和谐的人机交互环境中老年人自适应界面的研究

Two issues in the area of Human-Computer Interaction will be addressed in this project, in order to achieve natural and intelligent interface operation for elderly people. The first is to propose human performance model for elderly people by an elderly operating computing tasks on user interface, which can rich in the theory of human performance model. From the perspective of user-centred design,we will investigate and analyze their interactive behaviours by performing various computing tasks and put forward the performance model based on cognitive theory and the physiological, psychological and individualized characters of elderly people. The second is to establish an adaptive interface to adjust any existing interfaces to make it elderly friendly. By analyzing the subjective and objective factors affecting the elderly users performance in the human performance model proposed in the first issues and utilizing the decision optimizaion method, we will build the interface optimization algorithm, which can optimize the size, layout and presentation of components in the computing interface, and make the optimized interface more appropriate to the perceptive, cognitive and movement feature of elderly. The research of this project will provide a strong theoretical foundation and methodological support for the next generation of natual and harmonious user interface for the elderly. Several theoretical innovation will be realized, and adaptive user interface will be enhanced and promoted.

本项目研究解决面向老年人的自然、智能的计算机界面交互中两个方面的问题。一是研究老年人执行现有的计算机界面任务时的人体工效建模问题，丰富现有的交互模型理论。研究从以用户为中心的设计角度出发，基于认知理论与老年人自身的生理、心理以及个性化的特征，分析与理解界面操作中老年人的行为，研究并提出用户界面交互中的老人人体工效模型。二是研究面向老年人的自适应界面的设计问题。通过分析人体工效模型中影响老年人操作性能的各种主、客观因素，结合决策优化的理论知识，构建界面设计优化算法，优化用户界面中组件的大小、显示特性以及布局等因素，使得系统界面的呈现更加符合老年人的认知、感知与运动特点，降低他们的认知负担，建立老年人友好的自适应界面并给出可用性评估，提高领域应用效能。该项目研究的开展，为下一代自然、和谐的老年人用户界面的研究提供有力的理论基础和方法支持，实现若干理论创新，提升和推广自适应界面技术。

20世纪末，以60岁以上的人口比重超过10%为标志，中国已正式迈入老龄化社会。人口的老龄化与电子科技产品的年轻化是当今信息时代面临的两种相反的不平衡的扩张趋势。如何弥补这一裂痕，消除老年人与现代信息服务之间的鸿沟，让他们与现代科技产品呈现“人机和谐”是本项目要研究的主要课题。本课题主要从以下两个方面的研究进行了开展。第一是人机交互性能模型的扩展研究。在人机交互中，人机交互模型（Human Performance Model）可以帮助设计者更准确的认识和了解操作过程，并设计出更为理想的交互工具。我们从任务操作时间以及操作精度两个衡量指标入手，以常见的点击任务与滑动任务为任务研究对象，以鼠标、电子笔（包括直接与间接输入的）、手指、触摸屏等设备作为实验工具，通过人机交互中常见的受控实验法记录了用户执行不同任务时的执行时间与操作精度等一系列的客观实验数据，对获取的数据使用SPSS分析工具进行显著性分析测试，最终得出的结论为在点击任务中，传统的Fitts’ law依然可以较好的模拟实际操作过程，这可能与点击任务本身比较简单有很大的关系；在滑动任务中，用户的滑动时间（MT）与滑动的精度（SD）之间遵循MT=a+b*(A/SD)这一数学关系，其中A为滑动的距离，a与b为两个回归参数；反过来，滑动精度（SD）与滑动时间（MT）遵循SD=a+b*W+c*(A/MT)这一数学关系，其中W为滑动时的边界约束，A为滑动的距离，a、b与c为回归参数。第二是交互设备与界面的可用性研究与设计规范。实验数据表明老年人仍旧不能避免年龄增长所带来的操作效能降低的问题。触摸屏无论对年轻人还是老年人而言均是一种较好的选择，而且触摸屏对于老年人用户降低操作时间的作用比年轻人更大，老年人能从触摸屏中获益更多，他们比年轻人更需要触摸屏设备。为老年人设计点击的目标对象时最好不要小于约11.2mm，使用触摸屏可以达到很好的操作效果，但是要考虑到触摸屏操作中用户惯用手的手掌遮挡问题。不建议为老年人设计有双击操作和拖拽操作的任务。如果大屏幕的设备中（非手机那种小屏幕）设计到菜单项选择的任务，在界面控件允许的范围内尽量将菜单设计成横向的布局。