Разработка человеко-машинных интерфейсов должна строиться на научных знаниях. Необходимо знать количественные и качественные сравнительные оценки разных интерфейсов, поведение и рассуждения пользователей в конкретных ситуациях.

Наукой, которая дает ответы на эти вопросы, является когнитивная психология. Когнитивная психология изучает модели познавательных процессов человеческой психики и включает в себя такие разделы, как внимание, память, распознавание образов, способы представления информации, логическое мышление и определяет способности к принятию решений. Ключевой частью когнитивной психологии является разработка моделей человеческого поведения. И одним из наиболее полезных достижений в этом направлении является то, что называется «Модель Человеческого Процессора».



Данная концепция «разбивает» человеческий организм на составляющие, аналогичные компьютерным. Таким образом можно выделить блок входных данных, основанный на зрительных и слуховых восприятиях, узлы обработки и хранения информации, блок вывода отвечающий за мышечные сокращения.

На начальном этапе человек, с помощью дистанционных органов чувств, получает входящую информацию. После того, как информация будет обработана перцептивным процессором, она перемещается на хранение в короткую (почти мимолетную) память. На данном этапе полученные знания затухают достаточно быстро. Очень важно понимать, что зрительная и звуковая информации хранятся отдельно. Так, период полураспада зрительной памяти находится в диапазоне 90-1000мс, а звуковой — 90-3500мс. Если эта информация не используется и не обрабатывается в дальнейшем, она безвозвратно удаляется.

Отобранные данные поступают в область рабочей памяти. Особенность этой памяти в том, что она комбинирует несколько информационных потоков внутри себя. Таким образом происходит формирование более полной картины о том, что происходит вокруг пользователя. Поэтому интерфейс программного продукта не должен содержать противоречивую информацию, такую как предупреждение об ошибке всплывающим окном, сопровождающиеся позитивным звуковым сигналом. В психологии, чувство дискомфорта, вызванное столкновением в сознании как минимум двух конфликтующих представлений, имеет название когнитивный диссонанс. Важно не забывать, что объем рабочей памяти весьма ограничен —? работа с памятью наиболее эффективна при одновременном хранении 7 ± 2 элементов. Например, семизначный номер мобильного телефона плюс код оператора. Разработчик интерфейсов должен учитывать данную особенность рабочей памяти, это предупредит пользователей от забывания информации, а, в следствии, совершения ошибок. Ограничения по времени, также, очень важны. Статистически определено, что период полураспада рабочей памяти составляет 5-226с. Но средней величиной выборки является 7с., именно это значение и следует использовать в дальнейших расчетах.

Следующий этап, после слияния потоков информации в рабочей памяти, — её обработка в когнитивном процессоре. Основная задача когнитивного процессора заключается в объединении потоков рабочей и долгосрочной памяти. Такая операция дает, уже, полное представление о происходящем вокруг. Если есть необходимость, то новая информация также будет сохранена в долговременной памяти. Например, вы пересели за руль нового авто, по большому счету, ничего не изменилось, добавилось несколько кнопок и изменился внешний вид салона. Так, как вы уже имеете опыт вождения автомобилем, вам нужно совсем немного времени для адаптации в изменённых условиях. Только что поступившая информация о новых элементах окружения будет записана в долгосрочную память, и, в дальнейшем, у Вас не возникнет необходимости привыкать к этому окружению снова. Именно по этому, для того, чтобы ускорить процесс обучения пользователя и предостеречь его от совершения ошибок, следует учитывать его предыдущий опыт и привычки. Хорошим показателем продуктивности работы с интерфейсом является время реакции на событие. Такие модели, как GOMS (Goals, Operators, Methods, and Selection rules) и её имплементации описывают ряд правил и методов коммуникации с пользователем, позволяют построить план взаимодействия с интерфейсом и рассчитать приблизительное время выполнения операции согласно этому плану.

Двигательная система — заключительная часть модели человеческого процессора. Выходными данными являются действия, которые выполняются сразу, после обработки поступающих команд двигательным процессором. Примечательно то, что человек имеет так называемую мышечную память. Это говорит о том, что для совершения знакомого действия, ему не нужно задумываться. Например, при наборе этого текста на компьютере, мои пальцы точно знают какие движения нужно выполнить что бы ввести следующее слово. Для опытного пользователя это не составит труда, с другой стороны, человек, не владеющий навыками компьютерного набора, потратит больше сил и времени для выполнения этой же задачи. Мышечная память — наиболее труднодоступный вид памяти. Запись данных осуществляется путем много повторного выполнения механических операций — тренировки. Считывание данных может совершить только двигательный процессор, информация является локальной и не передается в рабочую память.

Хотя модель человеческого процессора и является завершенной, она не распространяется на всю информационную деятельность человека. Данная модель предполагает, что человек занят только одним делом и не учитывает способности мозга к многозадачности. Так же модель не учитывает окружающую среду и внешние факторы, влияющие на пользователя. Тем не менее модель человеческого процессора доказывает свою эффективность в дисциплинах научного направления «Человеко-компьютерное взаимодействие» и дает возможность более четко представить картину когнитивных возможностей человека.