Bài giảng Tương tác người máy: Chương 1 - Tâm lý nhận thức của con người trong giao tiếp và xử lý

Prepared by MSc Luong Manh Ba

Chương I: Tâm lý nhận thức của Con

người trong giao tiếp và xử lý

1.1 Tổng quan 1.2 Kênh vào ra 1.3 Bộ nhớ 1.4 Lập luận và giải quyết vấn đề 1.5 Tâm lý và thiết kế hệ tương tác

HUT, Falt. of IT © Dept. of SE, 2002 HCI - One. 52

Prepared by MSc Luong Manh Ba

1.1 Tổng quan

• Chức năng: Con người được xem như một

hệ thống xử lý thông tin tinh tế, gồm: ▪ Hệ thống cảm nhận (sensory system) ▪ Hệ thống nhận thức (cognitif system) ▪ Hệ thống xử lý (motor system)

• Tương tác: qua kênh vào ra

▪ Thông tin nhận và trả lời qua kênh vào ▪ Thông tin lưu trữ trong bộ nhớ ▪ Thông tin được xử lý và ứng dụng theo nhiều

cách khác nhau.

HUT, Falt. of IT © Dept. of SE, 2002 HCI - One. 53

Prepared by MSc Luong Manh Ba

1.2 Kênh vào ra

• Thực hiện thông qua:

▪ Quan sát (Vision): kích thứơc, màu sắc và độ

tương phản

▪ Đọc ( Reading): nhận mẫu, mã hoá bởi biểu

diễn bên trong => cú pháp, ngữ nghĩa.

▪ Nghe (Hearing): khoảng cách, hướng của đối

tượng

▪ Nhấn phím: sự phản hồi lại của môi trường ▪ Chuyển động: thời gian trả lời và thời gian

chuyển động. - Thời gian chuyển động: phụ thuộc tuổi tác, độ tinh tế - Thời gian trả lời: phụ thuộc kiểu kích thước

HUT, Falt. of IT © Dept. of SE, 2002 HCI - One. 54

Prepared by MSc Luong Manh Ba

• Luật Fit: miêu tả thời gian, chi phí để nhận

được kết quả (đích)

- D : K/c dịch chuyển

- L: kích thước đích

X0

X1 X2

Đích

D

L

- Xi: k/c dịch chuyển sau i lần, Xi =  x Xi-1 - Vì X0= D => Xn =  nx D - Xn L/2 =>  n x D L/2

- n = -log2 (2D/L)/log2

T = I log2 2D/L với : I = -(s + c +m)/log2  100 ms

 = s + c + m

Thời gian chạm đích chỉ phụ thuộc vào tỉ số D/L (khoảng cách phải nhỏ, đích phải lớn

HUT, Falt. of IT © Dept. of SE, 2002 HCI - One. 55

Prepared by MSc Luong Manh Ba

1.3 Bộ nhớ

• Hai loại bộ nhớ:  Bộ nhớ ngắn hạn (STM)  Bộ nhớ dài hạn (LTM) • Mô hình bộ nhớ

Rehearsal

Attention

Bộ nhớ LTM

Bộ nhớ cảm nhận

Bộ nhớ STM bộ nhớ l/v

HUT, Falt. of IT © Dept. of SE, 2002 HCI - One. 56

Prepared by MSc Luong Manh Ba

Bộ nhớ (tiếp)

▪ Bộ nhớ cảm nhận (sensory memory): chứa kích thích (stimulus) từ nhìn, nghe, sờ. Thông tin này được chuyển sang bộ nhớ STM bởi “Attention”, thực chất là một bộ lọc .

▪ Bộ nhớ ngắn hạn (Short Tem Memory): hay còn gọi

là bộ nhớ làm việc, có các đặc trưng sau: - Truy cập nhanh: 700 ms - Hư hỏng (Decay): nhanh (200ms) - Khả năng hạn chế: 7 2 chữ số

▪ Bộ nhớ dài hạn (Long Tem Memory): hay còn gọi là bộ nhớ lưu trữ. Thông tin từ bộ nhớ STM sang LTM thực hiện bởi “tổng duyệt ” Rehearsal”.

HUT, Falt. of IT © Dept. of SE, 2002 HCI - One. 57

Prepared by MSc Luong Manh Ba

Bộ nhớ dài hạn

• Các đặc trưng của bộ nhớ dài hạn:

- Cấu trúc tuyến tính - Truy nhập chậm: 1/10 s - Hư hỏng: chậm - Khả năng không hạn chế - Thông tin biểu diễn qua mạng ngữ nghĩa, frame, hoặc luật sản suất,. . .

• Hai kiểu bộ nhớ LTM:

- rời rạc (episotic): bộ nhớ tuần tự các sự kiện - Ngữ nghĩa (Semantic): bộ nhớ có cấu trúc của các sự kiện, khái niệm và kiểu.

• Thông tin trong bộ nhớ ngữ nghĩa lấy từ bộ nhớ rời rạc

HUT, Falt. of IT © Dept. of SE, 2002 HCI - One. 58

Prepared by MSc Luong Manh Ba

Bộ nhớ dài hạn (tiếp)

• Bộ nhớ ngữ nghiã cấu trúc ▪ Cung cấp truy nhập thông tin ▪ Biểu diễn mối quan hệ giữa các bit của thông tin ▪ Hỗ trợ suy diễn

• Mô hình mạng ngữ nghĩa (semantic network) ▪ Thừa kế: các nút con thừa kế tính chất các nút cha ▪ Mối quan hệ giữa các bit thông tin được tường minh ▪ Hỗ trợ suy diễn qua thừa kế

• Mô hình frame

Thông tin được biểu diễn dưới dạng cấu trúc dữ liệu. Các Slots trong xcấu trúc được thể hiện với giá trị đặc biệt cho 1 thể hiện đã cho của dữ liệu

HUT, Falt. of IT © Dept. of SE, 2002 HCI - One. 59

Prepared by MSc Luong Manh Ba

Bộ nhớ dài hạn (tiếp)

HUT, Falt. of IT © Dept. of SE, 2002 HCI - One. 60

Prepared by MSc Luong Manh Ba

Bộ nhớ dài hạn (tiếp) Mô hình frame

Collie Fixed: nhánh của chó

DOG Fixed: 4 chân Default:

Loại: chó chăn cừu

Default:

Loài: ăn thịt âm thanh: chối tai

Kích thước: 65 cm

Variable

Variable

kích thước màu sắc

màu sắc

HUT, Falt. of IT © Dept. of SE, 2002 HCI - One. 61

Prepared by MSc Luong Manh Ba

Bộ nhớ dài hạn (tiếp) Mô hình Scrips

• Mô hình thông tin nổi được yêu cầu để giải thích tình huống hay ngôn ngữ. Kịch bản cũng có các phần tử để cá biệt hoá các giá trị đặc biệt

• Thí dụ

HUT, Falt. of IT © Dept. of SE, 2002 HCI - One. 62

Prepared by MSc Luong Manh Ba

Bộ nhớ dài hạn (tiếp) mô hình luật sản xuất

• Luật sản xuất: Biểu diễn tri thức thủ tục- luật hành động-điều kiện. nếu điều kiện thoả thì hành động được thực hiện.

• Chú ý:

▪ Cấu trúc, ngữ nghĩa, thói quen làm cho dễ nhớ ▪ Quên: thông tin trong bộ nhớ dài hạn hỏng rất chậm, các thông tin mới sẽ thay thế các thông tin cũ (retroactive interreference)

▪ Trích rút: - recall: thông tin được tái tạo trong bộ nhớ và trợ

giúp bởi loại, hình ảnh

- recognition: thông tin cung cấp các tri thức đã biết

trước và kém phức tạp hơn gọi lại

HUT, Falt. of IT © Dept. of SE, 2002 HCI - One. 63

Prepared by MSc Luong Manh Ba

1.4 Suy luận và giải quyết vấn đề

• Suy luận có hai dạng: Deductive Inductive a) Suy luận deductive

▪ Dạng: If Cond Then [Action] ▪ Đưa ra kết luận cần thiết 1 cách lô gíc từ các giả thiết

If it is Friday then she will go to work It is Friday Therefore she will go to work. ▪ Kết luận lô gic không nhất thiết phải đúng

If it is raining then the ground is dry It is raining Therefore the ground is dry

HUT, Falt. of IT © Dept. of SE, 2002 HCI - One. 64

Prepared by MSc Luong Manh Ba

Suy luận (tiếp)

b) Suy luận qui nạp (inductive) ▪ Từ cái đã biết đến cái chưa biết ▪ Thí dụ all elephants we have seen have trunks therefore

all elephants have trunks.

▪ Không tin cậy: chỉ có thể khẳng định sai ▪ Tuy nhiên con người không quen sử dụng dạng phủ

định

▪ Abductive: Lập luận từ sự kiện đến nguyên nhân. Thí dụ: Sam lái nhanh khi say rượu vậy nếu Sam lái nhanh thì cho là Sam say.

▪ Không tin cậy: có thể dẫn đến giải thích sai.

HUT, Falt. of IT © Dept. of SE, 2002 HCI - One. 65

Prepared by MSc Luong Manh Ba

Suy luận và giải quyết vấn đề

• Giải quyết vấn đề: Là quá trình tìm lời giải chưa

biết nhờ tri thức

• Các lý thuyết a) Gestalt ▪ Giải quyết vấn đề bao gồm sản xuất và tái sản xuất ▪ Sản xuất vẽ lên bản chất và cấu trúc hoá lại vấn đề ▪ Đích trừu tượng không đủ giải thích bản chất ▪ Chuyển dịch từ các hành vi đến lý thuyết xử lý thông tin b) Lý thuyết không gian bài toán ▪ Không gian bài toán bao gồm các phát biểu của bài toán ▪ Giải quyết vấn đề bao gồm việc khởi sinh các phát biểu

nhờ các phép toán

HUT, Falt. of IT © Dept. of SE, 2002 HCI - One. 66

Prepared by MSc Luong Manh Ba

Suy luận và giải quyết vấn đề (tiếp)

▪ Heuristics có thể dùng để chọn các phép toán ▪ Thao tác với HT xử lý thông tin bên trong của con người ▪ ứng dụng rộng rãi với các bài toán được định nghĩa tốt

• Tương tự

▪ Các bài toán mới có thể giải quyết bằng các tri thức tương tự

trong lĩnh vực mới

▪ ânh xạ tương tự này có thể khó khi lĩnh vực đó khá khác về

mặt ngữ nghĩa • Kiểu thu nhận tri thức

▪ Cắt đoạn thông tin như trong STM ▪ Khái niệm hơn là nhóm nhân tạo. Thông tin càng có cấu trúc

càng hiệu quả

▪ Mô hình 3 mức của thu nhận tri thức:

HUT, Falt. of IT © Dept. of SE, 2002 HCI - One. 67

Prepared by MSc Luong Manh Ba

Suy luận và giải quyết vấn đề (tiếp)

•

- Các luật đa mục đích để giải thích các sự kiện của bài toán – tri thức tăng cường - Học các luật đặc tả nhiệm vụ - Luật được hiệu chỉnh Cơ chế dịch chuyển giữa các mức: - Thủ tục hoá: mức 1 và mức 2 - Khái quát hoá: mức 2 và mức 3

i) Thủ tục hoá (proceduralization)

- Mức 1: If cook [type, ingredients, time] THEN cook for: time

HUT, Falt. of IT © Dept. of SE, 2002 HCI - One. 68

Prepared by MSc Luong Manh Ba

Suy luận và giải quyết vấn đề (tiếp)

cook [casserole,[chicken,carrots,potatoses], 2 hours] cook [casserole,[beef,dumpinh,carrots ], 2 hours] cook [caake,[flour, sugar,butter, egg], 45 min] - Mức 2: If

type is casserole AND ingredients ARE

[chicken,carrots,potatoses]

THEN cook for: 2 hours

type is cakle AND ingredients ARE

If [chicken,carrots,potatoses]

THEN cook for: 45 min

HUT, Falt. of IT © Dept. of SE, 2002 HCI - One. 69

Prepared by MSc Luong Manh Ba

Suy luận và giải quyết vấn đề (tiếp) Khái quát hoá

- Mức 2: If

type is casserole AND ingredients ARE

[chicken,carrots,potatoses]

THEN cook for: 2 hours

type is cakle AND ingredients ARE

If [chicken,carrots,potatoses]

THEN cook for: 45 min

- Mức 3: If

type is casserole AND ingredients ARE

ANYTHING

THEN cook for: 2 hours

HUT, Falt. of IT © Dept. of SE, 2002 HCI - One. 70

Prepared by MSc Luong Manh Ba

Lỗi và mô hình suy nghĩ

• Kiểu lỗi

▪ Sơ ý (slip)/ lỗi nhỏ: Thay đổi trạng thái hành

vi có thể gây lỗi

▪ Hiểu không đúng: con người tạo ra các mô hình tư duy để giải thích hành vi. Nếu hiểu sai sẽ gây lỗi.

HUT, Falt. of IT © Dept. of SE, 2002 HCI - One. 71

Prepared by MSc Luong Manh Ba

1.5 Tâm lý và thiết kế hệ thống tương tác

• Các cá thể khác nhau có suy nghĩ khác nhau • Các mô hình về tâm lý nhận thức 1) cá thể khác nhau

- dài hạn: phụ thuộc vào giới, sức khoẻ và mức độ thông minh - ngắn hạn: ảnh hưởng của lo âu hay mệt mỏi - Thay đổi: tuổi tác

2) các mô hình

- Hiểu ngữ cảnh về tâm lý - Hiểu điều kiện thực nghiệm cụ thể

HUT, Falt. of IT © Dept. of SE, 2002 HCI - One. 72

Prepared by MSc Luong Manh Ba

Các mô hình

• Các hướng dẫn (guidlines) • Các mô hình tâm lý nhận thức (GOMS,

Keytrock, . . .)

• Các kỹ thuật phân tích và đánh giá

HUT, Falt. of IT © Dept. of SE, 2002 HCI - One. 73