Informing the Design of Novel Input Methods with Muscle Coactivation Clustering

MYROSLAV BACHYNSKYI (Max Planck Institute for Informatics and Saarland University), GREGORIO PALMAS (Max Planck Institute for Informatics), ANTTI OULASVIRTA (Max Planck Institute for Informatics and Saarland University), TINO WEINKAUF (Max Planck Institute for Informatics).

URL: DOI: http://dx.doi.org/10.1145/2687921

Abstract:

This article presents a novel summarization of biomechanical and performance data for user interface designers. Previously, there was no simple way for designers to predict how the location, direction, velocity, precision, or amplitude of users’ movement affects performance and fatigue. We cluster muscle coactivation data from a 3D pointing task covering the whole reachable space of the arm. We identify 11 clusters of pointing movements with distinct muscular, spatio-temporal, and performance properties. We discuss their use as heuristics when designing for 3D pointing.

Pengkaji : Rijen Juni P. Sianturi (G64120020)

Interaksi Manusia dengan komputer mendeskripsikan kenyamanan user dalam melakukan interaksi dengan sistem atau perangkat yang digunakan, beberapa aspek seperti kecepatan, kenyamanan GUI, usaha yang dibutuhkan untuk memahami fungsi yang disediakan oleh sistem, dan yang paling penting dari pergerkan yang diberikan user berupa aktivitas gerak otot untuk melakukan interaksi semua bagian ini dikenal dalam HCI (Human-Computer Interaction). Papper ini membahas mengenai gerakan otot yang diberikan user saat melakukan pengendalian data dan interaksi terhadap sistem, untuk pengujian dilakukan simulasi biochemicall, untuk mendapatkan gambaran kinerja otot secara visual yang pada akhirnya dibentuk cluster yang merangkum aspek pergerakan utama pada otot lengan manusia secara biologis dan menghubungkannya dengan standar pengukuran user performances. Pergerakan otot menjadi perhatian utama dalam user performance karena berhubungan erat dengan besarnya kekuatan dan usaha yang diberikan user untuk mengoperasikan sistem. Sebuah sistem yang baik harus dirancang sedemikian rupa agar user mampu memberikan inputan dengan baik namun, usaha yang dilakukan oleh user harus seminimal mungkin untuk mengurangi kelelahan dan kejang otot. Cluster yang dibentuk dalam usulan hasil penelitian ini akan memberikan bantuan kepada designer untuk merancang sistem agar menciptakan design yang menghindarkan user dari keletihan akibat melakukan interaksi dengan sistem melalui cluster yang diperlihatkan dari hasil dari penelitian ini.

Simulasi dalam penelitian ini dilakukan oleh seorang atlit yang melakukan interakasi terhadap  25 target dengan jarak target masing-masing 2, 4 dan 8 cm yang berada di hadapannya. Gerakan akan dilakukan dengan lengan sebagai simulasi interaksi terhadap sistem, untuk melihat pergerakan otot dilakukan dengan biochemical simulation. Dengan simulasi ini akan terlihat otot dan sendi mana saja yang melakukan pergerakan fungsi lain dilakukan pula untuk menduga indikasi terjadinya kelelahan dalam setiap gerakan. Adapun sistem yang digunakan dalam pengambilan dataset ini adalah PhaseSpace system dengan 12 implus kamera 480fps , OpenSim digunakan dalam pemodelan simulasi biomechanical.Hasil pemrosesan yang dilakukan, didapatkan dataset yang akan digunakan untuk melakukan clusstering, lebih dari 400 variabel digunakan untuk mendeskripsikan interelasi yang kompleks antara informasi lokasi, performa dan ergonomic. Hasilnya dapat dilihat bagian otot dan sendi mana yang melakukan kinerja berdasarkan pergerakan user terhadap letak terget  yang dideskripsikan.

Gambar disamping merupakan salah satu hasil penelitian simulasi biochemicall yang telah dilakukan.Kita dapat mengetahui bagian sendi dan otot mana yang bekerja saat user melakukan interaksi. Bagian yang berwarna merah menunjukan bagian otot yang bekerja saat sistem berada di atas, yang brwarna hijau ketika sistem bekerja sejajar dengan dada atau bagian tengah, dan yang terakhir ketika sistem berada pada bagian bawah. Pada gambar kita melihat warna terpekat yang dideklarasikan adalah pada gambar ketiga yang mengindikasikan otot dan sendi banyak melakukan pekerjaan , kemudian warna merah dan hijau. Dalam hal ini kita mengetahui bahwa user akan lebih nyaman melakukan interaksi atau dengan kata lain lebih sedikit mengeluarkan energi saat interaksi terhadap sistem sejajar dengan dirinya. Metode yang diberikan untuk cluster ini adalah algoritma k-Means digunakan untuk menghimpun cluster yang dibentuk pada awalnya dibuat 20 cluster,namun setelah dianalisa beberapa cluster menunjukan keidentikan sehingga terbentuk hanya 11 cluster, Aglomerative hirarchical Clustering yang digunakan untuk membagi abstraksi kedalam level yang berbeda, Euclidian distance yang digunakan untuk mengukur kemiripan tiap gerakan untuk dijadikan sebuah kesatuan didalam satu cluster.

Gambar diatas merupakan penggolongan kinerja jenis otot yang didapatkan setelah otot melakukan aktivitas berat  yang berbeda dalam berbagai gerakan, persentase diatas menunjukan aktivitas cluster dalam  pergerakan yang dilakukan secara keseluruhan.

Pada Cluster pertama, pergerakan terhadap bagian otot infarspinatus, anterior deltoid tinggi dan medium untuk bisep pergerakan yang dilakukan pada cluster ini cocok untuk interaksi yang singkat. Pada cluster kedua aktivitas yang terberat hanya ditumpukan pada medial deltoid saja, sedang untuk anterior deltoid, pronantus peres, bracialis dan lemah untuk bagian otot lainnya sehingga cocok digunakan untuk aktivitas yang membutuhkan waktu lama untuk berinteraksi. Pada cluster ketiga, menangani pergerakan yang memerlukan aktivitas pendek pada bagian target yang diletakan diatas dan seajar dengan user, hal ini dikarenakan aktivitas yang tinggi hanya terdapat pada infraspinatus dan anterior deltoid. Pada tipe cluster ini cocok untuk interaksi yang pendek dan membutuhkan kecepatan. Cluster 4 menangani aktivitas yang lama dari user namun pada jarak yang dekat secara vertikal kinerja otot yang berat terdapat pada bagian anterior dan medal deltoid, inspinatus, dan brancialis. Pada cluster kelima menangani pergerakan yang pendek sampai sedang dalam pergerakan secara horizontal, pada cluster ini pergerakan otot tertinggi ada pada anterior deltoid dan infrapinatus, pergerakan pada cluster ini cocok untuk interaksi yang memerlukan aktivitas rendah contoh aplikasi smartwatches. Pada cluster 6 melakukan gerakan pada media yang diagonal dekat dengan pergerakan secara horizontal pada bagian atas, untuk cluster ini aktivitas otot cukup berat bekerja sehingga akan cocok digunakan pada interaksi yang memerlukan sedikit pergerakan. Pada cluster ketujuh pergerakan dilakukan  pada jarak yang sedang hingga panjang, titik berat kinerja otot terdapat pada anterior deltoid pergerakan pada cluster ini adalah yang paling nyaman dari seluruh cluster yang didefinisikan. Pada cluster delapan dan sembilan menangani interaksi dengan pola short-interaction yang karena memerlukan kecepatan dalam akses. Cluster kesepuluh menjangkau pergerakan yang pendek dan medium pada bagian kanan atas, kinerja yang dilakukan cukup berat pada bagian otot anterior deltoid. Bagian  ini dibutuhkan saat pola interaksi jangka pendek. Cluster kesebelas menjangkau pergerakan secara vertikal yang sedang dan pendek pada bagian kanan target simulasi, aktivitas otot yang tertinggi terdapat pada Medial Deltoid, Supraspinastus,upper trapezius dan subscapularis.

Untuk mengukur tingkat kepercayaan cluster ini dilakukan perhitungan secara statistical dengan metode Fits law model dan didapatkan nilai R²= 95. Cluster tersebut diujikan pada beberapa sistem untuk melakukan evaluasi salah satunya pada In-Air keyboard Placement. Rancangan keyboard udara yang dioperasikan dengan menggunakan gestur lengan untuk  menunjuk inputan, pertannyaan yang bisa diajukan bagaimana merancang posisi interaksi agar user mampu memberikan inputan secara cepat (wpm) dengan level kelelahan yang minim untuk interaksi yang dibutuhkan dalam jangka panjang? . Jika melihat kasus ini akan lebih baik ineraksi yang digunakan menerapkan cluster nomor 2 , dimana dalam cluster ini memungkinkan user untuk melakukan aktivitas yang lama pada jarak dekat,  karena fungsi otot yang bekerja keras hanya pada bagian medial deltoid saja, kesesuaian design ini akan menghindarkan dari kelelahan otot.

Penelitian ini memberikan manfaat yang sangat besar dalam dunia interaksi manusia dengan komputer, dimana dalam merancang sebuah interaksi designer seharusnya bukan hanya memikirkan interkasi yang menarik agar orang mau menggunakan sistem namun, hal yang tak kalah penting designer harus juga memperhatikan bagaimana user mampu menggunakan sistem secara maksimal dengan nyaman dan sehat dilihat dari sudut pandang biomechanicall. 11 cluster yang dirancang memberikan sebuah gambaran  bagian otot dan sendi mana saja yang bekerja secara keras dalam melakukan pergerakan terhadap sistem, adanya cluster-cluster tersebut bisa membantu designer untuk merancang aplikasi yang bersahabat dengan user.  

Blog yang dikomentari:
1. Rahmat Nasution (G64120045)
2. Ahmad Hafiz (G64120079)
3. Adek Ayu Putri (G64120129)
4.Syadza Nadhir Rayhan (G54120061)

Heuristic Evaluation Situs pnri.go.id

Kali ini kita akan membahas kajian heuristic yang dilakukan pada situs Perpustakaan Nasional Republik Indonesia . Namun sebelumnya, Heuristic evaluation merupakan kegiatan melakukan evaluasi terhadap sebuah aplikasi , web maupun sistem untuk meningkatkan keefisienan penggunaan. Evaluasi ini biasanya dilakukan oleh seorang pakar aplikasi. Heuristic evaluation dipublikasikan oleh Jakob Nielsen seorang web usability consultant asal  Denmark.

Dalam situsnya Nielsen menetapkan 10 prinsip yang digunakan untuk melakukan evaluasi Heuristic, yakni :

1.   Visibility of system status

2.   Match between system and the real world

3.   User control and freedom

4.   Consistency and standards

5.   Error prevention

6.   Recognition rather than recall

7.   Flexibility and efficiency of use

8.   Aesthetic and minimalist design

9.   Help users recognize, diagnose, and recover from errors

10. Help and documentation

Kali ini saya melakukan analisa dengan menerapkan 5 prinsip evaluasi Nielsen J. terhadap situs Perpustakaan Nasional Republik Indonesia. Adapun prinsip yang diterapkan:

1)  Visibility of sistem status 

2) Consistency and standards

3) Recognition rather than recall

4) Flexibility and efficiency of use

5)  Aesthetic and minimalist design

Referensi yang digunakan:

10 Usability Heuristics For User Interface Design
Saverity Ratings

Flexibility and efficiency of use - pnri.go.id

Pada pembahasan kajian heuristic keempat ini akan dibahas mengenai Flexibility and efficiency of use pada situs pnri.go.id.

Accelerators -- unseen by the novice user -- may often speed up the interaction for the expert user such that the system can cater to both inexperienced and experienced users. Allow users to tailor frequent actions

Hal ini menyatakan bahwa sistem harus memberikan sebuah interaksi yang  tidak terlihat sebelumnya kepada user sehingga mempercepat kinerja user terhadap sistem, pemberian shortcut sangat baik digunakan dalam prinsip ini. Namun kembali didapatkan kekuarangan prinsip ini pada situs pnri.go.id

1) Tidak ada icon Login

Icon login tidak ditemukan dalam beranda, atau dimanapun dalam sistem yang ada hanyalah registrasi itupun berbentuk link hal ini cukup menyulitkan user untuk melakukan akses terhadp sistem sehingga prinsip efisiensi tidak tercapai dalam hal ini.

Rekomendasi yang  disarankan: 

Sebaiknya penempatan icon utama mudah ditemukan oleh user, dan berbentuk icon yang biasa dikenali.

_________________________________________________________________________________

2)Terdapat menu yang sama.

Menu yang sama memberikan kesan yang kurang efisien dalam pemanfaatannya, kita pasti berfikir apa yang membedakan keduanya setelah dilakukan akses ternyata keduanya memberikan hasil yang sama merujuk pada sistem yang sama.

Rekomendasi yang disarankan:

Sebaiknya menu yang berada disisi kiri layar dihapus karena memberikan hal yang sama dengan submenu yang ada pada header.

_________________________________________________________________________________

Severity Ratings:

Berdasarkan severity ratings versi Jakob Nielsen (1995) dari skala 0 - 4, permasalahan usability ini diberi rating 2. Artinya permasalahan in termasuk pada kategori Minor usability problem: fixing this should be given low priority. Artinya perbaikan disini diberikan prioritas yang rendah.

Kajian Lainnya

1)  Visibility of sistem status 

2) Consistency and standards

3) Recognition rather than recall

4)  Aesthetic and minimalist design

Aesthetic And Minimalist Design - pnri.go.id

Pada prinsip ke empat ini kita membahas aesthetic and minimalist design situs pnri.go.id dari J. Nelson

Dialogues should not contain information which is irrelevant or rarely needed. Every extra unit of information in a dialogue competes with the relevant units of information and diminishes their relative visibility.

Dijelaskan bahwa keindahan design yang dilakukan tidak perlu rumit namun tetap menampilkan fungsi utama dari sistem

Pada situs pnri.go.id  terdapat beberapa masalah yang menyangkut prinsip ini

1)Whitespace pada bagian Beranda

Design beranda yang kurang dinamis disertai dengan besarnya whitespace pada awal menu membuat kurang baik, disamping itu kategori pada sisi kiri dan kanan yang tidak terstruktur membuat semakin buruk tampilan home beranda.

Rekomendasi yang disarankan:

Bagian kategori disisi halaman sebaiknya dikelompokan berdasrakan topik tertentu, sehingga tidak perlu tampilan beranda memanjang kebawah. whitespace harus dihindari.

_________________________________________________________________________________

2) Terlalu Banyak Peralihan Situs

Banyaknya peralihan situs pada submenu yang diberikan membuat user kebingungan dengan tampilan design yang secara tiba-tiba berubah yang menimbulkan ketidaknyamanan.

Rekomendasi yang disarankan:

 Jangan membuat terlalu banyak peralihan dalam sebuah sistem.

_________________________________________________________________________________

Severity Ratings

Berdasarkan severity ratings versi Jakob Nielsen (1995) dari skala 0 - 4, permasalahan usability ini juga diberi rating 2. Artinya permasalahan in termasuk pada kategori Minor usability problem: fixing this should be given low priority. Artinya perbaikan disini cukup diberikan prioritas yang rendah.

1)  Visibility of sistem status 

2) Consistency and standards

3) Recognition rather than recall

4) Flexibility and efficiency of use

Recognition rather than recall - pnri.go.id

Kita sampai pada pembahasan ketiga mengenai Recognition rather than recall prinsip evaluasi euristic yang dicetuskan oleh Jakob Nelson

Minimize the user's memory load by making objects, actions, and options visible. The user should not have to remember information from one part of the dialogue to another. Instructions for use of the system should be visible or easily retrievable whenever appropriate.

Artinya sistem meminimalkan ingatan pengguna dengan objek , pilihan yang mudah terlihat, dengan kata lain sistem memberikan suggesti kepada user untuk memudahkan ingatan terhadap sesuatu yang diperlukan user.

Pada pnri.go.id terdapat permasalahan yang terkait prinsip ini

1)Tidak Ada Sugesti dalam Search

Sugesti tidak diberikan dalam layanan search ini hal ini mengakibatkan user harus mengingat secara total dan jelas apa yang harus dicari didalam sistem.

Rekomendasi Perbaikan:

Berikan suggesti kepada search engine agar memudahkan user untuk melakukan pencarian yang diinginkan.

_________________________________________________________________________________

2)Permasalahan  Login

Saat melakukan login kita harus mengetikan kembali nomor anggota dan password meski sudah login sebelumnya hal ini cukup membuat user tidak nyaman karena harus mengngat Id anggota yang panjang untuk login.

Rekomendasi Perbaikan:

Berikan Nomor anggota pada saat login ketika user baru melakukan login, sehingga user akan hanya memasukan password saja.

_________________________________________________________________________________

Saverity Rating

Berdasarkan severity ratings versi Jakob Nielsen (1995) dari skala 0 - 4, permasalahan usability ini juga diberi rating 2. Artinya permasalahan in termasuk pada kategori Minor usability problem: fixing this should be given low priority. Artinya perbaikan disini cukup diberikan prioritas yang rendah.

Kajian Berikutnya

1)  Visibility of sistem status 

2) Consistency and standards

3) Flexibility and efficiency of use

4)  Aesthetic and minimalist design

Consistency and Standards - pnri.go.id

Kajian kedua dari pronsip Nielsen yang diterapkan pada kajian pembahasan situs pnri.go.id ialah Consistency and Standards

Users should not have to wonder whether different words, situations, or actions mean the same thing. Follow platform conventions.

Pada bagian ini dibahas  mengenai konsistensi menu yang disediakan sistem dengan output yang ditampilkan

1) Tracking Tidak Konsisten

Terdapat kesalahan dalam pelarasan track menggunakan breadcumb. Menu produk hukum yang sebenarnya bukan bagian dari Koleksi Digital. Namun, pada tracking yang dilakukan produk hukum adalah bagian dari menu Koleksi digital, hal ini cukup membingungkan user.

Rekomendasi Perbaikan:

Harus dibenahi kekonsistenan dari tracking yang diberikan.

_________________________________________________________________________________

2)Perpindahan Halaman yang Tidak Standar

Dalam beberapa submenu saat dilakukan akses kita diantarkan kepada sebuah halaman yang baru dimana design situs dan fungsi berbeda 100%, hal ini menunukan ketidak konsistenan karena  kita sebenarnya melakukan interaksi dengan pnri.go.id bukan dengan yang lain.

Rekomendasi Perbaikan:

Sebaiknya interaksi hanya dilakukan didalam situs saja, agar user tidak merasakan perubahan yang design secara tiba-tiba.

_________________________________________________________________________________

3)Ketidak Konsistenan Link

Ketika user mengklik menu registrasi pada tampilan beranda, user justru dihadapkan pada menu login saya pikir hal ini membingungkan dan jelas tidak konsisten dengan apa yang di tuliskan pada bagian registrasi

Rekmendasi Perbaikan:

Sebaiknya setiap link yang menghubungkan dengan user harus dibuat konsisten agar tidak membingungkan

_________________________________________________________________________________

4) Buku Tidak Ditemukan

Sejatinya saat kita melakukan kunjungan ke perpustakaan kita pasti menemukan buku, saat perpustakaan berbentuk digital pun kita harusnya menemukan buku digital . Saat melakukan akses kedalam menu buku digital user hanya diperhadapkan dengan judul dan detail buku. Hal ini tentu tidak konsisten dengan submenu yang diberikan.

Rekomendasi Perbaikan

Pengaksesan terhadap buku seharusnya dibuat jauh lebih mudah dibanding pengaksesan terhadap detail buku.

_________________________________________________________________________________

Severity Ratings
Berdasarkan severity ratings versi Jakob Nielsen (1995) dari skala 0 - 4, permasalahan usability ini juga diberi rating 4. Artinya permasalahan in termasuk pada kategori  usability catashtrope:imperative to fix  this before product can be release. Artinya perbaikan harus dilakukan sebelum situs diterbitkan




Kajian Berikutnya:

1)  Visibility of sistem status 

2) Recognition rather than recall

3) Flexibility and efficiency of use

4)  Aesthetic and minimalist design

Visibility Of System Status - pnri.go.id

Kajian Pertama saya akan membahas mengenai Visibility Of System Status yang dicetuskan oleh Nielsen. J.

The system should always keep users informed about what is going on, through appropriate feedback within reasonable time.

Artinya sistem harus memberitahu kepada pengguna / feedback agar user  mengetahui sudah sejauh mana sistem melakukan proses terhadap inputan yang dimasukan. Pada prinsip ini diberikan juga tempat user berada . Pada situs pnri.go.id terdapat masalah dalam prinsip  ini

1. Pengguna tidak mengetahui dimana berada.

Gambar 1 Tidak Ada Pemberitahuan Lokasi

User mengalami kesulitan ketika masuk pada bagian menu dari sistem ini karena tombol header yang berjalan hanya pada beberapa bagian  menu saja, padahal menu breadcumb sangat diperlukan untuk memudahkan user menganalisa dimana posisi dia berada .Karena pada sistem ini, submenu yang dibuka mengarahkan kita pada situs yang lain.

Rekomendasi Perbaikan :
Sebaiknya diberikan tracking breadcumb yang berfungsi memberikan pengertian kepada user mengenai posisi dimana dia berada saat ini.
                                                                                                                                                                   


2) Tombol Menu Header Tidak Jelas

Gambar 2. Design Menu Header Sama

Saat masuk ke sistem terdapat tombol-tombol menu pada header  sistem yang berfungsi untuk memudahkan user untuk melakukan interaksi dalam menjelajahi sistem. Namun, pada website ini tombol pada menu sedikit membingungkan karena tidak terlihat berbeda tombol pada antar menu, namun hal ini cukup dibantu dengan berubahnya warna tombol saat user memilih menu. Pada beberapa bagian menu dan navigasi seperti dapat ditekan, padahal sebenarnya tidak, hal ini dikarenakan bentuk pointer yang berubah menjadi bentuk telunjuk, namun ketika di klik pada beberapa menu tidak terjadi apapun, tetapi pada beberapa menu yang lain, halaman berpindah.hal ini cukup membingungkan user.

Rekomendasi Perbaikan:

Menu header seharusnya dibedakan satu bagian dengan bagian lainnya kemudian saat user berada pada menu tertentu sebaiknya menu header berubah warna untuk memberikan pemahaman kepada user dimana dia berada, sebaiknya semua tombol navigasi dilakukan aksi yang sesuai dengan pointer yang menunjuknya.
                                                                                                                                                                   

 Saverity Ratings

Berdasarkan severity ratings versi Jakob Nielsen (1995) dari skala 0 - 4, permasalahan usability ini diberi rating 3. Artinya permasalahan in termasuk pada kategori Major usability problem: important to fix, so should be given high priority. Artinya penting untuk diperbaiki dan termasuk prioritas yang tinggi.

Kajian Berikutnya:

1) Consistency and standards

2) Recognition rather than recall

3) Flexibility and efficiency of use

4)  Aesthetic and minimalist design

Heuristic Evaluation Situs Perpustakaan Nasional Republik Indonesia

Kali ini kita akan membahas kajian heuristic yang dilakukan pada situs Perpustakaan Nasional Republik Indonesia . Namun sebelumnya, Heuristic evaluation merupakan kegiatan melakukan evaluasi terhadap sebuah aplikasi , web maupun sistem untuk meningkatkan keefisienan penggunaan. Evaluasi ini biasanya dilakukan oleh seorang pakar aplikasi. Heuristic evaluation dipublikasikan oleh Jakob Nielsen seorang web usability consultant asal  Denmark.

Dalam situsnya Nielsen menetapkan 10 prinsip yang digunakan untuk melakukan evaluasi Heuristic, yakni :

1.   Visibility of system status
2.   Match between system and the real world
3.   User control and freedom
4.   Consistency and standards
5.   Error prevention
6.   Recognition rather than recall
7.   Flexibility and efficiency of use
8.   Aesthetic and minimalist design
9.   Help users recognize, diagnose, and recover from errors
10. Help and documentation

Kali ini saya melakukan analisa dengan menerapkan 5 prinsip evaluasi Nielsen J. terhadap situs Perpustakaan Nasional Republik Indonesia. Adapun prinsip yang diterapkan:

1) Visibility of sistem status 

2)Consistency and standards

3)Recognition rather than recall

4)Flexibility and efficiency of use

5)   Aesthetic and minimalist design

Referensi yang digunakan:

10 Usability Heuristics For User Interface Design