פצצה של ממשק וממשק של פצצה

דמיינו שאתם מתכננים ממשק לחנות ברשת לממכר חולצות. רק בהבדל אחד מאפליקציות סטנדרטיות: מרגע הכניסה למערכת, יש למשתמש שלכם 30 שניות בלבד לבחור חולצה ובחירה שגויה של חולצה עלולה לסכן אותו ו-20 מחבריו הטובים ביותר. תוסיפו לזה שהמשתמש לא ישן 48 שעות, הוא בתנוחת כריעת ברך, יורד עליו גשם שוטף ובזמן הגלישה באתר יורים לו מעל הראש.
יופי, אתם מתחילים להבין את האתגרים בתכנון ממשקי משתמש למערכות צבאיות.

למרות שתהליכי האפיון בבסיסם דומים – ניתוח ומחקר, אפיון הממשק ובדיקות שמישות – יש תכונות מאוד ייחודיות לתכנון ממשקי מפעיל למערכות ביטחוניות.
בשנים האחרונות, ממשקי המשתמש בצבא (בצה"ל ובעולם) ביצעו קפיצת מדרגה משמעותית; חיילים בני 18 שחוזרים מסופ"ש בו השתמשו באפליקציות מובייל או שיחקו במשחקי מחשב בקונסולות שלהם, מצפים לקבל חוויה דומה במערכות שפוגשים במשימות שלהם בצבא.
בנוסף למהנדסי אנוש שמאפיינים מערכות אלו, יותר ויותר מאפיינים ומעצבים מהווים חלק הכרחי ומובנה ביצירת ממשקים מעוצבים וידידותיים עבור התעשיות הביטחוניות. נכון להיום, כמעט בכל פרויקט חדש של התעשיות הביטחוניות מופעלים מאפייני הנדסת אנוש, מעצבים ומפתחי front end שלעיתים מועסקים גם In house בתעשיות עצמן.

למרות הדמיון לתהליכי אפיון ועיצוב בשוק האזרחי, ישנם מאפיינים ייחודיים לסביבת העבודה של משתמשי הקצה במערכות ביטחוניות. בהמשך אנסה להכניס אתכם לאתגרים באפיון למערכות מסוג זה, ולפתרונות אפשריים.

 

אפיון לסביבת לחימה

“… Combat takes place in a kind of twilight, which like a fog or moonlight, often tends to make things grotesque and larger than they really are… Fog can prevent an enemy from being seen, a gun from firing, a report from reaching a commander.”

– Carl Von Clauswitz, 1831-

כפי שזיהו החוקרים Yerkes ו-Dodson במחקרם על השפעת לחץ על ביצועים, ניתן לשרטט את ההשפעה כגרף בצורת U הפוך- למעט מדיי וליותר מדיי לחץ יש השפעה שלילית על הביצוע במשימות מורכבות.

 

שנים ארוכות חוקרים מכירים בכך שמתח בשדה הקרב פוגע בביצועים קוגניטיביים ופיזיולוגיים. המנגנון שמשפיע על פגיעה זו, קשור למערכת העצבים האוטונומית שלנו -Autonomic nervous system.
כאשר יש איום הנתפס כאיום משמעותי וישיר, חלק מהמערכת מופעל באופן אוטומטי ומתחיל לשחרר הורמונים. זהו מנגנון המכונה Fight or Flight ומטרתו להעביר את הגוף למצב דרוך של לחימה או בריחה.
מנגנון זה הוא קריטי מבחינה אבולוציונית (תחשבו על תגובה לאריה שמגיח בהפתעה) וגורם בין היתר לתופעות פיזיולוגיות הבאות:

1. הגברת פעילות הלב והריאות – נשימה כבדה.
2. הגברה בזרימת דם למסות השריר הגדולות (בעיקר לגפיים).
3. שינויים בפיזיולוגית העין (האישון גדל).
4. הפוגה בפעילות עיכול ושחרור בלוטת השתן.
5. הזעה ורעד.

התוצאה של הפעלת המנגנון היא שהמוח בסיטואציות אלה, משקיע את מירב משאביו בתגובות פיזיות על פני פעולות קוגניטיביות. או במילים פשוטות, האדם נעשה מהיר יותר, זריז יותר וחזק יותר, במחיר היותו "טיפש" יותר. במערכות המפותחות כיום, כישורי לוחם בשדה הקרב המודרני מתבססים על כישורים מורכבים כדוגמת קואורדינציה ותיאום יד-עין, רמות גבוהות של חדות ודיוק מוטורי, ורמות גבוהות עוד יותר של עיבוד קוגניטיבי. פעילות מנגנון ה-fight or flight הרסנית למערכות התפיסה החושית (בעיקר ראייה), לעיבוד קוגניטיבי ולמיומנויות מוטוריות עדינות/מורכבות. למשל:

• ראייה – ישנה פגיעה משמעותית בראייה פריפריאלית ומיקוד קשבי.
• שמיעה – פגיעה ביכולת לעבד מידע שמיעתי (Auditory exclusion)
• עיבוד קוגניטיבי – פגיעה בזיכרון עבודה, קושי בעיבוד מידע וקבלת החלטות, והארכת זמן תגובה.
• מוטוריקה – קשה מאוד עד בלתי אפשרי לבצע פעולות של מוטוריקה עדינה או מורכבת.

 

אגב, מתח אינו חייב להיות תוצר של לחץ פיזי או איום קיומי אלא יכול להיות גם תוצר של לחץ מנטאלי הנובע מדרישות המשימה הגבוהות או רגישויות הנובעות מאופי המשימה המבצעית. במערכות שמתוכננות ומיועדות לשימוש בשדה קרב, אנו מתמודדים עם תופעות אלו במגוון פתרונות בממשקי התפעול והתצוגות למשתמש, בין היתר:

1. ראייה – צמצום של כמות החיוויים הויזואליים בממשק. שימוש בחיוויים בולטים וברורים, לעיתים כולל תנועה, אשר מושכים את קשב המפעיל ומופיעים במרכז שדה הראייה.
2. שמיעה – הימנעות מהתבססות על פידבק שמיעתי בלבד. הוספת חיוויים ויזואליים למשל.
3. עיבוד קוגניטיבי – ניסיון להגדרת תהליך אל-כשל הדורש משאבי עיבוד מינימליים, במידה וניתן, הופכים תהליכים מורכבים לאוטומטיים. בנוסף, הגדרה של תכניות אימון מקיפות ואינטנסיביות למשתמשים (פעולות שמפעיל אומן בהן באופן אינטנסיבי, מושפעות פחות מלחץ).
4. מוטוריקה – במערכות שיש להן ממשק פיזי (כפתורים וידיות), אפיון רכיבים הדורשים מוטוריקה גסה (גם אם התוצאה במערכת היא פעולה עדינה ומדויקת) והימנעות ממיקום פונקציות במקום בו יש סיכוי שיופעלו באופן לא רצוני (כגון תנועת אחיזה לא רצונית תחת לחץ).
חשוב לציין ולזכור כי לא כל המערכות מתופעלות במצבי לחץ ובתנאי קרב, ישנן מערכות רבות המתופעלות בתנאים נוחים וללא לחץ ושם האתגרים כמובן אחרים.

לבעיות שמישות בממשקים עשוי להיות מחיר גבוה. ממש גבוה.

ב-3 ליולי, 1988 המריאה טיסה 655 משדה התעופה בנדר עבאס שבאיראן לכוון דובאי.
ניתן לשער כי מרבית מ-290 הנוסעים שהיו על המטוס היו בדרכם למכה לבצע את חובת העלייה לרגל.
בשעה 10:24, 7 דקות אחרי שהמריא מטוס האיירבוס, ספינת הטילים האמריקאית "Vincennes" שהייתה באזור שיגרה 2 טילים מונחים מדויקים וקטלניים לעבר המטוס וגרמה להרג של 290 אזרחים תמימים.
בתחקיר שהתקיים לאחר המקרה, הסתבר שבספינה זיהו את המטוס האזרחי כמטוס קרב F14 איראני שמבצע תמרון התקפי וצולל לעבר ה-Vincennes. מניתוח המקרה, עלה כי אחד הגורמים המרכזיים שתרמו לטרגדיה, היו ממשקי המשתמש של המערכות ב'מרכז ידיעות קרב' של הספינה.
'מרכז ידיעות קרב' הוא חדר חשוך שאליו מתרכזות כל תצוגות הסנסורים והמערכות של הספינה. בחדר זה יושב מפקד הספינה ואחראי לקבל החלטות על בסיס הנתונים שנאספים ומוצגים לו על המסכים סביבו. מערכת הניהול שריכזה את התצוגות בספינה, היא מערכת ניהול קרב חדשנית לזמנה בשם "Aegis". מערכת שתוכננה לניהול קרבות בים פתוח בהם מעורבים מאות ואלפי כלים ימיים ואוויריים. מערכת מתוחכמת וחשובה מצד אחד, אבל גם כזו שמביאה איתה מורכבות בתצוגות.
כיצד קרה שמטוס איירבוס אזרחי בהמראה, מזוהה כמטוס קרב מסוג F14 (שליש בגודלו מהאיירבוס) בתמרון תקיפה?

זיהוי גובה

1. הנתונים החשובים הוצגו על מסך נפרד – ה- Aegisהציעה שיטה מסורבלת ובעייתית לזיהוי גובה של המטוסים אחריהם עקבה. אמנם תצוגות הענק של המערכת הציגו את כל המטרות בסביבת הספינה, אך על מנת לקבל נתוני מהירות, טווח וגובה של מטרה ספציפית, המשתמש היה צריך לבחור מטרה ולהביט במסך משני, בגודל 12 אינץ', עליו הוצגו נתוני המטרה שנבחרה.
2. מגמת השינוי בגובה לא צויינה – המידע לגבי גובה המטרות, לא הציג את מגמת השינוי, כלומר האם המטרה בנסיקה או צלילה. המשתמש היה צריך לזכור את הנתונים ולבצע חישובים השוואתיים בראשו או על נייר, כל זה בזמן לחימה אינטנסיבית. בתחקיר, אחד המהנדסים שהיה מעורב בפיתוח המערכת סיפר כי הוא הציע לשלב בתצוגות חווי למגמה בשינוי גובה, אך ההצעה ירדה עקב מחסור בפיקסלים ומכיוון שלא הייתה דרישה מתאימה מחיל הים האמריקאי.

זע"ט (זיהוי עמית טורף)

כל מטוס מפיק אות שמזהה אותו כמטוס עמית, אויב או מטוס ניטראלי (למשל- מטוס נוסעים אזרחי יספק אות "ניטראלי"). מטוס האיירבוס הפיק אות המזהה אותו כמטוס אזרחי, אולם המכ"מ בספינה זיהה אות המאפיין מטוס קרב.
איך זה קרה?
על מנת לקבל זיהוי זע"ט, מפעיל המכ"מ צריך לבקש מהמערכת לספק זיהוי לאזור ריבועי שהוא מסמן במפה באמצעות העכבר. בהמראת המטוס, המפעיל בקש לקבל אות זע"ט למטוס שהמריא. אולם לאחר מספר דקות, מטוס האיירבוס כבר לא היה במיקום זה אך הסימון על המפה נותר מעל שדה התעופה. מכיוון שבאותו זמן, בשדה התעופה, היה על הקרקע מטוס קרב אירני מסוג F14, הוצג למפעיל אות של מטוס קרב אותו הוא קישר למטוס האזרחי שכאמור כבר היה במיקום אחר.
בסיום התחקיר של הפנטגון האירוע תויג כ"טעות אנוש" ובזה נסגר התיק.
טעויות אנוש קורות ותמיד יקרו בתפעול מערכות. עם זאת, בעוד שבמערכות אזרחיות, מחיר טעות יכול לעלות בפגיעה בשביעות רצון המשתמשים או ברווחים, טעות במערכות צבאיות עלולה פעמים רבות לעלות בחיי אדם.
הפטאליות של מערכות כאלה, דומה בהיבט הזה למערכות רפואיות (מי שהנושא מעניין אותו, יכול לחפש ברשת את המקרה הטרגי של מערכת Therac-25).

הדרך שלנו כמאפיינים להתמודד עם טעויות אנוש קריטיות במערכות צבאיות היא:

• הימנעות מהנחות "אופטימיות"- כלומר הנחת העבודה היא שטעויות שיכולות להתרחש, כנראה יתרחשו.
• ביצוע ניתוח טעויות פוטנציאליות במערכת – רצוי לבצע גם ניתוח תיאורטי (כדוגמת Cognitive walkthrough) וגם בדיקות שמישות מול mockup או מול המערכת עצמה. במקרים מסוימים רצוי אף לבצע בדיקת תפעול באמצעות סימולטורים, במטרה לדמות את סביבות הקיצון איתן יתמודד המפעיל.
• יצירת מנגנוני הגנה מפני ביצוע פעולות קריטיות – הקפצת הודעות כמו "are you sure?", מתן אפשרות לבצע undo וכדומה. במקרים מסוימים ניתן לשקול אפילו מניעה של תפעולים שגויים המסכנים את המפעיל (למשל למנוע אפשרות לשגר כאשר אין נעילה על מטרה).
• אוטומטיזציה – יש לאתר משימות אותן ניתן להעביר לביצוע אוטומטי על ידי המערכת ובכך להפחית את העומס שעל המפעיל.
• הצגת חיוויים ברורים – במיוחד במקומות בהם יש סיכון חיים. רצוי בצבע בולט (שימוש מתבקש בצבע אדום, מחייב מפעיל שאינו עיוור צבעים) ובמרכז שדה הראייה של המפעיל. במידה וזה רלוונטי ואפשרי, יש לתת למפעיל גם חיוויים בחושים נוספים, במקביל. למשל הוספת חווי קולי או טקטילי.
• מניעת עומס ויזואלי – הצגת מידע רלוונטי למשימה בלבד, בעיקר בשלבים קריטיים, עם נגישות למידע נוסף לפי דרישה.
• הנגשת המידע – בתהליכים מורכבים, חלוקת המשימה הגדולה לחבילות "קטנות" שדרכן יעבור המפעיל, באופן מונחה (מעין wizard).

אפיון למערכות משולבות: ממשק גרפי / ממש פיזי

ככל שמתפתחת הטכנולוגיה, מערכות נעשות יותר ויותר מורכבות וכוללות אמצעי תפעול ותצוגות עשירים ומגוונים.
מלבד פרויקטים של GUI בלבד, אנו נתקלים בשנים האחרונות יותר ויותר בפרויקטים הדורשים אפיון משולב – הגדרת תפעולים פיזיים מורכבים וחדשניים ובנוסף אפיון תצוגות ה-UI.
חשבו למשל על אפיון מערכת טיל נגד טנקים (נ"ט); חייל מתבונן דרך עינית ורואה תצוגה ועליה סמנים (כזכור- רק הסמנים והחיוויים הקריטיים מוצגים לו) ובמקביל מתפעל – לרוב בתפעול "עיוור", באמצעות מישוש בלבד – כ-20 פונקציות של הטיל. החל ממאפיינים של תצפית דרך שיגור והנחיית הטיל ועד לפגיעה למטרה.

על מנת לאפיין מערכת כזו, יש צורך בידע מתחומים שונים:

1. תפיסה (Perception) – באילו צבעים ניתן להשתמש? אילו תצוגות תומכות משימה יש לספק למפעיל?
2. קשב (Attention) – איך לא להפריע למפעיל לבצע את משימתו? איך ליידע אותו אם משהו משמעותי מתרחש בקצה שדה הראייה שלו?
3. למידה ואימון – איך רצוי למיין ולהכשיר את המשתמשים?
4. ארגונומיה – איך לתכנן את המנשא לחימוש? מה צריך להיות משקל המערכת כך שמפעיל בודד יוכל לתפעל אותה בדיוק ובנוחות?

 

 

מה עושים כשאין מאיפה ללמוד?

אין הרבה תחומי פיתוח שניתן למצוא בהם את האתגרים שקיימים באפיון ממשקי משתמש למערכות בטחוניות. מורכבות המערכות בשילוב הסיטואציות הקיצוניות שנמצאים בהם המפעילים, שלעיתים מקרבות אותם למגבלות היכולת האנושית, יוצרים עבודה מרתקת, מאתגרת ומשמעותית למי שעוסק בתחום.
האפיון של מערכות משולבות – פיזיות ודיגיטליות – מהווה אתגר ייחודי ומרתק בפני עצמו. הדרך להתמודד עם אתגר זה היא אחת: למידה מתמשכת. בין אם בערוצים אקדמיים (פסיכולוגיה בעיקר), דרך ספרות מקצועית, אינטרנט או קורסים פרטיים – הלמידה היא אינסופית, רחבת היקף ולא פעם אנחנו צוללים עמוק לשאלה תיאורטית מורכבת ומאוד ספציפית שאין עליה חומר רב בספרות.
המורכבות של המערכות שאנו מאפיינים, דורשת פרואקטיביות מצד המאפיין באיתור ידע רלוונטי ויכולת למידה מהירה. זה נכון גם בתחומי מחקר תיאורטי בסיסי בפסיכולוגיה, וגם ידע טכנולוגי גרידא, בנושאים כגון עיבוד תמונה ומכניקה.כל זה בתוך עולם עיסקי ודינאמי המחייב עמידה במסגרות לוח זמנים, תקציב ודרישות לקוח.