Development of a concept for user interaction in a VR ‚smart environment‘ scenario while using a tablet PC

Durch ‚smart Environments‘, also intelligente Umgebungen, welche durch eine Vernetzung von Alltagsgegenständen den Menschen bei ihrer täglichen Arbeit helfen sollen, wurden Konzepte wie die des ‚smart Home‘ und ‚smart Office‘ entwickelt. Diese stellen Neuentwicklungen dar, die das alltägliche Leben des Menschen stark beeinflussen werden. Um diese Szenarien greifbar zu machen und sie auf Nutzerfreundlichkeit und Akzeptanz zu testen, werden sie in einer virtuellen Umgebung simuliert. Um die spätere Nutzerinteraktion realitätsnah abbilden zu können, muss dazu ein Interaktionskonzept entwickelt werden. Dieses wird im Rahmen dieser Bachelorarbeit realisiert. Das dafür zum Einsatz kommende Interaktionsgerät stellt hierbei ein handelsüblicher Tablet-PC mit Touchscreen dar. Dieser dient der Kommunikation des Menschen mit dem ihm umgebenden intelligenten System. Es werden Möglichkeiten aufgezeigt, welche die Interaktion intelligenter Geräte untereinander sowie zwischen System und Nutzer darstellen. Anwendungsbeispiele zur Umsetzung der virtuellen Umgebung sind aus den Bereichen ‚smart Home‘ und ‚smart Office‘ zu entwickeln. Dafür werden geeignete Interaktionen herausgefiltert, welche sinnvoll in der virtuellen Umgebung umzusetzen sind. Mit dieser Bachelorarbeit wird eine Grundlage geschaffen, welche die Umsetzung einer nutzerfreundlichen Benutzerschnittstelle ermöglicht, um zukünftige Neuentwicklungen im Bereich des ‚smart Environment‘ dem Menschen nahzubringen, so dass dieser es als selbstverständlich erfährt

Usability in mobile commerce : using the example of Amazons mobile web presence

Mobile Endgeräte wie Smartphones oder Tablet Computer gehören mittlerweile zum festen Bestandteil unseres alltäglichen Lebens. Die Möglichkeit, jederzeit und überall Informationen zu erhalten, Einkäufe zu tätigen und anschließend bezahlen zu können, führt zu einem regelrechten Boom des elektronischen Handels auf mobilen Endgeräten. Mit der Weiterentwicklung des mobilen Internets und der Digitalisierung des stationären Handels steigen auch die Anforderungen an mobile Webseiten. Im Bereich des Mobile Commerce gehört vor allem die Gebrauchstauglichkeit (engl. Usability) einer Webseite zu den wichtigsten Faktoren für Erfolg bzw. Misserfolg eines Online-Händlers. Ist die Bedienung zu umständlich oder die Webseite zu unübersichtlich, schrecken Nutzer schnell vom Kauf zurück und suchen nach einer Alternative. Diese Arbeit gibt einen Einblick in das Tema Usability im Mobile Commerce und versucht, Erkenntnisse zu derzeitigen Problemen im Umgang mit Webseiten auf mobilen Endgeräten zu gewinnen. Dazu wird der Online-Shop www.amazon.de in einer qualitativen Untersuchung einem Usability-Test auf mobilen Geräten unterzogen, um die mobile Webseite auf Gebrauchstauglichkeit zu prüfen. Anhand eines Pluralistic Walkthroughs mit mehreren Testpersonen sollen die Stärken und Schwächen des mobilen Webaufritts von Amazon aufgezeigt werden. Darüber hinaus gilt es herauszufinden, welche Faktoren zusammenspielen müssen, um eine mobile Webseite nutzerfreundlich zu gestalten. Die Forschungsergebnisse zeigen zwar, dass der Online-Shop von Amazon bereits benutzerfreundlich ist, aber durchaus an einigen Stellen noch Optimierungsbedarf besteht. Neben der Untersuchung der Usability-Kriterien Efektivität, Efzienz und Fehler brachte der Test auch nützliche Informationen über das Nutzerverhalten von Kunden in Online-Shops, was bei der Konzeption und Entwicklung von mobilen Webseiten zu berücksichtigen ist. Zusätzlich soll die Relevanz der Nutzererfahrung (engl. User Experience) als allgemeiner Erfolgsfaktor im Mobile Commerce in dieser Arbeit verdeutlicht werden. Abschließend werden anhand der gelieferten Untersuchungsergebnisse Empfehlungen zur Verbesserung der Gebrauchstauglichkeit mobiler Webseiten entwickelt

Collaborative Modeling of Business Processes on Co-Located TableTop Systems

Most current Business Process Management Systems (BPMS) refer to single users, working at a desktop PC individually. But especially, during the creation of process models, domain and modeling experts work together. Therefore, a collaborative BPMS offers possibilities to work in a team environment. The advantages of collaborative process modelling are improved quality and accuracy of process models. Thus, the user’s workload is reduced and the users learn from each other. This thesis presents Process-Touch, which is a collaborative BPMS, using a tabletop and additional tablets or smartphones to create process models collaboratively. Process-Touch offers an easy to use Natural User Interface (NUI), sketch-based input and the possibility to work with tablets or smartphones as a private interaction device. Users can create and edit parts of the process model on their tablets and smartphones and merge them on the tabletop using a tap gesture to transfer the process model from the mobile device to the tabletop. This thesis contributes a system for collaborative BPMS, general concepts and requirements and a prototypical implementation. Moreover, the concept is evaluated by experimental research, using the prototypical implementation. Hence, improvements of the gesture-set, interaction design and implementation are identified and discussed

Untersuchung zur Auswahl von Eingabeelementen für Großflächendisplays in Flugzeugcockpits

In dieser Arbeit wird die Bedienleistung von Touchscreen und Trackball für Eingaben auf einem Großflächendisplay für die Anwendung in hochagilen Flugzeugen untersucht. Zentraler Punkt der Untersuchung ist die Quantifizierung der Bedienleistung der betrachteten Eingabeelemente Touchscreen und Trackball für die im Flugzeugcockpit herrschende Aufgaben- und Belastungsstruktur. Die Interaktion mit dem Großflächendisplay wurde dabei durch Zeigeaufgaben abgebildet. Die variable Belastungssituation wurde durch verschiedenartige Zusatzaufgaben repräsentiert, die im Versuch simultan mit den Zeigeaufgaben bearbeitet werden mussten. Die Inhalte der unterschiedlichen Aufgaben wurden in einer umfassenden Aufgaben- und Belastungsanalyse am Beispiel eines konkreten Flugzeugmusters ermittelt. Die Flugzeugdynamik und deren Auswirkungen auf die Eingabeleistung des Piloten wurden durch die Analyse vorliegender Flugdaten berücksichtigt. Die Datenerhebung fand ausschließlich mit fliegendem Personal unterschiedlicher Erfahrungsstufen statt, wobei ein Großteil der Versuchspersonen Testpiloten militärischer Flugzeugmuster mit mehr als 3000 Flugstunden sind und daher Expertenstatus besitzen. Die Leistungsunterschiede zwischen den betrachteten Bedienelementen Touchscreen und Trackball sind in den unterschiedlichen Kombinationen aus Zeige- und Zusatzaufgaben erwartungskonform. Die Verwendung des Touchscreens führt, verglichen mit dem Trackball, zu erheblich kürzeren Bedienzeiten bei einem gleichzeitig sehr hohen Erfüllungsgrad der Zeigeaufgabe und wirkt sich darüber hinaus positiv auf die Leistung in der Zusatzaufgabe aus. Zusammenfassend zeigen die Ergebnisse dieser Usability-Untersuchung klare Leistungsdifferenzen in Zeige- und Zusatzaufgaben in Abhängigkeit vom in der Zeigeaufgabe verwendeten Bedienelement. Es ist in den meisten Fällen ein eindeutiger Leistungsvorteil des Touchscreens erwartungskonform für alle Kombinationen aus Zeige- und Zusatzaufgaben erkennbar. Treten bei der gleichzeitigen Bearbeitung Interferenzen zwischen Zeige- und Zusatzaufgabe auf, so führt dies bei der Verwendung des Trackballs zu deutlicheren Leistungseinbußen als beim Touchscreen

Taktile Interaktion auf flächigen Brailledisplays

Für den Zugang zu grafischen Benutzungsoberflächen (GUIs) stehen blinden Menschen so genannte Screenreader und Braillezeilen zur Verfügung. Diese ermöglichen zwar das nicht-visuelle Wahrnehmen textueller Inhalte, allerdings kein effektives Arbeiten mit bildlichen Darstellungen. Neuartige taktile Flächendisplays können eine geeignete Lösung für den interaktiven Zugang zu tastbaren Grafiken darstellen und somit die Interaktionsmöglichkeiten blinder Benutzer im Umgang mit grafischen Anwendungen bereichern. Beispielsweise erlauben derartige Geräte nicht nur das Erkunden räumlicher Anordnungen, sondern darüber hinaus auch die kombinierte Ausgabe von Braille, Grafik und semi-grafischen Elementen. Um die deutlich größere Menge an gleichzeitig darstellbaren Informationen beherrschbar zu machen, sind neben entsprechenden Inhaltsaufbereitungen und Navigationsmechanismen auch geeignete Orientierungshilfen bereitzustellen. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde am Beispiel der BrailleDis Geräte der Metec AG, welche eine taktile Ausgabefläche von 120 mal 60 Stiften bereitstellen, untersucht, inwieweit flächige Brailledisplays blinden Menschen eine effektive und effiziente Bedienung grafischer Benutzungsoberflächen ermöglichen. Neben dem Zugang zur GUI selbst sowie dem Lesen von Texten stellt dabei insbesondere das Arbeiten mit Grafiken einen wichtigen Aspekt dar. Um die Bedienung auf einem taktilen Flächendisplay zu erleichtern, ist eine konsistente Organisation der Inhalte hilfreich. Hierfür wurde ein neuartiges taktiles Fenstersystem umgesetzt, welches die Ausgabe nicht nur in mehrere disjunkte Bereiche unterteilt, sondern auch verschiedene taktile Darstellungsarten unterstützt. Zur Systematisierung der Gestaltung und Evaluation derartiger taktiler Benutzungsoberflächen sowie der darin stattfindenden Benutzerinteraktionen wurde zunächst eine Taxonomie erarbeitet. Dabei wurden neben der Interaktion selber, welche durch die Ein-und Ausgabe sowie die Handbewegungen des Benutzers beschrieben werden kann, auch die Benutzerintention in Form von taktilen Elementaraufgaben sowie die technischen Spezifikationen des Geräts mit einbezogen. Basierend auf der Taxonomie wurden anschließend relevante Aspekte identifiziert, welche in mehreren Benutzerstudien mit insgesamt 46 blinden und hochgradig sehbehinderten Menschen untersucht wurden. Die betrachteten Untersuchungsfragen betrafen dabei einerseits die Effektivität der Ausgabe in Form verschiedener taktiler Ansichtsarten sowie die Eingabe und Erkundung durch den Benutzer, andererseits auch Aspekte zur Effizienz konkreter Interaktionstechniken. Als Ergebnis der einzelnen Studien wurden abschließend konkrete Empfehlungen zur Umsetzung von Benutzungsoberflächen auf flächigen Brailledisplays gegeben. Diese beinhalten insbesondere Aspekte zur Ergonomie von taktilen Flächendisplays, zur Anzeige von textuellen Inhalten, zur Darstellung und Interaktion mit grafischen Inhalten sowie zu Orientierungshilfen. Insgesamt konnte mit Hilfe der Benutzerstudien gezeigt werden, dass flächige Brailledisplays blinden Menschen einen effektiven und effizienten Zugang zu grafischen Benutzungsoberflächen ermöglichen. Verschiedene taktile Darstellungsarten können dabei das Lösen unterschiedlicher Aufgaben unterstützen. Generell erfordert die flächige Interaktion vom Benutzer allerdings auch die Erweiterung seiner konventionellen Erkundungs-und Eingabestrategien. Die Bereitstellung neuartiger Interaktionstechniken zur Unterstützung der Orientierung kann die Effizienz zusätzlich steigern.Blind people normally use screen readers as well as single-lined refreshable Braille displays for accessing graphical user interfaces (GUIs). These technologies allow for a non-visual perception of textual content but not for an effective handling of visual illustrations. Novel two-dimensional tactile pin-matrix devices are an appropriate solution to interactively access tactual graphics. In this way, they can enrich the interaction possibilities of blind users in dealing with graphical applications. For instance, such devices enable the exploration of spatial arrangements and also combine output of Braille, graphics and semi-graphical elements. To make the high amount of simultaneously presented information perceivable and efficiently usable for blind users, an adequate preparation of content as well as adapted navigation and orientation mechanisms must be provided. In this thesis the BrailleDis devices of Metec AG, which have a tactile output area of 120 times 60 pins, were used. The goal was to investigate to what extent large pin-matrix devices enable blind people to use graphical user interfaces effectively and efficiently. Access to the GUI itself, reading text, and dealing with graphics are the main aspects of the application area of such devices. To facilitate the operation on a two-dimensional pin-matrix device a consistent organization of the content is helpful. Therefore, a novel tactile windowing system was implemented which divides the output area into multiple disjunctive regions and supports diverse tactile information visualizations. Moreover, a taxonomy was developed to systematize the design and evaluation of tactile user interfaces. Apart from interaction that can be described by input and output as well as hand movements, the taxonomy includes user intention in terms of interactive task primitives and technical specifications of the device. Based on the taxonomy, relevant aspects of tactile interaction were identified. These aspects were examined in multiple user studies with a total of 46 blind and visually impaired participants. The following research topics were considered during the user studies: 1. the effectiveness of diverse tactile view types (output), 2. user input and exploration, and 3. the efficiency of specific interaction techniques. As a result, practical recommendations for implementing user interfaces on two-dimensional pin-matrix devices were given. These recommendations include ergonomic issues of physical devices as well as design considerations for textual and graphical content as well as orientation aids. In summary, the user studies showed that two-dimensional pin-matrix devices enable blind people an effective and efficient access to graphical user interfaces. Diverse tactile information visualizations can support users to fulfill various tasks. In general, two-dimensional interaction requires the extension of conventional exploration and input strategies of users. The provision of novel interaction techniques for supporting orientation can help to increase efficiency even more

Schnittstellengestaltung für ein digitales Ökosystem im Kontext einer geräte- und plattformübergreifenden Anwendung im Fahrzeug - User-Experience-Gestaltungsempfehlungen für touchbasierte Nutzerschnittstellen von im Fahrzeug verwendeten mobilen Anwendungen für ein Fond-Entertainment-System auf persönlichen Geräten

Ein Multi-Device-Cross-Platform-Ökosystem entsteht dadurch, dass Anwendungen geräte- und plattformübergreifende Interaktionen sowie wechselseitige Beeinflussungen der involvierten Geräte ermöglichen. Im Gegensatz zur Schnittstellengestaltung für nur ein Gerät (engl. single-device) müssen Schnittstellen bei Multi-Device-Cross-Platform-Ökosystemen für unterschiedliche Geräte unterschiedlicher Hersteller gestaltet werden. Dabei müssen grundlegende Abwägungen getroffen werden. Gewohnheiten und plattformspezifische Patterns sprechen für eine individuelle Optimierung der Schnittstellen unter Berücksichtigung von plattformspezifischen Guidelines. Die Folge ist eine bessere Bedienung je Gerät. So entstehen jedoch unterschiedliche Schnittstellengestaltungen innerhalb eines Multi-Device-Cross-Platform-Ökosystems. Durch diese Inkonsistenz wird der Wechsel zwischen den einzelnen Schnittstellen erschwert. Im Gegensatz dazu führt eine hohe produktspezifische Konsistenz zwischen allen Schnittstellen zu einer schnellen Orientierung und einem vereinfachten Gerätewechsel. Dafür werden plattformspezifische Guidelines vernachlässigt und eine hohe innere Konsistenz aus Produktsicht erreicht. Da innere Konsistenz als ein Schlüsselparadigma der Schnittstellengestaltung für Single-Device-Anwendungen gilt, wird diese vielfach auch bei Multi-Device-Cross-Platform-Anwendungen als Default-Prinzip eingesetzt. Bisher ist jedoch unzureichend untersucht, wie ein Schnittstellengestaltungsansatz aussehen muss, um die beste user experience (UX) für ein Multi-Device-Cross-Platform-Ökosystem hervorzubringen. Im Zuge mehrerer Studien in der Anwendungsdomäne Fond-Entertainment-Systeme wird dies untersucht. In der vorliegenden Arbeit liegt der Fokus auf den nutzereigenen Geräten. Diese werden auch als Bring-Your-Own-Device-Geräte bezeichnet. Durch zahlreiche In-situ-Studien können folgende Ergebnisse festgehalten werden: Das Paradigma der inneren Konsistenz kann bei der Schnittstellengestaltung dann angewendet werden, wenn die Gerätegrößen innerhalb des Multi-Device-Cross-Platform-Ökosystems vergleichbar sind. Innere Konsistenz führt jedoch nicht automatisch zur besten UX. Ein Ansatz, der produkt- und plattformspezifische Patterns für die Bring-Your-Own-Device-Schnittstellengestaltung berücksichtigt (leicht erhöhte äußere Konsistenz), ist messbar, jedoch nicht signifikant besser. Bei vergleichbaren Größen der involvierten Geräte ist ein zu starker Bruch zwischen den einzelnen Schnittstellen abzulehnen, wie er durch eine starke Erhöhung der äußeren Konsistenz der BYOD-Schnittstelle entstehen kann. Dieser führt im Vergleich zu einer produktspezifisch konsistenten Schnittstellengestaltung zu signifikant schlechteren User-Experience-Ergebnissen. Bei unterschiedlichen Gerätegrößen innerhalb des Multi-Device-Cross-Platform-Ökosystems werden plattformspezifische Anpassungen von Probanden klar bevorzugt. Der Forschungsbeitrag der vorliegenden Arbeit umfasst empirische Schnittstellen-Gestaltungsempfehlungen für ein Multi-Device-Cross-Platform-Ökosystem in der Anwendungsdomäne Fond-Entertainment-Systeme. Dabei liegt der Fokus auf Bring-Your-Own-Device-Geräten. Durch die starke Berücksichtigung unterschiedlicher Multi-Device-Cross-Platform-Ökosystem-Zusammensetzungen erscheint die Anwendung der Gestaltungsempfehlungen auf andere Domänen vielversprechend

Methoden und Werkzeuge für eine datengetriebene Entwicklung digitaler Gesundheitsanwendungen

Dem Paradigma der Präzisionsmedizin folgend schaffen digitale Gesundheitsanwendungen die Grundlage für eine personalisierte Versorgung, um damit die Effizienz und Effektivität von Gesundheitssystemen zu erhöhen. Im Kontext weltweit entstehender digitaler Gesundheitsökosysteme stehen dabei Daten als treibender Faktor im Mittelpunkt des Entwicklungsprozesses. Welche Methoden und Werkzeuge benötigt werden, um das dadurch mögliche Zusammenspiel zwischen einer datengetriebenen und einer wissensbasierten Entwicklung von digitalen Gesundheitsanwendungen zu unterstützen, wird in dieser Arbeit untersucht und anhand eines Rahmenwerks beschrieben. Durch Anwendung der Design Science Research Methode werden diesbezügliche Artefakte einem probleminitiierten Ansatz folgend entworfen, implementiert und durch quantitative sowie qualitative Methoden evaluiert. Dafür wird zunächst ein Vorgehensmodell abgeleitet, welches die zu beantwortenden Fragen in den Phasen der Digitalisierung, Automatisierung und Optimierung bis hin zur Translation in die medizinische Versorgung adressiert. Unter Beachtung entsprechender Normen findet eine Verknüpfung von interdisziplinären Methoden, Anforderungen sowie technologischen Ansätzen zu einer Wissensbasis statt, womit die Grundlage für zu entwickelnde Werkzeuge gelegt wird. Diese werden im Anwendungskontext dementieller Syndrome eruiert und pro Artefakt demonstriert sowie im Detail mit $n$ Probanden multiperspektivisch validiert. In Kooperation mit einer gerontopsychiatrischen Klinik werden diesbezüglich domänenspezifische Anforderungen an digitale Gesundheitsanwendungen bestimmt. Hierfür findet exemplarisch die explorative Entwicklung eines ambulanten Systems zur Messung kognitiver Leistungsparameter statt. Eine im Kontext dieser Zusammenarbeit durchgeführte Feldstudie ($n=55$) mit kognitiv eingeschränkten Personen zeigt Potentiale und Herausforderungen, welche durch die digitale Erfassung, Vernetzung und Auswertung von neuropsychologischen Daten entstehen. Dabei werden ebenfalls Anforderungen bezüglich der zielgruppenspezifischen Gestaltung einer gebrauchstauglichen Nutzerschnittstelle ($n=91$) gesammelt, welche in einem Leitfaden zusammenfließen und in einer grafischen Benutzeroberfläche iterativ implementiert werden. Aus der Perspektive von Datensubjekten ($n=238$) wird zusätzlich untersucht, welchen Stellenwert ein selbstbestimmter Umgang mit dieser Art von personenbezogenen Daten hat und für welche Zwecke diese aus deren Sicht eingesetzt werden sollten. Im Zuge dieses Entwicklungsprozesses sind ebenfalls Ansätze zur Automatisierung und Optimierung der Datenauswertung für die Ableitung des Gesundheitszustandes notwendig. Diese Schritte liefern als Artefakte, neben den Ergebnissen zum Vergleich verschiedener Algorithmen aus dem Bereich des maschinellen Lernens, die Identifikation von dafür geeigneten Leistungs- und Optimierungsmaßen sowie Merkmalsselektionsverfahren. Im Vergleich mit schwellwertbasierten Verfahren zur Operationalisierung von Bewertungsmetriken (maximaler Cohen\u27s Kappa $\kappa = 0,67$) erreicht die durch maschinelles Lernen gestützte Softwareanwendung eine höhere durchschnittliche Sensitivität von 83% bei einer 93%igen Spezifität (maximaler Cohen\u27s Kappa $\kappa = 0,79$) für die Erkennung von kognitiven Einschränkungen. Die automatisierte Erfassung hierfür notwendiger Merkmale erfolgt durch neu entwickelte Ansätze und zeigt zukünftige Forschungsaktivitäten auf, welche die damit verbundenen Herausforderungen adressieren. Dabei werden Indikatoren identifiziert, wodurch sich die Potentiale in computergestützten Modellen aufzeigen. Diese liefern zusätzliche Erkenntnisse über das Spannungsfeld zwischen einer zuverlässigen Erfüllung klinischer Leitlinien sowie regulatorischer Implikationen insbesondere hinsichtlich der Erklärbarkeit datengetriebener Optimierungs- und Automatisierungsansätze. Eine Untersuchung der Transferpotentiale in die deutsche Regelversorgung aus der Perspektive unterschiedlicher Interessenvertreter unterstreicht diese Punkte. Hierfür konzipierte Werkzeuge und Methoden ermöglichen einerseits die empirische Untersuchung der Adhärenz solcher digitaler Lösungen bezüglich der Nutzungsbereitschaft ($n=29$) sowie deren zeitliche Entwicklung ($n=18$). Andererseits werden damit die Akzeptanzkriterien der kassenärztlich organisierten Leistungserbringer im deutschen Gesundheitswesen ($n=301$) erhoben und dargestellt, welchen Einfluss diese auf Markteintrittsstrategien haben. Darauf aufbauend werden Wege definiert, um einen Beitrag zur Entlastung des Gesundheitssystems zu leisten. Die gesammelten Erkenntnisse werden hierfür in einem ganzheitlichen Plattformkonzept zur Entwicklung personalisierter Präventions- und Behandlungsprogramme gebündelt

Anwendung von Lean-Prinzipien im Erdbau - Entwicklung eines Baustellenleitstands auf Basis von Virtual Reality

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Entwicklung eines Baustellenleitstands auf Basis von Virtual Reality für den Erdbau unter Berücksichtigung des Lean Management. Hierbei konnte neben der erhöhten Verfügbarkeit von Informationen und deren transparenter Darstellung durch die Anwendung eines digitalen Kanban-Systems eine Steigerung der Produktionsleistung auf der Erdbaustelle nachgewiesen werden

Foundations and applications of human-machine-interaction

Der vorliegende Tagungsband zur 10. Berliner Werkstatt Mensch-Maschine-Systeme gibt einen Einblick in die aktuelle Forschung im Bereich der Mensch-Maschine- Interaktion. Einen besonderen Fokus stellt das Wechselspiel von Grundlagenforschung und anwendungsbezogener Forschung dar, was sich im breiten Themenspektrum widerspiegelt, welches von theoretischen und methodischen Betrachtungen bis hin zu anwendungsnahen Fragestellungen reicht. Dabei finden Inhalte aus allen Phasen des Forschungsprozesses Beachtung, sodass auch im Rahmen der 10. Berliner Werkstatt MMS wieder sowohl neue Untersuchungskonzepte als auch abschließende Befunde diskutiert werden. Zentrale Themengebiete sind u. a. Fahrer-Fahrzeug-Interaktion, Assistenzsysteme, User Experience, Usability, Ubiquitous Computing, Mixed & Virtual Reality, Robotics & Automation, Wahrnehmungsspezifika sowie Psychophysiologie und Beanspruchung in der Mensch-Maschine-Interaktion.The proceedings of the 10th Berlin Workshop Human-Machine-Systems provide an insight into the current research in the field of human-machine-interaction. The main focus lies on the interplay between basic and applied research, which is reflected in the wide range of subjects: from theoretical and methodological issues to application oriented considerations. Again all stages of the research process are represented in the contributions of the 10th Berlin Workshop HMS. This means new research concepts as well as final results are subject of this volume. Central topics include driver-vehicleinteraction, assistance systems, user experience, usability, ubiquitous computing, mixed and virtual reality, robotics & automation, perception specifics, as well as psychophysiology and workload in human-machine-interaction

Collaborative Human-Machine Communication: User- and situation-oriented design of automotive Speech Dialog Systems

Diese Arbeit adressiert die Implementation zwischenmenschlicher Dialogprinzipien im Rahmen der Gestaltung automotiver Sprachdialogsystemen (SDS). Der Transfer der kollaborativen Strategien, insbesondere die kontinuierliche, nutzer- und situationsabhängige Vermittlung von Feedback soll Gegenstand von empirischen Untersuchungen sein. Obwohl in den letzten Jahrzehnten deutliche Verbesserungen der Spracherkennungstechnologie erreicht werden konnten, übernehmen aktuelle SDS die kooperative Verantwortung des Empfängers, dem Sprecher Indizien über die eigenen Verstehensprozesse zu präsentieren und den gemeinsamen Aufwand zu minimieren, nur unzureichend. Die vorliegende Dissertation diskutiert nicht-technische Lösungsansätze, die die Anpassung des Systemverhaltens an bestehende Kommunikationsprozesse vorsehen, um die Koordination der Wissensstände zwischen Mensch und Maschine zu ermöglichen. Drei verschiedene Grounding-Elemente wurden auf die Mensch-Maschine-Interaktion angewendet. Zunächst wurde ein System implementiert, welches visuelle Repräsentationen der Dialoginhalte und -zustände bot. In einer zweiten Umsetzung wurde ein flexibles System Grounding Criterion in Anlehnung an menschliches Rückfrageverhalten umgesetzt, so dass das System nur dann eine Bestätigungsanfrage erbat, wenn es sich unsicher war. Das dritte System adressierte Angleichungsprozesse in dem die Systemausgabe syntaktisch und lexikalisch an die Nutzereingabe angepasst wurde. Um den Einfluss dieser drei Umsetzungen auf Gebrauchstauglichkeitsbeurteilungen zu untersuchen, wurden umfangreiche Nutzerstudien im Fahrsimulator durchgeführt. Die Ergebnisse der empirischen Untersuchungen zeigen, dass die Anpassung von SDS an bestehende Kommunikationsstrategien zu erhöhter Nutzerzufriedenheit führen kann. Die Implementation eines flexiblen Grounding Criterions stellte dabei den erfolgreichsten Transfer von zwischenmenschlichen Dialogstrategien auf den Mensch-Maschine-Dialog dar.This work addresses the evaluation of speech dialog systems (SDS) that make use of collaborative strategies from human dialog by providing continuous and appropriate feedback whilst showing adaptive interaction structures. Users’ experience with today’s spoken dialog systems is characterized by interaction structures which do not meet their expectations. The fact that users feel uncomfortable while interacting with current systems can be explained as failed grounding processes, in which users lack evidence to coordinate their knowledge states with the SDS. This thesis proposes solutions of how to overcome difficulties with in-vehicle speech dialog systems from a non-technical point of view by adapting the system behavior to existing communication strategies. Three different grounding strategies were applied to the human machine dialog. Firstly, a system was implemented that gave visual representation of the dialog content and processes. Secondly, a flexible system grounding criterion was realized, so that the system only asked for confirmation if it was insecure, similar to what humans do. The third implementation was concerned with alignment strategies namely by adapting the system’s output syntactically and lexically towards the users’ input. User studies were conducted to examine the impact of these three implementations on usability ratings. While driving the simulator, subjects were using the different SDS for several tasks concerning the address book. The results of the evaluations show, that adapting the SDS to existing communication strategies can lead to improved user satisfaction despite the persisting shortcomings of state-of-the-art speech technology. The implementation of a flexible grounding criterion, which could enhance the efficiency and effectiveness of the interaction, was thereby the most successful transfer from human communication strategies to human machine dialog