Applying Model-Based Techniques to the
Development of UIs for Mobile Computers
Jacob Eisenstein, Jean Vanderdonckt, and Angel Puerta
RedWhale Software Corporation
Town and Country Village Suite 273-277, Palo Alto, CA 94301
{jacob, jeanvdd, puerta}@redwhale.com
trackball), while others are constrained by limited input [7,
ABSTRACT
Mobile computing poses a series of unique challenges for user interface design and development: user interfaces must now accommodate the capabilities of various access devices and be suitable for different contexts of use, while preserving consistency and usability. We propose a set of techniques that will aid UI designers who are working in the domain of mobile computing. These techniques will allow designers to build UIs across several platforms, while respecting the unique constraints posed by each platform. In addition, these techniques will help designers to recognize and accommodate the unique contexts in which mobile computing occurs. Central to our approach is the development of a user-interface model that serves to isolate those features that are common to the various contexts of use, and to specify how the userinterface should adjust when the context changes. We claim that without some abstract description of the UI, it is likely that the design and the development of user-interfaces for mobile computing will be very time consuming, error-prone or even doomed to failure.
Keywords
User-interface modeling, mobile computing, task model, platform constraints, plastic user-interface, adaptive userinterface
INTRODUCTION
Mobile computing poses a series of unique challenges for user interface (UI) design and development [20]. UIs must run on many different computing platforms [21], ranging from the powerful workstation to the tiny cellular phone. Each computing platform has its own constraints: some devices are immobile (e.g., a home-based Internet Screen Phone) while others are mobile (e.g., a Personal Digital Assistant – PDA); some support extensive graphical capabilities (e.g., a large monitor), while others only provide limited interaction capabilities (e.g., a cellular phone); some are equipped with enhanced input/output devices (e.g., a 12]. In addition, mobile computing increases the probability of environmental change while the user is carrying out the task: e.g., the train may go into a dark tunnel, forcing the screen of the PDA to dim; the surrounding noise level may rise, forcing the volume of audio feedback to increase so it can still be heard.
To meet these challenges, the most frequently adopted practice consists in developing unique UIs for each case. This poses further problems. Foremost is the unnecessary repetition involved in implementing a UI again and again, for each platform and usage case. In addition, a consistent UI design must be implemented across several platforms, even though that design will likely be implemented by many different designers, each with unique skills, experiences, and preferences. Revisions to the proposed design must be implemented multiple times, and the introduction of a new device requires a re-implementation of the UI. Clearly, current practices for UI design for mobile computers are in need of significant improvement. We believe that user interface modeling will be an essential component of any effective long term approach to developing UIs for mobile computing. User-interface modeling [22] involves the creation of knowledge bases that describe various components of the user-interface, such as the presentation, the dialog, the platform, the task structure, and the context. These knowledge bases can be further exploited to automatically produce a usable UI matching the requirements of each context of use.
RELATED WORK
User-interface modeling for traditional, non-mobile GUIs has been explored in depth [1,13,14,16,22,26]. Several papers describe graphical model editing tools that relieve the user of the burden of learning a modeling language
[10,14,15,16,17,23,25].
On an implementation level, the well-understood modelbased distinction between AIOs and CIOs figures to play a key role in cross-platform development of all kinds, including mobile computers. Of particular interest is [13], which allows AIOs to be mapped to CIOs depending on user parameters, with the aim of accommodating users with special needs (e.g., user with disabilities). Galaxy [10] and Open Interface render a UI definition on different platforms with their native look and feel, while SUIT [15] provides an additional GUI layer for each supported environment on top of which the UI definition is rendered. The rendering is consequently identical on all supported computing platforms. Although these tools contain some presentation abstractions that are expressed in a platform-neutral format, these abstractions do not accommodate platform constraints.CT-UIMS was the first tool to add a platform component to a user-interface model; it supported some AIO [14] redistribution for OSF/Motif large screens and small Macintosh screens. It had the capability of dynamically deciding which part of a PU can be displayed, by filling the screen up to its maximum. Some LWs can then be omitted if screen constraints are too tight to allow further display.Cicero [1] includes a mediator that tries to allocate resources depending on constraints known at run-time. It also uses a model-based approach, but is more intended to support multimedia presentations rather than GUIs. In [26], Vanderdonckt et al. show how PUs and LWs can be used for database-oriented applications. Thevenin and Coutaz [24] are reusing these concepts for analyzing plastic UIs when a presentation and/or a dialog change according to any nonuser variation
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基于模型的技术应用于用户界面的开发
Jacob Eisenstein, Jean Vanderdonckt, and Angel Puerta
RedWhale Software Corporation
Town and Country Village Suite 273-277, Palo Alto, CA 94301
{jacob, jeanvdd, puerta}@redwhale.com
摘要
移动计算为用户界面的设计和开发提出了一系列独特的挑战：用户界面现在必须适应各种访问设备的功能，并适合不同的使用环境，同时保持一致性和可用性。我们提出了一套技术来帮助在移动计算领域工作的用户界面设计师。这些技术将允许设计人员跨多个平台构建UI，同时考虑到每个平台所构成的独特约束。此外，这些技术将帮助设计师识别和适应移动计算发生的独特环境。我们的方法的核心是开发一个用户界面模型，该模型用于隔离各种使用上下文通用的功能，并指定当上下文更改时用户界面应如何调整。我们声称，如果没有对用户界面的一些抽象描述，移动计算用户界面的设计和开发很可能会非常耗时、容易出错，甚至注定会失败。
关键词
用户界面建模、移动计算、任务模型、平台约束、塑性用户界面、自适应用户界面
介绍
移动计算对用户界面（UI）设计和开发提出了一系列独特的挑战[20]。uis必须在许多不同的计算平台上运行[21]，从功能强大的工作站到微型手机。每个计算平台都有其自身的限制：一些设备是固定的（例如，基于家庭的互联网屏幕电话），而另一些设备是移动的（例如，个人数字助理PDA）；一些支持广泛的图形功能（例如，大屏幕显示器），而另一些仅提供有限的交互功能（例如，移动电话）；一些配有增强型输入/输出装置（例如12）。此外，移动计算在用户执行任务时增加了环境变化的可能性：例如，列车可能进入黑暗的隧道，迫使PDA的屏幕变暗；周围的噪音水平可能会上升，迫使音频反馈的音量增加，以便仍能听到。
最常用的做法是为每种情况开发独特的统计研究所。这带来了进一步的问题。最重要的是，对于每个平台和使用案例，在一次又一次地实现一个UI中涉及到不必要的重复。此外，必须在多个平台上实现一致的UI设计，即使该设计可能由许多不同的设计师实现，每个设计师都具有独特的技能、经验和偏好。对建议设计的修改必须多次执行，并且引入新设备需要重新实现UI。显然，当前移动计算机用户界面设计的实践需要显著改进。我们相信，用户界面建模将是任何有效的长期开发移动计算uis方法的重要组成部分。用户界面建模[22]涉及创建知识库，描述用户界面的各种组件，如表示、对话框、平台、任务结构和上下文。可以进一步利用这些知识库自动生成与每个使用上下文的需求相匹配的可用UI。
相关工作
传统的、非移动的GUIS的用户界面建模在深度中被探索了[1，13，14，16，22，26]。几种文档描述了图形模型编辑工具，该工具将学习负担的一种现代语言连接起来。
[10、14、15、16、17、23、25]。
在一个实现层次上，基于对AIOS和CIOS数字之间的良好理解的区分，在包括移动计算机在内的所有类型的跨平台发展中发挥了关键作用。特别值得关注的是[13]，它允许AIO根据用户参数映射到CIO，以满足有特殊需求的用户（如残疾用户）。
.银河[10]和开放界面在不同的平台上提供一个UI定义，其原始外观和感觉，其后提供了一个附加的GUI层，用于每个支持环境的顶部，而UI定义是提供的。因此，在所有支持计算平台上的输出是相同的。虽然这些工具包含一些在平台中性格式中表述的抽象抽象，但这些抽象不适应平台约束。CT-UIMS是第一个将平台组件添加到用户界面模型中的工具；它支持OSF/图案大屏幕和小屏幕的一些AIO[14]再分配。通过将屏幕填充到最大值，它具有动态决策的能力，其中一部分可以显示。如果屏幕约束太紧，不允许进一步显示，则可以忽略一些LW。cicero[1]包括一个中介，该中介尝试根据运行时已知的约束分配资源。它还采用了一种模型化的方法，但更多地被要求支持多媒体演示比GUIS。In〔26〕，Vanderdonckt et al.显示如何使用PUS和LWS来支持面向数据库的应用。这些维宁和库塔斯[24]是在介绍和/或对话变化的情况下，根据平台、上下文和相互作用能力等任何非用户变异的情况，对塑料分析的概念进行重组。例如，一个UI可以在Runtime的基础上改变，以适应屏幕房地产的减少。Timm，一个自动选择互动器的系统，在[9.18]中描述；它输出一组替代互动器，并使用一个决定树，该决定树被纳入帐户约束，例如屏幕空间。此外，它还包括一个学习设计师偏好的自适应组件。一般来说，本节所述的研究工作并不是针对移动计算所带来的问题。
总结
移动计算领域的技术推动和用户拉动正在增加在各种平台和各种环境中对一致用户界面的需求。在本文中，我们描述了一系列技术，用于为多个移动设备和使用环境开发单一、一致的用户界面设计。这些技术从相对较低级别的实现解决方案（如使用抽象和具体的交互对象）到接口表示结构的基于任务的高级优化。每种技术都要求从抽象的位置描述用户界面。我们的核心主张是，使用抽象的、平台无关的模型来描述用户界面，极大地促进了移动设备一致、可用的多平台用户界面的开发。
参考文献
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6.J.Coutaz，L.Nigay，D.Salber，A.Blandford，J.May，R.Young，“评估多模式交互可用性的四个简单部分：护理属性”，Proc.《人机交互互动国际会议》95，查普曼与霍尔，伦敦，1995年，第115-120页。
7.N.Davies，K.Mitchell，K.Cheverst和A.Friday，“空气中的一个缓存：在导游系统中传播旅游信息”，Proc.第二届IEEE移动计算系统与应用研讨会（新奥尔良，1999年9月），IEEE计算机学会出版社，Los Alamitos，1999年，第11-19页。
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13.S.Kawai，H.、Aida，T.、Saito，“使用动态可选模态设计接口工具包”，Proc.ACM第二届国际辅助技术资产会议96（温哥华，1996年4月11日至12日），ACM出版社，纽约，1996年，第72-79页。
14.Ch.M_rtin，“基于知识的界面的UIMS”
模板生成和交互”，过程关于人机交互交互的国际会议90，阿姆斯特丹爱思唯尔科学出版社，1990年，第651-657页。
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