Principios, Guías de Diseño y Técnicas de Interacción de la Interfaz Humano Computador

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1 Principios, Guías de Diseño y Técnicas de Interacción de la Interfaz Humano Computador Una Revisión Bazán G.; Dorta, L.; García R.; Pedrique, C. y Rosas F. Curso Ing. Del Software Facyt-UC Resumen Este documento presenta una revisión de los principios y estándares para el diseño y desarrollo de interfaces humano-computador y los contrasta con las guías de diseño de algunos de los sistemas actuales con mayor difusión. Igualmente se presenta una revisión de algunas de las principales técnicas de interacción empleadas en los sistemas computacionales y que son parte fundamental de la relación humano computador. Palabras clave; usabilidad, guías de diseño, técnicas de interacción humano computador, IHC, CLI, GUI, WIMP, NUI Abstract This paper presents a review of the principles and standards used by de design and development of humancomputer interface, contrasting with the design guides of some of the most recent and used systems. It is also presented some of the most used interaction techniques for computer systems, fundamental part of the human computer relation. Keywords; usability, design guides, human computer interaction techniques, HCI, CLI, GUI, WIMP, NUI I. INTRODUCCIÓN La computación siempre ha tenido como objetivo la simplificación de tareas y procesos, progresando paulatinamente desde su uso en cálculos y simulaciones hasta ser adoptada en actividades más cotidianas, esta transición se ha visto acompañada por la masificación de los equipos y sistemas informáticos y ha traído cambios en las diferentes formas en que se pueden usar los sistemas y aplicaciones. Con estos cambios se ha buscado brindar formas más amigables, sencillas e intuitivas que inviten a los usuarios a usar las aplicaciones y les permitan sacar el máximo provecho de estas. Es natural pensar en la importancia que cada día han ido adquiriendo las interfaces de usuarios y el carácter social de la interacción en una sociedad de la información como la actual, donde las técnicas de interfaces humano-computador (IHC) se han tornado un tema desafiante y de investigación permanente. Los cambios en los paradigmas de interacción que se han venido dando desde el inicio de la computación, donde se ha evolucionado desde los trabajos por lote e interfaces basadas en líneas de comando, pasando por las interfaces gráficas y la metáfora del escritorio hasta poder ofrecer hoy en día la manipulación directa de los objetos virtuales, bien sea con tecnologías táctiles o realidad virtual. Estos cambios tecnológicos hacen conveniente definir estándares que permitan manejarse en un marco de trabajo común, el diseño de interfaces no es la excepción, es por ello que han surgido diferentes principios y guías que sirvan de referencia a los desarrolladores y diseñadores de aplicaciones. En los procesos de ingeniería de software es ideal tener en cuenta cuales son esos principios y contemplar las guías de diseño específicas del dominio en el cual se espera trabajar esto con el fin de poder asegurar un nivel óptimo de usabilidad que mantenga satisfecho al usuario. Y con los cambios que se han venido dando en los últimos años con la adopción masiva de nuevas tecnologías de interacción, resulta conveniente revisar estos principios y contrastarlos con las guías actuales de diseño. Este documento presenta en primer lugar se presenta una revisión de las definiciones de usabilidad, principios, lineamientos y estándares de diseño de interfaces y cuales son algunas de las recomendaciones y estrategias de diseño propuestas por diferentes autores. Luego se hace un análisis de cómo varias de las principales guías de diseño propuestas por diferentes casas de software se alinean con estas recomendaciones y que aportan para mejorar la usabilidad. Finalmente se realiza una breve revisión de algunas de las principales técnicas de interacción empleadas en los sistemas de software y cuál es la tendencia que se está llevando a cabo en esta área. II. USABILIDAD Y GUÍAS DE DISEÑO A continuación se pretende analizar los conceptos que sirven de referencia al momento de diseñar e implementar interfaces que sirvan de medio de interacción entre humanos y computadores, entre estos conceptos tenemos la usabilidad, los principios, estándares y guías de diseño así como varias recomendaciones dadas por diferentes autores en el tema. Finalmente se realiza un trabajo comparativo entre las guías de diseño propuestas por Microsoft, Apple y Google para sus últimos sistemas operativos y como estas se relacionan entre si y con los diferentes principios de usabilidad. A. Usabilidad Según [1], la usabilidad no es un atributo unidimensional de la calidad, sino que tiene múltiples componentes, y está tradicionalmente asociado con cinco atributos de usabilidad: facilidad para ser aprendido por nuevos usuarios

2 (Learnability), la eficiencia en su uso (Efficiency), la facilidad de recordar por usuarios ocasionales (Memorability), la tolerancia a errores del usuario (Error Tolerance), y la satisfacción o agrado subjetivo para el usuario (Satisfaction). Por otro lado la norma ISO estable la usabilidad como el grado en el que un producto puede ser utilizado por usuarios específicos para conseguir objetivos específicos con efectividad, eficiencia y satisfacción. Entonces se puede expresar lo que es un sistema amigable con el usuario en base a una definición formal que nos permita medir niveles de una característica tan subjetiva como lo es la facilidad de interactuar con un sistema. B. Principios, Lineamientos y Estándares Los Principios de diseño de interfaces de software son recomendaciones generales usadas a fin de ayudar a la toma de decisiones durante el proceso de diseño; los principios de diseño pueden ser aplicables a cualquier dominio o ser orientados a un dominio en particular. Los Lineamientos o Estándares Generales son una forma más especializada de principio, en el cual se dan detalles adicionales acerca de las recomendaciones a seguir; finalmente, un Estándar es más específico que un lineamiento, y se refiere a aspectos concretos de implementación establecidos por alguna organización [1]. C. Guías de Diseño Es en las Guías de Diseño de Interface de Usuarios, donde se agrupan una serie de principios y lineamientos que buscan estar alineados con un dominio especifico permitiendo a los desarrolladores interesados en trabajar en dicho dominio tener un punto de partida en lo que a recomendaciones de diseño de interfaz se refiere[1]. Varios autores [1, 2, 3, 4] coinciden en que los principios del diseño deben enfocarse en la consistencia de las aplicaciones tanto con su funcionalidad como con la del entorno donde será usada, así mismo recomiendan que la aplicación debe llegar al usuario, ofreciendo un lenguaje y diálogos comprensibles. Señalan como las opciones y funcionalidades deben ser de fácil acceso y buscar reducir la carga cognitiva del usuario. A su vez indican que la aplicación debe reducir el margen para que se cometa un error, y que de suceder algo inesperado no afecte el trabajo del usuario y este pueda entender lo que esta pasando. Otro punto que se le da importancia es el de ofrecer siempre algún tipo de retroalimentación al usuario que le permita saber que lo que esta haciendo tiene un efecto o consecuencia. Por otro lado Raskin [5], tomando como base las leyes de la robótica propuestas por Asimov [6] enfoca sus principios a que una aplicación debe ser útil, segura, confiable y que nunca afectará de alguna manera el trabajo del usuario. En general, se observa cómo estos principios y recomendaciones se enfocan en cubrir los diferentes atributos que plantea la usabilidad. Se puede comparar las recomendaciones y resultados de estos autores con las guías de diseño propuestas para algunos de los sistemas más modernos y de mayor difusión actualmente: Metro, actual interfaz de sistemas móviles de Microsoft y la próxima interfaz por defecto para el escritorio [7], ios, sistema de dispositivos móviles de Apple y a donde esta apuntando el sistema de escritorio de esta compañía [8] [9], y Android, un sistema operativo para dispositivos móviles creado y mantenido por Google [10], pudiendo observar en gran medida como las guías tienden a tocar los diferentes puntos que plantean los autores. Todas estas guías [11, 12, 13] le dan una gran importancia al tema de consistencia, tanto a nivel de funcionalidades, como con las otras aplicaciones del entorno, esto con la finalidad de que el usuario se sienta en un ambiente familiar y pueda sacar ventaja del conocimiento que tenga del uso de otras aplicaciones del sistema. Señalan que las opciones deben ser visibles y de fácil acceso, no se le debe complicar la realización de tareas al usuario, y para reducir la carga cognitiva se recomienda mantener el número de sub-pantallas al mínimo posible. Otro punto importante donde todos convergen es de siempre estar ofreciendo retroalimentación al usuario, ya sea con efectos gráficos, de sonido, con mensajes o con tecnologías hápticas (aquellas que interactúan con el usuario mediante el sentido del tacto). Un ejemplo es el caso de como Google para Android recomienda el uso de imágenes antes que de textos, ya que una imagen puede ser mas significativa para un usuario lo que facilita la compresión de lo que están viendo y puede reducir así la necesidad de recordar que significa cada texto o mensaje, ver Ilustración 1. Ilustración 1: Principio de diseño Android: Una imagen dice más que mil palabras [12] Considerando que todos son sistemas pensados para trabajar principalmente con una interacción táctil, todas las guías recomiendan la manipulación directa de los objetos de la aplicación, más que el uso de botones o menús, lo que facilita el uso de la aplicación y alienta al usuario a interactuar con ella. Estas guías planteadas por cada casa de software buscan que los desarrolladores saquen el mayor provecho de sus sistemas y de mantener una consistencia entre las diferentes aplicaciones de sus respectivos productos. Es por ello que desalientan el traer diseños empleados para otras plataformas y enfocarse en construir tomando en cuenta el ambiente en el que se va a usar la aplicación.

3 Cada guía tiene también sus diferencias, Metro se enfoca en la información alentando a los desarrolladores en como se presenta el contenido: al apreciar la Ilustración 2 se observa como en el diseño base de ejemplo que ofrecen se le da la mayor cantidad de área de pantalla al contenido que se podría presentar. Ilustración 2: Diseño Base Metro [11] Android hace hincapié en el uso de los patrones de diseño del sistema, ya que con la gran diversidad que existe entre los diferentes dispositivos que usan este sistema operativo, el desarrollador debe plantear que su aplicación sea usada en una gran variedad de tamaños y resoluciones de pantallas, lo cual puede afectar el como se despliega una aplicación. Por su parte ios alienta el uso de metáforas en el diseño haciendo que los objetos del mundo virtual se asemejen a objetos del mundo real, por ejemplo lo que se puede apreciar en la Ilustración 3 donde se crea una aplicación de teléfono que simula un marcado con disco. Ilustración 3: Ejemplo de diseño en ios que imita objetos reales [13] D. Ventajas y Desventajas de las Guías de Diseño Tomando en cuenta las guías de estos sistemas se aprecia como pudiesen llegar a limitar la creatividad de los desarrolladores y diseñadores teniendo que ajustarse a los límites impuestos por ellas. A su vez es difícil atacar distintos sistemas ya que se desalienta el uso de interfaces traídas de otros entornos y no sin cierta razón, ya que cuando suceden estos diseños basados en otros sistemas la aplicación puede llegar a sentirse ajena, afectando la usabilidad y a lo que el usuario puede estar acostumbrado. Es por ello que las guías de diseño representan una forma de mantener un orden y consistencia entre diferentes aplicaciones de un mismo sistema, facilitando que el usuario se familiarice con la aplicación ya que cuenta con una interfaz que le resulta familiar. A su vez son un excelente punto de partida al momento de empezar a diseñar con un dominio específico en mente y sin ningún tipo de conocimiento previo en diseños de interfaces y guiarse por ellas puede ser una manera de garantizar tener una aplicación que mantenga niveles altos de usabilidad para el entorno deseado. III. TÉCNICAS DE INTERACCIÓN Hasta ahora se ha visto cuales son las recomendaciones a considerar cuando se diseñan interfaces de usuario, pero también es importante señalar las formas con las cuales los usuarios pueden interactuar con el sistema. Según [14] una técnica de interacción no es mas que la fusión entre la entrada y la salida, consistiendo de todos los elementos de software y hardware, que permite realizar y completar una tarea. Estas diferentes técnicas han ido evolucionando y adaptándose con el tiempo, pasando desde las más básicas como lo son el uso de líneas de comando hasta las más naturales como lo es la manipulación directa de los objetos virtuales. A. Command Line Interface Las interfaces basadas en líneas de comando, o CLI por sus siglas en ingles, fueron de las primeras técnicas desarrolladas para poder interactuar con los equipos informáticos, donde los usuarios digitan una serie de instrucciones y reciben algún tipo de respuesta por parte del sistema. Las instrucciones a su vez pueden estar acompañadas de parámetros, que representan las opciones que pueden afectar la respuesta del sistema. Según [15] permiten al usuario sentirse en control y limitan las distracciones del usuario al no tener que estar atentos a mensajes de sistema. Este tipo de interacción representa una gran carga cognitiva para los usuarios ya que deben de recordar cada instrucción y sus posibles parámetros u opciones, aun así son una forma de interacción directa que puede realizar las tareas de una forma mas rápida que con el uso de interfaces graficas, y por este tipo de característica es que usuarios expertos aun se manejan en este tipo de interfaces. Adicionalmente al ser una interfaz basada solo en texto el consumo de recursos computacionales puede verse reducido al minino y dedicarse casi en exclusividad a la tarea que se desempeña, esto podría resultar conveniente para entornos con recursos limitados o donde una alta disponibilidad de recursos se requiera para las tareas que se realicen. B. Graphical User Interface Fue en el Xerox PARC (Palo Alto Research Center) donde se realizaron las primeras aproximaciones a lo que seria una interfaz de usuario grafica (GUI), implementando los primeros equipos que hacían uso de este tipo de interfaz y de un nueva tecnología para interactuar llamada ratón (ver Ilustración 4 ) y le correspondió a Apple y Microsoft inspirados por este trabajo la masificación de este tipo de interfaces [16]. Las GUI acompañadas de la invención del mouse empezaron a hacer uso de ventanas, iconos, menús y punteros, o WIMP por sus siglas en ingles, forma de interacción que en la actualidad sigue usándose en la mayoría de los sistemas de sobremesa [17].

4 Ilustración 4: Primer computador con GUI y ratón [16] La interfaz grafica tiene como objetivo el presentar la información y opciones disponibles de una manera visual y comprensible al usuario permitiéndole navegar entre las diferentes opciones que puede ofrecer una aplicación invitando al descubrimiento de características y posibilidades, donde a diferencia de las interfaces basada en líneas de comando el usuario no se ve en la necesidad de recordar comandos y parámetros. Con la idea de familiarizar a los usuarios con este tipo de interfaz se ha empleado en gran medida la metáfora del escritorio, dándole forma a los objetos virtuales según objetos del mundo real, donde por ejemplo se usa la simbología de carpetas para organizar los archivos, papeleras para hacer menos intimidante la acción de eliminar, pestañas para organizar la información según sistemas de fichero y así sucesivamente para diferentes objetos, procesos y actividades. Adicionalmente [2] hace mención de ciertas características de interacción, como lo es el manejo de menús, la manipulación directa de los objetos virtuales y los espacios en blanco que inviten al usuario a colocar información requerida, recordando hacer uso correcto de etiquetas que brinden información al usuario de que debe colocar. Todo esto se ha ido completando con la incorporación de características multimedia, que apoyan en gran medida una forma de brindarle apoyo visual o auditivo al usuario. El desarrollo del internet y la world wide web ha traído el uso de sistemas hipermedia, contenido creado por humanos que se divide en secciones y puede ser navegado por el usuario a través de enlaces de hipertexto [18]. Según el tipo de dispositivo que se emplee, la interfaz grafica pude carecer de punteros o ventanas, y en la actualidad con la proliferación de dispositivos táctiles se ha empezado a diseñar tomando en cuenta una interacción más natural fomentado a la manipulación directa de la información y el contenido. Esta búsqueda por manipulación directa del mundo virtual ha llevado a la definición de un nuevo tipo de interfaces llamadas interfaz natural de usuario, NUI por sus siglas en ingles y que será detallada a continuación. C. Natural User Interface El primer uso de este tipo de término puede atribuírsele a Steve Maan [19] quien ha desarrollado una serie de estrategias como alternativas a las CLIs y GUIs y se refiere a este tipo de interfaces como interfaces libres de metáfora Con las interfaces naturales se busca que el usuario pueda pasar de novato a experto en pocos pasos, estas interfaces se caracterizan por ocultar o hacer imperceptibles el hecho de estar usando la propia interfaz y se basa en la naturalidad con la que se pueda interactuar con el sistema [20]. Una de las primeras aproximaciones que se le esta dando a este tipo de interfaces es la del dispositivo de juegos Xbox Kinnect [21], el cual por medio de cámaras y sensores convierte a la propia persona en el control del dispositivo manipulando totalmente las acciones del sistema con su cuerpo y voz. Hay quienes afirman que este tipo de interacciones representan el próximo paso en las formas de manipular e interactuar con los sistemas [22] y esta evolución se pudiese representar como se ve en la Ilustración 5. Ilustración 5: Evolución de las interfaces de usuario IV. CONCLUSIONES Con este trabajo se ha realizado una revisión del concepto de usabilidad en el software, que no es más que brindar a los usuarios una aplicación que les permita alcanzar sus objetivos de manera sencilla y puedan sentirse satisfechos con ella. Buscando alcanzar estos objetivos varios autores han realizado trabajos donde exponen diferentes recomendaciones a considerar en lo que respecta al desarrollo de interfaces humano-computador, y como influenciar positivamente en una característica tan compleja como la usabilidad. Por otro lado se tiene las guías de diseño, donde las casas de software nos presentan diferentes características de usabilidad enfocadas a los sistemas que ellas aluden y con ciertos intereses particulares. Estas guías representan un excelente punto de referencia al momento de construir software con un sistema en específico en mente, pero a su vez puede limitar la creatividad o afectar desarrollos cuando se tienen que abordar más de un sistema diferente. El mercado actual hace ver como la tendencia en técnicas de interacción esta apuntando a la manipulación directa del mundo virtual, y ya se han empezado a hacer las primeras aproximaciones, empezando con las pantallas multitáctiles que invitan a los usuarios a tocar y manipular el contenido y mas recientemente el uso de tecnologías que permiten convertir el cuerpo y voz de las personas en un dispositivo de control total sobre el sistema. La nueva tendencia hacia las interfaces naturales recién ahora esta despertando el interés de la computación de uso general y empezaran a verse cada vez mas, sistemas que incentiven este tipo de interacción como actualmente se esta viendo con la interacción táctil. Es por ello que resulta conveniente estar atento a esta tendencia y como se podrán

5 definir recomendaciones y guías que fomenten la usabilidad haciendo uso de interfaces naturales. V. TRABAJOS CITADOS [1] J. Nielsen, Usability Engineering. Academic Press, [2] B. Shneiderman y C. Plaisant, Designing the user interface: strategies for effective human-computer interaction, [3] L. L. Constantine y L. Lockwood, Software for Use: A Practical Guide to the Essential Models and Methods of Usage-Centered Design, Addison-Wesley, [4] T. Mandel, The Elernents of User Interface Design, Wiley, [5] J. Raskin, The Humane Interface: New Directions for Designing Interactive Systems, [6] I. Asimov, El robot completo, [8] Apple Inc, «ios,» [En línea]. Available: [Último acceso: ]. [7] Microsoft, «Definición de una Aplicación Estilo Metro,» [En línea]. Available: [Último acceso: ]. [9] N. Patel, «The Verge,» [En línea]. Available: mountain-lion-preview-photos-video. [Último acceso: ]. [10] Google, «Android,» [En línea]. Available: [Último acceso: ]. [11] Microsoft, «Centro de desarrollo - Aplicaciones estilo Metro,» [En línea]. Available: 20.aspx#traits_1_metro_style_design. [Último acceso: ]. [12] Google, «Android Developers,» [En línea]. Available: [Último acceso: ]. [13] Apple Inc, «ios Developer Library,» [En línea]. Available: serexperience/conceptual/mobilehig/principles/principle s.html#//apple_ref/doc/uid/tp ch5-sw1. [Último acceso: ]. [14] A. Tucker, «Computer Science Handbook,» Chapman & Hall/CRC, 2004, p. 20. [15] J. Preece, Human Computer Interaction, Addison Wesley, [16] E. S. Raymond y R. W. Landley, The Art of Unix Usability, [17] B. Myers, S. E. Hudson, R. Pausch y Y. Pausch, «Past, Present and Future of User Interface Software Tools,» de ACM Transactions on Computer-Human Interaction, [18] N. Wardrip-Fruin, «What Hypertext Is,» Providence, [19] S. Mann, Intelligent Image Processing, John Wiley and Sons, [20] D. Wigdor y D. Wixon, Brave NUI World: Designing Natural User Interfaces for Touch and Gesture, Morgan Kaufmann, [21] Microsoft, «Kinnect para Xbox 360,» [En línea]. Available: [Último acceso: ]. [22] Microsoft, «Channel 9,» CES 2010: NUI with Bill Buxton, [En línea]. Available: nui-with-bill-buxton. [Último acceso: ].