Contributions to improve human-computer interaction using machine learning

181 p. (eng.) 189 p. (eus.)This PhD thesis contributes on designing and applying data mining techniques targeting the improvement of Human Computer Interaction (HCI) in different contexts. The main objectives of the thesis are to design systems based on data mining methods for modelling behaviour on interaction and use data. Moreover, having to work often in unsupervised learning contexts has lead to contribute methodologically to clustering validation regardless of the context; an unsolved problem in machine learning. Cluster Validity Indexes (CVIs) partially solve this problem by providing a quality score of the partitions, but none of them has proven to robustly face the broad range of conditions. In this regard, in the first contribution several CVI decision fusion (voting) approaches are proposed, showing that they are promising strategies for clustering validation.In the Human-Computer Interaction context, the contributions are structured in three different areas. The accessibility area is analysed in the first one where an efficient system to automatically detect navigation problems of users, with and without disabilities, is presented. The next contribution is focused on the medical informatics and it analyses the interaction in a medical dashboard used to support the decision-making of clinicians (SMASH). On the one hand, connections between visual and interaction behaviours on SMASH are studied. On the other hand, based on the interaction behaviours observed in SMASH, two main cohorts of users are automatically detected and characterised: primary (pharmacists) vs secondary (non-pharmacists).Finally, two contributions on the e-Services area are made, focusing on their interaction and use respectively. In the first one, potential students aiming to enrol the University of the Basque Country (UPV/EHU) are satisfactorily modelled based on the interactive behaviours they showed in the web of this university. The second one, empirically analyses and characterises the use of e-Government services in different European countries based on survey data provided by EurostatDoktorego-tesi honek, hainbat testuingurutan, Pertsona-Konputagailu Elkarrekintzaren (PKE) hobekuntzarako datuen meatzaritzako teknikak diseinatzen eta aplikatzen laguntzen du. Tesiaren helburu nagusiak datu-meatzaritzako metodoetan oinarritutako sistemak diseinatzea da, elkarrekintza- eta erabilera-datuen portaera modelatzeko. Gainera, gainbegiratu gabeko ikasketa-testuinguruekin sarritan lan egin behar izanak, datuen testuinguru guztiei zuzendutako clusteringa baliozkotzeari buruzko ekarpen metodologikoa egitera bultzatu gaitu. Kluster baliozkotze indizeek (CVI) partizioen kalitate-neurri bat ematen duten heinean, arazo hau partzialki ebazten dute, baina horietako batek ere ez du erakutsi egoeren espektro handiari aurre egiteko gaitasuna. Ildo honetatik, lehen kontribuzioan CVIen arteko erabaki-fusioen (bozketa) hainbat sistema proposatzen ditugu, eta klusteringa baliozkotzeko estrategia eraginkorrak direla erakusten dugu.Pertsona-Konputagailu Elkarrekintzaren testuinguruan, ekarpenak hiru arlotan egituratuta daude. Irisgarritasun arloa lehenengo kontribuzioan aztertzen da, sistema eraginkor bat aurkeztuz, desgaitasuna duten eta desgaitasuna ez duten erabiltzaileen nabigazio-arazoak automatikoki detektatzen dituena.Hurrengo ekarpena informatika-medikoan zentratzen da eta medikuei erabakiak hartzeko jardueretan laguntzeko erabiltzen den osasun-arbela mediko baten (SMASH) elkarrekintza aztertzen du. Batetik, SMASH arbelean portaera bisualen eta interaktiboen arteko loturak aztertzen dira. Bestalde, SMASH arbelean antzemandako portaera interaktiboen arabera, bi erabiltzaile talde nagusi detektatu eta ezaugarritu dira: lehen mailakoak (farmazialariak) eta bigarren mailakoak (ez farmazialariak).Azkenik, bi kontribuzio egiten dira zerbitzu elektronikoen (e-Zerbitzuen) arloan, elkarrekintza eta erabileran oinarrituz, hurrenez hurren. Lehenengoan, Euskal Herriko Unibertsitatean (UPV/EHU) izena eman nahi duten ikasle potentzialak modu eraginkorrean modelatu dira unibertsitate honen webgunean erakutsitako jokabide interaktiboen arabera. Bigarrenean, gobernuko e-Zerbitzuen erabilera aztertu da Europako hainbat herrialdetan, Eurostatek emandako inkesta-datuetan oinarrituzEsta tesis doctoral contribuye al diseño y la aplicación de técnicas de minería de datos dirigidas a la mejora de la Interacción Persona-Computadora (IPC) en diferentes contextos. Los objetivos principales de la tesis son diseñar sistemas basados en métodos de minería de datos para modelar el comportamiento en datos de interacción y uso. Además, como los contextos de aprendizaje no supervisado han sido una constante en nuestro trabajo, hemos contribuido metodológicamente a la validación de clustering independientemente del contexto de los datos; problema no resuelto en el aprendizaje automático. Los índices de validación de cluster (CVI) resuelven parcialmente este problema al proporcionar un valor cuantitativo de calidad de las particiones, pero ninguno de ellos ha demostrado poder enfrentarse de manera robusta en una amplia gama de condiciones. En este sentido, en la primera contribución se proponen varios sistemas de fusión de decisiones (votaciones) entre CVIs, demostrando que son estrategias prometedoras para la validación de cluster.En el contexto de Interacción-Persona Computador, las contribuciones están estructuradas en tres áreas diferentes. En la primera de ellas se analiza el área de accesibilidad, presentando un sistema eficiente para detectar automáticamente los problemas de navegación de los usuarios, con y sin discapacidad.La siguiente contribución se centra en la informática médica y analiza la interacción en una pizarra médica web (SMASH) utilizada para asistir en la toma de decisiones de los médicos. Por un lado, se estudian las conexiones entre los comportamientos visuales y de interacción en SMASH. Por otro lado, en base a los comportamientos de interacción observados en SMASH, se detectan y caracterizan automáticamente dos grupos principales de usuarios: primario (farmacéuticos) y secundario (no farmacéuticos).Finalmente, se realizan dos contribuciones en el área de servicios electrónicos, centrándose en su interacción y uso, respectivamente. En la primera, se modelan satisfactoriamente los estudiantes que potencialmente desean matricularse en la Universidad del País Vasco (UPV / EHU), en función de los comportamientos interactivos que muestran en la web de esta universidad. La segunda contribución, analiza empíricamente y caracteriza el uso de los servicios de gobierno electrónico en diferentes países europeos en base a datos de encuestas proporcionados por Eurostat