云計(jì)算即應(yīng)用通過互聯(lián)網(wǎng)作為服務(wù)傳遞給用戶，也指提供這些應(yīng)用的數(shù)據(jù)中心的軟件和硬件。數(shù)據(jù)中心的軟硬件被稱為云，提供服務(wù)的方式被稱為軟件作為服務(wù)SaaS(software as a service)。當(dāng)使用谷歌Docs服務(wù)創(chuàng)建一個(gè)文檔，軟件的主要部分不在個(gè)人電腦上，而在看不見的云上，文檔也存儲在云上，相似的辦公軟件還有許多，如微軟的Office Web apps和甲骨文的Cloud office等。用戶在享受SaaS帶來的一系列好處的同時(shí)，也面臨著交互方面的困難，如小學(xué)生使用谷歌Docs寫文檔時(shí)會感覺界面過于復(fù)雜，不夠有趣。這主要由于使用SaaS方式的軟件，用戶數(shù)量巨大，而且用戶之間千差萬別，使用統(tǒng)一的界面無法同時(shí)滿足所有用戶個(gè)性化的需求。用戶的差異性，要求針對不同類型的用戶有對應(yīng)的用戶界面來滿足其個(gè)性化的需求，也就是說用戶界面應(yīng)是客戶化的。對于SaaS，不只用戶具有多樣性，近年來隨著移動時(shí)代的來臨，各種新式云端設(shè)備如平板電腦、智能手機(jī)、PDA、MP4等不斷涌現(xiàn)，這又引發(fā)了大量新類型的交互通道，如筆交互、語音交互、手勢交互、虛擬現(xiàn)實(shí)、混合現(xiàn)實(shí)、三維交互等，如圖1所示。
圖1 SaaS用戶、終端、交互通道的多樣性
因此，在SaaS環(huán)境下解決用戶、云終端、交互通道的多樣性，生成適應(yīng)個(gè)性化需求的客戶化用戶界面，成為一個(gè)亟需解決的問題。本文提出使用模型驅(qū)動的方法來解決此問題，但模型驅(qū)動只是一個(gè)指導(dǎo)性的方法，并未規(guī)定具體的任務(wù)模型，本文使用感知控制任務(wù)模型來適應(yīng)生成令用戶滿意的客戶化用戶界面的需求。
1 使用模型驅(qū)動的方法開發(fā)客戶化
1.1 模型驅(qū)動的開發(fā)方法簡介
模型驅(qū)動架構(gòu)的目的在于識別高層模型，使得設(shè)計(jì)者能夠從更加面向語義的角度而不是直接從具體的實(shí)現(xiàn)層次上去規(guī)約和分析SaaS用戶界面。這就允許他們集中精力于更重要的方面而不是立刻陷入具體的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，之后再去使用工具完成與高層抽象一致的具體實(shí)現(xiàn)。因此，通過使用模型來獲取系統(tǒng)語義方面的信息，設(shè)計(jì)者更易于設(shè)計(jì)、開發(fā)和維護(hù)日益復(fù)雜的交互式應(yīng)用。基于模型的方法在經(jīng)歷了關(guān)注界面元素的抽象描述、關(guān)注于表達(dá)高層的交互語義兩個(gè)階段后，當(dāng)前應(yīng)同時(shí)關(guān)注其生成用戶界面客戶化問題。最終達(dá)到讓開發(fā)者定義應(yīng)用的輸入輸出需求，硬件提供商描述設(shè)備的輸入輸出能力，用戶配置他們的個(gè)性參數(shù)，然后自動或者半自動生成最終用戶界面或運(yùn)行時(shí)界面。
1.2 Cameleon參考框架
Cameleon參考框架是基于模型開發(fā)方法的典型代表，它將用戶界面開發(fā)生命周期從任務(wù)規(guī)約到運(yùn)行時(shí)界面結(jié)構(gòu)化為四個(gè)抽象層次：任務(wù)和概念層(CIM)：a．為了達(dá)到用戶目標(biāo)而執(zhí)行的邏輯任務(wù)及任務(wù)之間的關(guān)系；b．這些任務(wù)相關(guān)的領(lǐng)域?qū)ο蟆Ｋ怯?jì)算無關(guān)的抽象模型；抽象用戶界面(AUI)使用界面空間或表示單元來刻畫，它既獨(dú)立于交互主體，也獨(dú)立于交互通道(如圖形，語音，觸摸等)。一個(gè)交互空間用來支持完成一系列由邏輯聯(lián)系在一起的任務(wù)，由一組表示單元組成，AUI是平臺無關(guān)的模型；具體用戶界面(CUI)依賴于平臺的種類和可獲得的交互介質(zhì)，擁有一些定義如何被用戶感知的屬性，是實(shí)際的用戶界面組件包括工具箱的一個(gè)抽象，也稱平臺特定模型；最終用戶界面(FUI)分為兩個(gè)子層：源代碼層和運(yùn)行時(shí)界面層。源代碼層是由編程語言或者標(biāo)記語言組成，可以被解析或者編譯。根據(jù)軟件環(huán)境(虛擬機(jī)、瀏覽器等)的不同，一段代碼編譯后的運(yùn)行時(shí)界面可能有所不同。
這些層次被進(jìn)行了結(jié)構(gòu)化組織，之間存在著從抽象到具體的轉(zhuǎn)化關(guān)系。同一抽象層次上不同模型之間也可以互相轉(zhuǎn)化，這樣就可以根據(jù)不同的使用上下文靈活使用。
圖2 Cameleon參考框架
1.3 基于PCT理論的任務(wù)模型
從上兩小節(jié)的討論可以發(fā)現(xiàn)，影響用戶滿意度的根本因素存在于用戶的認(rèn)知和感知能力，比如用戶的長時(shí)及短時(shí)記憶能力、解決問題、作決定、搜索、瀏覽等。心理學(xué)家認(rèn)為人是層級地組織起來的負(fù)反饋系統(tǒng)。其顯著特征是“所有的行為都是感知控制”，基準(zhǔn)輸入是用戶的目標(biāo)，系統(tǒng)處于環(huán)境之中，存在各種干擾因素，人對系統(tǒng)的控制總是向著抵消環(huán)境干擾的方向進(jìn)行。
基于感知控制理論P(yáng)CT(perceptual control theory)建模任務(wù)就是將用戶和云終端設(shè)備看作一個(gè)感知控制系統(tǒng)，任務(wù)建模的目標(biāo)就是分析出用戶希望控制的變量，以及用戶控制這些變量的方法。首先要與領(lǐng)域?qū)＜疑疃仍L談，以抽取執(zhí)行任務(wù)的相關(guān)信息，而任何任務(wù)都包含控制，用戶希望控制的變量和信息應(yīng)顯示在用戶界面上，用戶執(zhí)行任務(wù)的目的即任務(wù)的目標(biāo)，對應(yīng)于感知控制基本模型的基準(zhǔn)輸入，存在于用戶的心里。用戶通過執(zhí)行控制行為來改變顯示變量的值以達(dá)到目標(biāo)狀態(tài)。那些外界環(huán)境中的可以改變顯示變量的不可預(yù)測的因素稱為干擾。由于外界干擾的不可預(yù)測性，我們無法找到一個(gè)確切的指令序列來達(dá)到用戶目標(biāo)，只能通過用戶的控制行為，而用戶面對顯示變量和任務(wù)目標(biāo)之間差別的變化，采取的控制行為也會變化，即：達(dá)到一個(gè)相同的目標(biāo)，可以有不同的控制行為。感知控制任務(wù)模型本身則屏蔽了達(dá)到目標(biāo)的行為細(xì)節(jié)，實(shí)現(xiàn)一種說明式的任務(wù)模型，描述的不是完成目標(biāo)的操作序列，而是可減小顯示變量和任務(wù)目標(biāo)差值的可用操作集合。
1.4 模型轉(zhuǎn)換和客戶化UI生成
模型之間可以互相轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換的類型主要有層次間轉(zhuǎn)換和層次內(nèi)轉(zhuǎn)換，層次間轉(zhuǎn)換包含具體化和一般化，層次內(nèi)轉(zhuǎn)換包括翻譯和映射。具體化涵蓋了從高層次的抽象描述到運(yùn)行時(shí)代碼的推理過程。如從任務(wù)模型到抽象用戶界面再到具體UI(user interrace)，最后生成最終UI的過程。而一般化是從一個(gè)具體的用戶界面轉(zhuǎn)換為高層的抽象模型的過程。層次內(nèi)轉(zhuǎn)換包括翻譯和映射，用來對為特定目標(biāo)進(jìn)行的描述轉(zhuǎn)換為同一抽象層次為另一目標(biāo)進(jìn)行的描述。映射是對相同的使用上下文，在同一抽象層次，將一個(gè)用戶界面表示轉(zhuǎn)換為另一用戶界面表示。具體開發(fā)時(shí)可以采用正向工程，即從高層抽象向低層抽象轉(zhuǎn)換以進(jìn)行具體化，最終生成代碼；也可以使用逆向工程，從底層的已有代碼進(jìn)行抽象化，最終得到高層的任務(wù)模型和領(lǐng)域模型；另一種轉(zhuǎn)換是同層之間不同模型的轉(zhuǎn)換，為的是能使最終用戶界面根據(jù)使用上下文變化而自動變化；如果一個(gè)開發(fā)是從中部開始，一邊向高層進(jìn)行抽象，一邊進(jìn)行具體化形成最終代碼，則稱之為中間出發(fā)的開發(fā)。
通過層次間的一般化轉(zhuǎn)換，從計(jì)算無關(guān)的任務(wù)和領(lǐng)域模型在一定計(jì)算相關(guān)的使用上下文的約束下轉(zhuǎn)化為平臺無關(guān)的抽象用戶界面，加入不同的使用上下文即可轉(zhuǎn)換為平臺無關(guān)的模型；同理，對某一抽象用戶界面加入不同的平臺相關(guān)的使用上下文，即可得到不同的特定平臺的模型；對某一具體用戶界面加入不同的用戶、設(shè)備使用上下文，即可得到不用的最終用戶界面，這里任務(wù)和領(lǐng)域模型與抽象用戶界面、抽象用戶界面和具體用戶界面、具體用戶界面與最終用戶界面之間的對應(yīng)關(guān)系均是一對多。模型的轉(zhuǎn)換過程也就是將客戶的個(gè)性化使用上下文融入高層抽象模型，以形成客戶化的最終用戶界面的過程。
圖3 基于感知控制的任務(wù)模型
2 客戶化UI的用戶滿意度
2.1 客戶化UI的用戶滿意度問題
一方面我們要生產(chǎn)客戶化的用戶界面，另一方面，也要提高客戶化的用戶界面在特定使用背景下為特定用戶使用時(shí)的滿意度，使其在使用的過程中無不適感并對服務(wù)使用持肯定的態(tài)度。
通常，為使用戶滿意需要遵循的原則有：①保持一致性，有些文獻(xiàn)稱統(tǒng)一的觀與感，使界面一致的色彩和操作風(fēng)格；②使用的便捷性，即讓用戶可以使用快捷方式來完成經(jīng)常要做的任務(wù)；③提供信息反饋，讓用戶知道系統(tǒng)當(dāng)前的狀態(tài)，如任務(wù)進(jìn)行中或者任務(wù)完成；④有適當(dāng)?shù)娜蒎e(cuò)性，在設(shè)計(jì)之初就應(yīng)考慮到避免使用者犯錯(cuò)，一旦錯(cuò)誤發(fā)生，系統(tǒng)可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)并提供錯(cuò)誤處理方法，例如允許用戶回退到錯(cuò)誤發(fā)生前的狀態(tài)；⑤合理的人機(jī)任務(wù)分配，避免不必要的用戶交互，如冗長的資料輸入；⑥減少用戶的認(rèn)知和短時(shí)記憶的負(fù)荷，使用直接操作及基于活動的設(shè)計(jì)方法來進(jìn)行設(shè)計(jì)，以使操作符合用戶的認(rèn)知心理特征，使設(shè)計(jì)者心中的設(shè)計(jì)模型和使用者心中的用戶模型相一致。
2.2 使用PCT任務(wù)模型提高用戶滿意度
根據(jù)2.1節(jié)SaaS用戶界面用戶滿意度問題的論述，我們使用基于感知控制的任務(wù)模型來提高用戶滿意度的主要方式有：①通過模型自動轉(zhuǎn)換來支持一致性，使整個(gè)系統(tǒng)擁有統(tǒng)一的觀與感；②感知控制任務(wù)模型與傳統(tǒng)任務(wù)模型的區(qū)別之一在于，它屏蔽了系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的操作序列和細(xì)節(jié)，指出了什么是關(guān)鍵任務(wù)，因而可以使用戶使用起來更加便捷有效；③通過感知控制任務(wù)分析，得到的控制變量可以為用戶提供說明式的信息反饋，有利于用戶了解系統(tǒng)當(dāng)前的狀態(tài)，及與任務(wù)目標(biāo)之間的差距；④中國有句古話叫“人非圣賢，孰能無過”，英國詩人Alexander Pope也有“To err is human”的詩句。我們無法避免用戶犯錯(cuò)，但可以通過合理地設(shè)計(jì)用戶和云的交互界面，使用戶易于做正確的事，不易犯錯(cuò)，感知控制任務(wù)模型自身已經(jīng)考慮了外界干擾(例外)，具有很好的容錯(cuò)性；⑤它具有很好的人機(jī)任務(wù)分配，各種操作細(xì)節(jié)由計(jì)算機(jī)來處理，將用戶從具體操作解放出來以便更多地關(guān)注于任務(wù)目標(biāo)這樣的高層次特征。
3 案例研究
本節(jié)通過實(shí)例對使用傳統(tǒng)任務(wù)模型的方法和使用感知控制任務(wù)模型進(jìn)行用戶界面開發(fā)的過程給以介紹。重點(diǎn)介紹了一個(gè)任務(wù)如何被建模成AUI、CUI及FUI幾個(gè)不同抽象層次。
如圖4所示，用戶需要添加一個(gè)鬧鐘的簡單界面，使用傳統(tǒng)任務(wù)建模方法如圖左邊所示，在任務(wù)層，用戶為達(dá)到目的而采取的活動被建模，傳統(tǒng)的任務(wù)模型側(cè)重于任務(wù)的層次分解，可以分解為查看鬧鐘、添加鬧鐘和關(guān)閉3個(gè)子任務(wù)，而感知控制任務(wù)模型側(cè)重于說明式描述系統(tǒng)的目標(biāo)。在AUI層對支持用戶任務(wù)的交互式對象，使用對應(yīng)的交互組件和容器建模。通過觀察可以發(fā)現(xiàn)交互組件與平臺和交互方式是無關(guān)的。在CUI層，具體的圖形化交互組件和容器(窗口、文本輸入、按鈕)已經(jīng)被引入。最終，CUI交互組件轉(zhuǎn)換為最終代碼和運(yùn)行時(shí)界面，涉及到具體屬性的值，比如字體的類型和大小，顏色，在界面顯示的提示信息。每個(gè)交互平臺上，這四個(gè)層次之間可以轉(zhuǎn)換：從高層描述到具體的或者反之依然，同一抽象層次不同類型平臺之間或者甚至他們的任意的組合之間也可以互相轉(zhuǎn)換。所以，各種各樣的環(huán)境都可以被引入，更概括的說，UI元素和語義之間的關(guān)系可能會導(dǎo)致可能的智能工具來幫助設(shè)計(jì)、評估和運(yùn)行時(shí)的執(zhí)行。如此，最終生成適應(yīng)不用使用上下文的客戶化用戶界面。
圖4 基于感知控制的任務(wù)建模實(shí)例
4 結(jié)語
SaaS正在對軟件產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生巨大的影響，它有利于服務(wù)的提供者便捷地為更多的用戶部署服務(wù)，但要讓SaaS用戶更好地使用服務(wù)，就需要有適合的交互界面，即：使用戶滿意的客戶化用戶界面。本文提出模型驅(qū)動的生成客戶化用戶界面的方法，解決了用戶多樣性、云終端多樣性以及交互通道多樣性的問題，使用感知控制任務(wù)模型，使得最后得到的是用戶滿意的客戶化用戶界面。由于當(dāng)前使用手工建模，效率較低，因此下一步的研究計(jì)劃是為本文提出的方法提供工具支持，以促進(jìn)其實(shí)際應(yīng)用。
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本文標(biāo)題：模型驅(qū)動的SaaS用戶界面客戶化方法
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