GOMS (Goals, Operators, Methods and Selection Rules)

Метод GOMS (сокращение от английского Goals, Operators, Methods, and Selection Rules — Цели, Операторы, Методы и Правила выбора) — это количественный метод анализа интерфейсов, позволяющий прогнозировать время, необходимое пользователю для выполнения определенных задач при взаимодействии с интерфейсом.

История метода

Метод был разработан Стюартом Кардом (Stuart Card), Томасом Мораном (Thomas P. Moran) и Алленом Ньюэллом (Allen Newell) в 1983 году и описан в их книге “The Psychology of Human-Computer Interaction”. С тех пор метод стал широко использоваться специалистами по юзабилити для количественной оценки эффективности различных вариантов интерфейса.

В основе метода лежат принципы когнитивной психологии и исследования взаимодействия человека с компьютером. Авторы стремились создать научно обоснованный подход к проектированию интерфейсов, основанный на понимании когнитивных процессов и моторных навыков пользователей.

В 1980-х годах Кард, Моран и Ньюэлл также представили упрощенную версию метода — KLM (Keystroke-Level Model), которая стала наиболее практически применяемой вариацией GOMS благодаря своей относительной простоте.

На протяжении 1990-х и 2000-х годов метод продолжал развиваться, появились новые вариации, такие как NGOMSL (Natural GOMS Language) и CPM-GOMS (Cognitive-Perceptual-Motor GOMS), расширяющие возможности анализа и учитывающие различные аспекты взаимодействия человека с компьютером.

В последние годы метод адаптируется для применения к современным интерфейсам, включая сенсорные экраны, голосовые интерфейсы и системы виртуальной реальности, что подтверждает его актуальность и универсальность как инструмента оценки интерфейсов.

Описание метода

GOMS — это семейство методов, позволяющих моделировать взаимодействие пользователя с интерфейсом и оценивать его качество с точки зрения временных затрат. Основная идея метода заключается в разбиении пользовательских задач на элементарные действия, каждое из которых имеет свою временную оценку.

Модель GOMS включает четыре основных компонента:

• Цели (Goals) — то, что пользователь намеревается достичь при взаимодействии с системой.

• Операторы (Operators) — элементарные действия, которые пользователь выполняет для достижения целей (нажатие клавиши, перемещение курсора и т.д.).

• Методы (Methods) — последовательности операторов, выполняющие определенную цель.

• Правила выбора (Selection Rules) — определяют, какой метод выбирает пользователь, если для достижения цели существует несколько альтернативных методов.

Анализ с помощью GOMS предполагает декомпозицию задачи на элементарные операции, оценку времени выполнения каждой операции и суммирование этих оценок для получения общего времени выполнения задачи. Это позволяет сравнивать эффективность различных вариантов интерфейса и выявлять “узкие места”, требующие оптимизации.

Типология метода

• Тип данных: количественный

• Модерация: немодерируемый

• Продолжительность: от нескольких часов до нескольких дней (в зависимости от сложности анализируемого интерфейса)

• Формат проведения: аналитический метод, выполняемый экспертом или командой экспертов

Цели и задачи метода

• Количественная оценка эффективности различных вариантов интерфейса

• Сравнение альтернативных дизайнерских решений на основе объективных данных

• Прогнозирование времени выполнения задач опытными пользователями

• Выявление неэффективных элементов и “узких мест” в интерфейсе

• Оптимизация последовательности действий для выполнения частых задач

• Обоснование проектных решений перед стейкхолдерами с помощью количественных данных

• Минимизация затрат времени на выполнение рутинных операций

• Выбор оптимальных входных устройств и методов взаимодействия для конкретных задач

• Установление базовых показателей эффективности для последующей оценки улучшений

• Расстановка приоритетов при оптимизации различных аспектов интерфейса

Применение в процессе Human-Centered Design

Стадия 3. Создание проектных решений

Основное применение

• Оценка и сравнение различных концепций интерфейса

• Выявление наиболее эффективных вариантов взаимодействия

• Оптимизация последовательности действий для выполнения типовых задач

• Количественное обоснование принимаемых проектных решений

• Выбор оптимальных входных устройств и методов взаимодействия

Стадия 4. Оценка проектных решений

Основное применение

• Количественная оценка эффективности разработанного интерфейса

• Выявление узких мест и неэффективных элементов взаимодействия

• Сравнение реализованного интерфейса с конкурирующими решениями

• Обоснование необходимости дальнейшей оптимизации

• Оценка прогресса по сравнению с предыдущими версиями интерфейса

Метод GOMS наиболее активно используется на стадиях создания и оценки проектных решений, когда необходимо принимать обоснованные решения о структуре интерфейса и эффективности взаимодействия. Он предоставляет объективные количественные данные, которые помогают дизайнерам и разработчикам создавать более эффективные интерфейсы, особенно для систем, где производительность взаимодействия имеет критическое значение. Важно отметить, что GOMS должен дополняться другими методами оценки, учитывающими субъективные аспекты пользовательского опыта.

Преимущества и ограничения

Бизнес-выгоды

• Сокращает затраты на разработку благодаря раннему выявлению неэффективных элементов интерфейса

• Предоставляет количественные данные для обоснования дизайнерских решений перед стейкхолдерами

• Уменьшает необходимость многократных итераций и переработок интерфейса

• Повышает продуктивность пользователей за счет оптимизации времени выполнения частых задач

• Снижает затраты на обучение благодаря созданию более интуитивных и эффективных интерфейсов

Уникальные особенности

• Предоставляет точные количественные прогнозы времени выполнения задач

• Позволяет сравнивать альтернативные варианты интерфейса без привлечения пользователей

• Обеспечивает научно обоснованный подход к оценке эффективности интерфейсов

• Выявляет неочевидные “узкие места” во взаимодействии с интерфейсом

• Позволяет оценивать эффективность даже небольших изменений в интерфейсе

Оптимальные условия применения

• Проектирование интерфейсов для профессиональных пользователей и экспертов

• Оптимизация высокочастотных операций, выполняемых регулярно

• Сравнение конкурирующих решений при редизайне существующих интерфейсов

• Оценка интерфейсов систем, где критична скорость выполнения операций

• Поиск оптимального баланса между различными методами взаимодействия

Ограничения

• Применим только к опытным пользователям (не учитывает процесс обучения)

• Не учитывает возможные ошибки пользователей и их исправление

• Не рассматривает субъективные аспекты взаимодействия (удовлетворенность, эмоциональный отклик)

• Не учитывает когнитивную нагрузку и утомляемость при длительном использовании

• Предполагает, что все пользователи одинаковы (не учитывает индивидуальные особенности, привычки, ограничения)

• Оценивает только эффективность, но не другие аспекты юзабилити (обучаемость, запоминаемость)

• Требует значительной экспертизы для корректного применения и интерпретации результатов

Основные компоненты/вариации метода

Компоненты модели GOMS

• Цели (Goals)

Представляют собой то, что пользователь стремится достичь

• Организованы иерархически: от высокоуровневых до низкоуровневых целей

• Пример: высокоуровневая цель — “отредактировать документ”, низкоуровневая цель — “выделить фрагмент текста”

• Помогают структурировать анализ взаимодействия и фокусироваться на конкретных аспектах интерфейса

• Операторы (Operators)

Элементарные действия, которые пользователь может выполнять (физические, когнитивные, перцептивные)

• Каждому оператору присваивается стандартное время выполнения

• Примеры физических операторов: нажатие клавиши, движение мышью, клик

• Примеры когнитивных операторов: ментальная подготовка (M), принятие решения

• Точность анализа зависит от правильной декомпозиции на операторы

• Методы (Methods)

Последовательности операторов, применяемые для достижения целей

• Могут включать вложенные подцели и их методы

• Пример: метод “выделения текста” может включать позиционирование курсора, нажатие и удержание кнопки мыши, перемещение курсора, отпускание кнопки

• Отражают процедурные знания пользователя о том, как взаимодействовать с интерфейсом

• Правила выбора (Selection Rules)

Определяют, какой метод будет использован, если для достижения цели существует несколько альтернатив

• Учитывают контекст, предпочтения пользователя, прошлый опыт

• Пример: “Если текст короткий, использовать мышь для выделения; если длинный, использовать клавиатурные сокращения”

• Моделируют процесс принятия решений пользователем

Основные вариации метода GOMS

• KLM-GOMS (Keystroke-Level Model)

Наиболее простая вариация, фокусирующаяся только на операторах

• Не использует явное представление целей, методов и правил выбора

• Предсказывает время выполнения задачи как сумму времен элементарных операций

• Основные операторы: K (нажатие клавиши), P (указание), H (перемещение руки), M (ментальная подготовка)

• Оптимально для быстрой оценки простых интерфейсов

• CMN-GOMS (Card, Moran, and Newell GOMS)

Оригинальная формулировка, предложенная в 1983 году

• Представляет цели в иерархической структуре

• Описывает методы как последовательности операторов и подцелей

• Включает правила выбора в условной форме

• Обеспечивает более полное представление процесса взаимодействия

• NGOMSL (Natural GOMS Language)

Более формализованная версия GOMS с использованием структурированного языка

• Позволяет оценивать не только время выполнения, но и время обучения

• Представляет методы как пошаговые инструкции на псевдокоде

• Добавляет операторы для когнитивных процессов (восприятие, запоминание)

• Подходит для более сложных интерфейсов и задач

• CPM-GOMS (Cognitive-Perceptual-Motor GOMS)

Наиболее сложная вариация, учитывающая параллельное выполнение операций

• Основана на модели обработки информации человеком

• Использует диаграммы PERT для представления взаимосвязей между операциями

• Позволяет моделировать эффекты практики и автоматизации навыков

• Дает наиболее точные предсказания для опытных пользователей

• Современные расширения метода

Модели для сенсорных интерфейсов (Touch-Level Model)

• Адаптации для голосовых интерфейсов

• Модификации для пользователей с ограниченными возможностями

• Расширения для систем виртуальной и дополненной реальности

• Автоматизированные инструменты (CogTool) для упрощения применения метода

Пример применения KLM-GOMS

В KLM-GOMS каждому типу действия присваивается определенное время:

• K = 0.2 сек — нажатие клавиши на клавиатуре

• P = 1.1 сек — указание на объект курсором мыши

• H = 0.4 сек — перемещение руки с клавиатуры на мышь (или обратно)

• M = 1.35 сек — ментальная пауза (время, необходимое пользователю на обдумывание следующего шага)

• Клик мышью = 0.2 сек

Пример расчета:

Задача: ввести логин из 5 символов, пароль из 5 символов и нажать кнопку ОК.

Вариант 1 (с использованием Tab и Enter):

• Ввод логина: KKKKK (5 × 0.2 = 1.0 сек)

• Нажатие Tab: K (0.2 сек)

• Ввод пароля: KKKKK (1.0 сек)

• Нажатие Enter: K (0.2 сек)

• Итого: 2.4 секунды

Вариант 2 (с использованием мыши):

• Ввод логина: KKKKK (1.0 сек)

• Перемещение руки на мышь: H (0.4 сек)

• Указание на поле пароля: P (1.1 сек)

• Клик мышью: (0.2 сек)

• Перемещение руки на клавиатуру: H (0.4 сек)

• Ввод пароля: KKKKK (1.0 сек)

• Перемещение руки на мышь: H (0.4 сек)

• Указание на кнопку OK: P (1.1 сек)

• Клик мышью: (0.2 сек)

• Итого: 5.8 секунд

Очевидно, что первый вариант интерфейса значительно эффективнее с точки зрения временных затрат.

Структура проведения

Подготовка

• Определение цели анализа и формулирование вопросов, на которые должен ответить метод GOMS

• Изучение целевой аудитории и уровня их экспертизы (метод применим только для опытных пользователей)

• Составление перечня типичных задач, которые пользователи выполняют в интерфейсе

• Выбор подходящей вариации метода GOMS (KLM, CMN-GOMS, NGOMSL, CPM-GOMS) в зависимости от целей анализа

• Подготовка необходимых инструментов для проведения расчетов и фиксации результатов

Проведение

• Разбиение задач на цели и подцели

Определение основной цели (например, “отправить электронное письмо”)

• Разбиение на подцели (например, “выбрать получателя”, “написать текст”, “прикрепить файл”, “отправить”)

• Документирование иерархии целей и подцелей

• Выделение операторов

Определение элементарных действий для каждой подцели (нажатия клавиш, движения мышью и т.д.)

• Присвоение временных значений каждому оператору согласно выбранной модели

• Фиксация последовательности операторов для каждой подцели

• Описание методов

Формулирование методов достижения каждой подцели (последовательности операторов)

• Выявление альтернативных методов для достижения одной и той же цели

• Документирование всех возможных методов

• Определение правил выбора (для CMN-GOMS, NGOMSL)

Формулирование условий, при которых пользователь выбирает тот или иной метод

• Документирование правил выбора для ситуаций с альтернативными методами

• Расчет времени выполнения

Суммирование времени выполнения всех операторов в методе

• Учет ментальных пауз (М-операторов) согласно правилам их размещения

• Расчет общего времени выполнения задачи

Анализ

• Интерпретация результатов

Сравнение времени выполнения задач в различных вариантах интерфейса

• Выявление наиболее эффективных и неэффективных последовательностей действий

• Определение “узких мест” в интерфейсе, требующих оптимизации

• Формулирование рекомендаций

Разработка предложений по оптимизации интерфейса на основе полученных данных

• Приоритизация рекомендаций по критерию потенциальной экономии времени

• Оценка сложности и стоимости внедрения предлагаемых изменений

• Документирование результатов

Подготовка отчета с результатами анализа и рекомендациями

• Визуализация данных для наглядного представления результатов

• Презентация результатов заинтересованным сторонам

Связь с другими методами

Предшествующие методы

• Анализ задач (Task Analysis) — обеспечивает понимание пользовательских задач и сценариев, которые затем можно анализировать с помощью GOMS

• User Flow — определяет последовательности действий пользователя, которые становятся основой для моделирования GOMS

• Глубинное интервью — выявляет типичные задачи и способы их выполнения опытными пользователями

• Контекстное интервью — предоставляет данные о реальных способах взаимодействия с интерфейсом в естественной среде

Дополняющие методы

• Экспертная оценка удобства — дополняет количественные оценки GOMS качественным анализом на основе эвристик

• Зрительно-моторный закон Фиттса — используется в сочетании с GOMS для точной оценки времени указания на объекты интерфейса

• Когнитивный обход — анализирует когнитивные аспекты взаимодействия, дополняя моторные аспекты, рассматриваемые в GOMS

Последующие методы

• Прототипирование — создание прототипов на основе выводов GOMS-анализа для последующего тестирования

• A/B-тестирование (Сплит-тестирование) — проверка эффективности оптимизаций, предложенных на основе GOMS-анализа

• Модерируемое юзабилити-тестирование — эмпирическая проверка предсказаний GOMS с реальными пользователями

Заключение

Метод GOMS занимает особое место среди инструментов оценки пользовательских интерфейсов, предоставляя количественную основу для сравнения и оптимизации дизайнерских решений. Несмотря на то, что метод был разработан еще в 1983 году, он продолжает оставаться актуальным и развиваться, адаптируясь к новым типам интерфейсов и взаимодействий.

Ключевая ценность GOMS заключается в его способности прогнозировать производительность опытных пользователей без необходимости проведения дорогостоящего тестирования. Это делает его незаменимым инструментом на ранних этапах проектирования, когда необходимо принимать обоснованные решения о структуре интерфейса и последовательности действий.

Современные модификации и расширения метода, такие как модели для сенсорных экранов, голосовых интерфейсов и пользователей с ограниченными возможностями, а также программные инструменты вроде CogTool, значительно расширили область его применения. Эти инновации позволили преодолеть некоторые из традиционных ограничений метода и сделали его более доступным и практичным для широкого круга UX-специалистов.

В эпоху растущей сложности пользовательских интерфейсов и повышенного внимания к производительности и эффективности взаимодействия, GOMS предлагает структурированный, научно обоснованный подход к проектированию. Сочетание GOMS с другими методами оценки, как количественными, так и качественными, позволяет создавать более сбалансированные решения, учитывающие не только скорость выполнения задач, но и другие аспекты пользовательского опыта.

Для максимальной эффективности применения метода GOMS рекомендуется использовать его в качестве одного из компонентов комплексного подхода к проектированию, дополняя количественные данные качественными оценками и тестированием с реальными пользователями. Также важно помнить, что GOMS наиболее точен при анализе интерфейсов для опытных пользователей и рутинных задач, и его предсказания могут расходиться с реальными результатами для новичков или нестандартных сценариев использования.

В целом, метод GOMS остается мощным инструментом в арсенале UX-специалистов, помогающим создавать более эффективные и оптимизированные интерфейсы на основе объективных данных и проверенных моделей человеческого поведения.