9. Dezember 2008 A Method for the User-centered and Model- based Development of Interactive...

9. Dezember 2008

A Method for the User-centered and Model-based Development of Interactive Applications

DAI-Labor der Technischen Universität Berlin

Wissenschaftliche Aussprache am 9.12.08

Dipl.-Inform. Sebastian Feuerstack

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9. Dezember 2008 Sebastian Feuerstack 2

Agenda

• Einleitung– Motivation– Zielsetzungen der Arbeit– Modellbasierte Entwicklung von Bedienungsschnittstellen

• Die Multi-Access Service Platform (MASP)– Methodik– Laufzeitumgebung

• Zusammenfassung und Ausblick

Motivation – Vernetzte Umgebungen

• Zahlreiche vernetzte Geräte und Sensoren über mehrere Räume verteilt [Weiser, 1993], Internet der Dinge [ITU, 2005]

• Interaktive Anwendungen werden in unterschiedlichen Situationen genutzt [Paterno, 2005]


Motivation – Herausforderungen für Entwickler

• Plattformübergreifende Entwicklung ist aufwändig• Neue Plattformen sind schwer in vorhandene Anwendungen zu

integrieren• Entwicklungsumgebungen und Frameworks mit wiederverwendbaren

Komponenten fehlen• Anwendung sind häufig statisch, d.h. Adaption auf verschiedene

Situationen nicht möglich

Wie lassen sich interaktive Anwendungen plattform-übergreifend und nutzerzentrisch entwickeln und adaptiv in vernetzten Umgebungen betreiben?


Zielsetzungen

• Entwicklungsmethodik zur Erstellung von interaktiven und geräteunabhängigen Anwendungen

• Entwurf und Umsetzung einer modell-basierten Laufzeitumgebung für interaktive Anwendungen

• Erweiterung bestehender und auch neuer Modelle– Ausführbares Aufgabenmodell– Abstraktes UI Modell– Layout Modell


Agenda





Modellbasierte Entwicklung

• Abstraktion als Mittel zum Entwurf von komplexen, interaktiven Anwendungen [Calvary, 2003] für unterschiedliche:– Plattformen (Geräte)– Modalitäten– Umgebungen– Nutzer

• Ziel der modellbasierten Entwicklung [Vanderdonkt, 2008]:

– Identifikation einer „passenden“ Menge an Abstraktionen und Beziehungen für die Analyse, den Entwurf und die Evaluation

– Spezifikation von Werkzeuggestützten Entwurfsprozessen


Vorteile Modellbasierter Entwicklung

• Methodik– Spezifikationsgetriebene Prozesse, schrittweise Verfeinerung

[Ghezzi, 2002]– Nutzerzentriertheit: Aufgaben, Nutzer und Domänen [Szekely,

1995]– Deklarative Modelle [Byrne, 1994]

• Wiederverwendbarkeit [Puerta,1997]– Effiziente Entwicklung für mehrere Plattformen– Deklarative Darstellung erleichtert Wiederverwendbarkeit

• Konsistenz der entwickelten Anwendung– Über verschiedene Plattformen hinweg– Von Entwurfsmodellen bis zum finalen Produkt


Agenda


• Die Multi-Access Service Platform (MASP)– Methodik – Laufzeitumgebung



Methodik

• Kontinuierliche Werkzeugunterstützung• Kurze Iterationen durch Generierung von konkreten

Beispielen und Prototypen• Nutzerzentrierter Ansatz


Beispiel: Kochassistent (1/2)


Copyright next generation media 2007

Beispiel: Kochassistent (2/2)


Aufgaben-Analyse

• Szenarien über Nutzer und Aktivitäten [Carroll, 2000]

• Ein Szenario hat ein Ziel• Extraktion

– Aktivitäten: Nutzer vs. System– Unterziele– Identifikation der Objekte


Aufgaben-Entwurf

• Erstellung der Aufgabenhierarchie

• Identifikation von temporalen Beziehungen

• Differenzierung der Aufgabentypen

• Detaillierung der Objekte– Verfeinerung der Daten– Aufbrechen der Objekte

• Zugriff und Reichweiteder Objekte


Aufgaben-Simulation

• Konsistenz zu Szenarien• Menge der Interaktionsaufgaben

begrenzen• Alle relevanten Informationen

verfügbar?– Ausgabe-Aufgaben– Objekte


Domänen-Design

• Modellierung aller identifizierten Objekte auf Basis der Aufgaben

• Generierung von Beispielobjekten auf Basis der Szenarien

• Werkzeugwahl nach der eingesetzten Technologie


Entwurf der Abstrakten Schnittstelle (AUI)

• Selektion relevanter Daten aus dem Domänenmodell

• Anreicherung der Daten um:– Kontext– Typtransformation– Präsentationsstruktur

• Anwendung und vordefinierter Transformationen für unterschiedliche Plattformen (WML/HTML/Thinlets/VoiceXML)


Layout-Modellierung

• Generierung aus anderen Modellen

• Eigenschaften:– Komposition– Reihenfolge– Orientierung– Größe

• Schrittweise Detaillierung– Anwendung– Bildschirmmasken– Kontext (Plattform, Nutzer,

Umgebung)


Konkrete Schnittstelle (CUI) - Implementierung

• Automatische Generierung von AUI-CUI Transformationen für jede Zielplattform mittels generischer Transformationen (XSL)

• Ausprogrammierung der generierten, spezifischen Transformationen (Design)


Wartung und Manipulation zur Laufzeit

• Die deklarativen Design-Modelle werden direkt in einer Laufzeitumgebung ausgeführt

• Inspektion und Manipulation der Modelle mittels eines „Debuggers“

• Automatische Synchronisation• Laufzeitumgebung kann mit

Werkzeugen verbunden werden.


Agenda





Modellbasiertes Laufzeitsystem

• Übersichtlichkeit „Kompletter Blick auf die Anwendung“

• Kein Bruch zwischen Design und Laufzeit

• Niedrige Lernkurve• Abstraction = Model• Control = Modelintepreter• Instance = Tuple Space• Kommunikation = Events


MASP Modell-Agenten

• Flexible Zusammenstellung je nach Domäne

– Konfigurationsdatei

• Lose Kopplung der Agenten – (subscribe / notify)– Asynchrone Kommunikation

• Aufruf der Dienste (1a,1b)• Speicherung der Ergebnisse

(1c)• Berechnung des PTS (2)• Berechnung des Layouts

nach Kontextsituation (3)• CUIs-Transformation auf

Basis des Layouts (4)• Übermittelung von

Änderungen des Domänenmodells (5)

• Auslieferung der CUIs als FUIs, über Channels (6)

• Neuberechnung des PTS nach vom Nutzer abgearbeiteten Aufgaben (7)


Agenda





Zusammenfassung

• Durchgängig werkzeuggestützte Methodik– Ableitung von Beispielen, Simulationen, Prototypen

• Modellbasiertes Laufzeitsystem– Überbrückung der Lücke zwischen Design und Laufzeit

• Ergänzung vorhandener Modelle– Erweiterung eines Aufgaben-Modells für Laufzeitinterpretation– Ableitung des AUI-Modells aus dem Domänenmodell– Entwicklung eines Layout-Modells


Ausblick

• Vision „End-User Development“– Prototyping und Manipulation von interaktiven Anwendungen direkt

in der vernetzten Umgebung – Flexible, technische Basis für Usabilitytests

• Reasoning über Modelle– als „maschinelle Design-Kritik“ z.B. mittels Nutzersimulation – als „intelligente“ Bedienungsunterstützung („Hilfsfunktion“)


Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

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Weitere Informationen inkl. Publikationen, Videos und Software online unter http://masp.dai-labor.de

Sebastian Feuerstack

Researcher, DAI-Labor +49 (0) 30 / 314 – 74 060+49 (0) 30 / 314 – 74 003

[email protected]

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