SI - Interação Homem-Computador

Conceito do Tema

Interação homem-computador (IHC), é o estudo da interação entre pessoas e computadores. A interação entre humanos e máquinas acontece através da interface do utilizador, formada por software e hardware, sendo utilizada, por exemplo, para algumas manipulações de periféricos de computadores e grandes máquinas como aviões e usinas hidrelétricas.

A área de IHC começou com Donald Norman, psicólogo cognitivista que trabalhou o conceito de usabilidade. É possível citar três ondas durante a história da área de IHC:

• Primeira onda - voltada para fatores humanos. Estudo do usuário como um conjunto de mecanismos de processamento de informação. Foco no indivíduo. Criação de guias para desenvolvimento de interfaces, métodos formais e testes sistemáticas baseados em métricas.
• Segunda onda - voltada para fatores humanos. Foco em grupos. Abordagens qualitativas e não mais quantitativas, prototipação e design contextual. Natureza holística da pessoa em dado ambiente.
• Terceira onda - foco em aspectos culturais e estéticos. Expansão do cognitivo ao emocional. Fatores pragmáticos sociais da experiência. Tecnologias ubíquas, móveis e pequenas. Tecnologia extrapola os limites do contexto de trabalho e passa a fazer parte da cultura, vida e casa de pessoas.

Funcionamento

Humanos interagem com computadores de muitas formas; e a interface entre nós e essas máquinas é crucial para facilitar nossa interação. Aplicativos, navegadores, portáteis e totems usam prevalentemente a Interface Gráfica do Usuário (GUI). Interfaces de Voz do Usuário (VUI) são usadas para reconhecimento de fala e sintetizar sistemas. E os emergentes Multi-modal e Interface Gestalt de Usuário (GUI) permitem que humanos encarnem personagens personificados de uma forma nunca alcançada antes em outros paradigmas de interface. O crescimento no campo de Interação Humano-Computador tem sido em qualidade de interação, e em diferentes ramificações em sua história. Em vez de desenhar interfaces regulares, os diversos ramos de pesquisa têm diferentes focos nos conceitos de multimodalidade em vez de unimodalidade, interfaces adaptativas inteligentes em vez de baseadas em “comando/ação”, e finalmente, interfaces ativas em vez de passivas.

Contribuição de cada pesquisa

Entre as pesquisas feitas pelos membros do grupo estão as de Hardware e Interfaces Físicas que são essenciais para a interação entre homem e máquina. O Hardware, além de todo o processamento de dados incubido a ele tem o papel de receber informações humanas, através de teclado, mouse, webcam e outros equipamentos de input e também de externalizar informações para nós através de equipamentos de output, como monitor, fone de ouvido, etc. As interfaces físicas são responsáveis por transportar essas informações nas “conversas” entre humano e computador, trata-se por exemplo da forma que uma imagem produzida pela placa de vídeo será carregada até um ou mais monitores para conhecimento do usuário.

Também foi feito pesquisas sobre Realidade Virtual e Realidade Aumentada. Esses 2 tópicos são bastantes semelhantes entre si e ambos têm profunda importância sobre as relações humano-computador. A realidade virtual em suma é a inserção do usuário em um ambiente virtual 3D, todas as interações que ele fará com o computador serão de forma instintiva como se ele estivesse tratando com o ambiente normal dele. Já a Realidade Aumentada também apresenta essas características de interação, mas ao invés de nós sermos inseridos no ambiente digital, são elementos virtuais que são inseridos em nossa realidade, logo veremos objetos gerados por computador em cima de uma mesa real, por exemplo. 

Realidade Virtual é uma tecnologia na qual é utilizado um sistema de interface que conecta o usuário a um sistema informatizado, no qual é apresentado uma plataforma que proporciona ao visitante a sensação de que o que é apresentado faz parte da realidade. Os elementos utilizados nessa tecnologia são, na sua maioria, interativos e em três dimensões (3D), programados por um computador. É possível afirmar que a realidade virtual, é a técnica que permite maior interação e sensação de estar dentro do ambiente virtual proporcionado ao usuário. Existem quatro tipos de sistemas de realidade virtual : simulação, aumentada, de meda e de projeção, e podem ser utilizados em diversos ambientes, tais como: jogos, simuladores, projetos arquitetônicos e até mesmo na medicina. A linguagem de programação utilizada nessa tecnologia é VRML, X3D, Java3D e OpenGL. 

Exemplos de soluções

4.1 - Realidade virtual para smartphones

A Realidade Virtual (RV), é um conjunto de tecnologias que visam a enganar os seus sentidos para que você acredite que está em um ambiente diferente do mundo real, para começo de conversa, os olhos estão habituados a enxergar em três dimensões.

Graças a eles e ao nosso cérebro que conseguimos ter a sensação de profundidade, ao mesmo tempo em que interpretamos valores de altura e largura. Basicamente, cada um enxerga uma imagem diferente do mundo. Ao usar os dois olhos simultaneamente, o cérebro consegue juntar as imagens em uma coisa só chamada imagem 3D, que é como você vê o mundo real. O seu cérebro é o único responsável por interpretar as três dimensões (profundidade, altura e largura), compreender efeitos de iluminação e entender como funciona o deslocamento.

No caso da realidade virtual, você não está enxergando o mundo, mas apenas uma simulação dele, então aqui tem o segundo elemento: o software, que só precisa criar ilusões de que estamos vendo algo real. E para finalizar o terceiro elemento: o celular, que junto de um acessório (Óculos de Virtual Reality), o software força o envio de uma imagem diferente para cada olho, com uma leve diferença de posicionamento, gerando a visão estereoscópica.

É importante constatar ainda que a experiência de realidade virtual não é algo simples, muito pelo contrário: ela exige hardware de alto desempenho para funcionar de forma convincente.

4.2 - Assistente pessoais

Com o intuito de facilitar as rotinas dos usuarios podemos encontrar atualmente diversos modelos de assistentes pessoais como por exemplo Cortana, Siri,Google Now. Eles permitem uma maior facilidade e rapidez no que diz respeito a interação humano computador

pois respondem aos comandos de voz do usuario e executam tarefas determinadas por esse, tornando a experiencia seja ela mobile ou não mais amigável e simples, com maior com maior velocidade e dinamismo na utilização.

4.3 - Oculus Rift

Proporciona uma experiência unica de imersão em determinado ambiente virtual, com a utilização dele o usuario, literalmente vai entrar dentro do ambiente virtual, isso so é possivel

graças aos avanços na tecnologia em RV.

A tecnologia consiste em um visor fechado com uma tela de 7 polegadas exibindo imagens levemente diferentes para o olho esquerdo e direito, causando um efeito de imersão 3D. Ele utiliza ainda três giroscópios, três acelerômetros e três magnetômetros para seguir o movimento da cabeça do usuário com precisão e reproduzí-lo no jogo, dando realmente a impressão que ele está lá.

4.4 - Dexmo

Exoesqueleto muito semelhante a uma luva que possibilita a interação com a Realidade Virtual, através da utilização de Oculus Rift e também interação com o mundo real, para isso mãos robóticas seriam utilizadas para simular os movimentos. Com o Dexmo é possível sentir realmente objetos que estão presentes na RV, ele detecta quando um objeto virtual é tocado e os sensores “freiam” as juntas do exoesqueleto proporcionando a sensação de toque.

A luva funciona através de vibrações e reações hápticas, oferecendo ao utilizador uma noção sensorial do objecto da realidade virtual. Os movimentos realizados pela mão e pelos dedos  de quem usa a luva são enviados para um computador e interpretados pelo software, que envia de volta ao utilizador a ideia sensorial dos objetos.

4.5 - Controle e manutenção de equipamentos em indústrias de forma mais segura e eficiente

É por meio de tecnologias de realidade aumentada que o Centro de Pesquisas da GE no Brasil consegue oferecer um trabalho de apoio e de sistemas operacionais para que várias empresas consigam tornar seus processos mais eficientes. Um exemplo são as indústrias nas quais o processo de controle e manutenção de equipamentos é feito manualmente, dependendo de quem opera a máquina para garantir a segurança e eficiência. Todo esse processo poderia ser feito de forma bem mais segura, menos custosa, rápida e com alta qualidade. Alinhando tecnologias de realidade aumentada, os pesquisadores do Centro de Pesquisas no Brasil estão desenvolvendo soluções customizadas às indústrias para facilitar e agilizar o processo de inspeção de manutenção de máquinas e equipamentos. Ou seja – cada dia mais teremos nas indústrias máquinas mais eficientes, trabalhadores tendo acesso a materiais de mais qualidade, tarefas feitas com bem mais agilidade e segurança, além de cartões-postais bem diferentes no futuro.

4.6 - Bombeiros conseguirão salvar mais vidas com capacetes inteligentes

Os equipamentos utilizados hoje em dia em missões de resgate dos bombeiros ainda são bastante arcaicos. Por que, então, não utilizar os benefícios da realidade aumentada para auxiliar o trabalho desses heróis? O designer Omer Haciomeroglu projetou o C-Thru, um capacete tecnológico que tem quatro ferramentas principais para ajudar na hora do resgate: um visor com sensor térmico que mostra as zonas de calor do ambiente em tempo real; um sensor que consegue definir a forma do ambiente e do mobiliário, permitindo a movimentação do bombeiro mesmo num ambiente com fumaça; recurso de cancelamento de ruído seletivo que bloqueia o barulho das chamas e enfatiza gritos de socorro; e um sistema de comunicação simplificado entre os bombeiros da equipe.

4.7 - Ajudar no dia-a-dia de deficientes

Para alguém que tem limitações físicas, tarefas cotidianas como atender o telefone, tirar fotos ou digitar podem ser um grande desafio. Gadgets como o Google Glass usam a realidade aumentada para ajudar essas pessoas a conseguir ser mais independentes e ter uma vida com muito mais qualidade. É o caso da californiana Tammie Van Sant, de 52 anos, que teve uma fratura que impediu seus movimentos do pescoço para baixo. Ela foi uma dos 8.000 candidatas que se inscreveram para conseguir o direito de comprar os primeiros óculos do Google pelo valor de U$1.500: e foi selecionada. Desde então, sua vida mudou: “Eu posso atender o telefone e realmente ouvir a pessoa do outro lado e ela pode me ouvir. Quando eu recebo uma mensagem, eu posso ler o que diz o texto e responder”, disse Tammie. Para alguém que teve que esperar pelo menos duas décadas desde o acidente para que pudesse fazer coisas simples, como tirar uma foto, essa inovação é realmente uma mudança na vida.

4.8 - Outro nível de interação com arte e exposições em geral

Se você não estava presente na Alemanha durante a época da divisão feita pelo muro de Berlim, não se preocupe. Uma aplicação desenvolvida no país usa a realidade aumentada para aumentar a qualidade da informação em exposições históricas como na que foi feita no Muro de Berlim. Um sistema de geolocalização se une com um mapa que traça 11 pontos ao longo do muro. As pessoas podem então ver cenas históricas que aconteceram exatamente naqueles locais. Uma das cenas mais clássicas que a aplicação permite realizar é a incrível fuga de Frida Schulze, uma alemã que saltou pela janela do apartamento onde vivia.

Estado da arte

5.1 - Entretenimento

Apesar do HoloLens ser uma tecnologia voltada para RV, ela também apresenta muitas características da RA.

A interação do usuário poderá ser consideravelmente realista também. O HoloLens dispensa cabos, portanto, não limita tanto os movimentos. Todos os seus recursos estão dentro do dispositivo, incluindo CPU, GPU e uma “HPU” (Holographic Proccesing Unit). A invenção consiste em óculos holográficos. Ou quase isso. Funciona assim, basicamente: você coloca o dispositivo em sua cabeça e o visor “projeta” conteúdo sobre o ambiente que você estiver vendo.

O HoloLens é muito legal, principalmente para quem gosta de jogar. Seria mais ou menos o Santo Grau dos Gamers. Imagine que você está jogando um jogo de tiro em primeira pessoa (FPS), então você pensa: Cara, e se eu tivesse dentro do jogo? Pois é. Em março você pode! Sim, os óculos de RV vão chegar no mercado e suas variações dependem da empresa. Já estão disponiveis 7 modelos de óculos:

Oculus Rift (Kickstarter *$> Facebook) US$599,00 (R$2,240);

HTC Vive (HTC e Valve) US$799,00 (RS2,989);

PlayStation VR (PlayStation) US$399 (R$1.459);

Microsoft HoloLens (Microsoft) US$ 3 mil (R$10.975);

LG 360 VR (LG) ???;

Samsung Gear VR (Samsung) R$ 799 (RS2,989);

Sulon Q (AMD) ???.

5.2 - V.I.D.A.

Em resposta ao interesse manifestado pelo Laboratório de Biomecânica da Faculdade de Motricidade Humana da Universidade Técnica de Lisboa, numa aplicação para visualização da atividade muscular de atletas, foi já desenvolvida uma primeira versão do “VIDA - Visualizador Interativo de Dados biomecânicos Animados” [1]. Atualmente o VIDA permite visualizar os dados biomecânicos respeitantes à atividade muscular de um individuo em movimento através da animação de um humanóide com os dados cinemáticos referentes ao movimento desse indíviduo e colorindo os músculos com os respectivos dados fisiológicos. A próxima versão do VIDA deverá permitir visualizar a atividade muscular através da sobreposição de modelos virtuais dos músculos às imagens de vídeo do indíviduo em movimento, utilizando para isso técnicas de Realidade Aumentada (RA). Para especificar os requisitos da próxima versão do VIDA foi necessário executar um estudo prévio sobre as atuais aplicações de técnicas de RA na área da Engenharia Biomédica (EB).