WeSpace : Desain , Pengembangan , dan Penyebaran

Kami menyajikan WeSpace - ruang kerja kolaboratif yang mengintegrasikan data dinding besar dengan multi-user multi-touch tabel . WeSpace telah dikembangkan untuk populasi ilmuwan yang sering bertemu dalam kelompok kecil untuk data eksplorasi dan visualisasi . Ini menyediakan overhead rendah walk-up dan lingkungan saham untuk pengguna dengan mereka sendiri aplikasi pribadi dan laptop . Kami hadir tahun – panjang usaha dari studi etnografi awal, untuk iterasi desain, pengembangan dan user pengujian, untuk saat ini pengalaman para ilmuwan melakukan mereka penelitian kolaboratif dalam WeSpace tersebut . Kami menjelaskan utilitas , nilai dari tabel multi-touch , manifestasi, pola penggunaan dan perubahan alur kerja mereka yang WeSpace telah membawa .

PENDAHULUAN DAN MOTIVASI

Jumlah data yang mengalir dari data dan citra menangkap instrumen , jaringan sensor , jaringan komputer, dan web yang terus bertambah . Kebutuhan untuk berbagi , untuk mencari dan mengeksplorasi , untuk memanipulasi dan membuat rasa ini koleksi data yang besar telah melahirkan humancomputer baru interaksi dan tantangan desain tampilan .

Dalam beberapa tahun terakhir , dinding dan multi-user multi- megapixel data, multi-touch display meja sensitif telah menjadi tersedia secara komersial , menawarkan potensi menggiurkan . Faktor-faktor bentuk baru dapat menawarkan area fisik lebih besar dan piksel lebih untuk menampilkan informasi dan interaksi.

Pertanyaan tetap mengenai apakah dan bagaimana perangkat ini dapat sebenarnya menguntungkan data-intensif , kolaboratif visual yang aplikasi komputasi . Agar ini muncul besar menampilkan dinding data dan permukaan meja digital multi-touch untuk bergerak dari bayi mereka untuk menjadi pokok untuk hari –hari komputasi visual dan interaksi kolaboratif , nyata manfaat perlu ditampilkan . Dalam terang kebutuhan ini , kami telah menetapkan keluar untuk mengatasi dua pertanyaan penelitian : ( a) apa kunci fungsi komputasi yang baik akan memungkinkan sehari- hari penggunaan ruang pertemuan multi- permukaan ? dan ( b ) bisa seperti kolaborasi pengguna mengubah ruang kerja visual ' proses alur kerja menjadi lebih baik ? Dalam tulisan ini , kami menyajikan bukti bahwa alat kolaborasi komputasi , tepat dibangun dengan faktor bentuk tampilan yang baru muncul , memang bisa meningkatkan praktek kerja kelompok sehari- hari dan kolaborasi dengan cara baru , dan bisa, yang paling penting , mengubah proses alur kerja ilmuwan untuk lebih baik, memungkinkan penemuan-penemuan baru .

Kami menyajikan penelitian kami dari kolaborasi multi- permukaan ruang yang disebut WeSpace , alat umum digunakan untuk tempat kerja di yang eksplorasi visual yang simultan diberikan dari berbagai sumber data oleh beberapa orang adalah bagian penting dari proses alur kerja . WeSpace adalah hasil dari dekat kolaborasi antara tim peneliti kami dan populasi ilmuwan - astrofisikawan dari Harvard Smithsonian Pusat Astrofisika ( yang CFA) . Hal ini dirancang untuk memungkinkan sehari- hari sesi kolaboratif spontan modern yang dimediasi dan ditambah dengan tampilan komputasi perangkat . Kami melaporkan upaya tahun - panjang , dimulai dengan periode studi etnografi , memanfaatkan kombinasi Kontekstual Bidang Penelitian ( CFR ) dan wawancara mendalam , untuk iterasi desain dan pengembangan , dan hasil akhir dari evaluasi pengguna yang sebenarnya .

HUBUNGAN KERJA

Banyak proyek penelitian telah mempelajari ruang pertemuan digital sistem dan teknik interaksi dalam mendukung multisurface lingkungan . Pekerjaan yang dilaporkan dalam makalah ini adalah Upaya pertama kita menyadari yang telah menempatkan multi – permukaan lingkungan ke penggunaan aktual oleh sekelompok pengguna ilmiah. Infrastruktur kolaborasi Sebelumnya bekerja di daerah ini telah difokuskan terutama pada penyediaan infrastruktur tingkat rendah untuk kursor dan berbagi layar , memindahkan data antara perangkat layar , dan representasi tata letak visual menampilkan kamar dan obyek dalam .

Sistem Collab memungkinkan tim untuk bekerja sama atau jarak jauh pada beberapa desktop dan dinding layar besar. telah menggambarkan furnitur digital dan interaksi teknik yang dirancang untuk mendukung kolaborasi spontan. Desain mereka termasuk meja ( InteracTable ) , menampilkan vertikal ( Dyna Wall) , dan kursi ( CommChairs ) dengan menampilkan built -in . Mereka menyediakan mekanisme bagi pengguna untuk secara dinamis menghubungkan laptop dan berbagai furniture komponen untuk membangun hoc ruang kolaboratif iklan. Rekimoto dan Saitoh [ 21 ] menjelaskan teknik bagi pengguna untuk memindahkan objek grafis dari komputer laptop mereka ke meja dan permukaan dinding dan di antara laptop di ruang kerja .

Produktivitas dan Kolaborasi Proses

Sebuah kontribusi utama dari makalah ini adalah bidang - pekerjaan yang berbentuk dan kemudian dievaluasi WeSpace tersebut . Sejumlah karya-karya sebelumnya telah meneliti khasiat berbagai visualisasi dan teknologi tampilan dalam pengaturan terkontrol . Sehubungan dengan bekerja perbedaan praktek yang dikenakan oleh jenis tampilan yang berbeda , Rogers dan Lindley [ 22 ] menawarkan satu set studi observasional pengguna membandingkan vertikal dan display yang interaktif horisontal dalam tur tugas perencanaan kota .

Tujuan kami adalah untuk mengembangkan sebuah alat umum untuk mendukung para ilmuwan melakukan penelitian kolaboratif di seluruh disiplin ilmu . sebagai Langkah pertama , kami mulai dengan mencari kelompok riset untuk melayani sebagai mitra dalam proses desain partisipatif . Kami memilih Coordinated Molekuler Probe Baris Kepunahan Survei Thermal Emisi dari Star Pembentukan Daerah ( COMPLETE ) kelompok ( www.cfa.harvard.edu / COMPLETE ) . Kelompok ini terdiri dari dosen, peneliti , dan mahasiswa pascasarjana . Kelompok ini dipilih terutama karena diskusi awal mengindikasikan bahwa mereka telah menantang kebutuhan alat kolaborasi . Kami percaya bahwa memuaskan kelompok tersebut akan menghasilkan hasil terkuat mungkin.

Instrumen Penelitian

Untuk memastikan bahwa sistem apapun yang kami kembangkan memberikan transisi mudah antara pertemuan dan sisa proses kerja , kami melakukan wawancara intensif dengan 4 anggota COMPLETE terletak di Harvard , serta tambahan 6 astrofisikawan Harvard tidak COMPLETE . Tujuannya adalah untuk mendapatkan pemahaman tingkat tinggi mereka alur kerja . Secara bersamaan , kami juga mengamati kelompok pertemuan dalam rangka untuk mulai membangun model interaksi kita , dan untuk memahami sebagian dari proses mereka alat kami akan dibangun untuk mendukung . Kita sekarang meninjau hasil .

Pengguna dan Alat

Semua peserta diwawancarai menggambarkan kebutuhan untuk lebih baik alat untuk mendukung pekerjaan mereka . Karena proses terus , itu menjadi jelas bahwa pengembangan perangkat lunak yang berguna akan secara signifikan terhalang oleh individu sangat bervariasi praktik masing-masing anggota kelompok . Dari sekian banyak variabel , dua pada khususnya akan sangat inhibitif :

Jenis data yang berbeda : tim peneliti dalam setiap disiplin biasanya memeriksa berbagai elemen masalah. Data sumber dan jenis diperiksa oleh tim COMPLETE bervariasi secara luas dalam suatu proyek. Sebagai contoh, kelompok memanfaatkan berbagai teleskop untuk mengukur di seluruh radio , dan dekat inframerah , sub milimeter , dan bandwidth optik .

Data Astronomi biasanya disimpan sebagai jenis file tunggal , tetapi isi dari file ini adalah sangat bervariasi . Seringkali , hanya orang membuat file akan dapat menafsirkan isinya . Berbeda dan Custom Software Tools : sebagian karena tinggi variabilitas tipe data , alat yang digunakan oleh anggota kelompok juga bervariasi . Melihat aplikasi sangat khusus , dan sebagian besar diciptakan oleh tim penelitian dan tidak pengembang perangkat lunak . Kolaborasi lebih rumit oleh tingkat tinggi kustomisasi dan augmentasi alat ini . Banyak anggota kelompok menulis perangkat lunak mereka sendiri dalam berbagai bahasa ( misalnya : C , Perl , Python , IDL ) , output yang sering tidak sesuai dengan standar apapun .

Praktek saat ini : Workflow

COMPLETE didedikasikan untuk melakukan dan menganalisis hasil survei dari daerah ruang . Para peneliti berkaitan dengan memproduksi dua jenis produk penelitian . Yang pertama adalah data mentah , yang secara publik dirilis berikut periode embargo . Yang kedua adalah makalah penelitian yang menggambarkan kepentingan daerah dan memberikan analisis sebagai kontribusi ilmiah baru . Karena merupakan banyak porsi yang lebih besar dari waktu mereka , kita akan fokus pada publikasi proses . Untuk melakukan bagian dari fase kedua mereka proyek , para peneliti menggambarkan kepada kita proses 4 tahap :

Penyusunan Proposal : dalam rangka untuk melakukan suatu higherresolution pengamatan daerah tertentu ruang, tim harus mengajukan proposal resmi kepada instansi mengoperasikan berbagai teleskop . Dalam penyusunan usulan fase , anggota COMPLETE melakukan analisis mereka memiliki data yang dikumpulkan sebelumnya , dari data mentah dari lainnya sumber , dan karya yang diterbitkan . Dari ini, mereka harus memberikan sebuah proposal menguraikan manfaat bagi ilmu memungkinkan pengamatan resolusi tinggi baru untuk mengambil tempat .

Data Reduction : jika proposal mereka diterima, pengamatan dilakukan menggunakan teleskop tertentu sebagai diperintahkan oleh para peneliti . Data mentah yang baru diakuisisi biasanya membutuhkan analisis memijat signifikan sebelum dapat dimulai , termasuk format file konversi , menerapkan transformasi untuk memperhitungkan alat yang dikenal keanehan , penyaringan untuk menghilangkan kebisingan dan tidak diinginkan fitur , dan hampir selalu transformasi untuk menyesuaikan isi data sesuai analisis.

Analisis Data : analisis biasanya dilakukan dalam konteks usulan , konfirmasi atau menyangkal hipotesis .

Tahap alur kerja dapat memperkenalkan menarik masalah: sering , peneliti ingin menjadi sangat kolaboratif dengan satu sama lain . Karena masalah yang telah dibahas sebelumnya dengan jenis data dan alat kustom , jumlah kolaborasi sering terbatas pada pertukaran e -mail , sering dengan data dikurangi menjadi file gambar raster untuk memastikan  kompatibilitas antara kolaborator .

Write- up : setelah analisis , para peneliti biasanya akan write- up hasil mereka untuk publikasi . Seperti penelitian apapun daerah , menulis juga biasanya merupakan proses kolaborasi antara penulis kertas.

PERTIMBANGAN DESAIN DAN IMPLEMENTASI

Tujuan utama kami dalam pengembangan WeSpace adalah untuk menciptakan ruang komputasi visual kolaboratif bagi pengguna untuk walk-up dan berbagi dengan gangguan minimal untuk mereka dayto - praktek ilmiah hari. Rincian dari system pelaksanaan WeSpace tersebut , serta video nya digunakan, dapat ditemukan dalam [ 15 ] . Pada bagian ini , kita membahas beberapa unsur pelaksanaannya . Sementara kita dilihat sebagai penting bahwa WeSpace memenuhi setiap persyaratan pengguna sistem berbasis dirancang sebelumnya , kami juga menganggapnya sebagai prinsip utama itu penting untuk menyediakan sistem extensible untuk analisis data visual . Gambar aplikasi pengguna , oleh karena itu, harus pass- melalui pipa pengolahan WeSpace , untuk memberikan kesempatan untuk pengembangan imageprocessing .

Model yang ada berbagi isi laptop pengguna gagal dalam banyak hal dalam memenuhi kebutuhan pengguna kami : 1 ) Menyediakan VGA / DVI kabel ( s ) untuk terhubung ke proyektor tunggal atau proyektor beberapa , yang paling umum dan sederhana solusi saat ini , tidak memberikan fasilitas untuk menghasilkan produk kerja kolaboratif , atau mudah overlay dan membandingkan data dari laptop lebih dari satu pengguna. 2 ) Meng-upload data ke server menghitung bersama dengan penampil asli aplikasi. Hal ini memastikan render yang baik kinerja . Namun, pemirsa dan alat-alat yang digunakan oleh para ilmuwan sering disesuaikan dan dapat menyertakan perangkat lunak mereka menulis sendiri, sehingga konfigurasi seperti server mahal.Solusi ini juga akan mengharuskan pengguna melepaskan mendasari data. 3 ) Mendadak : sistem yang dijelaskan oleh Biehl et al . menyediakan untuk berbagi aplikasi windows di beberapa sistem dan menampilkan . Distribusi elemen antarmuka pengguna di display yang lebih kecil akan mengurangi fokus ini . kedua, sistem Mendadak tidak memberikan mekanisme untuk pengolahan gambar langsung dari aplikasi desktop , membuat pengolahan citra dan overlay mungkin tanpa modifikasi yang ekstensif  memang , versi sebelumnya WeSpace tidak menggunakan sentuh meja , melainkan bergantung pada tikus dan lain menunjuk perangkat untuk input. Dalam versi awal ini , mouse masing-masing laptop pointer bisa bergerak di antara semua jendela yang ditampilkan pada dinding -display - termasuk laptop pengguna lain ' . berdasarkan iterasi desain awal dengan kelompok sasaran kami , sentuhan –tabel ditambahkan ke sistem untuk membuat masukan yang lebih egaliter , untuk membuat masukan dilihat oleh pengguna lain , dan untuk menghilangkan kebingungan atas pemetaan mouse pointer ketika beberapa tikus hadir dalam sistem . Iterasi desain berikutnya menyebabkan modifikasi dari antarmuka tabel untuk lebih mempromosikan masukan egaliter dan kesadaran . Di sini , kami akan menjelaskan unsur-unsur dari sistem yang yang penting untuk keberhasilan , dan yang mengalami perubahan sebagai bagian dari proses desain iteratif . Untuk rincian lebih lanjut tentang desain itu sendiri , kita merujuk pembaca untuk.

Tampilan Ekologi & Infrastruktur

WeSpace termasuk tinggi dinding layar resolusi besar dan meja multi-touch , keduanya didorong oleh sebuah WeSpace mesin server . Laptop atau desktop dapat dibawa ke dalam ruang pada - the-fly . The multi-touch meja adalah 4 kaki sebesar 3,5 kaki termasuk perbatasan sensitif non - sentuh 7 inci sekitar tabletop , menyediakan tempat duduk yang nyaman untuk tiga atau empat peserta ( lihat Gambar 1 ) . Tabel ini terletak di depan tampilan dinding , untuk menyediakan sarana untuk input egaliter dan untuk memfasilitasi kolaborasi fakta -to-face . acara control dilewatkan antara laptop , dinding data, dan multitouch tabel , yang memungkinkan semua peserta untuk mengontrol dari masing-masing laptop atau meja multi-touch .

Melalui tabel , semua elemen sistem dapat dikontrol : asli aplikasi , serta menampilkan laptop individu. Pelaksanaan saat server WeSpace dibangun di Jawa berjalan pada Windows PC 3.2GHz . server drive 10ft dengan 5ft proyeksi belakang Megaview data dinding dengan resolusi 3072 x 1536 , dan DiamondTouch tabletop [ 6 ] dengan resolusi proyeksi 1280 x 1024 . kami menggunakan OpenGL ( jogl ) untuk membuat gambar layar hidup dan user interface . Dengan empat klien yang terhubung dan ditampilkan , baik dinding dan update tabel pada frame rate 15fps sekitar . Infrastruktur perangkat lunak didasarkan pada layar –sharing teknik , mengirim layar komputer hidup ke server melalui jaringan . Hal ini memungkinkan pengguna untuk menjalankan aplikasi apapun pada laptop mereka sendiri dan berbagi visualisasinya , dan server perangkat lunak untuk memiliki kontrol fleksibel atas mereka visualisasisebagai aliran diberikan . Kustomisasi pengguna dan data perlindungan secara bersamaan didukung .

Seorang klien ringan dipasang pada setiap laptop . kelompok anggota dapat menggunakan salah satu kabel Ethernet , atau WiFi untuk terhubung ke server . Kami menyediakan klien berjalan pada kedua Windows ( XP & Vista ) dan Mac OS X. Kami memanfaatkan alat yang memanfaatkan protokol VNC untuk berbagi display .

Aplikasi WeSpace

WeSpace API memungkinkan pengembangan yang ditetapkan pengguna aplikasi . Sampai sekarang , dua aplikasi tersebut telah dikembangkan di lingkungan kita : Manajer Layout, dan LivOlay . Pengguna dapat memulai menjadi salah satu aplikasi ini dengan menekan pada ikon yang sesuai yang portal untukaplikasi ini di meja multi-touch .

Layout Manager memungkinkan pengguna untuk mengontrol tata letak terhubung gambar layar laptop pada permukaan bersama. Kedua disinkronisasi dan pandangan yang asymchronous supporteded antara meja dan dinding Data : apa yang pengguna melihat dan memanipulasi atas meja memiliki visual yang identic korespondensi di dinding .

Setiap laptop klien yang terhubung ke ruang diberikan sebuah menampilkan status : penting , publik , atau swasta . Yang penting layar laptop diperbesar dan disorot pada shared permukaan , sedangkan layar dengan statusnya publik akan muncul relatif kecil . Sebuah layar pribadi menunjukkan nya pemilik keinginan untuk privasi , sehingga tidak akan ditampilkan pada shared permukaan .

Kontrol Status disediakan pada klien asli masing-masing laptop interface, serta diberikan di samping layar laptop masing-masing di atas meja . Ketika perubahan status display , otomatis perubahan tata letak diterapkan dan transisi animasi untuk memastikan fluiditas visual. Pengguna juga dapat menggunakan input gestural pada tabletop untuk mengontrol ukuran dan posisi gambar laptop . Dalam tata letak Manager, meja multi-touch juga melakukan masukan pada laptop yang terhubung . Double- menekan pada laptop gambar di atas meja severs disinkronkan pandangan antara permukaan : dinding membuat tampilan tata letak beberapa gambar layar , sedangkan memperbesar tabel dalam sebuah layar penuh menampilkan dari laptop yang dipilih . Tindakan pengguna di atas mejadiinterpretasikan sebagai masukan mouse dan dikirim ke laptop klien.

Penggunaan meja untuk mengontrol Manajer Tata Letak berkembang pada tahap selanjutnya dari kami berulang proses desain . Ini terjadi terutama dari pengguna kebingungan dilaporkan berpengalaman dalam pelacakan pointer mouse mereka di beberapa display, dan dalam melacak tindakan pengguna lain . kami menemukan bahwa direct -touch input meja yang menghilangkan perlu untuk pelacakan pointer , serta membuat visual jelas apa pengguna lain lakukan dengan sistem.

LivOlay , dikembangkan sebagai bagian dari iterasi awal WeSpace . Hal ini diimplementasikan dengan menggunakan WeSpace API , dan dimaksudkan untuk memfasilitasi eksplorasi visual yang mudah dan perbandingan citra dari beberapa laptop . meskipun ia Tata letak Manager memungkinkan pembesaran dari dua layar laptop untuk menunjukkan kepada mereka sisi-by -side , selama evaluasi kami itu menjadi jelas bahwa ada kebutuhan bagi pengguna untuk overlay hidup citra aplikasi yang berjalan pada laptop .

LivOlay bekerja dengan pengguna memilih tengara yang sesuai poin dalam visualisasi didaftarkan untuk overlay . sebuah versi awal tanpa dukungan meja mult – sentuhan LivOlay disajikan dalam. Dalam pelaksanaan saat ini, meja multi-touch bertindak sebagai masukan kelompok dan pusat komando untuk penglihatan tugas eksplorasi . Ketika tim pertama masuk LivOlay , mereka pilih jendela aplikasi untuk overlay dengan cara menekan meja. Batas aplikasi akan diperoleh dengan menggunakan API WeSpace dan visual disorot .

Di LivOlay , ukuran besar , resolusi tinggi data dinding menyediakan dua mode tampilan kepada pengguna : pandangan terkait dan Pemandangan tumpang tindih) . Dalam linked lihat , aplikasi yang ditampilkan sisi-by -side , masing-masing menunjukkan poin terdaftar serta link ke titik yang sesuai pada gambar aplikasi lain; dalam tampilan tumpang tindih , hidup rendering yang tumpang tindih sesuai dengan transformasi dihitung menggunakan poin pendaftaran mereka . Pengguna dapat beralih antara dua mode dengan menekan tombol di atas meja . LivOlay kita menekankan peran tabel interaktif pusat komando di lingkungan multi -display .

Toolbar identik, dirancang dan ditampilkan bersama masing-masing meja untuk memastikan masukan egaliter. Untuk mendaftarkan suatu titik dalam satu aplikasi , memilih pin pada toolbar , dan drop pada posisi target . transparansi dari aplikasi saat ini dalam visualisasi tumpang tindih adalah dikendalikan dengan menyentuh atau menggeser slider di toolbar . Juga, "Table Switch Mode " tombol muncul di setiap toolbar yang memungkinkan pengguna untuk beralih ke atau keluar dari tumpang tindih lihat aplikasi mereka di atas meja .