Orientador: Edberto Ferneda / Coorientador: Carlos Cândido de Almeida / Banca: Walter Moreira / Banca: Maria José Vicentini Jorente / Banca: Ana Carolina Simionato / Banca: José Remo Ferreira Braga / Resumo: Com o crescente aumento de documentos digitais disponíveis em acervos on-line, torna-se inevitável realizar estudos que proporcionem avanços no modo como os usuários buscam informações nesses documentos. A Recuperação de Informação procura meios para aperfeiçoar este processo através de diferentes núcleos de estudo como modelagem, classificação de textos, arquitetura de sistemas, interfaces de usuário, visualização de dados, entre outros. Diante dessas opções passíveis de investigação, optou-se por restringir esta pesquisa às interfaces de usuário, especificamente os resultados de busca. Nesta perspectiva, o objetivo deste estudo é propor um modelo de interface computacional para apresentação dos resultados de busca em sistemas de recuperação de informação, agregando elementos visuais fundamentados nas áreas de Semiótica e da Interação Humano Computador. Neste sentido, realizou-se uma pesquisa dividida em duas partes. Em um primeiro momento, apresenta-se uma pesquisa bibliográfica de caráter exploratório. Em seguida, foi realizada a pesquisa aplicada. A pesquisa bibliográfica embasou a fundamentação teórica e forneceu subsídios para o levantamento de desafios da recuperação de informação. A pesquisa aplicada procurou responder de forma prática ao objetivo e questionamento da pesquisa. Assim, apresenta-se uma proposta de interface que combina recursos visuais e textuais para contribuir com o processo de percepção dos usuários em relação aos resultados das buscas. Concluindo, a... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: With the growing number of digital documents available in online collections, it becomes inevitable to conduct studies that provide advances in how users search for information in those documents. Information Retrieval looks for ways to improve this process through different study centers such as modeling, text classification, system architecture, user interfaces, data visualization, among others. Faced with these investigative options, it was decided to restrict this research to user interfaces, specifically search results. In this perspective, the objective of this study is to propose a computational interface model to present the search results in information retrieval systems, adding visual elements based on the Semiotics and Human Computer Interaction areas. In this sense, a research was carried out in two parts. At first, an exploratory bibliographic research is presented. The applied research was then carried out. The bibliographical research based the theoretical foundation and provided subsidies for the collection of information retrieval challenges. The applied research sought to respond in a practical way to the objective and questioning of the research. Thus, a proposal of interface is presented that combines visual and textual resources to contribute to the process of perception of the users in relation to the search results. In conclusion, it is believed that it is possible to relate to the development of Information Retrieval interfaces the visual and interacti... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Esta tese discute o papel da Análise Forense de Imagens como reguladora de mídia digital na sociedade. Isto inclui um estudo com mais de 400 indivíduos para determinar suas capacidades de detectar edições em imagens. Os resultados desse experimento indicam que humanos são facilmente enganados por imagens digitais, tendo dificuldades em diferenciar entre imagens pristinas e editadas. A tese então analisa a efetividade do arsenal de análise forense de imagens contra o estado-da-arte de composição de imagens. Através da análise de padrões fundamentais de imagens, as técnicas forenses são capazes de detectar a presença da maioria das operações de composição testadas. A tese então apresenta uma abordagem alternativa para análise forense de imagens, baseada na geração automática de planos. Ao tratar o processo de inspeção de uma imagem como um plano composto de múltiplos passos, propusemos uma arquitetura que é capaz de indicar os passos necessários para analisar uma imagem. Os planos são baseados em uma modelagem formal do conhecimento e técnicas forenses, de modo que possam ser traduzidos em passos a serem executados. A tese então demonstra que os limites de tal abordagem dependem da dificuldade de validar tal solução. Isso é uma consequência da natureza dos problemas de análise forense de imagens: essencialmente, são problemas de confiança distribuída entre indivíduos com acesso limitado à informação. Essa configuração é analisada de diferentes perspectivas em busca dos limites práticos para a análise forense de imagens digitais. Os resultados dessa análise sugerem que a área falha em produzir soluções acessíveis para a sociedade não por limitações técnicas, mas pela falta de um engajamento multi-disciplinar. A tese então discute como paradoxos filosóficos surgem naturalmente em cenários de análise forense de imagens. A análise forense de imagens digitais lida, essencialmente, com comunicação humana e, como tal, está sujeita a todas suas complexidades. Finalmente, é argumentado que o caminho para construir soluções úteis para a sociedade requer um esforço coletivo de diferentes disciplinas do conhecimento. É responsabilidade da comunidade forense desenvolver uma teoria epistemológica comum e acessível para este projeto coletivo. / This thesis discusses the role of Digital Image Forensics as a regulator of digital media in society. This includes a perceptual study with over 400 subjects to assess their ability to notice editing in images. The results of such experiment indicate that humans are easily fooled by digital images, not being able to tell apart edited and pristine images. The thesis then analyzes the effectiveness of the available arsenal of digital image forensics technology to detect image editing performed by state-of-the-art image-compositing techniques. By analyzing fundamental image patterns, forensics techniques can effectively detect the occurrence of most types of image compositing operations. In response to these two studies, the thesis presents an alternative approach to digital image forensics, based on automated plan generation. By treating the image inspection process as a plan comprised of different steps, it proposes an architecture that is able to guide an analyst choosing the next best step for inspecting an image. The generated plans are flexible, adapting on the fly to the observed results. The plans are based on a formal modelling of current forensics knowledge and techniques, so that they can be translated in steps to be executed. The thesis then shows that the limits of such an approach lie in the difficulty to validate results, which is a consequence of the setup of forensics problems: they are problems of distributed trust among parties with limited information. This scenario is analyzed from different perspectives in search for the practical limits of Digital Image Forensics as a whole. The results of such an analysis suggest that the field is lacking in providing practical and accessible solutions to society due to limited engagement in multidisciplinary research rather than due to limited technical proficiency. The thesis then discusses how paradoxes from philosophy, mathematics, and epistemology arise naturally in both real forensics scenarios, and in the theoretical foundations of the field. Digital Image Forensics ultimately deals with human communication and, as such, it is subject to all its complexities. Finally, it is argued that the path for providing useful solutions for society requires a collective engagement from different disciplines. It is the responsibility of the forensics community to develop a common, accessible epistemological framework for this collective enterprise.

Neste trabalho é apresentado um estudo do comportamento de operadores humanos em tarefas de rastreamento. Em particular, foi analisada a relação entre o preview explícito e implícito do ponto de vista do comportamento do operador, ou seja, foram comparadas as características do operador em sinais de referência com preview explicitamente apresentado e sinais de referência suaves (combinação de senóides) sem preview. Para isso, modelos para a dinâmica do operador foram identificados em tarefas de perseguição de degraus com e sem preview. Em seguida, tais modelos foram utilizados para prever a resposta do operador em uma tarefa de perseguição de sinais compostos por somatório de senóides, gerados de modo a permitir que o operador previsse valores futuros com base na posição e velocidade do sinal (preview implícito de forma). Os resultados obtidos com 16 voluntários permitiram concluir que em tarefas com sinais suaves os operadores respondem como se os valores futuros do sinal de referência fossem explicitamente apresentados. Também se constatou que, ao aumentar a velocidade de variação do sinal de referência, este efeito de previsibilidade diminui.

A extensão de uma interface Monomodal para Multimodal de um sistema deve ocorrer de modo que o mesmo continue apresentando um funcionamento satisfatório no processo de interação. Esta migração pode ser impulsionada quando um sistema necessita oferecer um canal alternativo de interação, como nas situações em que o usuário não pode usufruir dos movimentos dos membros superiores ou da visão, ou ainda quando não se dispõe de espaço para uma interface gráfica. Oferecer interface com uso da fala como meio de interação nesses casos, pode permitir o acesso a informações e serviços que afetam significativamente o cotidiano das pessoas. O propósito da pesquisa é identificar um modo reutilizável de estender sistemas novos ou pré-existentes com Interface Monomodal tornando-as Multimodais e Multiusuário, visando melhorar ou manter sua capacidade de interação e oferecendo maior usabilidade aos sistemas. Para tal, essa dissertação propõe um modelo de arquitetura de componentes baseado em Tecnologias de Fala e Modelos de Interação e de projeto de uma estrutura de gramática. Esses modelos foram aplicados na extensão de dois protótipos de sistema para testar sua reusabilidade. O modelo de arquitetura de componentes foi identificado e a estrutura de gramática foi concebida através do re-projeto do protótipo de sistema DomoVox: aplicativo pré-existente de automação residencial para controle dos dispositivos de um ambiente doméstico. Neste processo, sistema DomoVox teve sua Interface de Voz estendida para Interface Gráfica de modo a tornar-se Multimodal e somar capacidade Multiusuário baseada na tecnologia de voz de Reconhecimento Automático de Fala e nos modelos de interação 'Linguagens de Comandos' e 'Menus'. O modelo e a estrutura de gramática, foram então reutilizados na implementação do protótipo de sistema BrowserVox: navegador para visitação de sites na Internet. O sistema BrowserVox teve sua Interface Gráfica estendida para Interface de Voz de modo a tornar-se Multimodal e Multiusuário, baseada nas tecnologias de fala de Reconhecimento Automático de Fala e Síntese de Texto e nos modelos de interação 'Linguagens de Comandos' e 'Hipertexto'. Ao final, foram realizados testes de acurácia para o sistema DomoVox com reconhecimento de alguns conjuntos de comandos, e avaliação de usabilidade para o sistema BrowserVox. O modelo de extensão gerado durante o trabalho mostrou-se aplicável e reutilizável, inicialmente projetado para atender um sistema de conteúdo de interação estático, e atendendo ainda assim, um sistema de conteúdo dinâmico.

Flight Safety is nowadays one of the concerns of global aviation community and is relevant to the survival of the aeronautical industry. In this context, expansion of human factors awareness presents a significant opportunity to make aviation safer, since the human / machine interface is a frequent source of error. This work analyzes the human interface with a specific aircraft system, i. e., the Gust Lock System of ERJ-145. The aim is to define a framework for developing a human error assessment process to mitigate the effects of human error, in the same way the system safety process mitigates the effects of system possible failures. From the system safety engineering standpoint, the human can be taken as part of the considered system. Then, functions that the human needs to perform in his interaction with the system can be identified. With this information, each human failure mode can be assessed critically and the human related failure effects along the system can be studied. This study can result in design changes or improvements that may minimize the effects of unacceptable human failure modes. Furthermore, it is discussed some points of the Safety Assessment conducted by EMBRAER, in order to identify possible deficiencies in the development of safety cases using classical safety analysis techniques as well as make suggestions for the enhancement of these techniques. According to this approach, an analysis of the calculation of the average probability per flight hour is condusted when there are latent events along the process. Besides, it is performed the sensitivity analysis of a component failure so as to identify technical bottlenecks and provide guidelines for effective actions to the system improvement. Finally, considerations regarding the susceptibility of each failure condition to human influence are also presented.

Este trabalho tem como objetivo a realização de um estudo detalhado sobre o sistema militar de defesa, o C4I2SR, visando o desenvolvimento de interfaces homem-máquina para este sistema. Para isto foi feito o levantamento dos requisitos de sistemas complexos como o sistema em questão, além de prioridades como a maximização da consciência situacional. Além destes requisitos o trabalho apresenta um estudo das características de interfaces homem-máquina focadas em usabilidade, visando a maximização da eficiência, eficácia e satisfação do operador militar. O trabalho também apresenta um estudo das normas e padrões internacionais que tratam de interfaces e usabilidade. Posteriormente este trabalho apresenta um conjunto de protótipos de interfaces como uma proposta de aplicação para os sistemas C4I2SR desenvolvido a partir dos princípios e requisitos levantados. Nos últimos capítulos, este trabalho faz um estudo dos métodos de avaliação de usabilidade e aplica os métodos identificados como adequados nos protótipos de interfaces desenvolvidos.

Neste trabalho é proposto um modelo neural para ações de controle manual em tarefas de rastreamento. As tarefas de rastreamento aqui estudadas incluem aquelas em que é fornecido um preview explícito do sinal de referência (sinal explicitamente previsível) e aquelas em que a regularidade do sinal permite que o operador humano (OH) efetue uma predição em tempo real de seu valor futuro (sinal implicitamente previsível). Adicionalmente, é realizado um estudo sobre a previsibilidade de formas de onda. Foi comprovado que o fenômeno de melhoria do desempenho do OH obtido com o fornecimento de preview explícito também pode ser observado quando o OH está rastreando sinais implicitamente previsíveis. Além disso, verificou-se que o mesmo modelo é capaz de reproduzir as ações de controle manual nos dois casos. O estudo sugere que o aprendizado do OH na execução de uma tarefa de rastreamento pode ser dividido em duas partes: (1) um reconhecimento da dinâmica do processo que está sob seu controle seguido da (2) elaboração (quando possível) de um modelo dinâmico ou morfológico do sinal a ser rastreado. Os resultados também sugerem que o registro da atividade de um OH encarregado do controle de um determinado sistema dinâmico pode ser usado para treinar um controlador neural para desempenhar a mesma tarefa.

A popularização das redes de computador e a conseqüente facilidade de comunicação entre usuários fisicamente distantes permitiram a criação de softwares cooperativos. Esses softwares, chamados groupwares, permitem a participação conjunta em uma sessão de trabalho onde é realizada uma tarefa comum. A interação dos usuários entre si, com a tarefa realizada e com o groupware é realizada através de uma interface humano-máquina. Os groupwares precisam, portanto, de uma interface que possibilite a realização de tarefas particulares da maneira mais produtiva possível em relaçõ ao trabalho do grupo. Porém, cada usuário tem uma característica particular que acarreta uma necessidade diferente de interação com o groupware. Uma única interface dificilmente poderia adequar-se ao modo de interação de todo um grupo. Desta forma, para possibilitar uma ampliação da capacidade de cooperação, os groupwares devem possuir maneira de personalizar a interface oferecida a cada usuário levando em conta o perfil particular deste e as necessidades de cooperação do grupo. Este trabalho descreve um modelo e um framework que permitem a elaboração de groupwares com interfaces personalizáveis, interfaces que podem ser modificadas de acordo com o usuário. O modelo apresentado foi chamado de modelo Persona e consiste em três componentes básicos, a saber, Persona, Interface e Aplicação, que modelam os usuários, as interfaces e a parte funcional do groupware, respectivamente. A adoção deste modelo no desenvolvimento de um groupware estimula a criação de aplicações com interfaces dinâmicas e separáveis, que podem ser personalizadas durante a execução para adequar-se ao perfil do usuário particular. Com base nesse modelo, propõe-se um framework de implementação sobre um sistema de objetos distribuídos. Este framework apresenta classes que implementam os componenetes básicos do modelo e um ambiente de comunicação e distribuição para a execução do groupware. A motivação inicial para o desenvolvimento do modelo Persona e seu framework foram necessidades de projeto do Jade, um sistema para auxiliar o projeto de software orientado a objetos segundo a metodologia CRC/WB+. Assim sendo, um protótipo do Jade é apresentado como prova de conceito e exemplo de uso do modelo Persona e seu framework.

Coleções digitais de mídias, tanto pessoais como online, crescem rapidamente. Para que grandes quantidades de músicas sejam acessíveis à usuários, serviços populares como iTunes, Last.fm e Pandora oferecem recomendações. Essa abordagem livra usuários de lembrarem de músicas, e permite a descoberta de canções novas ou esquecidas. Mas recomendações apresentam problemas com usuários, como credibilidade e falta de controle. A motivação deste trabalho é melhorar a experiência de usuários com recomendações de música através do uso de explicações. Ao usar um sistema de recomendação, a satisfação e aprovação de usuários não depende só da eficácia do algoritmo, mas também de explicações. Pesquisas mostram que estas podem beneficiar sistemas de recomendação, aumentando a credibilidade e satisfação de usuários, ao oferecer mais transparência e formas de correção. O objetivo deste trabalho é projetar e desenvolver uma nova forma de visualização de tags, e testar sua viabilidade para explicar e filtrar recomendações de músicas. Mais precisamente, investigamos se esta visualização pode favorecer as metas de inspeção (scrutability), eficiência, eficácia e satisfação. A partir da pesquisa em necessidades de usuários para recomendações e música, a visualização Tag Strings foi projetada e desenvolvida. Tag Strings inclui tanto a interface da visualização, quanto o processo de coleta e cálculo de relevância de tags e músicas. Para a avaliação da visualização Tag Strings, dois tipos de experimentos foram construídos: a comparação entre uma lista de recomendações com Tag Strings, e a comparação entre o design de referência (baseado nos serviços Last.fm e Pandora) e Tag Strings. A construção desses dois experimentos permitiu a avaliação de Tag Strings como uma forma de explicação para recomendações de música. Os resultados dos experimentos evidenciam que a nova forma de visualização Tag Strings favorece as metas de inspeção (scrutability), eficiência, eficácia e satisfação, melhorando a usabilidade e experiência de usuários com recomendações de música. / Digital media collections, both personal and online, grow rapidly. To make large music collections available to users, popular services such as iTunes, Last.fm and Pandora offer recommendations. This approach frees users from searching for music, and allows for the discovery of new or forgotten items. But recommendations present issues such as user trust and lack of control. The motivation for this project is to improve user experience with music recommendations through explanations. While using a recommendation system, user acceptance and satisfaction depends not only on the algorithm effectiveness, but also on explanations. Research shows that recommendations benefit from explanations, increasing user trust and satisfaction by offering more transparency and scrutability. The goal of this project is to design and develop a new form of tag visualization, and test its feasibility to explain and filter music recommendations. We specifically investigate if the visualization can support the aims of scrutability, efficiency, effectiveness and satisfaction. Based on the user research and needs for music recommendation, the visualization Tag Strings was designed and developed. Tag Strings includes both the visualization interface and the process of collecting and calculation of tag and track relevancy. To evaluate the visualization Tag String, we designed two types of experiments: comparing Tag Strings with a recommendation list, and comparing Tag Strings with a design reference (based on the services Last.fm and Pandora). The design of these two experiments allowed the evaluation of Tag Strings as a form of explanation to music recommendation. The experiment results highlight that the new visualization Tag Strings favors the aims of scrutability, efficiency, effectiveness and satisfaction, improving the user experience with music recommendations.

A Realidade Virtual tem apresentado importantes contribuições para a área de saúde, principalmente no domínio de treinamento, o qual visa a aquisição de conhecimento e habilidades na realização de determinados procedimentos. Um procedimento ainda não simulado consiste na aplicação de anestesia local para tratamento odontológico, especificamente para bloqueio do nervo alveolar inferior. A execução de tal procedimento apresenta uma alta taxa de insucesso, elevando os riscos aos pacientes e a insegurança dos aprendizes. Dessa forma, e considerando a complexidade para a criação de uma simulação realista o presente trabalho visou ao desenvolvimento de um protótipo de sistema computacional baseado em Realidade Virtual, para simulação de parte do procedimento de anestesia (tarefa de inserção de agulha), enfatizando a etapa do procedimento de aplicação da anestesia que envolve a correta manipulação e inserção da agulha. Ou em termos de Realidade Virtual, a parte que envolve a interação humano-computador, contemplando aspectos visuais e hápticos. A abordagem háptica e uma parte importante em sistemas computacionais desse tipo e o realismo e considerado um dos principais objetivos no desenvolvimento de sistemas dessa natureza. Adicionalmente, uma analise da interação humano-computador foi realizada, indicando que embora diversas limitações tecnológicas ainda existam, o sistema pode ser considerado uma ferramenta auxiliar de treinamento para a tarefa, complementando os métodos tradicionais. Também, uma métrica objetiva perceptual para avaliação da interação háptica foi formulada, visto que na literatura as formas subjetivas dominam amplamente os testes e uma métrica encontrada na literatura falha diante de determinadas situações, especialmente aquelas relacionadas com a inserção de agulha, etapa do procedimento de anestesia simulada no presente estudo. / Virtual Reality has made important contributions to the health care, especially in the training field, which aims to acquisition of knowledge and skills in performing certain procedures. A procedure still not simulated consists of making local anesthesia for dental treatment, specifically to block inferior alveolar nerve. The execution of this procedure has a high failure rate, increasing the risk to patients and the insecurity of beginners. Thus, and considering the complexity for creating a realistic simulation, this work aims to develop a computer system prototype based on Virtual Reality, for simulation of anesthesia procedure stage (needle insertion task), emphasizing the stage of the anesthesia administration procedure that involves the correct handling and needle insertion. Or in terms of Virtual Reality, the part that involves human-computer interaction, taking into account visual and haptic aspects. The haptic approach is an important part in computer systems of this kind and the realism is considered one of the main objectives in the development of these systems. Additionally, an analysis of human-computer interaction was examined, indicating that although there are still several technological limitations, the system can be regarded as an auxiliary training tool for the task, complementing traditional methods. Also, a perceptual objective metric for evaluation of haptic interaction was formulated, because in the literature the subjective ways dominate the tests and a metric found in the literature fails on certain situations, especially those related to the insertion needle, stage of the anesthesia procedure simulated in this study.