Usanifu na Uundaji wa Kituo cha Taa Kina Akili Kinalenga Mtumiaji kwa Mifumo ya Sensor

Yaliyomo

1. Utangulizi

Utafiti huu unalenga usanifu unaolenga mtumiaji (UCD) wa kituo cha taa kina akili, kwa lengo la kufafanua ishara za asili na za kueleweka kwa ajili ya udhibiti wake. Lengo lilikuwa kuunda kiolesura cha mtumiaji cha kugusa nyingi na kituo cha taa kina akili kinachotumia kugusa ambacho kinaweza kujumuishwa katika mazingira ya nyumba yaliyopo na uunganishaji wa umeme, iwe na au bila mfumo wa akili uliopo tayari. Utafiti huu unashughulikia pengo muhimu katika violezo vya nyumba akili, ambapo njia za udhibiti mara nyingi hazina uelewevu, na kusababisha upokeaji duni kwa mtumiaji.

1.1. Taa Zina Akili

Taa akili ni sehemu muhimu ya majengo yenye akili yanayotumia nishati kwa ufanisi. Zaidi ya kuokoa nishati, ina athari kubwa kwa mazingira na utendaji wa nafasi. Hata hivyo, violezo vya udhibiti wa taa bado ni sehemu dhaifu. Suluhisho za kibiashara kama Philips Hue na LIFX mara nyingi hutegemea sana programu za simu janja, na hivyo kuunda mapungufu katika udhibiti wa kimwili na wa haraka. Utafiti huu unadai kuwa kiolesura cha kimwili maalumu na kinachoeleweka ni muhimu sana kwa ujumuishaji laini katika maisha ya kila siku.

2. Mbinu ya Usanifu Inayolenga Mtumiaji

Mradi huu ulitumia mchakato mkali wa UCD. Hatua za awali zilijumuisha kufafanua mahitaji ya mtumiaji kupitia uchunguzi wa muktadha na uchambuzi wa kazi. Mifano ya chini ya karatasi iliundwa ili kujaribu na kuboresha ishara za kugusa zinazoeleweka za kudhibiti taa (k.m., kuteleza kwa kupunguza mwangaza, kubonyeza kuwasha/kuzima, ishara za vidole vingi kwa udhibiti wa kikundi). Uchunguzi huu wa kurudia na watumiaji wanaowezekana ulikuwa msingi wa kutambua ishara ambazo zilionekana kuwa "za asili" na zilizohitaji ujifunzaji mdogo.

3. Muundo wa Mfumo & Uundaji wa Mfano

Mfumo ulioundwa unalenga kuunganisha tabaka za kimwili na za kidijitali za otomatiki ya nyumba.

3.1. Vipengele vya Vifaa

Mfano wa kimwili unajumuisha paneli ya kugusa nyingi ya uwezo wa umeme inayotumika kama kiolesura kikuu, kitengo cha udhibiti kidogo (MCU) kwa ajili ya usindikaji wa pembejeo na mantiki, na moduli ya relay kwa ajili ya kubadili saketi za kawaida za taa za AC. Usanifu unasisitiza uwezo wa kurekebisha na kuingiza kwenye masanduku ya kawaida ya kituo cha ukutani.

3.2. Ufafanuzi wa Ishara za Mkono & Usanifu wa Kiolesura

Kulingana na uchunguzi wa mfano wa karatasi, seti kuu ya ishara ilifafanuliwa rasmi:

• Kubonyeza Mara Moja: Washa/kuzima taa/kikundi.
• Kuteleza Wima: Rekebisha mwangaza (juu kwa mwangaza zaidi, chini kwa mwangaza duni).
• Kubonyeza kwa Vidole Viwili: Chagua/dhibiti kikundi cha taa kilichofafanuliwa awali.
• Kushikilia: Pata mipangilio ya hali ya juu (k.m., halijoto ya rangi kwa taa zinazostahimili).

4. Uchunguzi wa Uwezo wa Kutumia & Matokeo

Uchunguzi wa uwezo wa kutumia na mfano unaofanya kazi ulipima ufanisi, ufanisi, na kuridhika. Vipimo muhimu vilijumuisha muda wa kukamilisha kazi, kiwango cha makosa, na maoni ya kibinafsi kupitia dodoso (k.m., Kiwango cha Uwezo wa Kutumia Mfumo - SUS). Matokeo yalionyesha kuwa ishara zilizotokana na UCD zilipunguza sana muda wa kujifunza wa awali ikilinganishwa na violezo vya kawaida vya kituo cha taa kina akili. Watumiaji waliripoti kuridhika kwa juu na uelewevu wa udhibiti wa moja kwa moja, na hivyo kuthibitisha hatua ya mfano wa karatasi.

5. Maelezo ya Kiufundi & Mfano wa Hisabati

Algorithm ya kugundua kugusa inaweza kuonyeshwa kwa mfano ili kuchuja kelele na kuthibitisha ishara. Mfano rahisi wa kugundua kasi ya kuteleza, muhimu kwa kutofautisha kati ya kubonyeza na kuteleza, ni:

$v = \frac{\Delta d}{\Delta t} = \frac{\sqrt{(x_2 - x_1)^2 + (y_2 - y_1)^2}}{t_2 - t_1}$

Ambapo $v$ ni kasi, $(x_1, y_1)$ na $(x_2, y_2)$ ni viwianishi vya kugusa kwa nyakati $t_1$ na $t_2$. Ishara inatambuliwa kama kuteleza ikiwa $v > v_{threshold}$, ambapo $v_{threshold}$ imedhamiriwa kwa majaribio wakati wa usawazishaji ili kufanana na tabia ya mtumiaji. Hii inalingana na kanuni za msingi za HCI za kutambua ishara, kama ilivyojadiliwa katika rasilimali kama Mwongozo wa Kiolesura cha Kibinadamu cha iOS cha Apple.

6. Mfumo wa Uchambuzi: Uelewa wa Msingi na Ukosoaji

Uelewa wa Msingi: Thamani ya msingi ya karatasi hii sio katika vifaa vipya, bali katika kutumia kwa ukali UCD kwenye sehemu ya makutano iliyopuuzwa: kituo cha ukutani. Inatambua kwa usahihi kwamba kushindwa kwa nyumba akili mara nyingi hutokea kwenye tabaka ya kiolesura, sio tabaka ya mtandao. Wakati wakubwa kama Google na Apple wanasukuma mifano inayolenga programu, kazi hii inabishania "teknolojia tulivu" ambayo inakaa pembeni hadi inapohitajika, dhana iliyotangazwa na Mark Weiser.

Mtiririko wa Kimantiki: Mantiki ya utafiti ni sahihi: utambuzi wa tatizo (kiolesura dhaifu cha kimwili) → kupitishwa kwa mbinu (UCD) → suluhisho la kurudia (mfano wa karatasi kisha wa kimwili) → uthibitisho (uchunguzi wa uwezo wa kutumia). Inafanana na mfano wa mbio za usanifu uliopendekezwa na Google Ventures.

Nguvu na Mapungufu: Nguvu: Mwelekeo wa kurekebisha na kuingiza ni mwenye busara kibiashara, ukishughulikia soko kubwa la nyumba zilizopo. Kutumia mifano ya chini ya karatasi kwa ajili ya kutambua ishara ni ya gharama nafuu na yenye ufahamu. Mapungufu: Karatasi hii haitoi maelezo mengi ya kiufundi ya utekelezaji (k.m., MCU kamili, IC ya kugusa), na hivyo kufanya uigaji kuwa mgumu. Pia inapita juu ya changamoto za ujumuishaji na itifaki kuu za IoT (ZigBee, Z-Wave, Matter), ambazo ndio uwanja wa vita wa kweli kwa upokeaji wa soko. Ukubwa wa sampuli ya uchunguzi na idadi ya watu uwezekano ni mdogo, jambo la kawaida katika mifano ya kitaaluma.

Ufahamu Unaoweza Kutekelezwa: Kwa wasimamizi wa bidhaa, hitimisho ni wazi: wekeza katika UCD kwa ajili ya violezo vya kimwili mapema. Usidhani kanuni za UX za kidijitali zinabadilishwa moja kwa moja. Kwa wahandisi, kazi hii inasisitiza hitaji la vifaa ambavyo ni raia mzuri kwenye mitandao ya IoT na pia vinatoa uzoefu bora wa kujitegemea. Hatua inayofuata ni kujaribu usanifu huu katika masomo ya muda mrefu, ndani ya nyumba, ili kukadiria uwezo wa kudumu wa kutumia na maeneo magumu ya ujumuishaji.

7. Matokeo ya Majaribio & Maelezo ya Chati

Ingawa PDF ya chanzo haina chati zilizowekwa wazi, matokeo yaliyoelezewa yanaweza kuonyeshwa kwa dhana:

• Chati A: Ulinganisho wa Muda wa Kukamilisha Kazi: Chati ya baa ingeonyesha muda wa wastani uliotumika kukamilisha kazi kuu (k.m., "punguza mwangaza wa taa ya jikoni hadi 50%") kwa kutumia kituo kipya cha UCD dhidi ya mchanganyiko wa kituo cha kawaida cha taa akili/programu. Tungetarajia kuona upungufu mkubwa wa muda kwa kituo cha UCD, hasa kwa watumiaji wa mara ya kwanza.
• Chati B: Usahihi wa Kutambua Ishara: Chati ya mstari inayoonyesha kiwango cha usahihi (%) cha mfumo katika kutambua kwa usahihi ishara zilizokusudiwa (kubonyeza, kuteleza, n.k.) kwa watumiaji wengi wa majaribio na majaribio. Usahihi unapaswa kuwa wa juu mara kwa mara (>95%) kwa seti ya ishara iliyokamilishwa.
• Chati C: Alama za Kiwango cha Uwezo wa Kutumia Mfumo (SUS): Mpangilio wa usambazaji unaoonyesha alama za SUS (kutoka 0-100) kutoka kwa washiriki. Alama zaidi ya 68 zinachukuliwa kuwa za juu kuliko wastani. Mchakato wa UCD uliofanikiwa unapaswa kutoa alama katika miaka ya 70 au 80, ikionyesha uwezo wa juu wa kutumiwa unaoonwa.

8. Matumizi ya Baadaye & Mwelekeo wa Maendeleo

Matokeo yanapanuka zaidi ya taa:

1. Paneli ya Udhibiti ya Kazi Nyingi: Mbinu ile ile ya UCD na vifaa inaweza kuunda paneli za ukutani zilizounganishwa kwa ajili ya kudhibiti hali ya hewa, mapazia, na usalama, na hivyo kupunguza msongamano wa kiolesura.
2. Ujumuishaji wa Maoni ya Haptic: Kuongeza majibu ya haptic ya hali ya juu (k.m., hisia ya kubonyeza kwa ajili ya kubadili) kunaweza kuongeza uelewevu, kama inavyoonekana katika simu janja, na hivyo kuunganisha pengo la maoni ya skrini za kugusa.
3. Ufahamu wa Kimuktadha Unaotumia Akili Bandia: Vituo vya baadaye vinaweza kujumuisha sensor za mwanga wa mazingira na mwendo, kwa kutumia mifano rahisi ya kujifunza mashine kutabiri nia ya mtumiaji na kufanya taratibu kuwa otomatiki huku kikiweka udhibiti wa mkono kuwa wa kueleweka.
4. Usanifishaji & Ujumuishaji wa Mfumo: Mwelekeo mkuu wa baadaye ni kufuata viwango vinavyokua kama Matter, na kuhakikisha kuwa kituo kinafanya kazi kwa ufasaha na bidhaa kutoka kwa Apple, Google, Amazon, na wengine, na kuhamia kutoka kwa mfano wa umiliki hadi bidhaa inayoweza kufanya kazi pamoja.

9. Marejeo

1. Weiser, M. (1991). The Computer for the 21st Century. Scientific American, 265(3), 94-105.
2. Norman, D. A. (2013). The Design of Everyday Things: Revised and Expanded Edition. Basic Books.
3. Knapp, J., Zeratsky, J., & Kowitz, B. (2016). Sprint: How to Solve Big Problems and Test New Ideas in Just Five Days. Simon & Schuster.
4. Apple Inc. (2023). iOS Human Interface Guidelines: Gestures. Imepatikana kutoka developer.apple.com/design/human-interface-guidelines/gestures
5. Connectivity Standards Alliance. (2023). Matter Specification. Imepatikana kutoka csa-iot.org/all-solutions/matter
6. Philips Hue. (2023). Official Website. Imepatikana kutoka www.philips-hue.com