Wet van Fitts Toelichting bij Practicumopgave Modelleren en Programmeren voor CKI 2015-16 Stella Donker Toegepaste Cognitieve Psychologie Paul Fitts (1912-1965) was psycholoog en Luitenant Kolonel bij de US Air Force Na de 2e wereldoorlog onderzocht Paul Fitts selectieve aandacht en hoe een piloot zijn instrumenten paneel scande en hoe bepaald werd welke informatie belangrijk is en welke niet. Doordat hij zich richtte op de ergonomie tijdens zijn periode als Luitenant Kolonel bij de US Air Force werd hij een van de pioniers die de luchtvaart veiliger maakten. Volgens mij was je introductie van twee jaar geleden prima, misschien kun je heel even kort zeggen wat ze moeten doen, ik verwacht dat de meeste studenten de opgave nog niet gelezen hebben. Ze bouwen een simpel experiment met klikken op een knop, en meten daarbij reactiesnelheid, waarmee je kunt valideren of de wet van Fitts opgaat. Er is dus een model (de wet) en die programmeren ze uit om dat model te controleren met meetresultaten. Dat is in twee zinnen waarom de opgave nuttig is, en wat we in de wetenschap over het algemeen doen, jouw stukje moet natuurlijk vooral gaan over waarom deze wet vanuit de psychologie interessant is.

Bouw een eenvoudig experiment waarbij: op knoppen moet worden geklikt Programmeeropdracht Bouw een eenvoudig experiment waarbij: op knoppen moet worden geklikt de bewegingstijd van startpunt naar doel wordt gemeten Doel: valideren van de wet van Fitts Zoals gezegd was Paul Fitts was een expert in luchtvaart psychologie, en ontwikkelde zijn onderzoek naar meer ergonomische lay-outs van cock-pit design als een manier vliegen veiliger te maken. Naast ervaring is gezond verstand vaak de beste raadgever als je een interface ontwikkeld. In 1954 heeft Paul Fitts hierin de toon gezet. Hij ontwikkelde vliegtuigcockpits en probeerde dat zo eenvoudig en efficient mogelijk te maken voor de piloot. Paul Fitts vroeg zich af hoe piloten met hun ogen het instrumentenpaneel scannen en hij vroeg zich ook af of dat efficienter kon Second, World War II witnessed the tipping point where the technological advances had finally outpaced the ability of people to adapt and compensate to poor designs.  This was most evident in airplane crashes by highly-trained pilots due to problems with control configurations (Fitts & Jones, 1947a) and instrument displays (Fitts & Jones, 1947b).  Also, enemy contacts were missed by motivated radar operators (Wickens & Hollands, 2000).  Experimental psychologists were retained to study these issues by adapting laboratory techniques to solve applied problems.  Consequently, the discipline of human factors and ergonomics was born, even if the people (e.g., Paul Fitts, Alphonse Chapanis, Arnold Small, etc.) involved didn’t realize it at the time (Meister, 1999). Waarom de wet van Fitts?

Wie was Paul Fitts? Zoals gezegd was Paul Fitts was een expert in luchtvaart psychologie, en ontwikkelde zijn onderzoek naar meer ergonomische lay-outs van cock-pit design als een manier vliegen veiliger te maken. Naast ervaring is gezond verstand vaak de beste raadgever als je een interface ontwikkeld. In 1954 heeft Paul Fitts hierin de toon gezet. Hij ontwikkelde vliegtuigcockpits en probeerde dat zo eenvoudig en efficient mogelijk te maken voor de piloot. Paul Fitts vroeg zich af hoe piloten met hun ogen het instrumentenpaneel scannen en hij vroeg zich ook af of dat efficienter kon Second, World War II witnessed the tipping point where the technological advances had finally outpaced the ability of people to adapt and compensate to poor designs.  This was most evident in airplane crashes by highly-trained pilots due to problems with control configurations (Fitts & Jones, 1947a) and instrument displays (Fitts & Jones, 1947b).  Also, enemy contacts were missed by motivated radar operators (Wickens & Hollands, 2000).  Experimental psychologists were retained to study these issues by adapting laboratory techniques to solve applied problems.  Consequently, the discipline of human factors and ergonomics was born, even if the people (e.g., Paul Fitts, Alphonse Chapanis, Arnold Small, etc.) involved didn’t realize it at the time (Meister, 1999). De wet van Fitts is een van de meest ‘solide’ en betrouwbaarste voorspeller voor HCI

Achtergrond Voorstel Fitts (1954) kwantificeren moeilijkheid bewegingstaak: Fitts suggereerde dat de afstand A kan worden beschouwd als signaal sterkte (power) en de breedte van het doel kan worden gezien als de toelaatbare ruis. Als sterke (powerfull) transmitters meer informatie doorgeven, wordt het moeilijker te ontvangen als ook de toelaatbare ruis toeneemt. Vergelijkbaar: het duurt langer om een doel te raken als die verder weg en kleiner is. Met deze analogie kwam Fitts tot zijn vergelijking die bekend staat als de wet van Fitts. In 1954 deed hij een experiment waarbij mensen met een drukgevoelige pen om beurten twee gebieden moesten aanraken Fitts’ Law raakte een beetje in de vergetelheid tot de komst van de personal computer. Ineens bleek de wet weer actueel. Met muis en cursor moet de gebruiker namelijk enorm veel doelen raken: hyperlinks, knoppen, aanvinkvakjes, insertiepunten in tekst, menu’s enzovoorts. Immers de basis lijkt het met je vinger wijzen naar instrumenten erg op het gebruik van de muis. Fitts’ law is often introduced as a speed-accuracy trade-off, which describes the relation of the time t to hit a target of size W (from width) in the distance A (from amplitude). Although this is true, it was not Fitts’ message. He wanted to find out whether the performance of a motor task is a question of physical strength or of the nervous syste’s information processing capacity. In one of his experiments, where the subjects had to tap with a stylus on metal stripes of different widths, he used styluses with different weights. The fact that the performance did not change with the weight of the stylus proved that the performance is not a question of physical strength. Fitts assigned an index of difficulty ID = log2(A/W) to each of his motor task which is measured in bits. The assumption that there is a maximum capacity for information processing, measured in bits processed per second, leads to Fitts’ law. MT = bewegingstijd D = afstand tot doel W = breedte van het doel (gemeten in richtingsbeweging) ID = index of difficulty

Wet van Fitts A B C D Welke situatie heeft de laagste ID, en welke de hoogste? Antwoord: D laagste, A en B zelfde en lager, C hoogste

Wet van Fitts en toepassingen Stuart Card study of input devices led to the Fitts’ Law characterization of the mouse and was a major factor leading to the mouse’s commercial introduction by Xerox. His group developed other theoretical characterizations of human–machine interaction, including the Model Human Processor, the GOMS theory of user interaction, Information Foraging Theory, and statistical descriptions of Internet use. The group put these theories to use in new paradigms of human–machine interaction including the Rooms workspace manager, the Web Forager Internet browser, papertronic systems, information visualizations, and contextual computing. The work has resulted in a dozen Xerox products as well as the founding of three software companies. Aanwijstaken User Interfaces Web design

Toepassingen wet van Fitts in HCI 1. Als voorspellend model 2. Evaluatie van nieuwe aanwijsmetthodes For example, one can use Fitts’ law to predict the time for the user of a graphical interface to move the mouse tracker to a button and click on it. This concept can be extended: the time required to type a word using a stylus on a soft-keyboard can be predicted by summing the Fitts’ movement times of a series of letter-to-letter stylus movements over the keyboard. T he second way Fitts’ law is used in HCI is as part of the comparison and evaluation of novel pointing devices. Essentially, this application trns Fitts’ law inside-out: insteadof using it to predict movement times, researchers measure several movement times and then determine how the different conditions affect thecoefficients within the Fitts’ law relation. Thus, Fitts’ law has demonstrated its utility to compress several movement time measurements into the single statistic, throughput, that combines both speed and accuracy. The value of this measure has been recognized by academic and industry researchers alike, as it has been codified in a recent ISO standard describing the evaluation of pointing devices

Wet van Fitts: evaluatie Wat is een betere input device, een muis of een trackball?

Wet van Fitts: evaluatie ID (bits) Tijd, MT MT = a + b * ID ID = 2log(D/W) Fitts beweerde dat onder ideale omstandigheden de term a = 0 , en dus IP = ID/MT. Echter , uit latere onderzoek is gebleken dat a een significante factor is welke sterk wordt beïnvloed door de leercurve van het ‘input device’ en de taak. IP wordt gemeten in bits/sec en is ananloog aan de performance indices van communicatie apparatuur (bv een modem). ‘a’ = in ideaal geval 0; een taak met een ID of moeilijk heidsgraad van 0 bits zou ook 0 tijd moeten kosten. In de praktijk is dit echter niet het geval en geeft deze constante aan hoeveel 'extra' tijd de gebruiker kwijt is aan andere zaken dan puur de beweging - zoals het herkennen van het aan te klikken object of het werken met een 'ingewikkelder' input device als bijvoorbeeld een trackball of stylus. De waarden van constanten a en b veranderen dus mee met de gebruiker en de condities waaronder aangewezen of geklikt moet worden Hoe zou je een goede prestatie kunnen herkennen? Als de lijn zo vlak mogelijk loopt (kleine richtingscoefficient) Index of Performance: IP = 1/b

Wet van Fitts: evaluatie Trackball Muis Tijd, MT ID Lijn van muis is minder steil Dus de Index of performance is hoger Je kunt dus beter een muis nemen

Fitts law en de menubar: voorspelling Waarom is een macgebruiker tot 5 maal sneller met de menubalk dan een windowsgebruiker?

Fitts law en de menubar: voorspelling Index of Difficulty: ID ~ D/W Welke menubalk heeft de laagste ID? W is te beschouwen als oneindig groot bij de mac, waarom? Bovenkant scherm is een harde rand

Toepassingen: Wat zijn de 5 gemakkelijkst te bereiken pixels De vier hoeken! En waar zit nummer 5? Op de plek van je cursor

Psychologie, Fitts & human computer interaction Wet van Fitts kan worden gebruikt om: Te voorspellen hoeveel tijd het kost om naar een doel te bewegen Interfaces te ontwerpen (welke knoppen waar en hoe groot) Te bepalen welk aanwijsmethode het best gebruikt kan worden voor een bepaalde taak http://fww.few.vu.nl/hci/interactive/fitts/ De wet van Fitts is een van de meest ‘solide’ en betrouwbaarste voorspeller voor HCI 14

Veel plezier met de opdracht en cursus! En wie weet tot ziens bij de bachelorcursus psychologie TCP I