Ambientes colaborativos en interacción 3D, una propuesta metodológica para su evaluación

Abstract

Antecedentes: el desarrollo de entornos y artefactos de interacción que promuevan la colaboración es actualmente uno de los principales intereses de investigación en el área de interacción humano computador, por el potencial que ofrecen en diferentes campos de aplicación como la medicina, la educación y el entretenimiento, entre otros. En particular los entornos virtuales colaborativos (CVE), son actualmente los que mayor complejidad presentan, dado que además de la colaboración, involucran aspectos de interacción e inmersión 3D. Objetivo: el objetivo principal de esta tesis fue proponer una metodología que definiera los fundamentos conceptuales, métodos, procedimientos y lineamientos para la evaluación de sistemas colaborativos con interacción 3D; tomando la colaboración como elemento central de dicha evaluación. Métodos: un enfoque metodológico basado en casos de estudios fue implementado para la identificación, definición y validación de los elementos que permitieron la construcción de la metodología de evaluación propuesta. Dos (2) casos de estudio no acotados, desarrollados en ambientes reales de investigación externos y sin restricciones que pudieran sesgar los resultados del proceso de observación, fueron desarrollados en la etapa de proposición. Éstos permitieron identificar los elementos que debían ser considerados para la elaboración de la metodología propuesta. Definida la primera versión de la metodología, un tercer caso de estudio fue desarrollado para validar la propuesta, el cual fue diseñado para incluir las tres (3) tareas básicas de interacción en entornos 3D: selección, manipulación y navegación; en dos condiciones diferentes de colaboración: libre y con restricciones. El proceso de observación y análisis de este caso de estudio permitió refinar los detalles de la propuesta, la cual fue validada mediante la implementación de un cuarto caso de estudio, desarrollado en un ambiente real y no controlado con el fin de obtener resultados reales de la factibilidad de aplicación de la metodología en la evaluación de la colaboración en un entorno virtuales colaborativo.

Resultados: a partir de la observación y análisis de los dos primeros casos de estudio se definió una metodología para la evaluación de sistemas colaborativos 3D, denominada diagnóstico de la conformidad de los artefactos de consciencia compartida, en inglés Conformity Diagnosis of Common Awareness Artefacts (CD-CAA), que introduce y define las nociones de pirámide de consciencia y artefactos de consciencia, los cuales describen el proceso que permite realizar óptimamente una tarea colaborativa en un entorno virtual colaborativo. A partir de estas nociones se define un conjunto de indicadores para diagnosticar el nivel de colaboración de un equipo de trabajo en un entorno virtual colaborativo; un procedimiento, que define los pasos para realizar la experimentación con usuarios y; un conjunto de lineamientos que guían la correcta aplicación de este enfoque. La aplicación de la metodología en los casos de estudio evidenció que la definición de métricas para los indicadores propuestos, el seguimiento del procedimiento y los lineamientos propuestos, permiten evaluar significativamente el efecto de los artefactos de consciencia en la colaboración, cuando se ejecutan tareas que requieren el trabajo en equipo. Conclusiones: el desarrollo de esta investigación mostró que es posible evaluar integralmente las diferentes características de la colaboración que deben ser consideradas en el diseño y desarrollo de artefactos de interacción e inmersión para un ambiente virtual colaborativo, en inglés Collaborative Virtual Enviroment (CVE) y se constituye en una herramienta de apoyo para investigadores y desarrolladores de este tipo de artefactos.

Background: development of virtual environments and interaction artifacts to promote collaboration is currently one of the main research interests in the human computer interaction area, because they offer a great potential of application in different fields such as medicine, education, entertainment, among others. Particularly, collaborative virtual environments (CVEs) present the major research requirements, due that they involve interaction and 3D immersion additional to collaboration aspects. Aims: this thesis aims to propose a methodology that involves definition of concepts, methods, procedures and guidelines for evaluating collaborative systems with 3D interaction; taking into account that collaboration must be the central evaluation aspect. Methods: in order to identify, define and validate the main elements that should be considered for evaluating collaboration in a CVE, a case study approach was herein implemented. Two main stages were developed, a proposition stage involving two (2) cases of study, and a validation stage with other two (2) different cases of study. The first two cases (propositional) were developed in real external and uncontrolled research environments, avoiding anything that might bias in the observation process. These cases allowed to identify the main elements that should be considered to develop the methodology. Once a first version of it was generated, the third case of study was developed for validating findings. This case was designed for including the three (3) basic interaction tasks in a 3D environment: selection, manipulation and navigation; and two collaboration conditions: with and without restrictions. The comprehensive analysis of this case was used for refining the methodology, which implementation feasibility was validated by implementing a fourth case study, developed newly in a real and not controlled research environment. Results: from the observation and analysis of the first two case studies, a methodology for evaluating 3D collaborative systems called ac CDCAA was proposed, which introduces and defines the notions of pyramid of consciousness and artifacts of consciousness for describing the process that allows optimally to perform a collaborative task in a virtual environment. A set of indicators were also defined to diagnose the collaboration level of a team in a CVE, which are correlated with the pyramid of consciousness concept. The CD-CAA methodology includes also a procedure that defines the steps to perform the test with users and; a set of guidelines that guide the correct application of this approach. The application of the methodology in the case studies showed that the definition of metrics for the proposed indicators and the following of proposed procedure and guidelines, allow to evaluate the effect of the artifacts in collaboration consciousness when collaborative tasks are developed by a team. Conclusions: development of this research showed that it is possible to fully evaluate the different collaboration characteristics that should be considered in the design and development of interaction and immersion artifacts for a ac CVE. This constitutes a support tool for researchers and developers of such devices.