Mobile informasjonssystemer, Smart-Its og Sansende system - Hva har de til felles?

TDT49-MOBILE INFORMASJONSYSSTEMER 1 Mobile informasjonssystemer, Smart-Its og Sansende system - Hva har de til felles? Anne Harnæs Sivesind Desember 2014 Sammendrag Teknologien er i kontinuerlig utvikling, og stadig nye produkter og programmer kommer på markedet. I en jungel full av teknologiske muligheter kan det være vanskelig å forstå hvordan alt fungerer, kommuniserer og i hvilken grad det er nyttig til eget bruk. Denne artikkelen legger frem tre artikler som tar for seg dette temaet, før den analyserer og ser på likhetstrekk artiklene i mellom. Mot slutten er det en diskusjon rundt flere likheter og ulikheter, før det til slutt oppsummeres i en konklusjon. Nkkelord Menneske-maskin-interaksjon; handling; mobile informasjonssystem; sansende system; Smart-Its; I. INTRODUKSJON Teknologi er ikke bare noe som omgir oss, men det opptar oss hver eneste dag. I dag er det et kontinuerlig samspill mellom menneske og teknologi, der normer og moraler knyttet til hverdagsbruk står sentralt[4]. Vi lever i et samfunn der man forventer å kunne kommunisere med omverdenen uavhengig av tid og sted. Dagens samfunn kan sees på som en sosioteknologisk konstruksjon[5], der det til stadighet lanseres ny teknologi hvor forbedret kommunikasjon menneske-menneske såvel som menneske-maskin står i fokus. Vi ønsker å forbedre kommunikasjonen slik at gjennomføring av bestemte handlinger skal gå så enkelt,glatt og effektivt som mulig. God kommunikasjon gir brukere tillit til at handlinger kan gjennomføres på en tilfredsstillende måte, noe som igjen fører til økt samspill mellom menneske og teknologi. II. LITTERATURSTUDIE A. Bellotti et al. Making Sense of Sensing Systems: Five Questions for Designers and Researchers I kjølvannet av det stadig økende fokuset på allestedsnærværende databehandling, kommer flere nye utfordringer og spørsmål. Bellotti et al. [1] tar for seg det de kaller et sansende system, og hvordan man skal kunne implementere, og dra nytte av, et slikt systempå en god og brukervennlige måte. Artikkelen tar opp dette med sjangre i tilknytning til interaksjon, og definerer det som et sett av designprinsipp som forhåndsdefinerer brukerens tolkning og som i mange tilfeller baserer seg på en brukers kognitive kunnskap. Et eksempel på interaksjonssjangeren er brukergrensesnitt, stemmestyring og fjernkontroll. Designet blir også gjort lettere ved at visse ting er for mange brukere intuitive og allerede inkorporert i hverdagen; grønt betyr OK, blinkende cursor viser hvor på siden teksten vil komme eller at blå tekst med strek under indikerer at her finnes en lenke. Bellotti et al. ønsker å føre mye av fokuset vekk fra det kognitive og over til det kommunikative. Hvordan kan man gjenskape den naturlige menneske-menneske kommunikasjonen på best mulig måte i et system? Norman et al. presenterte i 1990 en syvstegs-modell med fokus på systeminteraksjon[6], og med inspirasjon fra denne presenterer Bellotti et al. sine fem hovedutfordringer med et velfungerende sansende system: Adressering: Hvordan kontakter brukeren systemet? I et vanlig brukergrensesnitt kontaktes systemet ofte ved hjelp av et museklikk eller trykk på en tast eller knapp, men utfordringen med et sansende system er at dette skal skje automatisk. En løsning kan være å benytte seg av sensorer, RFID, infrarød stråling eller stemmegjenkjenning. Oppmerksomhet: Hvordan vet brukeren av sys-

TDT49-MOBILE INFORMASJONSYSSTEMER 2 temet er kontaktet? I et vanlig brukergrensesnitt er blinkende cursor eller bytte av farge et vanlig virkemiddel. Et sansende system må i større grad benytte seg av direkte tilbakemelding, men det vil fortsatt være utfordringer knyttet til det å få brukerens oppmerksomhet. Et allestedsnærværende system vil i de fleste tilfeller alltid være på, men etiske spørsmål knyttet til for eksempel sporing og personsikkerhet vil da seile opp som nye utfordringer. Handling: Hvordan fortelle systemet hvilken handling som skal utføres? I et vanlig brukergrensesnitt er dette representert ved blant annet menyvalg og ikoner. Et sansende system må ha fokus på hvordan brukeren på en enkel måte kan velge rett handling, og unngå å velge uønsket handling. Bevegelsesensorer og stemmestyring kan løse disse problemene. Tilbakemelding: Hvordan vet man at handlingen er registrert? I et vanlig brukergrensesnitt har man for eksempel en linje som indikerer fremdrift eller utheving av valgt ikon. Et sansende system må kunne gi presis tilbakemelding og dette kan skje ved hjelp av virtuelle objekter basert på enten grafikk eller lyd. Feilmelding: Hvordan gi brukeren beskjed dersom noe går feil? I et vanlig brukergrensesnitt får man opp en dialogboks med feilmelding eller mulighet til å angre handlingen. Et sansende system må ha de samme mulighetene, men dette er foreløpig et felt der det gjenstår mye forskning og foreløpig er det kun stemmestyring som er testet i noe særlig grad. B. Gellersen et al. Physical Prototyping with Smart-Its Gellersen et al. tar i artikkelen Physical Prototyping with Smart-Its [2] for seg hvordan et nytt syn på kombinasjonen mellom hardware og software kan skape nye muligheter, bedre løsninger og ny kunnskap for både forskere og utviklere. Mens tradisjonelle datasystem ser på software som en variabel og hardware som en konstant, ønsker forfatterne å fokusere på begge som variabler av ulik grad. Allestedsnærværende databehandling fokuserer på det å gjøre teknologien til en naturlig del av hverdagen, ofte ved å ta fysiske objekt assosiert med noe helt annet og kombinerer dette med ny software. Man kan for eksempel ta fjernkontrollen til tven og la den styre noe helt annet. Problemer som kan oppstå med dette, er at man utfordrer kjennskapen og brukermønsteret som allerede har utviklet seg over lenger tid. Gellersen et al. ønsket derfor å skape en felles plattform for innebygde system og fysiske objekt, og de utviklet produktet Smart-its - hardware and software components that augment physical objects with embedded processing and interaction to address this need [2]. Smart-its er små enheter som integrerer både sansing, handling, prosessering og kommunikasjon. Designet gir mulighet for å koble til ulike sensorer, og kan på denne måten skreddersys til den enkeltes behov. Smart-Its kan kommunisere med andre enheter og har dermed muligheten til å inkorporeres som en del av et større system, og seg imellom kommuniserer Smart-Its via et trådløst nett med forholdsvis kort rekkevidde. Grunnideen til Smart-Its er at utviklere har tilgjengelig et kretskort og på dette kortet kan de koble sensorer og annet de måtte ønske. Ved hjelp av et enkelt grensesnitt kan enheten programmeres, enten på frihånd eller basert på ferdiglagde maler. C. Krogstie et al. Research areas and challenges for mobile information systems Tradisjonell datateknologi har de siste årene opplevd stadig mer fokus på mobil. Krogstie et al. ser i artikkelen Research areas and challenges for mobile information systems nærmere på hvilke utfordringer og muligheter det er knyttet til utviklingen av informasjonssystemer til mobil. Bruk av mobil er både romlig, temporal og kontekstuell[7]. Romlig refererer til det at brukere er i stadig bevegelse og har kontinuerlig tilgang til nett og informasjon på mobilen. Temporal knyttes til at bruken ofte er innenfor et tidsintervall. Kontekstuell er et bredere begrep og mobilbrukere er karakterisert ved hyppig skifte av kontekst. Et informasjonssystem kan benyttes i en personlig kontekst i form av å gi bruker informasjon om blant annet puls og vekt, men kan også brukes i en sosial kontekst som kilde til informasjon om venner, familie og naboer[3]. Krogstie et al. diskuterer også forskjellene mellom et informasjonssystem rettet mot mobilbruk og et tradisjonelt informasjonssystem. Ideen er den samme, men det kreves et litt annet tankesett når man utvikler for mobil. Skjermflaten er mindre og brukergruppen er mer sammensatt, noe som fører til at brukergrensesnittet må være enkelt og godt testet. Mobiltelefoner har mindre lagring- og prosesseringskapasitet som fører til at programmene

TDT49-MOBILE INFORMASJONSYSSTEMER 3 må kreve lite minne, være raske og kunne innhente informasjon på en effektiv måte. Krogstie et al. presenterer tre nivå innenfor forskning; konseptuelt nivå, logisk nivå og fysisk nivå. Det konseptuelle nivået evaluerer informasjonssystemet uavhengig av hvilke handlinger det er ment å gjennomføre, for eksempel ved å se hvordan ulike konsept blir oppfattet av aktuelle brukere. Logisk nivå er noe mer detaljert og det at visse handlinger skal gjennomføres blir tatt med i evalueringen. Her lages også overordnede datatabeller for blant annet å se hvilke data som må benyttes og relasjonen mellom disse. Det siste nivået er det fysiske og her evalueres blant annet implementering, indeksering og detaljer rundt databasen. III. ANALYSE Det finnes flere temaer som er sentrale i alle de tre nevnte artiklene, og jeg vil her gjøre rede for og diskutere flere av likhetstrekkene. Jeg har valgt å fokusere på to hovedtema; Handling og Menneskemaskin-interaksjon, før jeg summerer opp og ser på andre små likheter og ulikheter. A. Handling De fleste systemer har som mål å gjennomføre en eller flere handlinger. Et epost-program har som mål å sende og å motta epost. Mobilapplikasjonen TheHistoricalTourGuide[8] har som mål å presentere lokalhistoriske bilder av din nåværende plassering basert på et virtuelt kart på mobilen. En lampe med bevegelsesensor har som mål å skru seg på når det er bevegelse i rommet. Gellersen et al. søker i sin artikkel[2] etter hardware- og softwarekomponenter som sammen kan utføre handlinger på en enklere og mer effektiv måte enn idag. Ved bruk av sensorer vil Smart-Its kunne utføre handlinger knyttet til blant annet bevegelse, lyd eller temperatur og er på denne måten ikke dedikert til én bestemt handling. Her er det forskerne selv og fantasien som setter grensen for hvilke handlinger som skal utføres, The Smart- Its designs flexibility lets devlopers use Smart-Its for a variety of purposes [2]. Fellesnevneren for alle Smart-Its-systemer er at de skal bygges opp av samme hardware-komponenter, har software som kan variere fra enkel og presis til lang og komplisert og har mulighet til å kommunisere med andre system for mer sammensatte system. I likhet med [2] har også Krogstie et al. fokus på dette å uføre handlinger, dog i et noe videre perspektiv[3]. Forfatterne tar for seg mobile informasjonssystemer og i likhet med [2] er det heller ikke her én konkret handling som skal utføres, men mange ulike handlinger og kun kreativiteten setter en grense. The essence of m-commerce is to reach customers,[...] regardless of where they are located and to deliver the right information[...] at the right time [9]. Alle brukere utfører ulike handlinger til ulik tid og dette er en stor utfordring for de mobile informasjonssystemene. Felles for alle systemene er at de skal være lett tilgjengelige, kompatible med de fleste telefoner og være effektive både hva gjelder tid men også minne. I artikkel [2] og [3] er det brukeren som aktivt initierer en handling, men i artikkelen til Bellotti et al.[1] tar de opp hvordan en handling kan skje med minst mulig interaksjon mellom bruker og maskin. De ser nærmere på sansende system, system der handlingen skal skje mest mulig automatisk. Likhetstrekkene til de to forrige artiklene er allikevel mange, det er heller ikke her én konkret handling det fokuseres på. Sansende system kan være sammensatt. Handlinger kan igangsettes ved hjelp av sensorer som oppfatter bevegelse, lyd eller temperatur, men også basert på tracking for eksempel med GPS1[1]. Felles for alle handlinger utført av et sansende system er at de skal gjennomføres sømløst og med så lite fysisk interaksjon som mulig. B. Menneske-maskin-interaksjon At kommunikasjonen fungerer mellom systemet og brukeren er helt avgjørende for at et system skal kvalifiseres som vellykket. Menneske-maskininteraksjon defineres som studien om hvordan mennesker kommuniserer med maskiner og i hvilken grad maskiner er, eller ikke er, utviklet for en suksessfull interaksjon med mennesker[10]. Smart-Its har høyt fokus på kommunikasjonen menneske-maskin. Developers can tailor Smart-Its to support different means of communication [2],

TDT49-MOBILE INFORMASJONSYSSTEMER 4 enten dette er mellom maskiner ved hjelp av hovedsakelig trådløse signaler og ledninger, eller det er mellom menneske og maskin ved hjelp av sensorer eller fysisk kontakt. Koden skrevet av utvikleren er kommunikasjonens kjerne, og det er der beskjeder overføres til konkrete handlinger. Gellersen et al. har mye fokus på brukervennlighet under utviklingen av Smart-Its, og det at brukeren ved hjelp av enkel software skal kunne kommunisere med hardwarekomponentene. Utfordringen, derimot, med Smart-Its er kommunikasjonsradiusen. En del av kommunikasjonen mellom komponentene er basert på ledninger, mens andre deler kommuniserer ved hjelp av trådløs kommunikasjon som har noe lengre rekkevidde, men også her er det begrensninger som gjør at menneske-maskin interaksjonen er forholdsvis lokal. For et sansende system slik Bellotti et al. beskriver [1] er menneske-maskin-interaksjonen selve kjernen. Disse systemene skal fungere på en sømløs måte, og henter inspirasjon fra den mellommenneskelige interaksjonen. Som mennesker har vi både verbal og ikke-verbal kommunikasjon, og aller viktigst er ofte den ikke-verbale med kroppsspråket i spissen[11]. Bellotti et al. legger dette til grunn i forskningen på hvordan et sansende system kan interagere med brukere på en bedre måte. Mennesker imellom inviterer et vink til en samtale, mens et festet blikk i bakken indikerer det motsatte. Som beskrevet i litteraturstudiet er det ulike utfordringer knyttet til det å ha en så menneskelig interaksjon som mulig, og særlig er det utfordringer knyttet til det å opprette kontakt og å igangsette en gitt handling. Greenberg et al. [12] legger frem en teori om proxemic interactions; Area of study that identifies the culturally dependent ways in which people use interpersonal distance to understand and mediate their interactions with other people [13]. De presenterer fem dimensjoner av hvordan et system kan sanse at noen er i nærheten; distanse, retningsorientering, bevegelse, identifisering og lokasjon. I likhet med Gellersen et al.[2] er brukerinteraksjonen i fokus, men forskjellen ligger i det at her skal den skje med minst mulig påvirkning fra brukeren og være så nærme menneske-menneske interaksjon som mulig, mens i [2] er det brukeren som både bestemmer handlingen som skal gjennomføres og aktivt tar del i kommunikasjonen mellom menneske-maskin. Siste artikkel skrevet av Krogstie et al. er intet unntak hva gjelder fokus på menneske-maskininteraksjon, Mobile information systems often address a wider user group, which means user interfaces should feature prominently and early in the design process [3]. Mer enn noe annet er det viktig at et program tilpasset mobilbruk har en god og forståelig kommunikasjon ut til brukeren. I motsetning til Smart-Its [1] som i større grad tiltrekker seg en smalere gruppe brukere, når mobilapplikasjon ut til alle kjønn, aldre og kulturer. Det å være tilgjengelig til enhver tid og et hvert sted, er en utfordring vi ikke ser i like stor grad i [1] og [2]. Der er fokuset mer lokalt og ofte innenfor en gitt rekkevidde. Som bruker forventer vi at de ulike programmene vi har på en mobiltelefon fungerer, kan kommunisere uavhengig av tid og sted og ved innhenting av informasjon er det en selvfølge at dekning og mobiltrafikk er tilgjengelig. Som tidligere nevnt er også her brukervennligheten en viktig del av interaksjonen mellom menneske og maskin, og med lite skjermareal og mange ulike brukergrupper er dette en av de største utfordringene for utviklerne. IV. DISKUSJON Artiklene har høyt fokus på det å utføre handlinger samt det å ha en god menneske-maskininteraksjon, men fundamentet det bygges på er ønsket om en digitalisering av hverdagen. Det er ikke nødvendigvis behov for mer teknologi, men at den teknologien vi har i større grad skal inkorporeres som en naturlig del av hverdagen vår [14]. Denne tanken ligger til grunn for mye forskning, og her er intet unntak. De sansende systemene har som mål å fungere optimalt til enhver tid og på en slik måte at vi som brukere ideelt sett ikke merker at det er der. Smart-Its er mer synlig, men har også som mål, ved hjelp av blant annet ulike sensorer, å kunne skape ny teknologi som gjør hverdagen vår enklere. Mobilteknologi er fortsatt en relativt ny gren innenfor informasjonsteknologien, men brukere forventer stadig mer og som Krogstie et al. sier i

TDT49-MOBILE INFORMASJONSYSSTEMER 5 [3] blir den tradisjonelle informasjonsteknologien mer og mer mobil og allestedsnærværende. Likhetstrekkene er mange mellom de ulike artiklene, men det finnes også tydelige forskjeller. Mens [1] er opptatt av at systemet skal være mer eller mindre usynlig for brukerne, er Gellersen et al.[2] opptatt av det motsatte. Det er brukeren selv som skal bygge opp systemet fra bunn, både hva gjelder hardware og software. Krogstie et al.[3] er opptatt av at brukeren skal få bidra i utviklingsprosessen fortrinnsvis med fokus på brukergrensesnitt, og blir dermed en mellomting mellom Bellotti et al.[1] sitt ønske om usynlighet og Gellersen et al.[3] sitt mål om brukerinteraksjon fra idé til ferdig produkt. Et siste viktig spørsmål er; kan disse tre systemene nyttiggjøre seg av hverandre? Svaret er ja. Et sansende system med oppgave å skru på lyset ved bevegelse i rommet er helt avhengig av bevegelsessensorer og kommunikasjon mellom sensorer og lysbryter. Dette er en oppgave Smart-Its er designet for å løse, og som den løser på en meget god måte. Hva om det sansende systemet skal skru på varmeovner når brukeren er på vei hjem? Da kan et program på mobilen være nyttig, som for eksempel kan benytte GPS og sende signaler til varmeovnen om at nå er brukeren på vei hjem fra jobb. Idag finnes det trådløse system der du ved hjelp av en applikasjon på en tablet eller mobil kan styre ovner og lys i huset. Her er det helt avgjørende at kommunikasjonen mellom mobilen og sensorer fungerer optimalt. Et sansende system fungerer ikke alene og er som vi ser helt avhengig av hjelp fra både sensorer og signaler fra andre system. Verden er på mange måter blitt en teknologisk økosystem der systemer avhenger av hverandre, og der kun de beste systemene får bli med videre i digitaliseringsprosessen. V. KONKLUSJON Dette essayet har hatt hovedfokus på tre artikler; Making Sense of Sensing Systems: Five Questions for Designers and Researches[1], Physical Prototyping with Smart-Its[2] og Research areas and challenges for mobile information systems[3] og sett på likheter og ulikheter disse i mellom. Det er lett å se at teknologien er i stadig utvikling, stadig nye produkter kommer på markedet og det å ligge ett steg foran er viktig. Alle artiklene har fokus på allestedsnærværende system, teknologien skal bidra til en bedre hverdag og det skal gjøres så sømløst og enkelt som mulig. Det at teknologien oppfattes som praktisk, effektiv og problemfri er helt essensielt for at utviklingen skal gå i den retningen man ønsker og tilslutt bli en enda mer naturlig del av hverdagen. The most profound technologies are those that disappear. They weave themselves into the fabric of everyday life until they are indistinguishable from it [15]. REFERANSER [1] V. Bellotti, M. Back, W. K. Edwards, R. Grinter, A. Henderson, C. Lopes Making Sense of Sensing Systems: Five Questions for Designers and Researchers, Minneapolis, USA, 2002. [2] H. Gellersen, G. Kortuem, A. Schmidt, M. Beigl Physical Prototyping with Smart-Its,. Lancaster University,UK 2004. [3] J. Krogstie, K. Lyytinen, A.L. Opdahl, B. Pernici, K. Siau, K. Smolander Research areas and challenges for mobile information systems,, 2004. [4] K. Ask Spiller du riktig? Tid, moral og materialitet i domestiseringen av et online dataspill,. Norsk Medietidsskrift, Universitetsforlaget, 2011. [5] N. Levold, H. Spilker Kommunikasjonssamfunnet: Moral, praksis og digital teknologi,. Oslo, Universitetsforlaget, 2007. [6] D. D. Norman The Design of Everyday Things,. Doubleday:New York, New York, 1990. [7] M. Kakihara, C. Sørensen Mobility reconsidered: Topological aspects of interaction,. Universitetet i Bergen, 2001. [8] A-C. Haugstvedt, J. Krogstie Mobile Augmented Reality for Cultural Heritage: A Technology Acceptance Study,. NTNU, Trondheim, 2012. [9] K. Siau, Lim, Ee-P, Z. Shen Mobile commerce: promises, challenges, and research agenda,. Journal of Database Management, Vol. 12, No. 3, July-September, 2001. [10] M. Rose http://searchsoftwarequality.techtarget.com/definition/hcihuman-computer-interaction, 2005. [11] A. Pease, B. Pease The Definitive book of Body Language,. Bantam Dell, 2006. [12] S. Greenberg, N. Marquardt, T. Ballendat, R. Diaz-Marino, M. WangProxemic Interactions: The New Ubicomp?,. University of Calgary, Canada, 2011. [13] E. T. Hall The Hidden Dimension,. Doubleday, New York, 1966. [14] K. SørensenDomestication: The Enactment of Technology,. Maidenhead: Open University Press, 2006. [15] M. Weiser The Computer for the 21st Century,. Sci. Amer., 1991.