A engenharia cognitiva e semiótica na elaboração de interfaces interativas visando a usabilidade no projeto de sistemas

Suzana Lima Neres Amaral , Universidade Luterana do Brasil – ILES/ULBRA , Campus Porto Velho – RO, Rua João Goulart, 666, Bairro Mato Grosso – CEP: 78.915-450.

Resumo

A usabilidade de um sistema é medida conforme o usuário desempenha as suas atividades e alcança seus objetivos e metas utilizando o sistema. Os principais fatores que caracterizam a usabilidade de um sistema são: Facilidade de aprendizado do sistema, Facilidade de uso, Satisfação do usuário, Flexibilidade e Produtividade.

A aplicação dos conceitos da psicologia cognitiva que serve de base teórica e cientifica para a disciplina de IHC, reúne os conhecimentos sobre as características humanas no tratamento da informação que são importantes no projeto de um software interativo. Considerar o usuário significa conhecer, além das informações provenientes da análise ergonômica do trabalho (idade, sexo, formação específica, conhecimentos, estratégias, etc...), também aquelas ligadas as suas habilidades e capacidades em termos cognitivos.

O primeiro passo na elaboração de uma interface de um sistema é à busca do perfil e das necessidades especificas do público usuário do sistema. A aplicação da engenharia cognitiva na elaboração da interface é um modelo que serve de aliado ao projetista, pois, é por meio deste modelo cognitivo que o projetista irá entender as necessidades do usuário e formular um modelo mais adequado ao perfil do usuário, este modelo semiótico é chamada de engenharia semiótica em um projeto de interface. É por meio destes dois modelos que um projeto de interface centrado nas necessidades do usuário deve ser desenvolvido, proporcionado assim, um alto grau de usabilidade da interface projetada.

Palavras Chaves: Usabilidade, Psicologia Cognitiva, Engenharia Cognitiva e Engenharia Semiótica.

Abstract

The usability of a system is measured in agreement the user plays its activities and reaches its objectives and goals using the system. The main factors that characterize the usability of a system are: Easiness of learning of the system, Easiness of use, Satisfaction of the user, Flexibility and Productivity.

The application of the concepts of the cognitive psychology that serves of theoretical and scientific base for disciplines of IHC congregates the knowledge on the characteristic human beings in the treatment of the information who are important in the project of interactive software. To consider the user means to know, beyond the information proceeding from the ergonomic analysis of the work (age, sex, specific formation, knowledge, strategies, etc.), also those on its abilities and capacities in cognitive terms.

The first step in the elaboration of an interface of a system is to the search of the profile and of the necessities you specify of the using public of the system. The application of cognitive engineering in the elaboration of the interface is a model that serves of ally the designer, therefore, is for way of this cognitive model who the designer will go to understand the necessities of the user and to formulate a more adequate model to the profile of the user, this semiotic model is called engineering semiotics in an interface project. It is for way of these two models that a project of interface centered in the necessities using it must be developed; proportionate thus, one high degree of usability of the interface projects.

Keys-Works: Usability, Cognitive Psychology, Engineering Cognitive and Engineering Semiotics.

Introdução

Com a informática cada vez mais presente no dia a dia dos usuários, a preocupação na elaboração de interfaces amigáveis e interativas é fator determinante na usabilidade de um sistema.

Hoje cerca de 30% (trinta por cento) da elaboração de um projeto de software é designado para a elaboração das interfaces. E para a elaboração do projeto de interface o projetista desempenha um papel de psicólogo, onde cada usuário e ouvido e todas as suas rotinas de trabalho são analisadas e debatidas, buscando a melhor forma de condensar o modelo cognitivo do usuário com o modelo semiótico do projetista.

Interface e Interação

O termo interface é aplicado normalmente àquilo que interliga dois sistemas. Tradicionalmente, considera-se que uma interface homem-máquina é à parte de um artefato que permite a um usuário controlar e avaliar o funcionamento deste artefato através de dispositivos sensíveis às suas ações e capazes de estimular sua percepção. No processo de interação usuário-sistema a interface é o combinado de software e hardware necessário para viabilizar e facilitar os processos de comunicação entre o usuário e a aplicação. A interface entre usuários e sistemas computacionais diferencia-se das interfaces de máquinas convencionais por exigir dos usuários um maior esforço cognitivo em atividades de interpretação e expressão das informações que o sistema processa (Norman, 1986).

A interação é um processo que engloba as ações do usuário sobre a interface de um sistema, e suas interpretações sobre as respostas reveladas por esta interface.

Usabilidade

Com a informática cada vez mais presente na dia a dia das pessoas, é preciso ter a preocupação quanto à usabilidade dos sistemas.

A usabilidade de um sistema é um conceito que se refere à qualidade da interação de sistemas com os usuários e depende de vários fatores. Alguns destes fatores são:

• Facilidade de aprendizado do sistema: tempo e esforço necessários para que os usuários atinjam um determinado nível de desempenho;

A interface precisa ser o mais intuitivo possível, proporcionado ao usuário conforto e bem estar na captura das suas informações sem tornar esta rotina fatigante.

• Facilidade de uso: avalia o esforço físico e cognitivo do usuário durante o processo de interação, medindo a velocidade e o número de erros cometidos durante a execução de uma determinada tarefa;

Os esforços de recuperação das informações pelo o usuário é uma boa forma de medir a usabilidade de um sistema, a interface precisa ser mais clara possível para o usuário. Os esforços físicos empreendidos pelo usuário para executar uma tarefa devem ser minimizados, proporcionando uma satisfação quase que imperceptível do usuário pela interface. Os esforços cognitivos servem de aliados para o armazenamento das informações na memória.

• Satisfação do usuário: avalia se o usuário gosta e sente prazer em trabalhar com este sistema;

A satisfação do usuário pode ser avaliada por vários fatores que estão envolvidos na elaboração da interface. A escolha correta das cores, juntamente com tamanho das fontes, e o modelo de interação, seja ele, linguagem natural, linguagens de comando, menus, WIMP, preenchimento de formulário e a manipulação direta. O Estilo de interação é um termo genérico que inclui todas as formas como os usuários se comunicam ou interagem com sistemas computacionais (Preece, 1994; Shneiderman, 1998).

• Flexibilidade: avalia a possibilidade de o usuário acrescentar e modificar as funções e o ambiente iniciais do sistema. Assim, este fator mede também a capacidade do usuário utilizar o sistema de maneira inteligente e criativa, realizando novas tarefas que não estavam previstas pelos desenvolvedores;
• Produtividade: se o uso do sistema permite ao usuário ser mais produtivo do que seria se não o utilizasse.

A produtividade de um sistema esta diretamente relacionado à qualidade da interface.

O modelo cognitivo do usuário faz com que a interface seja produtiva ou não, ao elaborar interfaces para os usuários, os projetistas precisam ter em mente, que em primeiro lugar, o sistema precisa atender as necessidades do usuário, para então, o modelo elaborado pelo projetista chamado de semiótico seja aplicado a interface. O modelo semiótico é um apanhado de conhecimentos teóricos, empíricos e científicos dos projetistas e dos usuários. Condensados estes dois modelos, é possível ter um de sistema com uma interface adaptada as necessidades do usuário e com um alto grau de produtividade.

Nas interfaces amigáveis, a principal preocupação dos projetistas, é de que a tecnologia deve ficar encoberta, e que a interação do usuário com a máquina tem que se dar da forma mais natural possível.

Psicologia Cognitiva

Os conhecimentos sobre as características humanas no tratamento da informação são importantes no projeto de um software interativo. Considerar o usuário significa conhecer, além das informações provenientes da análise ergonômica do trabalho (idade, sexo, formação específica, conhecimentos, estratégias, etc...), também aquelas ligadas as suas habilidades e capacidades em termos cognitivos. Na medida em que se pretende o computador como uma extensão do cérebro humano, é fundamental conhecer como se processam os tratamentos cognitivos na realização de uma tarefa informatizada.

Nos últimos anos, vários estudos têm sido realizados em psicologia sobre o tratamento da informação. A descrição das leis gerais sobre o comportamento é complementada, não sem controvérsias, pela descrição dos mecanismos que explicam o seu funcionamento (cognitivismo).

Em suas intervenções para a concepção e avaliação de interfaces humano-computador, os ergonomistas devem valer-se dos resultados de ambos os tipos de estudos; os enfocando comportamentos humanos e os centrados nas estruturas cognitivas humanas.

Modelos Mentais

O sistema cognitivo humano é caracterizado pelo tratamento de informações simbólicas. Isso significa dizer que as pessoas elaboram e trabalham sobre a realidade através de modelos mentais ou representações que montam a partir de uma realidade. Esses modelos, que condicionam totalmente o comportamento do indivíduo, constituem a sua visão da realidade, que é modificada e simplificada pelo que é funcionalmente significativo para ele. O sujeito amplia os elementos pertinentes e elimina os secundários estando a apresentação resultante intimamente ligada aos conhecimentos já adquiridos e a compreensão que o indivíduo tem de um problema. Os modelos mentais relativos a um sistema interativo, por exemplo, variam de indivíduo para indivíduo, em função de suas experiências passadas, e evoluem no mesmo indivíduo, em função de sua aprendizagem.

Neste sentido, pode-se distinguir, numa determinada situação de trabalho informatizada, as seguintes conseqüências clássicas:

• Os modelos mentais relativos a uma interface correspondem a um conjunto de conhecimentos semânticos (conceitos) e procedurais (procedimentos) que é particular a cada usuário.
• Os modelos mentais desenvolvidos por projetistas e por usuários se diferenciam grandemente;
• Os modelos mentais desenvolvidos por indivíduos, que exercem diferentes funções com o sistema, gestão ou de operação, por exemplo, se diferenciam grandemente. Neste caso são evidentes as diferenças nas representações mentais de quem opera um sistema assídua e freqüentemente, de quem o faz de maneira esporádica ou intermitente;

• Os modelos mentais desenvolvidos por usuários novatos e por experientes se diferenciam grandemente;

A interface humano-computador deste sistema, deve ser flexível o suficiente, para adequar-se aos diferentes tipos de usuários, ao mesmo tempo em que possa adaptar-se à evolução das características de um usuário específico durante seu processo de aprendizagem com o sistema.

As teorias cognitivas descrevem dois tipos básicos de modelos mentais, os que representam procedimentos e os que representam conceitos. Ambos se organizam em redes hierárquicas de conhecimentos, semânticos e procedurais sobre, por exemplo, os significados das funções do sistema interativo e sobre como se operam estas funções. As lógicas de funcionamento (conceitos) e de operação (procedimentos) de um dispositivo estão associadas à natureza destes dois tipos de representações mentais e contribuem igualmente para o seu entendimento. Daí a necessidade dos textos de ajuda explorarem estas duas perspectivas de um software interativo; como funcionam e como se operam suas funções.

A cognição caracteriza-se por um processo ou um caminho de duas vias : de baixo para cima (botton-up) e de cima para baixo (Up-down). Com efeito, o percebido não é uma fotografia fiel do ocorrido, pois a informação que resulta do processo de detecção é muitas vezes incompleta, e é integrada com uma informação 'parecida' que desce da memória. Assim, é possível uma atribuição de significado rapidamente, ainda que de forma equivocada. De fato, uma informação "parecida" guardada na memória nem sempre corresponde à realidade. Assim, no processo da percepção humana, ganha-se em rapidez, mas perde-se em precisão.

Modelos Cognitivos para a Memória

Os modelos cognitivos descrevem a memória humana a semelhança da memória de um computador. Este modelo, distingue três sistemas de estocagem, que correspondem, provavelmente a sistemas neurofisiológicos também distintos: o registro sensorial das informações (RS), a memória de curto tempo (MCT) e a memória de longo tempo (MLT).

Em sua versão original, a informação que é liberada pelo sistema perceptivo, é armazenada em um registro sensorial de capacidade limitada e altamente volátil. O registro sensorial da informação é conservado apenas por alguns décimos de segundos, sem nenhuma possibilidade de prolongamento.

À parte do registro sensorial que é pertinente face o curso das ações dos usuários é selecionada para um tratamento mais elaborado, sendo armazenada em uma estrutura de memória denominada memória de curto termo -MCT- ou memória de trabalho – MT-.

A capacidade da MCT é de 6 a 7 itens e seu esquecimento ocorre em poucos segundos. Esta declaração define a MCT como um registro de armazenamento volátil e limitado, indiferente ao formato da informação e passivo em relação ao nível de evocabilidade exigido. Já o modelo de memória de trabalho – MT – define esta memória intermediária como um centro de tratamentos, composta de dois sub-sistemas especializados, um nos tratamentos auditivos e outro nos tratamentos visuais-espaciais, com capacidade, volatilidade e acessibilidade diferente, variando para tipos de indivíduos. Para muitos indivíduos a memória de trabalho visual é maior e menos volátil ao contrário da memória de trabalho sonora, mais volátil e com menor capacidade. Um executor central é capaz de manter certas informações em um alto nível de evocabilidade.

A partir da memória de trabalho, a informação pertinente é armazenada em registros permanentes, os esquemas, que representam a base de conhecimentos do indivíduo. A permanência da informação na memória de longo termo – MLT – não está sujeita a limitações de ordem temporal, o que não implica em uma acessibilidade permanente. O esquecimento, nesta memória é descrito como incapacidade de recuperação e é causado pelo aumento em número e semelhança dos conhecimentos declarativos (conceitos), e pela incompatibilidade entre os contextos de codificação e de recuperação dos conhecimentos procedurais (procedimentos). Para favorecer estes processos, os projetistas de IHC devem investir na organização, categorização, diferenciação e discriminação das informações apresentadas sobre estas interfaces. Na correlação com os modelos mentais, existem dois tipos de esquemas de memória (de trabalho e permanente); os episódicos e os semânticos.

A memória episódica guarda o conhecimento de ordem procedural, essencialmente dinâmico e automatizável, como seqüência de diálogo, ou caminhos em uma interface. O efeito do contexto (intrínseco, interativo, psicológico) é o fator determinante da recuperação dos episódios. Um bom desempenho depende da compatibilidade entre as situações no momento do registro e no momento da recuperação da informação.

A memória semântica armazena conhecimentos declarativos organizados, segundo redes de proposições conceituais. O acesso à informação independe do contexto, e acontece pela ativação de um de seus nós, e pela propagação desta ativação aos nós vizinhos. Aqui, a organização, classificação e diferenciação das informações apresentadas nas IHC garantem um bom desempenho humano.

A Engenharia Cognitiva

As abordagens dominantes que têm caracterizado IHC são as de base cognitiva (Preece, 1994). Elas têm raízes comuns com as áreas de psicologia cognitiva, ciência cognitiva e inteligência artificial que estudam a cognição, isto é, o processo pelo qual se pode adquirir conhecimento, e aplicam suas teorias na compreensão das capacidades e limitações da mente dos usuários. Os resultados delas são de longe mais numerosos do que os de qualquer outra abordagem.

A estratégia das abordagens cognitivas para o apoio ao projeto de sistemas interativos consiste na elaboração de modelos cognitivos genéricos que permitam aos projetistas entender os processos cognitivos humanos usados na interação e realizar experimentos ou previsões com estes modelos. A idéia básica é que modelos cognitivos que descrevem os processos e estruturas mentais (e.g. recordação, interpretação, planejamento e aprendizado) podem indicar para pesquisadores e projetistas quais as propriedades que os modelos de interação devem ter de maneira que a interação possa ser desempenhada mais facilmente pelos usuários. Como estas abordagens adotam uma perspectiva centrada nos aspectos cognitivos do usuário, o projeto feito com base nelas é chamado de projeto de sistemas centrado no usuário (User Centered System Design – UCSD[1]).

Uma das teorias mais conhecidas de projeto centrado no usuário é a Engenharia Cognitiva (Norman, 1986). Norman considera que o projetista inicialmente cria o seu modelo mental do sistema, chamado modelo de projeto, com base nos modelos de usuário e tarefa . O modelo implementado deste modelo de projeto é a imagem do sistema. O usuário então interage com esta imagem do sistema e cria seu modelo mental da aplicação, chamado de modelo do usuário.

Este modelo mental é que permite ao usuário formular suas intenções e objetivos em termos de comandos e funções do sistema. Veja Figura 1.

Figura 1 – Abordagem da Engenharia Cognitiva.

A Engenharia Semiótica

As abordagens semióticas têm como base teórica à semiótica, disciplina que estuda os signos, os sistemas semióticos e de comunicação, bem como os processos envolvidos na produção e interpretação de signos. Um signo é algo que representa alguma coisa para alguém (Peirce, 1931). Por exemplo, tanto a palavra em português, quanto uma fotografia de um cão representam o animal cachorro, e assim são signos de cachorro para falantes da língua portuguesa. Nestas abordagens toda aplicação computacional é concebida como um ato de comunicação que inclui o projetista no papel de emissor de uma mensagem para os usuários dos sistemas por ele criados, (Nadin, 1988; Andersen, 1993; de Souza, 1993; Jorna & Van Heusden, 1996).

Para que a comunicação entre duas pessoas aconteça, é preciso que o emissor da mensagem a expresse em um código que tanto ele, quanto o receptor conheçam.

Cada mensagem pode ser formada por um ou mais signos. Assim que o receptor recebe a mensagem, ele gera uma idéia daquilo que o emissor quis dizer e inicia o seu processo de compreensão (Jakobson, 1970). Esta idéia que ele gera é chamada de interpretante, e pode, ele mesmo, gerar novos interpretantes na mente do receptor, numa cadeia indefinida de associações. A este processo se dá o nome de semiose ilimitada (Eco, 1976) e ele acontece até que ou o receptor acredite que ele tenha uma boa hipótese do que o emissor quis dizer, ou ele conclua que não é capaz de, ou não está disposto a, criar tal hipótese. Neste caso, ele pode ou não dar continuidade ao processo de comunicação, passando então para o papel de emissor. Veja Figura 2.

Figura 2 – Processo de comunicação.

Na Engenharia Semiótica (de Souza, 1993; de Souza, 1996) em particular a interface de um sistema é vista como sendo uma mensagem sendo enviada pelo projetista ao usuário. Esta mensagem tem como objetivo comunicar ao usuário a resposta a duas perguntas fundamentais: (1) Qual a interpretação do projetista sobre o(s) problema(s) do usuário?, e (2) Como o usuário pode interagir com a aplicação para resolver este(s) problema(s)? O usuário concebe a resposta a estas perguntas à medida que interage com a aplicação. Assim, esta mensagem é unilateral, uma vez que o usuário recebe a mensagem concluída e não pode dar continuidade ao processo de comunicação (de Souza, 1993) naquele mesmo contexto de interação. Além disso, como esta mensagem (a interface) é ela mesma capaz de trocar mensagens com o usuário, ela é um artefato de comunicação sobre comunicação, ou meta-comunicação. Veja Figura 3.

Figura 3 – Processo de comunicação projetista X usuário, na Engenharia Semiótica.

Na abordagem da Engenharia Semiótica, o projetista é autor de uma mensagem ao usuário, que é transmitida pela interação que caracteriza o processo metacomunicativo. Assim, o projeto de interfaces envolve não apenas a concepção do modelo da aplicação, mas a comunicação deste de maneira a revelar para o usuário o espectro de usabilidade da aplicação. A Engenharia Semiótica ressalta ainda que a presença do projetista no cenário comunicativo deve ser explicitada e tornada sensível para os usuários para que eles tenham maior chance de entender as decisões de projetos tomadas e a aplicação com que estão interagindo, sendo assim capazes de fazer um uso mais criativo e eficiente desta aplicação.

Engenharia Semiótica x Engenharia Cognitiva

Tanto a Engenharia Semiótica quanto a Engenharia Cognitiva vêem o processo do projeto se iniciando com o projetista que cria o seu modelo mental da aplicação, e com base neste, implementa a própria aplicação. O usuário interage com esta aplicação e através dela cria o seu próprio modelo mental da aplicação. A criação da aplicação pelo projetista e a interação do usuário são assíncronas, ou seja, se dão em diferentes momentos no tempo.

A Engenharia Cognitiva se concentra na segunda etapa deste processo de projeto, ou seja, na interação usuário-sistema, deixando a etapa projetista-sistema em segundo plano. Assim, ela enfatiza o produto deste processo, que é o sistema, e a interpretação do usuário deste produto. Em outras palavras, a Engenharia Cognitiva dá subsídios para se definir a meta ideal do processo do projeto, um produto, cognitivamente adequado para a população de usuários.

A Engenharia Semiótica por sua vez, junta estas duas etapas ao transferir seu ponto de vista para um nível mais abstrato, no qual o projetista envia ao usuário uma meta-mensagem. Desta forma, a Engenharia Semiótica dá um zoom-out no processo do projeto e inclui a Engenharia Cognitiva. Assim, todos os resultados obtidos na Engenharia Cognitiva continuam sendo válida na Engenharia Semiótica. No entanto, a interação usuário-sistema deixa de ser o foco da Engenharia Semiótica, dando lugar para a expressão do projetista e o processo do projeto como um todo. Veja Figura 4.

Figura 4 – Relação entre as Engenharias Semiótica e Cognitiva.

Em outras palavras, a Engenharia Semiótica dá subsídios para se definir o plano de design, um processo semioticamente coeso e consistente, levando com segurança a mensagem do produtor (designer) ao consumidor (usuário).

Conclusão

A usabilidade de um sistema é fator determinante para uma interface interativa e intuitiva que servirá como ferramenta de aprendizado ao usuário. O usuário tende a formar um modelo em sua mente no ato da execução de suas rotinas, este modelo cognitivo é responsável pela execução das suas rotinas sem erros ou com uma taxa de erra bem baixa.

A psicologia cognitiva é responsável por um vasto material que pode ser aplicado na engenharia cognitiva na elaboração de interfaces amigáveis e interativas.

As interfaces amigáveis são responsáveis por um alto grau de produtividade nas rotinas executadas pelos usuários. Quando bem projetada, deixa encoberta a complexidade tecnológica, proporciona ao usuário uma interação mais natural, fazendo que ele tenha a impressão que o sistema realmente entende as suas necessidades e seus desejos, o que vem proporcionar conforto e bem estar na utilização do sistema.

Referência Bibliográfica

FURASTE, Pedro Augusto. Normas Técnicas para o Trabalho Cientifico. 13.º ed. Porto Alegre.

SOUZA , Clarisse Sieckenius de, Leite, Jair Cavalcanti , Prates, Barbosa, Raquel Oliveira, Simone D.J. (2004) Projeto de Interfaces de Usuário “Perspectivas Cognitivas e Semióticas”. . Departamento de Informática. PUC-Rio.

LEITE, J. C. (1998) Modelos e Formalismos para a Engenharia Semiótica de Interfaces de Usuário. Tese de Doutorado. Departamento de Informática. PUC-Rio.

LEITE, J. C. (2001) Projeto de Interfaces de Usuário. Tese de Mestrado. Departamento de Informática e Matemática Aplicada. UFRGN – Rio Grande do Norte.