Os Domínios de Investigação Aplicada do CCG: Presente e FUTURO – PIU

Quando se dão avanços em diferentes áreas do desenvolvimento tecnológico, há recorrentemente uma última barreira que é necessário transpor. Esta barreira, nem sempre atendida, consiste em fazer com que a tecnologia, que à partida vem melhorar as nossas vidas, seja efetivamente adotada e usada com sucesso pelos utilizadores – todos nós.

Se de todo este texto apenas ficar uma ideia, que seja esta: é imprescindível perceber o utilizador para melhorar qualquer tecnologia ou serviço.

 

PIU = Perception + Interaction + Usability

O nosso grupo PIU – de perceção, interação e usabilidade – aborda questões da adaptação da tecnologia ao utilizador, aplicando ao desenvolvimento de tecnologia metodologias dos fatores humanos, da ergonomia e da usabilidade.

Estas disciplinas têm a sua génese nas ciências cognitivas e o grupo PIU teve também a sua génese num laboratório de psicologia experimental da Universidade do Minho (UMinho) dedicado à psicofísica, área de estudo dos fenómenos percetuais humanos.

O nosso percurso foi um pouco esse: começámos num laboratório de investigação fundamental em perceção visual e auditiva, e depois crescemos e começamos a participar em projetos cada vez mais aplicados. Inicialmente com um misto de surpresa e depois muita satisfação, fomos percebendo que conseguíamos transpor os conhecimentos da investigação fundamental para investigação mais aplicada e com real valor para a indústria e as empresas têm colaborado connosco.

1- Estudo de perceção de distâncias na CAVE (2016)

2- Estudo de perceção visual na CAVE (2014) | 3 – Equipa do Domínio de Investigação Aplicada PIU do CCG (2018)

 

Começámos esta aventura por áreas mais aplicadas, colocando os nossos sistemas de projeção e de realidade virtual, dos quais o laboratório CAVE é um exemplo e referência em Portugal, a servirem por vezes de ferramenta de prototipagem de alta fidelidade. Desta forma, podemos colocar o utilizador a interagir com novos sistemas de interação ainda antes de estes serem protótipos físicos e muito antes de avançarem para a produção. Através da observação fina e controlada de variáveis de interação humano-computador ou humano-máquina, podemos chegar a conclusões sobre a qualidade da interação e, caso for necessário, intervir ao nível do design de interfaces para garantir que estas sejam eficientes e seguras.

 

Mais recentemente, e com este sistema imersivo, temos vindo a debruçar-nos bastante sobre tecnologias de interação relacionadas com a área dos transportes. Outras aplicações têm utilizado este espaço para captura de movimento biológico, análise da postura de um trabalhador em interação com uma máquina, ou estudo ergonómicos de levantamento de pesos. As possibilidades são muitas, e todas com vista ao conforto físico e cognitivo do futuro utilizador.

Por termos as duas componentes de recriar ambientes de estudo e analisar variáveis comportamentais, a nossa equipa é multidisciplinar. A equipa é coordenada cientificamente pelo Professor Jorge Almeida Santos da Escola de Psicologia da UMinho, e esta é composta por profissionais formados em Psicologia Experimental, Ergonomia, Design Industrial, Engenharia Eletrónica, Informática e Acústica.

 

Por sons nunca dantes navegados: a exploração da Perceção Acústica

Parte da nossa atividade laboratorial está relacionada com Perceção Acústica.

Interessa-nos perceber como é que os humanos percebem estímulos sonoros e como podemos incorporar esse conhecimento na tecnologia de interação que faz uso do nosso sistema auditivo. Acreditamos que as interfaces sonoras, o branding acústico e o design sonoro serão muito mais valorizados no futuro, e preparamo-nos para isso incorporando esta modalidade nos nossos estudos mais recentes.

Esta área de atuação interessa-nos particularmente porque verificamos que o esforço de desenvolvimento e de estudo de interfaces sonoras não é de todo semelhante àquele que é colocado nos estímulos visuais, o que por vezes conduz ao design descuidado de interfaces sonoras. Exemplo disso são os sistemas de alarmística dos mais variados contextos (do automóvel ao ambiente hospitalar), conduzindo por vezes a situações de risco e de insegurança quando os alarmes acústicos são ignorados ou mal compreendidos.

Um dos nossos trabalhos na área tem uma aplicação muito prática, que é a alarmística nos dispositivos médicos. Quando entramos num hospital há uma grande percentagem de ruído que vem dos sistemas de alarmes acústicos dos dispositivos médicos. Há a agravante de as pessoas que operam todos os dias nesse ambiente terem comprovada dificuldade em associar o som à fonte do problema , além da fadiga associada aos alarmes. Falta a componente de estudo do fator humano, de como melhorar esses próprios alarmes. Nesse âmbito colaboramos num projeto FCT, com a UMinho e a Universidade de Aveiro, o projeto PATErSoN. Este pretende criar uma biblioteca de alarmes sonoros com mais usabilidade. Para isso, o nosso laboratório conta com investigadores e especialistas em engenharia acústica e design sonoro.

Do laboratório para a estrada: a Simulação Automóvel

Outro ambiente onde trabalhamos em colaboração com a UMinho e a Bosch Car Multimedia é no desenvolvimento de estudos na área dos transportes em simulador de condução. Este é um ambiente laboratorial que pode ser visitado e onde fazemos este estudo fundamental dos fatores humanos no papel do condutor.

  • O que chama a atenção numa interface?
  • Que tipo de feedback consegue o grau mais elevado de confiança por parte do condutor?
  • Mais ainda, considerando os carros autónomos, como manter a atenção do condutor na tarefa primária de condução ou, em caso de distração, como o chamar à atenção de modo a ser informativo e a não assustar o condutor?

Enquanto que o primeiro projeto desta parceria estava essencialmente focado no desenvolvimento de novos sistemas para o interior do veículo e nas áreas tradicionais de desenvolvimento da Bosch Car Multimedia, a segunda edição do projeto permitiu trabalhar com enfoque no futuro, estudando como é que o condutor irá reagir à transição para os diversos níveis de autonomia.

 

1 – Estudo em simulador de condução (2019) | 2- Modelação sonora de uma sala de cirurgia no Centro de Simulação Biomédica de Coimbra (2015)

3 – Estudo do projeto AnPeb com um participante em situação estática (2019)

 

Projetos: a ponte entre o presente e o futuro

A perspetiva do futuro do PIU reflete-se nos projetos que temos a decorrer atualmente.

Um deles, o projeto ANPEB, consiste em colocar num ambiente muito controlado (CAVE), pessoas a interagir com veículos em aproximação, e tentar estudar qual é o processo de tomada de decisão em atravessamento e como é que isso se relaciona com variáveis críticas, como a velocidade do carro em aproximação, a existência ou não de comunicação exterior do veículo, a existência ou não de feedback auditivo e de que tipo (som de motor a combustão ou de carro elétrico).

Este ambiente simulado tem a característica interessante de representar ruas que efetivamente existem em Guimarães e em Braga – ruas modeladas posteriormente em software para o efeito, o que permite comparações entre o real e o simulado até obtermos um nível satisfatório de fidelidade da simulação.

1) Rua Teixeira de Pascoais em Guimarães

2) Respetiva modelação em Blender da rua (2018)

Este ambiente poderá ser usado no futuro para estudar questões como a necessidade de comunicar com os peões num ambiente rodoviário misto, onde carros com algum nível de automação coexistem com carros sem automação, peões, ciclistas, entre outros VRUs (vulnerable road users). Hoje em dia, quando qualquer peão tenta comunicar com um veículo, ele olha para o interior do carro para tentar perceber qual a intenção do condutor.

Em breve, quando as ruas tiverem carros sem condutores, esta comunicação terá de ser substituída por outro tipo de comunicação e feedback igualmente encorajadores. Prevemos estudar alguns sistemas externos de comunicação, tais como luzes, atuadores acústicos, entre outros.

 

Um outro projeto feito em parceria com outro grupo do CCG, de Computer Vision, Interaction, and Graphics, a Edilásio, e o INL, é o Product in Touch.

Este projeto consiste no desenvolvimento de uma plataforma de prototipagem de interiores de veículos que traz não só a realidade visual, mas pretende juntar-lhe a perceção fiel de superfícies físicas. O seu objetivo é que o toque resulte  numa perceção fiel daquilo que é a superfície do interior de um carro recorrendo apenas a atuadores hápticos com as configurações certas, a definir neste projeto.

1 – Projeto Product In Touch

2 – Projeto europeu 5G-Mobix

Este é um desafio onde estamos a trabalhar na fronteira da tecnologia. Não há muito tempo, os atuadores hápticos eram grandes, pesados e desconfortáveis, o que afeta qualquer experiência ou sensação de imersividade num ambiente virtual. O trabalho conjunto com o INL tem como objetivo desenvolver atuadores ao nível micro, e conseguir colocar esses atuadores hápticos numa luva, para oferecer diversos tipo de perceção háptica, o que por si só terá muitas aplicações no futuro.

Por último, o projeto 5G-MOBIX em colaboração com o grupo do CCG de Urban and Mobile Computing, vai tentar perceber como é que o tipo de comunicação 5G e os novos sistemas inerentes a esta tecnologia poderão ser usados pelo público-alvo. Para esse efeito, serão realizados estudos de aceitabilidade ao nível europeu. É também nosso objetivo futuro perceber de que forma os sistemas 5G poderão contribuir para uma convivência mais segura entre os diferentes agentes rodoviários.

Receita de futuro: interfaces, segurança e experiências de uso

O grupo PIU iniciou recentemente uma participação ativa com três elementos em grupos de estandardização internacionais (ISO) na área dos transportes, nomeadamente no grupo de ergonomia para road vehicles. Achamos que é uma ótima forma de levar os nossos resultados científicos um pouco além das publicações, levando-o mesmo aos processos de tomadas de decisão de comités de especialistas internacionais.

A visão global do nosso grupo e do futuro que se avizinha tem menos ruído, apesar de ter mais interfaces sonoras, tem mais segurança, apesar de ter menos condutores e mais passageiros. Parece dicotómico, mas se conhecermos a fundo os fatores humanos dos tomadores de tecnologia, vamos conseguir alcançá-lo com segurança e boas experiências de uso.


Carlos Silva | Coordenador de Desenvolvimento @CCG, DIA PIU

Mestre em Psicologia Experimental (Psicofísica) – UMinho, a completar um doutoramento em Informática focado na Interação Homem-Computador e no desenvolvimento e validação de ambientes imersivos.

Os seus interesses de investigação vão desde o estudo aplicado de ambientes imersivos audiovisuais, ao estudo básico dos mecanismos de perceção humana. Tem trabalho científico publicado nas áreas de perceção humana e psicofísica, interação homem-computador, e desenvolvimento de sistemas de realidade virtual.

É autor e co-autor de múltiplas publicações científicas resultantes dos projetos de I&D aplicado em que tem participado. É também investigador associado do INESC TEC e do laboratório de Visualização e Perceção da UMinho.