Eye Tracking in der Humaninformatik

Prof. Dr. Tomoko Koda erklärt, warum Eye Tracking eine wichtige Forschungsmethode in ihrem Studiengang Humaninformatik ist.

Prof. Dr. Tomoko Koda ist Professorin in der Abteilung für Informationswissenschaft und -technologie am Osaka Institute of Technology, wo sie ein Forschungslabor leitet und den Kurs für Humaninformatik unterrichtet.

Einsatz von Eye Tracking in der Informatikausbildung

Die Humaninformatik ist ein interdisziplinäres Gebiet, das die Interaktion zwischen Menschen und Informationssystemen untersucht. Es geht darum zu verstehen, wie Menschen Informationen wahrnehmen, verarbeiten und nutzen, und dieses Wissen anzuwenden, um Informationstechnologien und -systeme besser zu gestalten und zu verbessern, damit sie den menschlichen Bedürfnissen und Verhaltensweisen entsprechen.

Wir haben Professor Tomoko Koda vom Osaka Institute of Technology dazu befragt, wie Eye Tracking im Studiengang Humaninformatik effektiv eingesetzt werden kann. Der Kurs umfasst eine Reihe von Aktivitäten und Methoden zur Untersuchung und Verbesserung der Interaktion zwischen Menschen und Informationssystemen.

Am Fachbereich Medienwissenschaft der Fakultät für Informationswissenschaft und -technologie lernen Studenten im zweiten Studienjahr mit Hilfe des Eye Trackers von Tobii etwas über Humaninformatik, um menschliches Verhalten besser zu verstehen und dieses Wissen bei der Gestaltung von Informationssystemen anzuwenden. Durch das Messen und Analysieren von Augenbewegungsdaten und das Erstellen von datenbasierten Berichten trainieren die Studierenden ihr logisches Denken und entwickeln Fähigkeiten für ihre zukünftige Karriere.

Eye Tracking ermöglicht die Visualisierung von menschlichem Verhalten, das nicht durch Beobachtung erfasst werden kann

In der Humaninformatik werden grundlegende menschliche Verhaltensweisen - Sinneswahrnehmung, emotionale Prozesse, Kommunikation und Bewegung - beobachtet und analysiert. Diese Verhaltensweisen werden systematisch mit Hilfe von Informatikprinzipien wie Datenanalyse und Computermethoden untersucht, um Human Factors, die für Informationssysteme relevant sind, zu identifizieren und zu untersuchen.

Im ersten Teil des Humaninformatik-Kurses lernen die Studenten etwas über Motion Capture, im zweiten Teil konzentrieren sie sich auf die Eye Tracking-Technologie und arbeiten praktisch mit ihr.

"Viele Studenten kennen Motion Capture aus Filmen, in denen Computergrafiken verwendet werden, was ihr Interesse weckt und einen idealen ersten Schritt darstellt. Nachdem sich die Studierenden mit der Quantifizierung menschlicher Handlungen durch Motion Capture vertraut gemacht haben, möchten wir, dass sie sich der Herausforderung stellen, das menschliche Blickverhalten zu erfassen und zu analysieren, das für das bloße Auge in der Regel unsichtbar ist, und es in Zahlen auszudrücken "

Das Eye Tracking ist einfach zu handhaben, nicht invasiv und eignet sich für die Erfassung mehrerer Teilnehmer.

Warum wurde Eye Tracking für den Kurs gegenüber anderen physiologischen Messmethoden wie Hautleitwertreaktionen, EEG und Herzfrequenz gewählt?

"Es gibt andere physiologische Messmethoden, und es ist möglich, die Herzfrequenz, das EEG und die Hautleitfähigkeit zu messen. Allerdings ist eine Signalverarbeitung der Messergebnisse erforderlich, und im zweiten Studienjahr verfügen die Studierenden noch nicht über die entsprechenden Kenntnisse. Motion Capture und Eye Tracking sind in dieser Hinsicht am einfachsten zu messen und auszuwerten. Gerade beim Eye Tracking kann durch die berührungslose Messung jeder so oft gemessen werden, wie er möchte."

Im Rahmen des Kurses werden Eye Tracking-Messungen von 10 Personen durchgeführt. Würde man ein EEG verwenden, müsste jede Person mit Elektroden ausgestattet werden, was es schwierig macht, so viele Personen innerhalb des vorgegebenen Zeitrahmens zu messen. Darüber hinaus war die Verfügbarkeit der umfassenden biometrischen Analyse Software Tobii Pro Lab ein Schlüsselfaktor für die Wahl des Eye Tracking Systems von Tobii.

Gruppenanalyse und Interpretation von Blickdaten

Im Kurs "Humaninformatik" analysieren, interpretieren und präsentieren die Studierenden Eye Tracking-Daten, um die folgenden drei Ziele zu erreichen:
a) Objektive Beobachtung, Aufzeichnung und Analyse menschlichen Verhaltens.
b) Diskussion menschlicher Eigenschaften aus der Perspektive der Informatik.
c) Theoretische Präsentationen zu den Ergebnissen der Analyse.

"Wir zeigen Standbilder von vier Gesichtsausdrücken (Ekel, Angst, Glück, Überraschung) für jeweils 8 Sekunden und messen die Augenbewegungen von 10 Personen (Abbildung 1). Nachdem sie die Augenbewegungen der Schüler beim Lesen von Gesichtsausdrücken verfolgt haben, überlegen die Schüler, welche Art von Analyse am besten geeignet sein könnte, wobei sie sich darauf konzentrieren, auf welche Teile des Gesichts die Menschen beim Lesen von Gesichtsausdrücken achten. Zu Beginn sind die Ansichten der Schüler oft sehr intuitiv und werden durch die Beschreibung von Daten mit Adjektiven und Adverbien ausgedrückt, wie z. B. "Es scheint, dass sie in die Nähe der Augen schauen" oder "Nach den Augen schauen sie auf die Nase und dann auf den Mund und den Rücken."

Die Humaninformatik legt den Schwerpunkt auf die objektive Quantifizierung solcher intuitiven und subjektiven Beobachtungen. Die Schüler werden angeleitet, die Analyse von Eye Tracking-Daten logisch zu erklären, um ihre intuitiven Beobachtungen zu überprüfen und die Ergebnisse, die sie überprüfen wollen, mit Zahlenwerten darzustellen. Sie überlegen auch, welche Diagramme (Balkendiagramme, Kreisdiagramme, Streifendiagramme usw.) zur Darstellung der Analyseergebnisse verwendet werden sollten (Abbildung 2).

Eye Tracking ist ein wirksames Instrument zum Erwerb logischen Denkens und von Karrierechancen für Schüler

Professor Koda ist der Meinung, dass Eye Tracking ein sehr effektives Mittel ist, um logische Denkfähigkeiten zu erwerben, die den Schülern im späteren Berufsleben von Nutzen sein werden.

"Viele Studenten der Fakultät für Informatik werden nach ihrem Abschluss Systemingenieure (SEs). Wenn ein SE ein Spezifikationsdokument erstellt, muss es so geschrieben sein, dass 100 von 100 Personen, die es lesen, es auch so verstehen. Das Erlernen des Verfassens objektiver und verständlicher Dokumente durch die Erstellung von Berichten in der Humaninformatik ist auch in der Wirtschaft von Vorteil."

Professor Koda setzt Eye Tracking auch bei Forschungsstudien in ihrem Labor ein. Als Studenten in ihrem Labor ein Spiel entwickelten, bei dem Zombies mit Hilfe des Blicks besiegt werden können, und es bei einer Forschungspräsentation auf einem Schulfest vorstellten, führte die Demonstration dazu, dass die Studenten von den Unternehmen, die an der Veranstaltung teilnahmen, ein Stellenangebot erhielten.

"Als Vorsitzender des Berufsförderungsausschusses führe ich viele Gespräche mit arbeitssuchenden Studenten. Einige Studenten sagen mir: 'In der Humaninformatik habe ich gelernt, menschliches Verhalten zu messen, zu quantifizieren und logisch zu analysieren, und ich möchte eine SE werden, in der ich das anwenden kann.' Das Üben des logischen Denkens ist der Auslöser, der Wendepunkt oder die Gelegenheit für ihren starken Wunsch, Ingenieur zu werden."

Über Professor Koda's Forschung mit Eye Tracking

Das Labor von Professor Koda hat einen Agenten entwickelt, der sich an den Blick des Benutzers anpasst

Eines der Forschungsprojekte in Professor Kodas Labor nutzte Eye Tracking, um einen Gesprächsagenten für Personen zu entwickeln, die Schwierigkeiten mit Blickkontakt haben. Introvertierte Menschen reagieren beispielsweise empfindlich auf die Blicke anderer, mögen es nicht, angestarrt zu werden, und vermeiden Blickkontakt. Für solche Personen kann selbst der Blick eines Gesprächspartners erheblichen Stress verursachen. Ein Student im Labor, der mit einem ähnlichen Problem konfrontiert war, schlug vor, einen Agenten zu entwickeln, der sich an das Augenbewegungsverhalten des Benutzers anpasst.

"Mit dem Eye Tracker von Tobii, der die Augenbewegungen des Nutzers während eines Gesprächs misst, haben wir einen Gesprächsagenten entwickelt, der einen ähnlichen Blickkontakt mit Nutzern herstellt, die den Agenten ansehen, und seinen Blick von Nutzern abwendet, die ihn nicht ansehen."

Das Evaluierungsexperiment ergab, dass die Gruppe der introvertierten Nutzer weniger Stress während der Konversation verspürte und ein stärkeres Gefühl der Verbundenheit mit dem Gesprächsagenten entwickelte. Bei introvertierten Nutzern ist der Agent anfangs so programmiert, dass er Blickkontakt vermeidet und den Blick allmählich auf den Nutzer richtet, was potenzielle therapeutische Wirkungen wie die Linderung von Blickphobie und Anwendungen in der Interviewpraxis zeigt.

Erfahren Sie mehr über die Forschung von Professor Koda .