Xây dựng giao diện thông minh dựa tá tử giao diện

Bộ giáo dục đào tạo Trờng Đại học Bách Khoa Hµ Néi - LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC XÂY DỰNG GIAO DIỆN THÔNG MINH DỰA TC T GIAO DIN Lấ HI QUN Luận Văn Thạc SÜ Khoa Häc CHUN NGÀNH: CƠNG NGHỆ THƠNG TIN Hµ Néi - 2005 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17057205089761000000 Bộ giáo dục đào tạo Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC XÂY DỰNG GIAO DIỆN THÔNG MINH DỰA TÁC TỬ GIAO DIỆN LÊ HẢI QUÂN LuËn Văn Thạc Sĩ Khoa Học CHUYấN NGNH: CễNG NGH THễNG TIN NGƯỜI HƯỚNG DẪN PGS – TS Hµ Néi - 2005 Luận văn cao học Xây dựng giao diện thông minh dựa tác tử giao diện Mục lục Mục lục .1 Danh mục hình vẽ luận văn Danh mục bảng luận văn .5 Danh mục từ viết tắt thuật ngữ Lời nói đầu Chương I: Cơ sở lý thuyết giao diện người dùng thông minh .12 1.1 Giao diện người dùng thông minh 12 1.1.1 Tại cần sử dụng giao diện người dùng thông minh ? 12 1.1.2 Giao diện người dùng thông minh ? 14 1.1.2.1 Định nghĩa 14 1.1.2.2 Các thuộc tính giao diện người dùng thơng minh 16 1.1.3 Giao diện người dùng thông minh khác với hệ thống thông minh 17 1.2 Các thành phần giao diện thông minh 18 1.2.1 Mơ hình người dùng 18 1.2.2 Đa mô hình giao tiếp 19 1.2.3 Khả nhận biết kế hoạch .19 1.2.4 Khả trình diễn động 20 1.2.5 Ngôn ngữ tự nhiên 20 1.2.6 Khả trợ giúp thông minh 20 1.2.7 Khả thích nghi giao diện 21 1.3 Thiết kế giao diện người dùng 21 1.3.1 Quy trình thiết kế chung 21 1.3.2 Phân tích 23 1.3.3 Phát triển triển khai 24 1.3.4 Đánh giá 25 1.3.5 Sự điều chỉnh tích hợp với cơng cụ 25 1.3.6 Một số phương pháp thiết kế khác 25 1.3.6.1 Thiết kế sử dụng tập tình 26 1.3.6.2 Một số nguyên tắc định hướng thiết kế 27 1.3.6.3 Kiến trúc chung 28 1.4 Các ngôn ngữ mô tả giao diện .29 1.4.1 UIML 30 1.4.2 XIML 33 1.4.3 AUIML 33 1.4.4 USIXML 34 1.4.5 AUIT 34 1.4.6 AAIML 35 1.4.7 XUL 36 1.4.8 GITK / GIML 36 1.4.9 XAML 37 1.4.10 Một số loại ngôn ngữ mô tả giao diện khác 37 1.4.11 So sánh ngôn ngữ mô tả giao diện người dùng 38 1.5 Kết chương 39 Chương II: Tác tử giao diện thông minh ứng dụng xây dựng giao diện thông minh .41 2.1 Tác tử giao diện thông minh 41 Lê Hải Quân/Cao học 2003/Khoa Công nghệ thông tin Luận văn cao học Xây dựng giao diện thông minh dựa tác tử giao diện 2.1.1 Giới thiệu tác tử 41 2.1.2 Tác tử giao diện thông minh 42 2.1.3 Sự cần thiết tác tử giao diện 43 2.2 Đặc điểm tác tử giao diện thông minh .45 2.2.1 Tính chủ động 46 2.2.2 Tác tử với tư cách trợ lý tư vấn cho người dùng .47 2.2.2.1 Làm trợ lý 47 2.2.2.2 Làm tư vấn 47 2.2.3 Thay đổi cho phù hợp với người dùng (cá nhân hóa) 48 2.2.4 Mơ hình miền (lĩnh vực) 49 2.2.5 Mơ hình người dùng 49 2.2.6 Được tin cậy 52 2.2.7 Có khả phản hồi thơng tin 52 2.2.8 Có khả hướng dẫn 53 2.2.9 Được nhân hóa 53 2.2.10 Một số quan điểm phản đối sử dụng tác tử 55 2.2.11 Làm hài lòng người sử dụng 56 2.3 Tích hợp tác tử giao diện thông minh xây dựng giao diện 56 2.4 Mơ hình kiến trúc xây dựng giao diện dựa tác tử giao diện thông minh 58 2.4.1 Đặc tả miền 58 2.4.2 Khả thích nghi 58 2.4.3 Tác tử điều phối 60 2.4.4 Tác tử quan sát 61 2.4.5 Tác tử dự đoán 61 2.4.6 Tác tử hướng dẫn .61 2.4.7 Tác tử quản lý mơ hình người dùng 61 2.4.7.1 Cập nhật lịch sử tương tác 63 2.4.7.2 Cập nhật mơ hình tương tác 63 2.4.7.3 Sử dụng tiểu sử người dùng 63 2.4.8 Tác tử quản lý mơ hình miền .63 2.4.9 Tác tử đáp ứng 63 2.5 Kết chương 64 Chương III: Xây dựng mơ hình nhiệm vụ giao diện thông minh dựa tác tử .66 3.1 Các nhiệm vụ hành động 66 3.1.1 Hành động 66 3.1.2 Nhiệm vụ 66 3.2 Mơ hình nhiệm vụ dựa tác tử giao diện .68 3.3 Các thành phần mô hình nhiệm vụ 69 3.3.1 Nhiệm vụ 69 3.3.2 Hành động 69 3.3.3 Mục tiêu .69 3.3.4 Người dùng 69 3.3.5 Tác tử 70 3.3.6 Nhiệm vụ 70 3.3.7 Nhiệm vụ điều kiện trước 70 3.3.8 Nhiệm vụ điều kiện sau .70 3.4 Phân tích nhiệm vụ .70 3.4.1 Phân tích nhiệm vụ 70 Lê Hải Quân/Cao học 2003/Khoa Công nghệ thông tin Luận văn cao học Xây dựng giao diện thông minh dựa tác tử giao diện 3.4.2 Các phương pháp phân tích nhiệm vụ .73 3.4.2.1 Phân tích nhiệm vụ sử dụng HTA (Hierarchical Task Analysis) 73 3.4.2.2 Phân tích nhiệm vụ sử dụng GOMS (Goals, Operators, Methods, Selectors) 73 3.4.2.3 Phân tích nhiệm vụ sử dụng GTA (Groupware Task Analysis) 74 3.4.2.4 Phương pháp phân tích dựa HTA 75 3.5 Xây dựng mơ hình nhiệm vụ .76 3.6 Kết chương 80 Chương IV: Xây dựng mơ hình tương tác 82 4.1 Mơ hình tương tác 82 4.2 Các giải thuật xây dựng mơ hình tương tác .85 4.2.1 Thuật toán phân đoạn hành động .85 4.2.2 Thuật toán lựa chọn cặp hành động 87 4.2.3 Thuật toán lựa chọn cặp hành động cuối 91 4.2.4 Thuật toán xây dựng đồ thị tương tác 93 4.2.5 Thuật tốn tính tốn xác xuất 98 4.3 Đánh giá hoàn thiện giải thuật xây dựng mơ hình tương tác .101 4.3.1 Thuật tốn phân đoạn hành động 101 4.3.2 Thuật toán lựa chọn cặp hành động 102 4.3.3 Thuật toán lựa chọn cặp hành động cuối 104 4.3.4 Thuật toán xây dựng đồ thị tương tác 106 4.3.5 Thuật tốn tính tốn xác suất 110 4.3.6 Tổng kết 110 4.4 Bài toán thử nghiệm 112 4.4.1 Hệ thống chuyển khoản cá nhân 112 4.4.2 Xây dựng giao diện người dùng 112 4.4.2.1 Đăng nhập 112 4.4.2.2 Chuyển khoản 113 4.4.3 Xây dựng mơ hình nhiệm vụ 114 4.4.4 Xác định hành động nguyên tố 118 4.4.4.1 Các hành động nguyên tố 118 4.4.4.2 Ánh xạ chúng với nhiệm vụ 120 4.4.5 Mô tả giao diện nhiệm vụ XML .121 4.4.5.1 Ngôn ngữ đặc tả XML 121 4.4.5.2 Mô tả nhiệm vụ sử dụng XML 122 4.4.5.3 Mô tả giao diện XML 123 4.4.5.4 Ánh xạ giao diện nhiệm vụ XML 123 4.4.6 Tác tử trợ giúp 124 4.4.6.1 Kiến trúc tác tử 124 4.4.6.2 Lịch sử tương tác 124 4.4.6.3 Sinh trợ giúp người dùng 124 4.5 Thử nghiệm đánh giá 125 4.6 Kết chương 126 Đánh giá kết nghiên cứu hướng phát triển 128 Tài liệu tham khảo 130 Phụ lục Lê Hải Quân/Cao học 2003/Khoa Công nghệ thông tin Luận văn cao học Xây dựng giao diện thông minh dựa tác tử giao diện Danh mục hình vẽ luận văn Hình 1.1: Lĩnh vực nghiên cứu giao diện người dùng thông minh số chủ đề liên quan 16 Hình 1.2: Một hệ thống thơng minh khác với giao diện thơng minh 18 Hình 1.3: Kiến trúc chung giao diện người dùng thông minh 28 Hình 1.4: Bộ cơng cụ xây dựng giao diện người dùng nhiều tảng sử dụng UIML .32 Hình 2.1: Sự tăng trưởng số lượng công cụ ứng dụng 44 Hình 2.2: Mơ hình kiến trúc dựa tác tử giao diện thông minh 59 Hình 3.1: Phương pháp xây dựng mơ hình nhiệm vụ .69 Hình 3.2: Đồ thị AND/OR mơ hình nhiệm vụ 79 Hình 4.1: Phương pháp xây dựng mơ hình tương tác .85 Hình 4.2: Một ví dụ mơ hình nhiệm vụ 87 Hình 4.3: Quy trình thực giải thuật cho chuỗi hành động 90 Hình 4.4: Đếm số lần xuất cặp hành động chuỗi hành động 90 Hình 4.5: Mơ hình tương tác cho ví dụ 93 Hình 4.6: Bước giải thuật ứng với ví dụ .96 Hình 4.7: Bước giải thuật ứng với ví dụ .96 Hình 4.8: Bước giải thuật ứng với ví dụ .97 Hình 4.9: Bước giải thuật ứng với ví dụ .97 Hình 4.10: Bước giải thuật ứng với ví dụ 97 Hình 4.11: Ví dụ mơ hình đồ thị tương tác 100 Hình 4.12: Thuật tốn loại bỏ thứ 107 Hình 4.13: Thuật toán loại bỏ thứ hai .108 Hình 4.14: Giao diện Đăng nhập 113 Hình 4.15: Giao diện Chuyển khoản .113 Hình 4.16: Mơ hình cơng việc chương trình 117 Hình 4.17: Kiến trúc tác tử trợ giúp 124 Hình 4.18: Giao diện Đăng nhập với trợ giúp tác tử 126 Lê Hải Quân/Cao học 2003/Khoa Công nghệ thông tin Luận văn cao học Xây dựng giao diện thông minh dựa tác tử giao diện Danh mục bảng luận văn Bảng 1.1: So sánh ngôn ngữ mô tả giao diện .39 Bảng 3.1: Định nghĩa nhiệm vụ hình 3.2 79 Bảng 4.1: Giải thuật phân đoạn hành động .86 Bảng 4.2: Thuật toán lựa chọn cặp hành động 89 Bảng 4.3: Giải thuật lựa chọn cặp hành động cuối 92 Bảng 4.4: Giải thuật xây dựng mơ hình đồ thị tương tác 94 Bảng 4.5: Giải thuật loại bỏ thứ 95 Bảng 4.6: Thuật toán loại bỏ thứ hai .96 Bảng 4.7: Thuật tốn tính tốn xác suất 99 Bảng 4.8: Tính tốn xác suất ứng với α = 0.5 100 Bảng 4.9: Thuật toán lựa chọn cặp hành động sau chỉnh sửa .103 Bảng 4.10: Giải thuật lựa chọn cặp hành động cuối chỉnh sửa 106 Bảng 4.11: Bổ sung thuật toán cập nhật cho đồ thị tương tác 109 Bảng 4.12: Bảng mô tả mơ hình nhiệm vụ .116 Bảng 4.13: Bảng mô tả hành động nguyên tố 119 Bảng 4.14: Bảng ánh xạ nhiệm vụ với hành động nguyên tố 121 Lê Hải Quân/Cao học 2003/Khoa Công nghệ thông tin Luận văn cao học Xây dựng giao diện thông minh dựa tác tử giao diện Danh mục từ viết tắt thuật ngữ Từ viết tắt Diễn giải AAIML Alternate Abstract Interface Markup Language ASP Active Server Page AUIML AUIT CAD Abstract User Interface Markup Language Adaptive User Interface Technology Computer Aided Design CAMELEON cHTML compact HTML C-HTML Compact HTML Ý nghĩa Ngôn ngữ đánh dấu cho giao diện khái quát thay đổi Công nghệ tạo web động Microsoft Ngôn ngữ đánh dấu cho giao diện người dùng khái quát Công nghệ giao diện người dùng thích nghi Cơng cụ hỗ trợ thiết kế máy tính Bộ cơng cụ phát triển đặc tả với giao diện đồ họa HTML rút gọn DHTML HTML rút gọn Bộ công cụ phát triển để xây C Language Integrated dựng tập luật cho hệ Production System chuyên gia Computer Supported Cooperative Công cụ hỗ trợ làm việc nhóm Work máy tính Chuẩn định dạng giao diện cho Cascading Style Sheets HTML Concurrent Task Tree Cây công việc Định dạng XML cho trao đổi Commerce XML liệu thương mại điện tử Dynamic HTML HTML động DTD Document Type Definitions Định nghĩa khối XML F-MML Full MML Generalized Interface Markup Language MML đầy đủ Ngôn ngữ đánh dấu cho giao diện tổng quát Bộ công cụ cho giao diện tổng quát Mục tiêu, hoạt động, phương thức, chọn lọc Các phần mềm hỗ trợ làm việc theo nhóm qua mạng Phân tích nhiệm vụ sử dụng Groupware CLIPS CSCW CSS CTT CXML GIML GITK Generalized Interface Toolkit GOMS Goals, Operators, Methods, Selectors Groupware Collaborative software GTA Groupware Task Analysis Lê Hải Quân/Cao học 2003/Khoa Công nghệ thông tin Luận văn cao học HCI Xây dựng giao diện thông minh dựa tác tử giao diện MML Model based intelligent interface agent Mobile Markup Language Tương tác người máy Ngôn ngữ đánh dấu cho thiết bị cầm tay Phân tích nhiệm vụ sử dụng phân cấp Ngôn ngữ đánh dấu siêu văn Lịch sử tương tác Ngôn ngữ đánh dấu cho tương tác nhiều dạng đầu vào Thư viện Java hỗ trợ xây dựng giao diện Ngôn ngữ kịch sử dụng cú pháp Java Phần mềm hỗ trợ mạng sử dụng ngôn ngữ Java Sun Công nghệ tạo web động sử dụng Java Một công nghệ Microsoft Một kiểu giao diện Java, nhìn cảm nhận Một dạng cơng cụ hay chức Mơ hình dựa tác tử giao diện thơng minh Ngôn ngữ đánh dấu cho di động M-MML Medium MML MML mức trung bình Personal Device Assitant Trình duyệt mã nguồn mở Mơ hình phủ, bao trùm bên ngồi Thiết bị trợ giúp cá nhân HDML Human Computer Interaction Handheld Device Markup Language HTA Hierarchical Task Analysis HTML Hyper Text Markup Language IH Interaction History Interaction Multimodal Markup Language IM2L Java Swing JavaScript Jini/Java JSP Java Server Page longhorn look-and-feel Metaphor MI2A Mozilla Overlay PDA script S-MML TIDE UIML Upnp useML Ngôn ngữ kịch Small MML MML mức nhỏ Transformation-based Interaction Chuyển đổi dựa môi trường phát triển tương tác Development Environment Ngôn ngữ đánh dấu cho giao User Interface Markup Language diện người dùng Chuẩn kết nối thiết bị Universal Plug and Play nhiều nhà cung cấp khác Ngôn ngữ mô tả giao diện Useware Markup Language người máy Lê Hải Quân/Cao học 2003/Khoa Công nghệ thông tin Luận văn cao học Xây dựng giao diện thông minh dựa tác tử giao diện W3C USer Interface eXtensible Markup Language User Interface Description Language for Virtual Environments World Wide Web Consortium Ngôn ngữ đánh dấu cho giao diện người dùng Ngôn ngữ đánh dấu mở rộng cho giao diện người dùng Ngôn ngữ mô tả giao diện người dùng cho môi trường ảo dựa XML Tổ chức mạng toàn cầu WebML Web Markup Language Ngôn ngữ đánh dấu cho Web widgets Controls Các phần tử giao diện Phương pháp tạo nhanh mẫu cho hệ thống cần chi phí cao, hay cơng nghệ Ngơn ngữ đánh dấu cho mạng không dây Ngôn ngữ đánh dấu ứng dụng mở rộng Ngôn ngữ đánh dấu để mô tả việc gắn kết với phần tử tài liệu khác Thế hệ HTML form Ngôn ngữ thành phần cho giao diện người dùng mở rộng Ngôn ngữ đánh dấu giao diện mở rộng Các thư viện ngôn ngữ C để giao diện với XWindows Ngôn ngữ đánh dấu mở rộng Ngôn ngữ mô tả giao diện người dùng dựa XML Giao diện đồ họa Linux USIML USIXML VRIXML USer Interface Markup Language Wizard of Oz WML Wireless Markup Language XAML Extensible Application Markup Language XBL Extensible Binding Language XForms XICL XIML eXtensible User Interface Component Language eXtensible Interface Markup Language Xlib C Language X Interface XML Extensible Markup Language XUL XML User Interface Language XWindows Lê Hải Quân/Cao học 2003/Khoa Công nghệ thông tin