Wettbewerb von Aufgabenbearbeitung und Bedienaktivität in Mensch-Maschine-Systemen: Das Arbeitsgedächtnis setzt Grenzen

Kognitiv anspruchsvolle Aufgaben werden heute häufig an Bildschirmarbeitsplätzen von Rechnersystemen bearbeitet. Die bildgestützte Analyse und Diagnose ist eine Klasse solcher Aufgaben, die sowohl Perzeption als auch Kognition in hohem Maße fordert: z. B. die satellitengestützte Erdbeobachtung, die Gepäckkontrolle in Flughäfen, die industrielle Sichtprüfung oder die medizinische Röntgendiagnostik. Rechnersysteme unterstützen den Menschen bei der Lösung solcher Aufgaben, verlangen aber in der Regel zusätzliche Bedienaktivität, die im Wettbewerb mit der zu lösenden Aufgabe um perzeptive und kognitive Ressourcen des Menschen steht. Die geringe Länge der »Warteschlange Arbeitsgedächtnis« und deren rascher Speicherverfall [1] führen zu einem Lastabwurf, d. h. zu Wahrnehmungs- und Kognitionslücken [2]. Dieser Wettbewerb kann die Leistung des Menschen bei der Bearbeitung der Aufgabe so beeinträchtigen, dass die funktionale Unterstützungsleistung des Rechners sich nicht in einer entsprechenden Steigerung der Leistung des Mensch-Maschine-Systems niederschlägt, sie möglicherweise sogar mindert. Zur Optimierung der Mensch-Maschine-Schnittstelle durch Minimieren dieses Wettbewerbs werden zwei sich ergänzende Wege vorgeschlagen [3]: zum einen durch Integration von Assistenzfunktionen den Bedarf an Systembedienung und die Belastung des Arbeitsgedächtnisses durch die Aufgaben Für die Leistungssteigerung durch Assistenzintegration werden diejenigen Teilaufgaben bei der bildgestützten Analyse ermittelt, welche den Menschen kognitiv stark belasten. Dazu wird eine Methode zur quantitativen Aufgabenbeschreibung vorgestellt. Sie basiert auf UML (Unified Modeling Language), erweitert um Komponenten der HTA (Hierarchical Task Analysis) sowie einer Vorgehensweise zur Aufgabenstrukturierung. Die mit dieser Methode beschriebenen Aufgaben werden quantitativ analysiert, wobei u. a. die Anzahl der kognitiven Forderungen, die Anzahl der durchzuführenden Operationen sowie die Anzahl der Nutz- und Störfunktionen der Mensch-Maschine-Schnittstelle berücksichtigt werden. Im weiteren werden Assistenten identifiziert, welche unter Nutzung von Kontext sowie dem Wissen über die Aufgabe des Systemnutzers den Menschen bei der Bearbeitung stark fordernder Teilaufgaben entlasten. Der experimentelle Nachweis der Leistungssteigerung durch den Einsatz von Assistenz nach der hier aufgezeigten Methode wird beschrieben [4]. Für die Gestaltung der Mensch-Maschine-Schnittstelle werden zusätzlich fundamentale Bedienaufgaben bei der bildgestützten Analyse und Diagnose unter Berücksichtigung verschiedener Interaktionsmodalitäten nach dem Model Human Processor [1], modelliert. Daraus wird die jeweilige Belastung des Arbeitsgedächtnisses bestimmt. Integriert in die zu lösende Aufgabe wird gezeigt, bis zu welcher Grenze die Bedienaufgabe das Arbeitsgedächtnis belasten darf, bevor ein Abwurf von aufgabenrelevanten Gedächtnisinhalten erfolgt. Der experimentelle Nachweis, dass verschiedene Interaktionsmodalitäten unterschiedlichen Einfluss auf die Leistung bei der Analyse von Bildern haben, wird am Beispiel einfacher Suchaufgaben beschrieben und es werden Gestaltungsempfehlungen abgeleitet [5]. Die Übertragbarkeit der gewonnenen Erkenntnisse auf Aufgabenklassen außerhalb der bildgestützten Analyse und Diagnose sowie auf zukünftige Alternativen zum gängigen Bildschirmarbeitsplatz, wie sie sich aus der Entwicklung zur »Ambient Intelligence« ergeben, werden im Ausblick diskutiert. [1] S. Card, T. P. Moran, A. Newell. The Psychology of Human-Computer-Interaction. Hillsdale, N. J.: Erlbaum, 1983. [2] W. Schumacher. Bedienungsstrategien des Menschen bei konkurrierenden Forderungen in Mensch-Maschine-Systemen. Fortschritt-Berichte der VDI, Verein Deutscher Ingenieure VDI-Verlag GmbH Düsseldorf, Reihe 10 Nr. 11, ISSN 0341-1796, 1981. [3] B. Shneiderman, P. Maes: Direct Manipulation versus Interface Agents. Interactions, 4(6), pp. 42-61, 1997. [4] E. Peinsipp-Byma. Leistungserhöhung durch Assistenz in interaktiven Systemen zur bildgestützten Szenenanalyse. Dissertation in Arbeit. [5] J. Geisler. Leistung des Menschen am Bildschirmarbeitsplatz - zur Aufgabenkonkurrenz von Nutz- und Bedienaufgaben am Beispiel der interaktiven Bildauswertung. Dissertation in Arbeit.