Une optique féministe et postcoloniale
II. De la collecte à l’analyse des données
1. Collecter les données
Ao observar os resultados encontrados neste mapeamento sistemático, é possível inferir um certo padrão de comportamento das publicações, pois existe uma preocupação implícita no processo de construção e de desenvolvimento do ambiente interativo em todos os trabalhos. Tais preocupações giram em torno dos aspectos relacionados com (i) a construção do ambiente; (ii) detecção/processamento das interações; (iii) identificação de interações mais naturais (baseadas nas preferências dos usuários); e, (iv) as ações que deverão ocorrer. Porém, estes aspectos possuem atividades diretamente relacionadas e complementares, carentes de uma metodologia e formalização.
Dentro desta linha de preocupação, o trabalho de Pinhanez [27] já apresentava algumas importantes contribuições relacionadas à concepção e construção destes ambientes, em especial (i) a forma de modelagem das interações do usuário; (ii) a formalização das interações; (iii) os métodos para representar as interações; e, (iv) quadros de interações (action frames). Contudo, visualizando o histórico de 10 anos desta pesquisa, em aspectos de formalização e metodologia na construção dos ambientes interativos, houve pouca evolução.
Na Seção 2.4 foram encontradas, na maioria dos trabalhos pesquisados, etapas comuns no processo de construção do ambiente (etapas de captura, de processamento e de ação). De fato, pode se dizer que estas etapas são tradicionais em qualquer sistema computacional, mas no mapeamento, ficou bastante claro que poucos trabalhos abordam de maneira ampla todas elas. Em seguida, foram levantadas questões a serem mais exploradas, considerando os aspectos re- lacionados com o processo/metodologia de construção e com o reaproveitamento de atividades comumente executadas no ambiente (questões formuladas na Seção 2.4.4).
Figura 2.10. a) Representação visual do fluxo de tarefas dividida em três diferentes atividades: Data Access, Processing, and Action; b) Modelo Comando e Controle de Lawnson[1]; e, c) Representação visual da comparação do modelo de Lawnson[1] e o modelo de fluxo de tarefas encontrado.
Em 2013, Rehem et al. [16] fazia um estudo inicial de publicações científicas dentro do do- mínio de AINTs indoor. O estudo propunha o agrupamento de tarefas, comumente executadas, baseadas no reconhecimento de interações dos usuários. A partir das referências pesquisadas, somada aos estudos de Rehem et al. [16] e com a tese de Pinhanez [27], foi possível fazer a
compilação de um conjunto dessas tarefas baseadas no reconhecimento de interações do usuá- rio, dentro do domínio investigado de AINTs indoor. Na Figura 2.10.a, estas tarefas foram classificadas em três categorias, agrupando por similaridade as atividades mais comuns dos desenvolvedores. São elas: Acesso a Dados; Processamento e Ação.
Na categoria Acesso a Dados, encontram-se as atividades de conexão (Connect with Sensor) e busca de informações dos sensores (Retrieve information from the sensor). É nesta categoria que são acessadas as informações necessárias ao ambiente, como, por exemplo, a conexão com um sensor RGB e a captura das imagens dele originadas.
As atividades responsáveis por fazer algum tipo de cálculo ou comparação dos dados pro- cessados com alguma referência estão dentro da categoria Processamento. Habitualmente, os sistemas necessitam processar os dados obtidos de um sensor para extrair somente as informa- ções que sejam de interesse. No caso de detecção de face, por exemplo, a imagem obtida do sensor RGB contém informações desnecessárias para este tipo de processamento. E, por isso, a maioria dos algoritmos de detecção (face, objeto, usuário etc.) faz uma extração de informações relevantes, para, posteriormente, executarem os cálculos de comparações ou de reconhecimento com a face buscada utilizando essas informações extraídas.
Já as atividades que foram classificadas na categoria Ação são responsáveis por alterar o estado ou comportamento do ambiente, seja ele real ou virtual. A execução de uma ação, na maioria dos casos, está sempre associada a algum evento previamente processado. Ou seja, no caso em que o ambiente necessite abrir uma porta após reconhecer uma face, deverá ser associado o evento de reconhecimento da face a alguma ação que, neste caso , seria abrir a porta no mundo real. Desta maneira, as tarefas comuns da categoria Ação são associar evento à atividadee executar uma ação no ambiente.
Em 1981, Lawnson [1] já previa um modelo de comando e controle apresentado como um processo que expressava muitas características similares ilustradas na Figura 2.10.a. O modelo de Lawnson, embora aplicado e originado em ambiente militar de controle, abrangia todos os componentes de um ambiente interativo indoor, contemplando os estágios de (i) captura (sen- sing);(ii) processamento (processing) dos sinais do ambiente; (iii) comparação das informações processadas com algum estado previsto ou desejado; e, (iv) acionamento de dispositivos (actu- ate) em decorrência do reconhecimento.
Uma comparação das características similares do modelo Lawnson [1] com o modelo en- contrado nesta pesquisa é apresentada na Figura 2.10. Nela, o mesmo processo de classificação de atividades, dos trabalhos pesquisados no mapeamento sistemático, foi executado ao modelo Lawnson. O resultado desta classificação em três categorias de tarefas é ilustrada no item c da Figura 2.10.
O mapeamento e a classificação das atividades comumente executadas pelos desenvolve- dores de ambientes interativos (Figura 2.10.a), somados aos conceitos do modelo Lawnson [1] em 1981 e os conceitos já levantados por Pinhanez [27] para ambientes interativos em 1999, auxiliaram na formulação de importantes problemas a serem resolvidos, tais como: (i) reconhe-
cer/gerenciar as interações com o sistema; (ii) identificar/gerenciar as ações a serem executadas no mundo real ou no mundo virtual; (iii) gerenciar as associações, das interações com as ações, para diferentes contextos; e, (iv) propor um processo de construção dos ambientes interativos internos para servir de guia para os desenvolvedores, reduzindo tempo e trabalho.
O presente trabalho apresenta uma análise quantitativa e qualitativa em um histórico de 10 anos de publicações científicas na área de ambientes interativos indoor. Na análise quantitativa, destacam-se (i) o evidente crescimento de publicações, mostrando o interesse da comunidade científica pelo assunto, em especial nas quatro áreas diretamente associadas à pesquisa (Inte- ração Humano Computador, Reconhecimento de Voz, Reconhecimento de Gestos e Realidade Virtual); (ii) a busca constante por aplicações práticas no cotidiano com a presença de, em to- dos os anos pesquisados, publicações científicas que apresentem aplicações/estudo de casos em suas contribuições principais; (iii) a presença de três fases distintas, Captura, Processamento e Ação, no processo de construção e operacional desses ambientes; (iv) a alta representativi- dade da utilização de multissensores e de sensores visuais na Fase de Captura, chegando a um total de 84% das publicações. Somado a isso, a tendência de executar mais de um tipo de processamento (Visual, Sonoro, Físico etc).
Estes fatores denotam um crescimento da área em interfaces mais genéricas e naturais que tentem interpretar as interações do usuário final com um maior nível de detalhes, fugindo às interfaces atuais baseadas em teclado e mouse; e, por fim, (v) grande quantidade de repetições de técnicas, tipos de processamento e formas de atuação em cada uma das etapas identificadas. Na etapa de Captura, quando se visualiza a tendência de utilizar mais de um sensor (multissensores) em conjunto com a necessidade de processar suas informações de maneira sincronizada no tempo. Na etapa de Processamento quando se destaca a constante repetição de técnicas bastante difundidas na comunidade acadêmica (Vector Quantization, Dynamic Time Warping, Hidden Markov Modeletc) em diferentes contextos e finalidades. Na camação Ação quando tipicamente são utilizadas ações do tipo ON/OFF em objetos do mundo real ou do tipo navegação (esquerda, direita, cima, baixo) para interfaces ou objetos do mundo virtual.
No tocante à análise qualitativa esta pesquisa apresenta uma lacuna a ser preenchida rela- cionada ao processo/metodologia de construção de ambientes interativos, pois não foi possível notar uma preocupação com os componentes e interconexões, nem com a separação das etapas do processo de construção relacionadas com a interação do usuário, os sensores de captura ade- quados, middlewares/frameworks de processamento das informações e com os atuadores para fornecer os retornos das interações ao usuário. Por fim, apresenta um agrupamento do fluxo de tarefas comumente executadas e 4 problemas em aberto com a finalidade de nortear futuros trabalhos e pesquisas nesta área da ciência.
Em suma, este capítulo identificou lacunas no processo de construção e atividades com ca- racterísticas comuns, em publicações com diferentes contribuições, sem uma metodologia ou processo que pudesse reduzir estas lacunas ou os esforços na concepção desses ambientes in- terativos. Por fim, são apresentadas algumas perguntas formuladas na seção Caracterização e
Análise Crítica (Como guiar a construção de ambientes interativos de maneira estruturada e metodológica?e Como aproveitar componentes/técnicas já implementados por outros e aplicar na concepção do ambiente interativo?) em conjunto com os três problemas anteriores relacio- nados especificamente às tarefas que pertencem à categoria Ação (Figura 2.10.a. Estas questões sugerem a pesquisa de uma metodologia/processo para construção de ambientes interativos in- doorque reduza esforços e ofereça um caminho para os pesquisadores desta área da ciência.
Os Capítulos 3 e 4 caminham exatamente nesse sentido: o Capítulo 3, ao explicitar uma abordagem, intitulada de ”WHERE, WHAT, WHY and HOW - 3W1H”, para direcionar o pro- cesso de construção de AINTs indoor, e o Capítulo 4, ao colocar em prática toda a abordagem proposta automatizando muitas das etapas relacionadas à implementação e facilitando o reuso de código na concepção e prototipagem de aplicações voltadas para esses ambientes.
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Este capítulo procura resolver um dos problemas identificados ao final do mapeamento sistemático do Capítulo 2 e propõe uma abordagem prática para a construção de ambientes interativos internos. O processo é dividido em 7 etapas bem definidas, com modelos de entregáveis em cada uma das etapas. Ao final do processo é entregue a representação do comportamento do ambiente, as interações/reações e seus possíveis contextos, através de diagrama de estados.ABORDAGEM WHERE-WHAT-WHY-HOW PARA O
DESENVOLVIMENTO DE AMBIENTES INTERATIVOS
Inspirado pelos conceitos de ação/reação e comportamento, estudados pelo Behaviorismo [28], este capítulo introduz uma forma de conceber e desenvolver ambientes interativos através da composição das interações e de reações, em diversos contextos, dentro do ambiente. A pro- posta apresentada é um processo com etapas bem definidas que, preferencialmente, devem ser executadas em sequência. A abordagem serve para nortear novas implementações desses ambi- entes e ajuda a mitigar erros, fazendo com que diversos aspectos importantes na literatura sejam considerados, tais como: (i) a importância do cenário, suas instalações físicas [12,13] e os com- ponentes computacionais necessários para captura de interações do usuário; (ii) a compreensão do contexto em que o usuário se encontra para facilitar a utilização desses ambientes [9] e (iii) a redução de esforço cognitivo para a interação humano-computador [8]. Em cada uma das eta- pas, são apresentados modelos de entregáveis com o objetivo de resumir e concentrar os pontos mais relevantes no processo de concepção do ambiente. Ao final desse processo, é entregue a representação do comportamento do ambiente, todas as interações/reações e seus contextos possíveis, através de um diagrama de estados.
3.1 CONCEITOS DA ABORDAGEM 3W1H
Para ter uma visão mais ampla dos conceitos utilizados na 3W1H ligados à interação natural ou à interação do homem com o ambiente, primeiramente é necessário buscar respostas em outras áreas, como é o caso da Psicologia, área da ciência que estuda o comportamento humano. Neste sentido, a abordagem proposta nesta tese se baseia em um conceito da Psicologia análogo
ao de modelagem do comportamento do indivíduo relacionado ao estímulo/resposta estudado pelo Behaviorismo [100]:
”... Hoje, não se entende comportamento como uma ação isolada de um sujeito, mas, sim, como uma interação entre aquilo que o sujeito faz e o ambiente onde o seu ”fazer” acontece. Portanto, o Behaviorismo dedica-se ao estudo das interações entre o indivíduo e o ambiente, entre as ações do indivíduo (suas respostas) e o ambiente (as estimulações).” Conforme os conceitos do Behaviorismo, onde uma interação depende das circunstâncias em que acontece, as respostas do indivíduo, suas ações/reações, os estímulos e o contexto do ambiente tornam-se conceitos basilares para nortear a construção de ambientes interativos.
Para facilitar a formalização e a divisão de problemas relacionados à construção dos ambi- entes interativos em partes menores, alguns desses conceitos, utilizados no Behaviorismo, são inseridos aqui. São eles:
• Stimuli nesta pesquisa são dados que não foram processados ou manipulados, capturados de algum sensor do ambiente, podendo estimular alguma interação/reação no ambiente interativo interno. Por exemplo, para os AINT´s, os estímulos sonoros são originados de microfones. Caso seja originado de uma câmera RGB, então são considerados um estímulo visual.
• Interaction é algum evento gerado após processar um estímulo. Um gesto detectado através de uma câmera RGB (estímulo visual) é considerado uma interação. Um comando de voz, capturado através de um microfone (estímulo sonoro), também é um tipo de interação. Ou seja: as interações visuais são provenientes de estímulos visuais. Já as interações sonoras são originadas por estímulos sonoros.
• Reaction é a execução de algo no ambiente real ou virtual, desencadeada por alguma interação detectada, que altera o comportamento ou estado do ambiente, ou de parte dele. Por exemplo, o acender de uma lâmpada após um comando de voz.
• Behavior Frame, baseado na tríade estímulo-processamento-resposta do Behaviorismo [28, 101, 102] define a unidade básica do comportamento. Este conceito foi definido neste tra- balho para servir de alicerce no mapeamento de todo o comportamento do ambiente. É através do Behavior Frame que são feitas as associações das interações com uma ou mais reações a serem executadas. Na prática, dentro do contexto de ambientes interativos, as interações não fazem sentido se forem tratadas separadamente de uma reação.
• Expectancy são os possíveis contextos em que este ambiente poderá se encontrar. Através dela são mapeadas todas as interações/reações (Behavior Frames) esperadas naquele con- texto. A depender da ocorrência de algum Behavior Frame, poderá existir uma mudança de expectativa e novas interações/reações podem ser esperadas. Em suma, ela especifica o que se deseja que aconteça no ambiente em um determinado momento.
• Behavior Chain Define a ordem esperada dos contextos (Expectancy), bem como as tran- sições entre um contexto e outro. É através da Behavior Chain que todo o comportamento do ambiente está mapeado. Nela, são orquestradas as Expectativas e os Behavior Frames com a finalidade de se obter o comportamento desejado para o ambiente interativo. Baseada nas definições anteriores, a abordagem proposta nesta pesquisa estabelece que qua- tro perguntas norteadoras devam ser respondidas na concepção e implementação de ambientes de interação natural. São elas:
• Onde (Where) a interação vai acontecer (Ambiente)? - Especifica um conjunto de carac- terísticas observáveis no ambiente no qual o usuário está inserido. Estas características explicitam a composição do ambiente interativo, identificando um cenário com todos os objetos pertencentes, sejam eles virtuais ou reais. Também procura mapear quais dos objetos em cena participam do ambiente de forma ativa (objetos ativos), mudando o es- tado ou o seu comportamento, ou de forma passiva (objetos passivos), necessário para o funcionamento, mas sem participar diretamente das interações. Os objetos passivos são divididos em 4 subcategorias, que são: Objeto Passivo Cenográfico, Objeto Passivo de Captura, Objeto Passivo de Processamento e Objeto Passivo de Comunicação.
• O que (What) vai acontecer (Reações)? - Especifica quais as reações a serem realizadas no ambiente interativo, seja no mundo virtual (alterar a imagem na tela ou a cor de um botão após ser pressionado) ou no mundo real após um reconhecimento (ligar/desligar uma lâmpada após determinado gesto ser reconhecido).
• Por quê (Why) isso vai acontecer (Interações)? - Estabelece quais as interações que podem ser reconhecidas no ambiente; as interações podem ser causadas através dos es- tímulos visuais, sonoros ou físicos. O reconhecimento de um evento ocorrido através de algum estímulo chamamos de interação. Estas interações irão disparar eventos que definem o comportamento do ambiente em termos de reações. Por exemplo, comandos de voz ”ligar” ou o ”levantar de uma mão” poderiam estar associados às interações que disparam algum tipo de reação no ambiente interativo.
• Como (How) vai acontecer (Comportamento)? - Várias interações podem ser detectadas simultaneamente ou de forma aleatória. A resposta a esta pergunta procura esclarecer a sequência de interações e acontecimentos esperados a depender do contexto, pois um determinado sistema pode se comportar de forma diferente para uma mesma interação do usuário. Por exemplo, movimento da mão direita de baixo para cima pode significar aumentar o volume da TV, aumentar o brilho na tela ou a iluminação na sala, em contextos diferentes.
As respostas às quatro perguntas norteadoras anteriores (Where? What? Why? How? - WWWH ou 3W1H) formam a base do ciclo de desenvolvimento de ambientes interativos pro-
posto nesta pesquisa. As fases deste ciclo são ilustradas na Figura 3.1. Nele, devem ser identifi- cados: o cenário do ambiente interativo (where), quais os estímulos (why) causariam as reações (what) nos objetos do cenário. E, por fim, o comportamento do ambiente (how) que é composto pelas relações dos estímulos com as reações, além das dependências entre esses estímulos.
Figura 3.1. Fases do desenvolvimento de ambientes interativos conforme proposta desta pesquisa.
As respostas a cada uma das perguntas norteadoras, assim como as fases do ciclo de de- senvolvimento para ambientes interativos, são apresentadas a seguir. As fases 1, 2 e 3 estão relacionadas ao levantamento de requisitos e informações necessárias à construção do ambi- ente interativo. As fases 4, 5 e 6 (Figura 3.1) embora guiadas pela mesma pergunta ”Como vai acontecer?” que está relacionada com o comportamento de todo o sistema projetado, possuem diferentes entregáveis. As fases 4 e 5 estão relacionadas com as regras semânticas do comporta- mento do ambiente interativo. Nelas serão introduzidos alguns conceitos novos como a unidade básica do comportamento (Behavior Frame) e a regra do comportamento (Behavior Chain). Na fase 6 será entregue o ambiente interativo abrangendo sua implementação física (hardware) e lógica (software). Já a fase 7 está relacionada com o acompanhamento do comportamento do sistema e permite identificar possíveis problemas de execução.