基于灰區(qū)間聚類(lèi)的人機(jī)界面評(píng)價(jià)方法①

夏春艷， 李清臣， 劉運(yùn)宏， 常 江

( 佳木斯大學(xué)a.材料科學(xué)與工程學(xué)院；b.液壓件廠;c.機(jī)械工程學(xué)院，黑龍江 佳木斯 154007)

0 引 言

人機(jī)界面是人與機(jī)器進(jìn)行信息交換的通道，人機(jī)界面評(píng)價(jià)可以有效地保證人機(jī)界面設(shè)計(jì)的質(zhì)量，減少因人機(jī)界面設(shè)計(jì)的不合理而導(dǎo)致的安全隱患。由于在人機(jī)界面評(píng)價(jià)過(guò)程中存在大量的不確定信息，增加了人機(jī)界面評(píng)價(jià)的復(fù)雜性和難度。針對(duì)這一狀況，文獻(xiàn)[1-5]分別采用不同的方法構(gòu)建了人機(jī)界面評(píng)價(jià)模型，這些方法在一定程度上克服了人機(jī)界面評(píng)價(jià)的主觀性，但現(xiàn)有的評(píng)價(jià)方法并沒(méi)有很好地解決評(píng)價(jià)信息的不確定性。文獻(xiàn)[6-7]表明將區(qū)間數(shù)和灰色理論相結(jié)合對(duì)于解決信息的不確定性具有明顯的優(yōu)勢(shì)，并成功應(yīng)用于其他領(lǐng)域的評(píng)價(jià)中。但文獻(xiàn)[6-7]僅僅是基于三角白化權(quán)函數(shù)構(gòu)建的灰數(shù)評(píng)價(jià)模型，并不適用于具有多屬性、不確定信息的人機(jī)界面系統(tǒng)。本文在前人研究的基礎(chǔ)上，將區(qū)間灰數(shù)與灰色理論相結(jié)合，構(gòu)建了基于典型白化權(quán)函數(shù)的灰區(qū)間聚類(lèi)人機(jī)界面評(píng)價(jià)模型，解決了人機(jī)界面評(píng)價(jià)過(guò)程中評(píng)價(jià)信息的不確定性問(wèn)題。

人機(jī)界面評(píng)價(jià)首先需要分析評(píng)價(jià)對(duì)象，根據(jù)對(duì)象特征篩選指標(biāo)，構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，人機(jī)界面評(píng)價(jià)指標(biāo)包括定量和定性指標(biāo)兩類(lèi)，而定性指標(biāo)需要先量化后處理，利用區(qū)間灰數(shù)量化定性指標(biāo)可保留更多的有用信息，解決人機(jī)界面評(píng)價(jià)信息的不確定性，最后建立基于區(qū)間灰數(shù)的聚類(lèi)評(píng)價(jià)模型，完成人機(jī)界面的評(píng)價(jià)。

1 灰區(qū)間聚類(lèi)評(píng)價(jià)

1.1 灰區(qū)間白化權(quán)函數(shù)的構(gòu)建

(1)

(2)

(3)

圖1 灰區(qū)間聚類(lèi)評(píng)價(jià)模型

圖2 報(bào)警系統(tǒng)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

1.2 評(píng)價(jià)模型的建立

(4)

式中：rij為第i個(gè)評(píng)價(jià)方案中第j個(gè)指標(biāo)的權(quán)重。

灰區(qū)間聚類(lèi)評(píng)價(jià)模型的評(píng)價(jià)過(guò)程如圖1所示。

2 應(yīng)用實(shí)例

由于影響人機(jī)界面評(píng)價(jià)的因素有很多，現(xiàn)以先進(jìn)控制室中報(bào)警系統(tǒng)的人機(jī)界面設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)為例驗(yàn)證灰區(qū)間聚類(lèi)算法。本文在參考了國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織制定的ISO人機(jī)工程學(xué)標(biāo)準(zhǔn)、美國(guó)核管理協(xié)會(huì)制定的NUREG-0700、美國(guó)電氣和電子工程師協(xié)會(huì)制定的IEEE1289-2004等標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了先進(jìn)控制室報(bào)警系統(tǒng)的主觀評(píng)價(jià)指標(biāo)如圖2所示。

現(xiàn)有待評(píng)價(jià)的先進(jìn)控制室報(bào)警系統(tǒng)人機(jī)界面，利用專(zhuān)家打分的方式得到各指標(biāo)的評(píng)價(jià)信息為：x11(?)=[89,92]；x12(?)=[85,87]；x13(?)=[82,83]；x14(?)=[91,92]；x15(?)=[87,88]；x16(?)=[80,83]；x17(?)=[90,92]；x18(?)=[88,90]。將上述評(píng)價(jià)信息利用2.1中灰區(qū)間白化權(quán)函數(shù)的計(jì)算原則轉(zhuǎn)換成各指標(biāo)屬于不同灰類(lèi)的白化權(quán)函數(shù)值

借助文獻(xiàn)[8]中人機(jī)界面指標(biāo)權(quán)重的分配方法，得到各指標(biāo)權(quán)重為：

r=(0.130,0.132,0.128,0.118,0.120,

0.124,0.127,0.121)

當(dāng)有多個(gè)待評(píng)價(jià)方案時(shí)可以分別計(jì)算每個(gè)方案的灰區(qū)間聚類(lèi)評(píng)價(jià)系數(shù)，然后根據(jù)系數(shù)的大小從而選出最優(yōu)方案。

3 結(jié) 論

(1)區(qū)間灰數(shù)很好地解決了人機(jī)界面評(píng)價(jià)過(guò)程中不確定信息的描述問(wèn)題，不僅減少了有用信息的流失，而且符合人的認(rèn)知特性。

(2)基于典型白化權(quán)函數(shù)構(gòu)造了灰區(qū)間聚類(lèi)算法，不僅解決了區(qū)間灰數(shù)的白化問(wèn)題，而且有效地解決了具有不確定信息的人機(jī)界面主觀評(píng)價(jià)問(wèn)題。

(3)應(yīng)用實(shí)例表明，灰區(qū)間聚類(lèi)算法對(duì)于解決具有不確定信息的人機(jī)界面評(píng)價(jià)問(wèn)題是可行的、有效的。