Flowcuits: Crafting Tangible and Interactive Electrical Components with Liquid Metal Circuits

We present Flowcuits, a DIY fabrication method to prototype tangible, interactive and functional electrical components by manipulating liquid metal mechanisms. The generated prototypes afford both physical and visual interactions to demonstrate the inner working, underlying concepts and mechanics of fundamental electronic elements and circuits, which we propose as a method to support playful learning. The fabrication process follows simple imprinting and sealing of fluidic circuits with a 3D printed stamp on a commonly accessible and inexpensive moldable substrate such as 'blu tack'. Utilizing gallium-indium (Ga-In) liquid metal as the conductive element, we demonstrated our approach can create interactive and customizable electronic components such as switches, variable resistors, variable capacitors, logic gates and pressure sensors. In this paper, we present the design analogy of Flowcuits, DIY fabrication approach including a parametric 3D stamp design toolkit and results from a technical evaluation of the demonstrators. The stamps are printed with a low-cost 3D printer and all the materials are inexpensive and reusable, enabling Flowcuits to be easily used without any advance lab facilities

Studying multimodal interaction at an interactive museum exhibit on steampower locomotive

This paper discusses an ongoing study of a multimodal installation on the subject matter of steam power locomotives at a transport museum in Glasgow, Scotland. The key issue of the study is the role of multimodal interaction in museum visitors’ experience of exhibits, their engagement with the topic and the exhibit. The paper describes the approach taken to answer these questions which has so far involved observational studies

Concurrent Speech Synthesis to Improve Document First Glance for the Blind

International audienceSkimming and scanning are two well-known reading processes, which are combined to access the document content as quickly and efficiently as possible. While both are available in visual reading mode, it is rather difficult to use them in non visual environments because they mainly rely on typographical and layout properties. In this article, we introduce the concept of tag thunder as a way (1) to achieve the oral transposition of the web 2.0 concept of tag cloud and (2) to produce an innovative interactive stimulus to observe the emergence of self-adapted strategies for non-visual skimming of written texts. We first present our general and theoretical approach to the problem of both fast, global and non-visual access to web browsing; then we detail the progress of development and evaluation of the various components that make up our software architecture. We start from the hypothesis that the semantics of the visual architecture of web pages can be transposed into new sensory modalities thanks to three main steps (web page segmentation, keywords extraction and sound spatialization). We note the difficulty of simultaneously (1) evaluating a modular system as a whole at the end of the processing chain and (2) identifying at the level of each software brick the exact origin of its limits; despite this issue, the results of the first evaluation campaign seem promising

Toolkits for the Development of Hybrid Games: from Tangible Tabletops to Interactive Spaces

Durante los últimos años, los dispositivos tabletop han sido considerados el entorno ideal para los juegos híbridos, los cuales combinan técnicas de juego tradicional, como el uso de objetos físicos para interactuar con el juego de una forma natural, con las nuevas posibilidades que los tabletops ofrecen de aumentar el espacio de juego con imágenes digitales y audio.Sin embargo, los juegos híbridos no se restringen simplemente a tabletops, pudiéndose jugar también en entornos más amplios en los que convergen otros paradigmas de interacción. Por esta razón, el uso de juegos híbridos en Espacios Interactivos está ganando fuerza, pero el número y heterogeneidad de dispositivos y estilos de interacción que se encuentran en estos entornos hace que el diseño y prototipado de juegos sea una tarea difícil. Por lo tanto, el gran reto se encuentra en ofrecer a diseñadores y desarrolladores herramientas apropiadas para la creación de estas aplicaciones.En esta línea de trabajo, el grupo Affective Lab lanzó el proyecto JUGUEMOS (TIN2015-67149-C3-1R), un proyecto nacional centrado en el desarrollo de juegos híbridos en entornos interactivos. Esta Tesis Doctoral se enmarca en este proyecto.El primer paso de la realización de esta tesis fue establecer los dos objetivos principales (Capítulo 1):1) El primer objetivo que se estableció fue profundizar en el uso de tabletops tangibles en terapia con niños con necesidades especiales. Durante los últimos años el grupo Affective Lab había visto la potencialidad de los tabletops tangibles para el trabajo con niños pequeños, pero todavía era necesario llevar a cabo más experiencias y evaluaciones en el ámbito terapéutico, así como explorar si otros grupos de usuarios (adultos con problemas cognitivos) podían beneficiarse de las características de los tabletops.2) El segundo objetivo consistió en diseñar e implementar un toolkit para el desarrollo de juegos híbridos para espacios interactivos. Se decidió que el toolkit estuviera dirigido a desarrolladores para facilitar su trabajo a la hora de crear este tipo de aplicaciones.Una vez establecidos los objetivos, se realizó un estado del arte a su vez dividido en dos partes (Capítulo 2):1) Se realizó una categorización de juegos híbridos para entender y extraer sus principales características, así como los principales retos que surgen al desarrollar este tipo de juegos. También se estudiaron toolkits cuyo objetivo era el desarrollo de juegos híbridos.2) Se estudiaron juegos híbridos desarrollados para niños con necesidades especiales y adultos con problemas cognitivos que hacían uso de la Interacción Tangible y tabletops, así como toolkits dirigidos a terapeutas o educadores para ayudarles en la creación de actividades para sus pacientes.Para llevar a cabo las experiencias y evaluaciones relacionadas con el primer objetivo, se hizo uso del tabletop tangible NIKVision, desarrollado previamente por el grupo Affective Lab, y el toolkit KitVision, una herramienta dirigida a profesionales sin conocimientos de programación para la creación de actividades tangibles y que fue desarrollado durante el Proyecto Final de Carrera de la autora. En el Capítulo 3 de esta Tesis se comenta brevemente el tabletop NIKVision y la arquitectura de KitVision, se describen las evaluaciones que se llevaron a cabo con terapeutas con el objetivo de mejorar y probar la utilidad del toolkit, y se explica una experiencia de un año durante la cual una terapeuta ocupacional de ASAPME, una asociaciónque trabaja con adultos con problemas cognitivos, estuvo usando el tabletop y el toolkit sin supervisión.En el Capítulo 4 se describen diferentes experiencias con KitVision que se llevaron a cabo:- Gracias a una colaboración con la Residencia Romareda, NIKVision y KitVision fueron instalados provisionalmente en la residencia y, tras una evaluación inicial, se desarrollaron tres nuevas actividades para los usuarios de la residencia.- Gracias a la colaboración con ENMOvimienTO y con uno de los centros de Atención Temprana del Instituto Aragonés de Servicios Sociales (IASS), ambos enfocados a trabajar con niños con problemas de aprendizaje, se pudieron realizar evaluaciones que nos permitieron mejorar KitVision y crear nuevas actividades específicamente diseñadas para ellos.- Finalmente, gracias a una colaboración con Atenciona, pudimos evaluar actividades con niños con Trastorno por Déficit de Atención e Hiperactividad (TDAH) y extraer una serie de directrices para diseñar actividades para este tipo de niños. También pudimos llevar a cabo una experiencia de Diseño Participativo con estos niños.El completo desarrollo del toolkit JUGUEMOS, para la creación de juegos híbridos en espacios interactivos, se explica en el Capítulo 5. En este apartado primero se describe el Espacio Interactivo JUGUEMOS que sirvió de base para desarrollar el toolkit. Después se explican con detalle las decisiones de diseño que se tomaron, el modelo de abstracción que se usó para diseñar los juegos, y la arquitectura del toolkit. También se detallan las distintas fases de implementación que se llevaron a cabo, basadas en los tres retos que se extrajeron en el estado del arte: (1) integrar diferentes dispositivos, (2) gestionar salidas gráficas diversas y (3) facilitar la codificación del juego. Finalmente, se presentan dos prototipos de juegos que se desarrollaron durante las dos estancias de investigación que la autora realizó.Finalmente, en el Capítulo 6 se describen los tres casos de uso que se realizaron para tener una primera valoración de la usabilidad del toolkit JUGUEMOS: (1) una evaluación con estudiantes de Máster en la que se implementó un juego completamente funcional para el Espacio Interactivo JUGUEMOS, (2) un juego que fue completamente desarrollado usando el toolkit JUGUEMOS una vez que éste se acabó de implementar, (3) una experiencia que involucró a dos grupos multidisciplinares compuestos por diseñadores y desarrolladores, en la que tuvieron que colaborar para diseñar e implementar dos prototipos de juegos híbridos para el espacio interactivo.<br /

A tangible programming environment model informed by principles of perception and meaning

It is a fundamental Human-Computer Interaction problem to design a tangible programming environment for use by multiple persons that can also be individualised. This problem has its origin in the phenomenon that the meaning an object holds can vary across individuals. The Semiotics Research Domain studies the meaning objects hold. This research investigated a solution based on the user designing aspects of the environment at a time after it has been made operational and when the development team is no longer available to implement the user’s design requirements. Also considered is how objects can be positioned so that the collection of objects is interpreted as a program. I therefore explored how some of the principles of relative positioning of objects, as researched in the domains of Psychology and Art, could be applied to tangible programming environments. This study applied the Gestalt principle of perceptual grouping by proximity to the design of tangible programming environments to determine if a tangible programming environment is possible in which the relative positions of personally meaningful objects define the program. I did this by applying the Design Science Research methodology with five iterations and evaluations involving children. The outcome is a model of a Tangible Programming Environment that includes Gestalt principles and Semiotic theory; Semiotic theory explains that the user can choose a physical representation of the program element that carries personal meaning whereas the Gestalt principle of grouping by proximity predicts that objects can be arranged to appear as if linked to each other.School of ComputingPh. D. (Computer Science

Imagining & Sensing: Understanding and Extending the Vocalist-Voice Relationship Through Biosignal Feedback

The voice is body and instrument. Third-person interpretation of the voice by listeners, vocal teachers, and digital agents is centred largely around audio feedback. For a vocalist, physical feedback from within the body provides an additional interaction. The vocalist’s understanding of their multi-sensory experiences is through tacit knowledge of the body. This knowledge is difficult to articulate, yet awareness and control of the body are innate. In the ever-increasing emergence of technology which quantifies or interprets physiological processes, we must remain conscious also of embodiment and human perception of these processes. Focusing on the vocalist-voice relationship, this thesis expands knowledge of human interaction and how technology influences our perception of our bodies. To unite these different perspectives in the vocal context, I draw on mixed methods from cog- nitive science, psychology, music information retrieval, and interactive system design. Objective methods such as vocal audio analysis provide a third-person observation. Subjective practices such as micro-phenomenology capture the experiential, first-person perspectives of the vocalists them- selves. Quantitative-qualitative blend provides details not only on novel interaction, but also an understanding of how technology influences existing understanding of the body. I worked with vocalists to understand how they use their voice through abstract representations, use mental imagery to adapt to altered auditory feedback, and teach fundamental practice to others. Vocalists use multi-modal imagery, for instance understanding physical sensations through auditory sensations. The understanding of the voice exists in a pre-linguistic representation which draws on embodied knowledge and lived experience from outside contexts. I developed a novel vocal interaction method which uses measurement of laryngeal muscular activations through surface electromyography. Biofeedback was presented to vocalists through soni- fication. Acting as an indicator of vocal activity for both conscious and unconscious gestures, this feedback allowed vocalists to explore their movement through sound. This formed new perceptions but also questioned existing understanding of the body. The thesis also uncovers ways in which vocalists are in control and controlled by, work with and against their bodies, and feel as a single entity at times and totally separate entities at others. I conclude this thesis by demonstrating a nuanced account of human interaction and perception of the body through vocal practice, as an example of how technological intervention enables exploration and influence over embodied understanding. This further highlights the need for understanding of the human experience in embodied interaction, rather than solely on digital interpretation, when introducing technology into these relationships

Seven HCI Grand Challenges

This article aims to investigate the Grand Challenges which arise in the current and emerging landscape of rapid technological evolution towards more intelligent interactive technologies, coupled with increased and widened societal needs, as well as individual and collective expectations that HCI, as a discipline, is called upon to address. A perspective oriented to humane and social values is adopted, formulating the challenges in terms of the impact of emerging intelligent interactive technologies on human life both at the individual and societal levels. Seven Grand Challenges are identified and presented in this article: Human-Technology Symbiosis; Human-Environment Interactions; Ethics, Privacy and Security; Well-being, Health and Eudaimonia; Accessibility and Universal Access; Learning and Creativity; and Social Organization and Democracy. Although not exhaustive, they summarize the views and research priorities of an international interdisciplinary group of experts, reflecting different scientific perspectives, methodological approaches and application domains. Each identified Grand Challenge is analyzed in terms of: concept and problem definition; main research issues involved and state of the art; and associated emerging requirements