Interfaces humano-computador com reconhecimento de gestos e representação holográfica

Dissertação de mestrado, Engenharia Elétrica e Eletrónica, Instituto Superior de Engenharia, Universidade do Algarve, 2015

Interfaces cérebro-computador: estudo, design e desenvolvimento do jogo AdmiralMind Battleship

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior

Um sistema inteligente de classificação de sinais de EEG para Interface Cérebro-Computador

The Brain-Computer Interfaces (BCI) have as main purpose to establish a communication path with the central nervous system (CNS) independently from the standard pathway (nervous, muscles), aiming to control a device. The main objective of the current research is to develop an off-line BCI that separates the different EEG patterns resulting from strictly mental tasks performed by an experimental subject, comparing the effectiveness of different signal-preprocessing approaches. We also tested different classification approaches: all versus all, one versus one and a hierarchic classification approach. No preprocessing techniques were found able to improve the system performance. Furthermore, the hierarchic approach proved to be capable to produce results above the expected by literature

Artefactos tangíveis e adaptáveis no ambiente doméstico

Recentemente assistimos a uma evolução da relação do Homem com a tecnologia, em larga medida acompanhada por novos modelos de interacção que modificam a forma de conceber os artefactos e constroem novos contextos de uso. Procuramos investigar, na presente tese, uma das abordagens emergentes, o universo dos media tangíveis, articulando a perspectiva do design da tecnologia orientada para a Human-Computer Interation (HCI), com a dimensão social, cultural e estética no uso da tecnologia. Os media tangíveis, ao contrário do que sucede com os conteúdos digitais convencionais, têm espessura e expressão física e, porque são dotados de um corpo que habita o espaço das disposições físicas, estão sujeitos à acção do mundo cultural e das práticas sociais que regem os demais objectos físicos que podemos encontrar no nosso quotidiano. Esta nova relação com a tecnologia digital obrigará as disciplinas que se encontram mais próximas do desenvolvimento tecnológico, tais como o Design de Interacção e a HCI, a abrirem-se aos contributos e abordagens das ciências humanas. Admitindo que a natureza subjacente ao processo da adaptabilidade no ambiente doméstico altera o equilíbrio da relação entre o design e o uso da tecnologia, julgamos ser essencial o desenvolvimento de uma fenomenologia da interação. Por outro lado, a adaptabilidade dos media tangíveis apresenta um conjunto de dificuldades, não apenas de ordem técnica, mas também de natureza conceptual, que têm dificultado o desenvolvimento e a implementação no terreno de tecnologias personalizáveis. Um dos objectivos da presente tese consiste em investigar um quadro conceptual capaz de enquadrar o fenómeno da adaptabilidade dos media tangíveis, e desenvolver uma tecnologia que possa servir de objecto a um estudo empírico com base numa abordagem etnográfica.

Serviço de referência digital: uma análise apoiada em agentes de interface

Pós-graduação em Ciência da Informação - FFC

Detecção de potenciais corticais antecipatórios em sinais de eletroencefalografia (EEG) durante a condução de carros

O reconhecimento da intenção do condutor a partir de sinais de eletroencefalografia (EEG) pode ser útil no desenvolvimento de interfaces cérebro computador (BCI) para serem usadas em sinergia com veículos inteligentes. Isso pode ser benéfico para melhorar a qualidade de interação entre o motorista e o carro, por exemplo, fornecendo uma resposta do carro inteligente alinhada com a intenção do motorista. Neste estudo, considera-se a antecipação como sendo o estado cognitivo que leva a ações especificas durante a condução de um automóvel. Portanto, propomos investigar a presença de padrões antecipatórios em sinais EEG durante a condução de veículos para determinar duas ações especifícas (1) virar à esquerda e (2) virar à direita, alguns milissegundos antes que tais ações aconteçam. Um protocolo experimental foi proposto para gravar sinais EEG de 5 indivíduos enquanto eles operam um simulador de realidade virtual não invasiva - que foi projetado para tal experimento - que simula a condução de um carro virtual. O protocolo experimental é uma variante do paradigma da variação negativa contingente (CNV) com condições Go e No-go no sistema de condução de realidade virtual. Os resultados apresentados neste estudo indicam a presença de padrões antecipatórios em potenciais corticais lentos observados no domínio do tempo (medias dos sinais EEG) e da frequência (Power Spectra e coerência de fase). Isso abre um leque de possibilidades no desenvolvimento de sistemas BCI - baseados em sinais antecipatórios - que conectem o motorista ao veiculo inteligente favorecendo uma tomada de decisão que analise as intenções dos condutores podendo eventualmente evitar acidentes durante a condução.

User interface de aplicações móveis para museus : atenção partilhada

With the emergence and growing supply of mobile apps for museums it becomes relevant to study the importance of all the design aspects of those apps in order to provide users/visitors with a better museum experience. One of these aspects is User Interface (UI) which may condition the quality of the application experience as well as the museum experience, serving the function of intermediary. Since interface design must combine usability with appearance (Schlatter e Levinson, 2013) the design must always appeal to the user, representing also a potential source of distraction. Hence the concern of this dissertation is to understand how we can distribute the user's attention in a balanced way, between the application and the exhibition via the User Interface design. For better understanding of the issue – sharing the attention between the physical experience and the application - questions are addressed as: what represents a distraction during a visit to a museum and what comprises the attention process. Thus, it was possible to find some good and bad practice to design a good mobile UI which suits the visual criteria and does not require too much visitor’s attention, serving as a complement to the visit

Análise de sinais cerebrais utilizando árvores de decisão

Este trabalho propõe um estudo de sinais cerebrais aplicados em sistemas BCI (Brain-Computer Interface - Interfaces Cérebro Computador), através do uso de Árvores de Decisão e da análise dessas árvores com base nas Neurociências. Para realizar o tratamento dos dados são necessárias 5 fases: aquisição de dados, pré-processamento, extração de características, classificação e validação. Neste trabalho, todas as fases são contempladas. Contudo, enfatiza-se as fases de classificação e de validação. Na classificação utiliza-se a técnica de Inteligência Artificial denominada Árvores de Decisão. Essa técnica é reconhecida na literatura como uma das formas mais simples e bem sucedidas de algoritmos de aprendizagem. Já a fase de validação é realizada nos estudos baseados na Neurociência, que é um conjunto das disciplinas que estudam o sistema nervoso, sua estrutura, seu desenvolvimento, funcionamento, evolução, relação com o comportamento e a mente, e também suas alterações. Os resultados obtidos neste trabalho são promissores, mesmo sendo iniciais, visto que podem melhor explicar, com a utilização de uma forma automática, alguns processos cerebrais.

Adquisición y análisis de señales cerebrales utilizando el dispositivo MindWave

La actividad cerebral puede ser monitoreada mediante la electroencefalografía y utilizada como un indicador bioeléctrico. Este articulo muestra como un dispositivo de bajo costo y fácil acceso puede utilizarse para el desarrollo de aplicaciones basadas en interfaces cerebro-computador (BCI). Los resultados obtenidos muestran que el dispositivo MindWave puede efectivamente utilizarse para la adquisición de señales relacionadas a la actividad cerebral en diversas actividades cerebrales bajo la influencia de diversos estímulos. Se propone además el uso de la transformada Wavelet para el acondicionamiento de las señales EEG con el objetivo de utilizar algoritmos de inteligencia artificial y técnicas de reconocimiento de patrones para distinguir respuestas cerebrales.

Desenvolvimento de interfaces gráficas para estatística Bayesiana aplicada à comparação mista de tratamentos

A partir dos avanços obtidos pela industria farmacêutica surgiram diversos medicamentos para o combate de enfermidades. Esses medicamentos possuem efeito tópico similar porém com suaves modificações em sua estrutura bioquímica, com isso a concorrência entre as industrias farmacêuticas se torna cada vez mais acirrada. Como forma de comparar a efetividade desses medicamentos, surgem diversas metodologias, com o objetivo de encontrar qual seria o melhor medicamento para uma dada situação. Uma das metodologias estudadas é a comparação mista de tratamentos, cujo objetivo é encontrar a efetividade de determinadas drogas em estudos e/ou ensaios clínicos que abordem, mesmo que de maneira indireta, os medicamentos estudados. A utilização dessa metodologia é demasiadamente complexa pois requer conhecimento de linguagens de programação em ambientes estatísticos além do domínio sobre as metodologias aplicadas a essa técnica. O objetivo principal desse estudo é a criação de uma interface gráfica que facilite a utilização do MTC para usuários que não possuam conhecimento em linguagens de programação, que seja de código aberto e multiplataforma. A expectativa é que, com essa interface, a utilização de técnicas mais abrangentes e avançadas seja facilitada, além disso, venha tornar o ensinamento sobre o tema mais facilitado para pessoas que ainda não conhecem o método

Os sistemas de recompensa nas interfaces contemporâneas de comunicação

Na atualidade observa-se vastos estudos sobre os processos na área do Design acerca de como projetar experiências e prototipar interações entre pessoas e sistemas, e mesmo entre pessoas por intermédio de sistemas. Enquanto todo tipo de produto produz uma experiência de uso, com a evolução da interatividade as relações estabelecidas entre os usuários e os produtos tornaram-se mais complexas e modificaram-se ao longo dos anos. A abordagem teórica destinada a tratar essas questões também expandiu e diversificou-se simultaneamente. A partir de um estudo sobre os processos interativos e o campo teórico relacionado, foi possível identificar um fenômeno relativamente recente em interfaces nas quais pode ser verificado um alto nível de interação, a saber: os sistemas de recompensa. Cabe salientar que este termo foi emprestado da Neurociência, aonde é utilizado para descrever o circuito responsável pelo gerenciamento do comportamento através da indução de prazer e dor. Portanto, o autor desta dissertação propõe uma acepção do termo no âmbito do design de componentes interativos para designar o artifício, que muitas interfaces atuais incorporaram, de conceder aos usuários a possibilidade de apreciarem, ou não, determinado conteúdo em rede. Assim, pode-se compreender que o emprego do termo aqui é metafórico. Neste processo os usuários podem fornecer outros tipos de feedback ao sistema, como por exemplo um comentário, ou compartilhamento, estimulando assim uma série de desdobramentos interativos e repercussões para a experiência de uso do produto. Este trabalho propõe uma investigação qualitativa sobre as interações concernentes aos sistemas de recompensa, abordando tanto questões objetivas funcionais dos sistemas, quanto questões referentes ao feedback dos usuários. O Facebook será amplamente analisado, por ter sido uma interface pioneira na manipulação dos sistemas de recompensa, na qual estes componentes alcançaram um alto nível de desenvolvimento até este momento. A justificativa para esta pesquisa se deve a dois fatores particularmente relevantes: primeiro, a ausência de conteúdo significativo na literatura relacionada atual. Em segundo lugar, a notável expansão dos sistemas criados com esta finalidade, conforme será demonstrado no estudo. O objetivo deste projeto é compreender de que forma o design dos sistemas de recompensa influenciam o fluxo de interações e o comportamento dos usuários atualmente. Para tanto, esta pesquisa procura verificar como determinados aspectos teóricos do design - dedicados à compreensão da dinâmica de processos interativos - se aplicam a experiências reais de interação no mundo contemporâneo. Por exemplo, diversos modelos e frameworks nas áreas de HCI (Interação Humano-Computador), UX (experiência do usuário), e design de experiências destacam conceitos condizentes com aspectos identificados nos sistemas de recompensa que por sua vez encontram-se em processo de desenvolvimento, guiados por tendências comerciais de uma forma quase que intuitiva, no sentido de que pouca atenção tem sido dada na literatura sobre as bases neuronais que fazem este processo funcionar. Desta forma, pretende-se fornecer subsídios para uma melhor compreensão do impacto que os sistemas de recompensa analisados nesta dissertação desempenham sobre a experiência de uso entre consumidores e produtos delineados dentro deste paradigma

Os sistemas de recompensa nas interfaces contemporâneas de comunicação

Na atualidade observa-se vastos estudos sobre os processos na área do Design acerca de como projetar experiências e prototipar interações entre pessoas e sistemas, e mesmo entre pessoas por intermédio de sistemas. Enquanto todo tipo de produto produz uma experiência de uso, com a evolução da interatividade as relações estabelecidas entre os usuários e os produtos tornaram-se mais complexas e modificaram-se ao longo dos anos. A abordagem teórica destinada a tratar essas questões também expandiu e diversificou-se simultaneamente. A partir de um estudo sobre os processos interativos e o campo teórico relacionado, foi possível identificar um fenômeno relativamente recente em interfaces nas quais pode ser verificado um alto nível de interação, a saber: os sistemas de recompensa. Cabe salientar que este termo foi emprestado da Neurociência, aonde é utilizado para descrever o circuito responsável pelo gerenciamento do comportamento através da indução de prazer e dor. Portanto, o autor desta dissertação propõe uma acepção do termo no âmbito do design de componentes interativos para designar o artifício, que muitas interfaces atuais incorporaram, de conceder aos usuários a possibilidade de apreciarem, ou não, determinado conteúdo em rede. Assim, pode-se compreender que o emprego do termo aqui é metafórico. Neste processo os usuários podem fornecer outros tipos de feedback ao sistema, como por exemplo um comentário, ou compartilhamento, estimulando assim uma série de desdobramentos interativos e repercussões para a experiência de uso do produto. Este trabalho propõe uma investigação qualitativa sobre as interações concernentes aos sistemas de recompensa, abordando tanto questões objetivas funcionais dos sistemas, quanto questões referentes ao feedback dos usuários. O Facebook será amplamente analisado, por ter sido uma interface pioneira na manipulação dos sistemas de recompensa, na qual estes componentes alcançaram um alto nível de desenvolvimento até este momento. A justificativa para esta pesquisa se deve a dois fatores particularmente relevantes: primeiro, a ausência de conteúdo significativo na literatura relacionada atual. Em segundo lugar, a notável expansão dos sistemas criados com esta finalidade, conforme será demonstrado no estudo. O objetivo deste projeto é compreender de que forma o design dos sistemas de recompensa influenciam o fluxo de interações e o comportamento dos usuários atualmente. Para tanto, esta pesquisa procura verificar como determinados aspectos teóricos do design - dedicados à compreensão da dinâmica de processos interativos - se aplicam a experiências reais de interação no mundo contemporâneo. Por exemplo, diversos modelos e frameworks nas áreas de HCI (Interação Humano-Computador), UX (experiência do usuário), e design de experiências destacam conceitos condizentes com aspectos identificados nos sistemas de recompensa que por sua vez encontram-se em processo de desenvolvimento, guiados por tendências comerciais de uma forma quase que intuitiva, no sentido de que pouca atenção tem sido dada na literatura sobre as bases neuronais que fazem este processo funcionar. Desta forma, pretende-se fornecer subsídios para uma melhor compreensão do impacto que os sistemas de recompensa analisados nesta dissertação desempenham sobre a experiência de uso entre consumidores e produtos delineados dentro deste paradigma.

Introdução à interação humano-computador

Iniciada apresentando o contexto da área de nteração Humano Computador (IHC). O histórico da área é dividido em fases, sendo que a primeira fase é definida pela pouca interface, ou seja, grandes máquinas em que a interação com o usuário era mínima; a segunda fase é caracterizada pelos prompts de comando; a terceira fase é composta pela interação com janelas, interfaces, menus e ponteiros do mouse; a quarta fase compões os movimentos de realidade virtual, interfaces tangíveis, computação usável (wearable computing). A IHC é uma área multidisciplinar visto que deve trabalhar tanto com aspectos relacionados à máquina quanto ao ser humano

Geração automática de interfaces com o utilizador: uma abordagem baseada em MDA para a plataforma PHP

Os modelos e as técnicas de modelação são, hoje em dia, fundamentais na engenharia de software, devido à complexidade e sofisticação dos sistemas de informação actuais.A linguagem Unified Modeling Language (UML) [OMG, 2005a] [OMG, 2005b] tornou-se uma norma para modelação, na engenharia de software e em outras áreas e domínios, mas é reconhecida a sua falta de suporte para a modelação da interactividade e da interface com o utilizador [Nunes and Falcão e Cunha, 2000].Neste trabalho, é explorada a ligação entre as áreas de engenharia de software e de interacção humano-computador, tendo, para isso, sido escolhido o processo de desenvolvimento Wisdom [Nunes and Falcão e Cunha, 2000] [Nunes, 2001]. O método Wisdom é conduzido por casos de utilização essenciais e pelo princípio da prototipificação evolutiva, focando-se no desenho das interfaces com o utilizador através da estrutura da apresentação, com a notação Protótipos Abstractos Canónicos (PAC) [Constantine and Lockwood, 1999] [Constantine, 2003], e do comportamento da interacção com a notação ConcurTaskTrees (CTT) [Paternò, 1999] [Mori, Paternò, et al., 2004] em UML.É proposto, também, neste trabalho um novo passo no processo Wisdom, sendo definido um modelo específico, construído segundo os requisitos da recomendação Model Driven Architecture (MDA) [Soley and OMG, 2000] [OMG, 2003] elaborada pela organização Object Managent Group (OMG). Este modelo específico será o intermediário entre o modelo de desenho e a implementação da interface final com o utilizador. Esta proposta alinha o método Wisdom com a recomendação MDA, tornando possível que sejam gerados, de forma automática, protótipos funcionais de interfaces com o utilizador a partir dos modelos conceptuais de análise e desenho.Foi utilizada a ferramenta de modelação e de metamodelação MetaSketch [Nóbrega, Nunes, et al., 2006] para a definição e manipulação dos modelos e elementos propostos. Foram criadas as aplicações Model2Model e Model2Code para suportar as transformações entre modelos e a geração de código a partir destes. Para a plataforma de implementação foi escolhida a framework Hydra, desenvolvida na linguagem PHP [PHP, 2006], que foi adaptada com alguns conceitos de modo a suportar a abordagem defendida neste trabalho.

Avaliação da Usabilidade de Interfaces Web segundo Critérios Ergonômicos de Bastien e Scapin: Pesquisa com os Ambientes Virtuais de Educação à Distância Aulanet, E-Proinfo e Teleduc

Este trabalho tem dois objetivos: avaliar a usabilidade de três interfaces de ambientes virtuais de educação à distância através de duas técnicas avaliativas e identificar os fatores influenciadores da percepção de usabilidade dos ambientes avaliados. Os sistemas de educação à distância escolhidos foram o AulaNet, o E-Proinfo e o Teleduc, por serem desenvolvidos no Brasil e terem distribuição gratuita. A avaliação da usabilidade foi realizada através de duas técnicas documentadas na literatura. A primeira técnica de avaliação, do tipo preditiva ou diagnóstica, foi realizada pelo autor e um concluinte do curso de Sistemas de Informação do Centro Federal de Educação Tecnológica do estado do Piauí (CEFET-PI), mediante a observação de um checklist denominado Ergolist. A segunda avaliação, do tipo prospectivo, foi efetivada com o usuário sendo o próprio avaliador das interfaces, através de um questionário. A amostra foi composta de 15 professores e 15 alunos do CEFET-PI. Os resultados colhidos foram analisados a partir da estatística descritiva e testes de chi-quadrado. Os resultados mostraram que os ambientes apresentarem problemas de adaptabilidade, pois não possuem flexibilidade e nem levam em consideração a experiência do usuário. Na análise inferencial, foi constatado que o tempo de uso da Internet não afetou significativamente sua avaliação da usabilidade dos três ambientes, assim como na maior parte das variáveis de usabilidade não foram influenciadas pelo tipo de usuário , sexo e escolaridade . Por outro lado, em vários dos critérios ergonômicos avaliados, as variáveis de sistema tipo de ambiente e experiência com computador e a variável demográfica faixa etária afetaram a percepção de usabilidade dos ambientes virtuais de educação à distância