Интерфейс: новые направления в проектировании компьютерных систем
Шрифт:
Информационная производительность интерфейса E определяется как отношение минимального количества информации, необходимого для выполнения задачи, к количеству информации, которое должен ввести пользователь. Так же как и в отношении физической производительности, параметр E может изменяться в пределах от 0 до 1. Если никакой работы для выполнения задачи не требуется или работа просто не производится, то производительность составляет 1. (Это формальное положение вводится для того, чтобы избежать деления на 0, как в случае ответа на выводимое прозрачное сообщение об ошибке (см. раздел 5.5).)
Производительность E может равняться и 0 в случаях, когда пользователь должен ввести информацию, которая совершенно бесполезна (рис. 4.4). Следует отметить, что в интерфейсах можно встретить немало деталей, которые имеют сомнительную
Рис. 4.4. Диалоговое окно с информационной теоретической эффективностью 0
В параметре E учитывается только информация, необходимая для задачи, и информация, вводимая пользователем. Два или более методов действия могут иметь одинаковую производительность E, но иметь разное время выполнения. Возможно даже, что один метод имеет более высокий показатель E, но действует медленнее, чем другой метод, – например M K M K и M K K K. В этом примере при использовании первого метода должно быть введено только два символа. При использовании второго метода требуется ввести три символа, но времени на все действие тратится меньше. Трудно привести другие примеры из обычной жизни, в которых происходит аналогичная перестановка скорости и информационной производительности. [22] Как правило, чем более производительным является интерфейс, тем более продуктивным и более человекоориентированным он является.
22
Можно разработать и более сложные критерии производительности. Например, как в нашем случае, оператор M не используется в вычислениях. Тем не менее, простой критерий, который здесь описан, вполне достаточен для нашего рассмотрения.
Информация измеряется в битах. Один бит, который представляет собой один из двух альтернативных вариантов (таких как 0 или 1, да или нет), является единицей информации. [23] Например, чтобы выбрать один из каких-либо четырех объектов, потребуется 2 бита информации. Если объекты обозначить как A, B, C и D, первый бит информации определит выбор между A и B или C и D. Когда первый выбор сделан (например, C и D), второй бит определит выбор между следующими двумя элементами (либо C, либо D). Двух двоичных выборов, или двух битов, достаточно для выбора одного элемента из четырех. Чтобы сделать выбор из группы восьми элементов, потребуется 3 бита. Из шестнадцати элементов – 4 бита, и т. д. В общем случае при количестве n равновероятных вариантов суммарное количество передаваемой информации определяется как степень 2, равная n:
23
Слово бит (bit) было предложено математиком Джоном У. Тюки (John W. Tukey) как сокращение от слов «двоичная цифра» (Binary digiT) (Shannon и Weaver, 1963, стр. 9).
\log_2 n
Количество информации для каждого варианта определяется как
(1/n) \log_2 n (1)
Если вероятности для каждой альтернативы не являются равными и i – я альтернатива имеет вероятность p(i), то информация, передаваемая этой альтернативой, определяется как
p(i) \log_2(1/p(i)) (2)
Количество информации является суммой (по всем вариантам) выражения (2), которое при равновероятных вариантах сводится к выражению (1). Отсюда следует, что информационное содержание интерфейса, в котором возможно сделать только нажатие единственной клавиши (а ненажатие клавиши не допускается), составляет 0 бит:
1 \log_2(1) = 0 (3)
Однако может показаться, что нажатие единственной клавиши способно, например, вызвать подрыв динамита
p \log_2(1/p) + (1-p) \log_2(1/(1-p)) (4)
При p=S результат выражения (4) составит:
S*1 + S*1 = S + S = 1
Значение выражения (4) будет меньше 1, если p<> S. В частности при p = 0 или p = 1 оно составит 0, как это видно из выражения (3).
Этот пример показывает важный момент, который заключается в том, что мы можем оценить объем информации, содержащейся в сообщении, только в контексте всего набора возможных сообщений. Чтобы подсчитать количество информации, передаваемой некоторым полученным сообщением, необходимо знать в частности вероятность, с которой это сообщение может быть отправлено. Количество информации в любом сообщении не зависит от других сообщений, которые были в прошлом или могут быть в будущем, не связано со временем или продолжительностью и не зависит от каких-либо иных событий, так же как результат подбрасывания симметричной монеты не зависит от результата предыдущих подбрасываний или от времени дня, когда это подбрасывание производится.
Кроме того, важно учитывать, что:
«нельзя путать понятие информации с понятием смысла…информация является мерой свободы выбора сообщения… Следует отметить, что при наличии только двух возможных сообщений утверждать, что какое-то сообщение передает какой-то объем [1 бит] информации, неправильно. Понятие информации не применимо к отдельным сообщениям (в отличие от понятия смыла), но применимо к ситуации в целом; при этом единица информации показывает, что в данной ситуации имеется некоторый объем свободы в выборе сообщения, который удобно обозначать как стандартный или единичный объем информации»
Однако действия, которые совершает пользователь при выполнении задачи, можно с большей точностью смоделировать в виде процесса Маркова, в котором вероятность последующих действий зависит от уже совершенных пользователем действий. Тем не менее, для данного рассмотрения достаточно использовать упомянутые вероятности отдельных, единичных событий, при этом будем исходить из того, что все сообщения являются независимыми друг от друга и равновероятными.
Также можно вычислить количество информации, которое передается с помощью устройств, отличающихся от клавиатуры. Если экран дисплея разделен на две области – со словом «Да» в одной области и словом «Нет» – в другой, то один клик, совершенный в одной из областей, будет передавать 1 бит информации. Если имеется n равновероятных объектов, то нажатием на один из них сообщается \log_2 n бит информации. Если объекты имеют разные размеры, то количество информации, сообщаемой каждым из них, не изменяется, но увеличивается время перемещения ГУВ к более мелким объектам (далее мы покажем способ вычисления этого времени). Если объекты имеют разные вероятности, формула остается аналогичной той, которая была дана для случая ввода с клавиатуры разновероятных данных. Различие состоит только в том, что для нажатия клавиши может потребоваться 0.2 с. тогда как для нажатия кнопки, изображенной на экране, в среднем может потребоваться около 1.3 с (без учета времени перемещения руки пользователя с клавиатуры на ГУВ).
В случае голосового ввода информации его информационное содержание можно вычислить, если рассматривать речь как последовательность вводимых символов, а не как непрерывный поток определенного диапазона и продолжительности.
Данный подход к теории информации и ее связи с разработкой интерфейсов является упрощенным. Но даже в такой упрощенной форме, которую мы также использовали при рассмотрении модели GOMS, теория информации может дать нам общий критерий оценки качества интерфейса.