Achtergrond

“Onderzoek als venster op de internationale gemeenschap”

eMuu

Industrial Design/Gerard Verhoogt

De nog jonge TU/e-faculteit Industrial Design (ID) start volgend studiejaar met de masteropleiding. Aan de faculteit is hard gewerkt om het daarmee samenhangende onderzoeksprogramma rond te krijgen. Het onderzoek van de faculteit spitst zich toe op interactie en op intelligente producten, systemen en diensten. Waarmee niet gezegd is dat alles helemaal rond is: “We zijn anderhalf jaar bezig met ons researchprogramma en hebben nu twee groepen, User Centered Engineering (UCE) en Designed Intelligence (DI). Idealiter willen we er nog twee groepen bij hebben, ‘Design Theory and Strategy’ en ‘Design for the World’”, vertelt prof.dr.ir. Loe Feijs, vice-decaan en portefeuillehouder Onderzoek bij ID.

“Onderzoek doe je om twee redenen”, stelt Feijs. “De eerste is om een venster te hebben op de internationale gemeenschap, de tweede is om zelf kennis te ontwikkelen. Het eerste punt wordt nogal eens onderschat. Kennis en onderzoek van anderen kun je pas goed ‘lezen’ als je dat zelf ontwikkelt, als je zelf met dezelfde of vergelijkbare problemen hebt geworsteld.” Zowel UCE als Designed Intelligence heeft zijn onderzoek ondergebracht in het J.F. Schouten Instituut. De groep van UCE komt voort uit het voormalige Instituut voor Perceptie Onderzoek (IPO) en de faculteit Technologie Management en bracht zijn kennis, ervaring en onderzoeksprogramma mee. Designed Intelligence wordt in eigen beheer opgebouwd. Wat daarbij een rol speelt, is het feit dat de hele faculteit in het teken staat van intelligente systemen, diensten en producten. Niet te verwarren met ‘artificial intelligence’, dat raakvlakken heeft met cognitieve intelligentie, spelalgoritmiek en computerschaken, zo waarschuwt Feijs: “Die missen de designtraditie, aspecten als vormgeving, human factors, plezier, interactie met het systeem en emoties van de gebruiker. Om te voorkomen dat we geïdentificeerd zouden worden met cognitieve AI, hebben we de term Designed Intelligence bedacht”.

Klokjes
Als zwaartepunt koos de faculteit voor actuele technische ontwikkelingen, intelligente producten, systemen en diensten. Daarvoor werd gekozen op basis van marktonderzoek en gesprekken met captains of industry. Dit zwaartepunt is sterk gerelateerd aan embedded systemen, die bij steeds meer producten worden ingebouwd. Het betreft allerlei netwerken van apparaten en detectoren: audio, video, identificatie en beveiliging, verwarming, et cetera. In de nabije toekomst gaat dit een steeds grotere rol spelen en op dit gebied zijn ook de meeste nieuwe ontwikkelingen te verwachten. “Het is de techniek van de toekomst”, zegt Feijs. De keuze voor deze zwaartepunten, het gegeven dat ID een aparte faculteit is, en het innovatieve onderwijs zorgen voor de profilering ten opzichte van andere opleidingen Industrieel Ontwerpen die in Nederland bestaan.
Alleen, er is nog veel werk te doen. Echt intelligent zijn systemen vaak nog niet en de interactie met andere apparaten, systemen en de gebruiker laat nog te wensen over. Pas als ze wel intelligent zijn, én adaptief zijn naar de gebruiker, is er sprake van ‘Ambient Intelligence’. Als voorbeeld noemt Feijs de verschillende digitale klokjes die iedereen in huis heeft en die allemaal op een andere manier verzet moeten worden als de zomer- of wintertijd aanbreekt. Dat moet beter kunnen.

Kern
Designed Intelligence kent momenteel twee hoogleraren, prof.dr.ir. Berry Eggen en Feijs. De medewerkers komen uit diverse achtergronden; design, werktuigbouw, informatica en elektrotechniek. Feijs heeft zelf een gevarieerde achtergrond in elektrotechniek, informatica, bij Philips Research en hij was directeur van het Embedded Systems Instituut (ESI) op de TU/e-campus. Hij is heel benieuwd naar de resultaten van deze kruisbestuiving. “Want design is een breed gebied, waar allerlei dingen geïntegreerd worden.”
Een goede steun in de rug kregen hij en dr. Cees Overbeeke onlangs in Japan. Op een designconferentie kreeg DI een Excellent Paper Award van de Japanese Society for the science of design voor een lezing over productsemantiek. Feijs: “Dus we beginnen na 2,5 jaar tot de kern van het gebied door te dringen. Ik wil ook niet als een soort techneut in de periferie blijven staan, Industrial Design is juist een bij elkaar komen van creatief expressieve mensen enerzijds en technologie anderzijds”.
En die kern is? Feijs: “De complexe wisselwerking tussen drie aspecten: functionaliteit en technische implementatie; schoonheid, aantrekkelijkheid van het product, dienst of systeem en productsemantiek. Elk product heeft behalve functie en techniek een gevoelswaarde en die kunnen met elkaar in tegenspraak zijn”./.

Researchprogramma’s Industrial Design

Het researchprogramma van User Centered Engineering bestaat al langer en betreft drie gebieden: het exploreren van nieuwe concepten voor interactie, het exploreren van interactie in een ‘aware’-situatie (over de kennis van de ruimte met mensen en intelligente apparaten, -red.) en het ontwikkelen van methoden voor design en evaluatie. Het onderzoeksprogramma van Designed Intelligence is de afgelopen anderhalf jaar ontwikkeld en kent vier thema’s: Ambient Culture, Rijke Interactie, Emoties en Flow.
Prof.dr.ir. Berry Eggen is afkomstig van Philips waar hij als deskundige op het gebied van mens-systeem interactie werkzaam was binnen het Ambient Intelligence researchprogramma. Hij was ook nauw betrokken bij de opzet van het HomeLab en is nu druk doende om Ambient Culture op te zetten. Het betreft onderzoek naar meerdere intelligente apparaten in één ruimte. Die moeten zich volgens ordelijke protocollen op een fatsoenlijke manier gedragen, zowel naar elkaar als naar de gebruiker toe. Echter, momenteel zijn apparaten nog niet écht intelligent. Als hun aantal toeneemt, hetgeen de ontwikkeling is, wordt de last voor de gebruiker alleen maar groter. Die moet die apparaten op elkaar afstemmen in plaats van omgekeerd, wat Design Intelligence juist wil voorkomen.

Rijke Interactie
Het thema ‘Rijke Interactie’ betreft het aanspreken van alle menselijke vaardigheden bij de bediening van interactieve producten, om zo een veelzijdiger ervaring te krijgen. Veel digitale producten gebruiken allerlei gelijkvormige knopjes en een lcd-schermpje voor de bediening. Ontwerpers spreken daarmee vooral cognitieve vaardigheden van mensen aan. Het onderzoek van ir. Joep Frens is erop gericht alle menselijke vaardigheden bij een ontwerp te gebruiken. De doelstelling is tweeledig: enerzijds kennisvermeerdering, anderzijds het ontwikkelen van gereedschappen voor productontwerpers. Met dat laatste richt Frens zich op de beginfase van een ontwerp, als er nog fundamentele zaken veranderd kunnen worden. Frens: “Ontwikkelingen hebben niet stilgestaan, producten zijn vaak niet alleen meer mechanisch; ze hebben elektronica gekregen waardoor ze interactief werden. Het voordeel hiervan is dat ontwerpers een veel grotere vormvrijheid hebben gekregen. Een nadeel is dat de interactie tussen mens en een product verslechtert. Elektronica maakt geen gebruik van handvatten, zodat je kunt zien wat je doet. De nadruk ligt op de esthetiek van de vorm, want een rij uniforme knopjes ziet er mooi uit. Er is nu veel variatie in vorm, maar weinig variatie in interactie tussen het product en de gebruiker. Ik wil hier graag alternatieven voor bieden”.
Dat kan door meer gebruik te maken van emotionele en perceptueel-motorische vaardigheden. De functionaliteit wil Frens beter bereikbaar maken door de vorm. Daaraan moet je kunnen zien wat je ermee kunt doen en wat het resultaat van de handeling zal zijn.
Frens: “Kijk bijvoorbeeld naar het toetsenbord van de computer: je kunt zien dat je de controletoets kunt indrukken, maar wat het resultaat daarvan is, kun je alleen te weten komen door het te gebruiken. Het gaat er in mijn onderzoek om deze problematiek te verbeteren”. Om het bovenstaande te illustreren en uit te werken, ontwierp Frens een prototype voor een nieuwe digitale camera (zie de foto’s hieronder), die heel handelingsgericht is. Zo zet je de camera aan door de dop van de lens te halen en zoom je in door de lens vast te pakken en die handmatig te bewegen.
Naar aanleiding van de eerste bevindingen is Frens bezig met het ontwikkelen van ontwerpergereedschap. Met dit gereedschap kunnen ontwerpers een prototype al in de eerste stadia van het ontwerpproces laten bewegen en zo een indruk krijgen van hoe een product voelt en beweegt.

Emoties
Hoe kun je emoties betrekken bij design? Mensen zijn communicatief, hebben een sensueel-motorisch apparaat en de mogelijkheid om te redeneren. Al deze aspecten zijn nodig om aantrekkelijke en goede producten te maken. Dit in tegenstelling tot de klassieke kunstmatige intelligentie, die vooral uitgaat van cognitieve aspecten. Dr. Christoph Bartneck onderzoekt bij Industrial Design de interactie tussen gebruikers en artificial characters, niet alleen robots, maar ook screencharacters in virtuele omgevingen. Die relatie blijkt afhankelijk van het niveau van antropomorfisme, van de menselijke trekken die artificial characters vertonen. Daarvoor onderzocht hij bijvoorbeeld welke betekenis hun verschijning en gedrag voor de gebruiker heeft. Bartneck: “Een robot heeft altijd een bepaald gedrag. Mensen, maar ook een robot, kunnen, niet ‘niet-communiceren’. Een robot kan afstandelijk blijven, niets zeggen of doen, maar gebruikers interpreteren dat gedrag als ‘niet-geïnteresseerd’, dus negatief. De vraag is dus ‘Hoe kun je robots verbeteren zodat mensen op een natuurlijke manier met hen kunnen praten?’”.
Een van die robots is eMuu, ontwikkeld door Bartneck, het Advanced Telecommunications Institute International in Kyoto en Philips Research. Emuu communiceerde eenvoudige emoties als vrolijk of verdrietig (zie illustraties bovenaan de pagina’s) en Bartneck onderzocht hoe mensen die ervoeren. Want tussen het zenden en ontvangen van boodschappen bestaat namelijk geen één-op-één verhouding. Bartneck: “Er is in de wetenschap een permanente discussie over hoe mensen gezichtsuitdrukkingen ontvangen, categoriaal (óf blij óf verdrietig) of in dimensies (‘Ik voel me best goed’). Dit onderzoek toont aan dat mensen emoties categoriaal ontvangen. Wat overigens niet wil zeggen dat mensen ook categoriaal dénken”.
Emoties van robots bleken wel degelijk een rol te spelen bij de interactie. Bartneck hanteerde daarbij drie vragen. Hoe overtuigend zijn die emotionele uitingen? Uit de experimenten bleek dat ze even overtuigend waren als die van mensen. Ook abstracte characters kunnen dus overtuigende expressies hebben. Voorwaarde is dat het moet gaan om de juiste emotie op het juiste moment met de juiste intensiteit. De tweede vraag was of gebruikers machines mét emoties aantrekkelijker vinden dan machines zonder. De experimenten bevestigen deze veronderstelling, vooral als het een robot betreft. Maar de resultaten waren niet zo overtuigend als gehoopt. De derde vraag was of gebruikers interactie met robots plezieriger vinden dan met een screencharacter. Het antwoord was ontkennend, dat beïnvloedt de interactie niet. Wel constateerde Bartneck een ‘social facilitation’-effect: proefpersonen doen meer moeite om te onderhandelen met een robot dan met een screencharacter. Ze waren ook vergeeflijker voor taalfouten van de robot, reden waarom die beter geschikt lijken om te gebruiken bij Ambient Intelligence.

Flow

Het experiment rond het spel Pacman dat Berry Eggen (tweede van rechts) uitvoerde met kinderen.

Berry Eggen begon met het onderzoek naar Flow vanuit het idee om computerspelletjes leuker te maken, bijvoorbeeld door ze te verrijken met echte robotjes. Voorwaarde daarvoor is dat een robot iets zinnigs moet toevoegen. Als ‘oefenterrein’ werd gekozen voor Pacman, omdat men aan de broncode kon komen en het spel naar believen kon veranderen. Rond het computerspel werden robotspookjes gemaakt, naar voorbeeld van de karakters uit het spel. De spookjes knikten naar de proefpersonen -vooral kinderen- of veranderden tijdens het spel van kleur. “De proefpersonen vonden het prachtig en waren enthousiast, maar we ontdekten iets heel eigenaardigs tijdens het spel. De kinderen zagen de robotjes totaal niet staan omdat ze in een flow zaten, een gemoedstoestand waarbij ze helemaal in het spel opgaan en tijd en omgeving vergeten. Flow ontstaat als de uitdaging van het spel perfect overeenkomt met de capaciteiten van de speler. De vraag was wat Designed Intelligence met dit verschijnsel kon”, zegt Eggen. “Ouders reageren vaak negatief op flow bij computerspelletjes. Opmerkingen als ‘Het werkt verslavend, kinderen spelen niet echt meer, ze zijn niet mee sociaal bezig’ verwijzen daarnaar. Ook spelfabrikanten, die dus eigenlijk té goed geslaagd zijn met hun spel, zijn hier niet blij mee. Zo ontstond de design-vraagstelling hoe we kinderen op een plezierige manier uit die flow konden halen. En de vraag hoe we oplossingen wetenschappelijk verantwoord evalueren.”
Er werden nieuwe bijeenkomsten met kinderen -de focusgroep- georganiseerd en op allerlei manieren werd informatie over hun spelgedrag en familiaire ervaringen verzameld. Op basis daarvan werd een vervolgproject opgezet. Eggen: “In principe kun je kinderen op verschillende manieren uit de flow halen. Door de uitdaging uit het spel te halen, dus door het te makkelijk of te moeilijk te maken, door de vaardigheden te verstoren, bijvoorbeeld als er een boodschap op het scherm verschijnt, of door de spelers een fysieke handeling te laten verrichten”.
Al die manieren werden uitgevoerd en getest met nieuwe designs, die
verschillende vormen kregen. De doelstelling was te proberen om kinderen op tijd en minder gefrustreerd te laten stoppen met spelen. In de focus-groep hadden de kinderen aangegeven dat ze het minder erg vinden om te stoppen als ze tijdig gewaarschuwd worden.
Eggen: “De oplossing met fysieke handelingen bleek het beste te werken. Zo werden bij dit minidesign alle factoren -interface, vormgeving, gebruikersonderzocht en geëvalueerd, op basis waarvan weer een nieuw onderzoek volgt”. De centrale vraagstelling is steeds hoe de wisselwerking verloopt tussen de flow enerzijds en ‘tangible interaction’ (voelbaar, concreet, -red.) anderzijds. Inzichten verkregen uit dit onderzoek naar nieuwe spelervaringen zijn direct relevant voor het onderzoek naar Ambient Intelligence. Dit soort kennis is essentieel om intelligente producten en systemen te ontwerpen die de eindgebruiker in staat stellen volledig op te gaan in de gewenste ervaring. “Zo zullen bijvoorbeeld toekomstige kopers van een intelligent foto-album dit willen gebruiken om samen met vrienden herinneringen op te halen. Daarbij willen ze niet worden lastiggevallen met ingewikkelde technologische handelingen om de juiste foto’s uit een grote database terug te vinden. Eenmaal in de flow van het ophalen van herinneringen dient technologie in de alledaagse omgeving op te gaan”, zegt Eggen./.