第五章人机交互(对话)系统

第五章对话管理系统信息管理与信息系统教研室5.1对话管理的重要性对话系统是DSS中的三大组成部分之一,DSS的对话管理功能如果不强,那么即使DSS的其他功能再强,使用者也不愿意接受。5.1对话管理的重要性对话系统重要性的体现（1）编码量占DSS编码总量的绝大部分，而且是最经常修改的部分（2）用户与DSS系统通信的渠道，而通信是有效决策的重要部分5.2人机对话系统的概念人机交互技术的发展过程计算机可以替代人做大量重复性工作，且在操作速度、计算速度、计算精度、检测信号灵敏度等方面大大超过了人类。但计算机只是一种工具，受到人的支配、控制、操纵和管理。计算机完成任务，大量是人与计算机相互配合共同完成的，这时需要进行相互的通信，即所谓的人机交互。5.2人机对话系统的概念人机交互技术的发展过程人机交互系统是实现人与计算机之间通信的软、硬件系统，表现为：计算机输出或显示设备给人提供大量信息及提示人经输入设备向计算机输入有关信息及问题回答5.2人机对话系统的概念人机交互技术的发展过程20世纪60年代，FORTRAN、COBOL、ALGOL、BASIC等最早一批程序设计语言成为计算机广泛应用的重要工具，改善了当时的人与计算机之间的通信20世纪70年代，计算机图形学迅速发展，80年代已经广泛地应用于CAD、CAM、OA、电子印刷、绘图等领域，图形的用户界面受到人们的普遍欢迎，其中最突出的是图形化多窗口系统产品的出现20世纪80年代末，科学计算可视化技术兴起20世纪90年代末，多媒体技术迅速发展Microsoft的Windows是典型代表5.2人机对话系统的概念人机对话系统的目标用户维护人员使用户了解系统中的模型情况使用户了解系统中的数据情况使用户取得模型运行后得到的分析结果或预测结果决策过程结束后按反馈结果对现有模型提出评价及修改意见按用户要求的方式方便地输出图形和表格报告模型的使用情况分析偏差的规律及趋势并找出症结提供参考临时性、局部性地修改并运行模型，并与实际情况对比以发现问题通过对话方式接受系统修改的要求检查有关修改的要求并提醒维护人员根据要求自动迅速地修改系统检验评价建立修改5.2人机对话系统的概念人机交互的三要素DSS的对话组成包括DSS提供用户接口软件和硬件。按照ROMC要求，对话部分应包括：产生输出“表达方式”使调用和供给“操作”参数的用户输入操作可行使调用和提供“记忆辅助”参数的用户输入可行提供“控制机构”基于分解决策过程基本活动的方法，常在DSS系统分析时采用，是决策者表达、操作、存储和控制的方法。RepresentationOperationMemoryControl5.2人机对话系统的概念ROMC方法——分析投资公司的决策表示方法（R）操作（O）记忆辅助（M）控制辅助（C）文件列表图表研究报告模拟输出过程构成语言的语法图形操作股票清单操作研究报告操作模拟操作构造过程操作表示方法程序库文件数据库股票数据库研究数据库用菜单显示操作为系统作决策提供训练指导帮助5.2人机对话系统的概念人机交互的三要素（1）交互设备（2）交互软件（3）人的因素人机交互的基础输入数据、命令、图形、声音等（键盘、鼠标、扫描仪等）输出处理结果、提示、出错信息等（显示器、打印机、绘图仪等）人机交互的核心系统软件（UNIX/Windows的交互界面）应用软件（应用程序：命令语言、表格、菜单选项等方式）与用户的各种特征相关（文化、习惯、偏好等）5.3人机对话方式的类型菜单式对话由用户在一组项目表中选择一个认为最合适的选项，并激活该选项，系统开始执行用户的选择。菜单中所用的术语和选择项目要易理解且意义明确，方便用户通过简单的点击完成其任务。适合于经验不多或不常使用系统的用户解决他们较为熟悉的问题5.3人机对话方式的类型菜单式对话菜单应该是结构化的，按照内容将同类的组合到一起，或形成多层次的菜单。菜单设计的关键在于首先考虑按照任务来确定语义组织，即首先确定任务菜单的选项和结构，其次才是显示屏上选项的数目。分为单一菜单、线性序列菜单、树状结构菜单、非循环菜单和循环菜单等。5.3人机对话方式的类型填表式对话用户对一系列相关字段构成的表按相关字段的显示移动光标，在需要处输入相关的数据。用户必须理解填表字段的标题，系统应该提示输入数据的允许范围和输入方法，并能对用户输入的格式进行校验，并对错误的输入提示明确的出错信息。5.3人机对话方式的类型命令语言式对话为用户提供一个便于控制和创造的氛围，一旦用户掌握了命令语言的语法，就能够很快的表达出复杂的操作。适合于功能较少的系统，而较复杂的系统采用高级编程语言。命令语言的格式包括：简单命令表，命令＋变量，命令＋选项＋变量等。5.3人机对话方式的类型问答式对话DSS向用户提出一个问题，该问题可能有多种选择，用户回答提问，直至DSS给出支持决策所需要的答案适合于没有经验或不常使用计算机的用户重大缺点是如果在对话过程中，用户要对前面提问做过的问题回答进行更改是非常困难的。5.3人机对话方式的类型几种方式的选择几种对话方式的权衡选择主要考虑减少硬件成本或开发费用，还要根据实际情况做出恰当的选择和确定一般地，设计DSS人机交互系统应该考虑以上几种方式的组合，系统最好能够提供两种以上的方式，便于不同程度、不同阶段的用户各取所需。5.4人机对话管理系统的组成硬件结构影响人机交互系统的功能、性能和可用性，选择时常常受到客观条件的制约也受到DSS中每一种参数所要求的数值范围的影响5.4人机对话管理系统的组成软件结构开发和维护实现人机对话部分的软件占了研制DSS软件费用的大多部分对于对话部分而言，最有用的软件结构就是支持所选硬件设备的输入和输出命令的软件包软件包的分类不是由其功能差别来表征，而是从调用其的语言来表征5.4人机对话管理系统的组成软件包的类型1子程序包：一组程序，可以利用高级编程语言的CALL指令进行调用，程序员给出将要读或写的数据并告知如何读写其属性来作为CALL语句的参数。程序员无需考虑子程序如何工作的内情，只需知道子程序的名称和参数即可，较为灵活。5.4人机对话管理系统的组成软件包的类型2具有高级构造的程序语言：简化了输入输出格式和解释，允许使用用于DSS其他部分的语言来编码，能够合成到语言中且可以直接编译到程序中，比子程序更为有效和易于理解。5.4人机对话管理系统的组成软件包的类型3数据定义语言：将对话系统的输入和输出描述为数据，而不是子程序或程序语言中的语句。数据定义由一个子程序调用实行，只是在每个输入或输出时通过给出设备和格式的名称及其参数调用实行一次。5.4人机对话管理系统的组成软件包的类型4DSSG的对话部分：可以提供定义新报告、修改DSS提供报告的格式或者创造新的输入格式的功能。比上述三种提供的功能和控制结构要少，但这种机制使得它比较易于用来编制程序。5.4人机对话管理系统的组成软件包选择准则软硬件间的相互影响与其他软件包的兼容完成对话设计的能力价格及使用难易程度5.5DSS的对话设计人机交互系统结构设计输出格式形成器输出构成器设备输出功能响应构成器输入格式形成器设备输入功能对话数据结构管理器设备驱动器及缓冲器管理器来自DSS其他部分的命令和数据去经DSS其他部分的命令和数据5.5DSS的对话设计人机交互系统结构设计1输出格式形成器2输出构成器3设备输出功能7响应构成器6输入格式形成器5设备输入功能8对话数据结构管理器4设备驱动器及缓冲器管理器来自DSS其他部分的命令和数据去经DSS其他部分的命令和数据5.5DSS的对话设计人机交互系统结构设计1－3模块：将来自DSS其他部分的命令和数据变换，并产生送给显示和输入硬件的命令5－7模块：将用户的输入变换成给DSS其他部件的命令和数据4模块：接收显示与输入硬件的数据，也向其发送数据8模块：存取用于对话系统的任何局部数据5.5DSS的对话设计人机交互系统的工作原理输出格式形成器将来自其他部分的命令和数据转化成含有输出表达形式说明的数据构造；输出构成器得到后按说明将命令发送给设备输出功能用于产生设备特有命令以对专用设备输出；设备驱动器请求用户输入并缓冲接收后送至设备输入功能以将特有输入信号翻译成对设备独立的输入；输入格式形成器将用户的输入译成一组“动作－目标对”，响应构成器用它来产生用于DSS其他部分的命令和数据；数据结构管理器存取由对话部分利用的局部数据。描述输出表达式调用设备功能以产生表达式产生对特定设备的命令发送/接收去往/来自设备的命令专用输入转译为独立的输入产生描述输入的动作－目标对发送命令和数据到DSS其他部分存储输入和输出数据5.6DSS的对话设计中的技术问题分析用户类别开发者与非开发者新用户和熟练用户长期用户和临时用户5.6DSS的对话设计中的技术问题设计注意事项一致性问题对话协调问题屏幕设计问题反馈和辅助问题出错控制问题响应时间问题5.6DSS的对话设计中的技术问题设计注意事项一致性问题对话协调问题屏幕设计问题反馈和辅助问题出错控制问题响应时间问题主要特点是计算机系统概念的合理一致性。用户即使面对含糊的选择，也可以凭借有类似接口的计算机系统的经验做出“合理猜测”5.6DSS的对话设计中的技术问题设计注意事项一致性问题对话协调问题屏幕设计问题反馈和辅助问题出错控制问题响应时间问题建立一种对话协定或准则，用来引导对话的设计例如：规定在DSS中使用何种对话形式、限制输入格式、限制出错信息的格式和位置等。5.6DSS的对话设计中的技术问题设计注意事项一致性问题对话协调问题屏幕设计问题反馈和辅助问题出错控制问题响应时间问题屏幕整洁、清楚，只提供于决策所必须的信息。屏幕显示应该一次性提供完成某项工作所需要的全部相关信息。5.6DSS的对话设计中的技术问题设计注意事项一致性问题对话协调问题屏幕设计问题反馈和辅助问题出错控制问题响应时间问题通知用户已经收到其请求，并尽快反馈结果系统接到请求时可以提供额外的辅助，通常表现为“帮助”提示形式5.6DSS的对话设计中的技术问题设计注意事项一致性问题对话协调问题屏幕设计问题反馈和辅助问题出错控制问题响应时间问题预防错误出错检验出错修正出错恢复5.6DSS的对话设计中的技术问题设计注意事项一致性问题对话协调问题屏幕设计问题反馈和辅助问题出错控制问题响应时间问题从用户键入命令到系统开始显示响应所用的时间，受系统容量、用户数目、问题复杂度的影响通常是规定最小或平均响应时间，针对用户完成某一任务的熟练程度规定统一的响应时间