A utilização de algoritmos genéticos para melhoria de componentes de interface com usuário

A utilização de algoritmos genéticos para melhoria de componentes de interface com usuário

Tatiana F. M. dos Santos, Roberson Lenz

Universidade Regional Integrada das Missões e do Alto Uruguai (URI)

Rua Universidade das Missões, 464 - CEP: 98.802-470 Santo Ângelo - RS

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Abstract. With technological advances the use of computers, it is essential for people, both personal and in the professional, since the current society needs dynamism and speed of information. In this context, the quality of the interface is essential for interactive systems can be used satisfactorily. So to obtain interfaces with high quality is important that they be evaluated during the design process, as this will cause interaction problems are identified in order to make the necessary adjustments. In this article interface design and genetic algorithms within the Human Computer Interaction context will be explored.

Resumo. Com os avanços tecnológicos a utilização de computadores, torna-se indispensável para as pessoas, tanto no âmbito pessoal como no âmbito profissional, uma vez que a sociedade atual necessita de dinamicidade e rapidez das informações. Neste contexto, a qualidade da interface é fundamental para que sistemas interativos possam ser utilizados de forma satisfatória. Assim para se obter interfaces com alta qualidade é importante que estas sejam avaliadas durante o processo de design, pois isso fará com que sejam identificados problemas de interação, a fim de efetuar os ajustes necessários. Neste artigo será explorado o uso de algoritmo genético para melhorar os componentes de interface a fim de promover uma melhor interação com o usuário. 

1. Introdução

Hoje com a variedade de acesso a tecnologias computacionais para os usuários, percebe-se uma necessidade de se melhorar a comunicação entre o usuário e a máquina, dando início a melhoria nas interfaces. O presente trabalho tem por objetivo verificar a possibilidade de utilizar algoritmo genético em design de interface, uma vez que o modo como as pessoas acessam os dispositivos computacionais deixou de ser apenas uma necessidade de comunicação, passando a ser uma característica importante de aspectos que envolvem a usabilidade e a satisfação do usuário com a interface. Neste contexto existem técnicas que podem ser utilizadas para aprimorar ainda mais a interface homem-computador (IHC), como os algoritmos genéticos (AGs).

                Os AGs se fundamentam em teorias e conceitos da genética e da evolução de populações de seres vivos. A implementação de tal técnica visa possibilitar que soluções ótimas, sejam encontradas para resolver problemas, do mundo real, detectados em diversas áreas do conhecimento [Rosa, 2009].

                Desta maneira este estudo tem o intuito de verificar através de uma revisão sistemática a seguinte questão: É possível utilizar algoritmo genético em design de interface? O artigo encontra-se dividido da seguinte maneira: na seção 2 há um breve relato de conceitos relacionados a IHC; na seção 3 são relacionados os conceitos de algoritmos genéticos; na seção 4 há uma revisão de literatura sobre algoritmos genéticos e interface com usuário; e por fim na seção 5 estão descritos os procedimentos metodológicos para a realização da revisão sistemática que relaciona conceitos de IHC e algoritmos genéticos onde conclui-se que é válido a utilização de algoritmos genéticos para o aprimoramento em design de interfaces.

 

2. Interação Humano Computador (IHC)

        A Interação Humano-Computador (IHC), permite através do conhecimento aplicado, produzir um conjunto de interfaces amigáveis, ou seja, interfaces que combinam com os usuários. Benyon (2011) afirma que o design de sistemas interativos se preocupa com o desenvolvimento de sistemas interativos de alta qualidade, produtos e serviços que combinam com as pessoas e com seus modos de vida.  

             Um dos primeiros contatos de um usuário a qualquer aplicação, ocorre por meio da interface por isso, podemos afirmar que uma quando há uma boa interface, as chances de uma melhor usabilidade pelo usuários são maiores. Para [Benyon 2011], o conceito de IHC, pode ser utilizado como base para desenvolvimento de aplicativos e dispositivos a fim de, obterem maior qualidade no que diz respeito à interatividade com usuário.

             Segundo [Preece, Rogers e Sharp], a usabilidade e o design de interação são uma forma de levar ao usuário uma utilização e navegação interativa, onde é possível tornar simples, fácil e eficaz qualquer produto. Sendo assim para melhorar o design de interface existem técnicas como o algoritmo genético, que pode ser aplicado por exemplo, para melhorar um layout da interface e conquentemente, minimizar tempos das tarefas do usuário. Dessa maneira, na próxima seção, trataremos sobre alguns conceitos relacionados a algoritmos genéticos.

 

3. Algoritmo Genético

           Os algoritmos genéticos são aplicados em diversas áreas científicas, para a resolução de diversos problemas como problemas de otimização de soluções, aprendizado de máquinas, análise de modelos econômicos, além de ser utilizado em diversas aplicações da Biologia.

                    De acordo com [Júnior, et. al., 2012] os algoritmos genéticos tentam resolver problemas para os quais não existe um algoritmo conhecido, gerando-se uma população inicial e, de acordo com critérios de avaliação, selecionando os melhores indivíduos dessa população, que servirão como solução para o problema ou, caso contrário, serão combinados para obter uma nova geração. Ou seja, os algoritmos genéticos inspiram-se no processo de evolução natural e são utilizados para resolver problemas de busca de otimização encontrados no mundo real.

                De modo geral, AGs possuem as seguintes características [Santo, 2013]: operam com base em um conjunto de soluções; operam sobre uma codificação das soluções (em cromossomos/indivíduos); utilizam resultado obtido de função aplicada a cada solução membro da população; utilizam transições probabilísticas, e não regras determinísticas.

               De acordo com [Fernandes, 2005], os algoritmos genéticos buscam a melhor solução para os problemas de otimização, utilizado um processo iterativo de busca da melhor solução para o seu problema. Sendo que a busca ocorre a partir de uma população inicial, que combinando os melhores representantes desta população, obtém uma nova população, que passa a substituir à anterior. Assim a cada nova iteração é gerada uma nova população que apresenta novas e melhores soluções para o problema em questão, culminando com a sua convergência.