiera per i comandi verbali.
Ciò non significa che la tastiera sia l'ideale per eseguire comandi verbali. La digitazione rimane una questione di azionamento manuale di posizioni spaziali arbitrarie che sono fondamentalmente incompatibili con l'elaborazione delle lettere. In realtà è un altro esempio di un compito altamente incompatibile che è padroneggiato solo da una pratica estesa, e l'abilità si perde facilmente senza pratica continua. Un discorso simile può essere fatto per la scrittura stenografica, che consiste anch'essa nel collegare simboli scritti arbitrari a stimoli verbali. Un esempio interessante di un metodo alternativo di funzionamento della tastiera è una tastiera per accordi.
L'operatore gestisce due tastiere (una per la mano sinistra e una per la mano destra) entrambe composte da sei tasti. Ad ogni lettera dell'alfabeto corrisponde una risposta di accordo, cioè una combinazione di tasti. I risultati degli studi su una tale tastiera hanno mostrato notevoli risparmi nel tempo necessario per acquisire abilità di battitura. Le limitazioni motorie limitavano la velocità massima della tecnica degli accordi ma, tuttavia, una volta apprese, le prestazioni dell'operatore si avvicinavano abbastanza alla velocità della tecnica convenzionale.
Un classico esempio di effetto di compatibilità spaziale riguarda la disposizione tradizionale dei comandi dei fuochi delle stufe: quattro fuochi in una matrice 2 ´ 2, con i comandi in fila orizzontale. In questa configurazione le relazioni tra bruciatore e controllo non sono ovvie e poco apprese. Tuttavia, nonostante molti errori, il problema dell'accensione della stufa, con il tempo, può essere solitamente risolto. La situazione è peggiore quando ci si trova di fronte a relazioni display-controllo indefinite. Altri esempi di scarsa compatibilità SR si trovano nelle relazioni display-controllo di videocamere, videoregistratori e televisori. L'effetto è che molte opzioni non vengono mai utilizzate o devono essere studiate di nuovo ad ogni nuovo processo. L'affermazione che “è tutto spiegato nel manuale”, sebbene vera, non è utile poiché, in pratica, la maggior parte dei manuali è incomprensibile per l'utente medio, in particolare quando tenta di descrivere azioni utilizzando termini verbali incompatibili.
Compatibilità stimolo-stimolo (SS) e risposta-risposta (RR).
Originariamente la compatibilità SS e RR era distinta dalla compatibilità SR. Un'illustrazione classica della compatibilità delle SS riguarda i tentativi alla fine degli anni Quaranta di supportare il sonar uditivo con un display visivo nel tentativo di migliorare il rilevamento del segnale. Una soluzione è stata cercata in un raggio di luce orizzontale con perturbazioni verticali che viaggiano da sinistra a destra e riflettono una traslazione visiva del rumore di fondo uditivo e del potenziale segnale. Un segnale consisteva in una perturbazione verticale leggermente più grande. Gli esperimenti hanno dimostrato che una combinazione dei display uditivi e visivi non ha funzionato meglio del singolo display uditivo. Il motivo è stato ricercato in una scarsa compatibilità SS: il segnale uditivo viene percepito come variazione di volume; quindi il supporto visivo dovrebbe corrispondere maggiormente quando fornito sotto forma di un cambiamento di luminosità, poiché questo è l'analogo visivo compatibile di un cambiamento di volume.
È interessante che il grado di compatibilità SS corrisponda direttamente a quanto i soggetti qualificati sono nell'abbinamento cross-modality. In un cross-modality match, ai soggetti può essere chiesto di indicare quale volume uditivo corrisponde a una certa luminosità oa un certo peso; questo approccio è stato popolare nella ricerca sul ridimensionamento delle dimensioni sensoriali, poiché consente di evitare di mappare gli stimoli sensoriali ai numeri. La compatibilità RR si riferisce alla corrispondenza di movimenti simultanei e anche successivi. Alcuni movimenti sono coordinati più facilmente di altri, il che fornisce chiari vincoli al modo in cui una successione di azioni, ad esempio operazioni successive di controlli, viene eseguita in modo più efficiente.
Gli esempi precedenti mostrano chiaramente come i problemi di compatibilità pervadano tutte le interfacce utente-macchina. Il problema è che gli effetti di una scarsa compatibilità sono spesso attenuati da una pratica prolungata e quindi possono rimanere inosservati o sottovalutati. Tuttavia, anche quando le relazioni di visualizzazione-controllo incompatibili sono ben praticate e non sembrano influenzare le prestazioni, rimane il punto di una maggiore probabilità di errore. La risposta errata compatibile rimane un concorrente per quella corretta incompatibile ed è probabile che si verifichi occasionalmente, con l'ovvio rischio di un incidente. Inoltre, la quantità di pratica richiesta per padroneggiare relazioni SR incompatibili è formidabile e una perdita di tempo.
Limiti di programmazione ed esecuzione del motore
Un limite nella programmazione motoria è già stato accennato brevemente nelle osservazioni sulla compatibilità RR. L'operatore umano ha evidenti problemi nell'eseguire sequenze di movimento incongruenti, ed in particolare, il passaggio dall'una all'altra sequenza incongruente è di difficile realizzazione. I risultati degli studi sulla coordinazione motoria sono rilevanti per la progettazione di controlli in cui entrambe le mani sono attive. Tuttavia, la pratica può superare molto in questo senso, come risulta dai sorprendenti livelli di abilità acrobatiche.
Molti principi comuni nella progettazione dei controlli derivano dalla programmazione motoria. Includono l'incorporazione di resistenza in un controllo e la fornitura di feedback che indica che è stato azionato correttamente. Uno stato motorio preparatorio è un determinante molto rilevante del tempo di reazione. La reazione a uno stimolo improvviso inaspettato può richiedere circa un secondo in più, il che è considerevole quando è necessaria una reazione rapida, come nel reagire alla luce del freno di un'auto in testa. Le reazioni impreparate sono probabilmente una delle cause principali delle collisioni a catena. I segnali di preallarme sono utili per prevenire tali collisioni. Una delle principali applicazioni della ricerca sull'esecuzione del movimento riguarda la legge di Fitt, che mette in relazione il movimento, la distanza e la dimensione del bersaglio a cui si mira. Questa legge sembra essere abbastanza generale, applicandosi ugualmente a una leva operativa, un joystick, un mouse o una penna ottica. Tra l'altro, è stato applicato per stimare il tempo necessario per apportare correzioni sugli schermi dei computer.
C'è ovviamente molto altro da dire oltre alle osservazioni sommarie di cui sopra. Ad esempio, la discussione è stata quasi completamente limitata alle questioni del flusso di informazioni al livello di una semplice reazione di scelta. Non sono stati toccati temi al di là delle reazioni di scelta, né problemi di feedback e feed forward nel monitoraggio continuo delle informazioni e dell'attività motoria. Molte delle questioni menzionate hanno una forte relazione con i problemi della memoria e della pianificazione del comportamento, che non sono stati affrontati. Discussioni più ampie si trovano ad esempio in Wickens (1992).