A Materials Perspective on Human-Computer Interaction

Obwohl physische Materialien eine zunehmende Rolle bei der Mensch-Computer-Interaktion (MCI), insbesondere in Feldern wie Tangible User Interfaces (TUIs) und Embodied Interaction, spielen, ist Materialität bisher weitgehend nicht im Blickfeld von Informatik und MCI. Während gewisse Aspekte, wie etwa die Verwendung der Form von Objekten für die Interaktion, im Tangible Interaction Design behandelt worden sind, wurde die Bedeutung von Materialqualitäten für TUIs bislang nicht ausreichend untersucht. Zudem entstehen derzeit neue physisch-digitale Arten von Materialien und neue materialzentrierte Anwendungsfelder wie etwa Personal Fabrication, die neue Terminologie, neue Ansätzen und neues Designwissen erforderlich machen. Diese Entwicklungen führen zu der Situation, dass die MCI als Disziplin besser verstehen muss, wie Materialien Interaktionen sowohl auf Mikro- als auch auf Makroebene beeinflussen und wie dieses Wissen angewendet werden kann, um angemessene, motivierende und bedeutungsvolle Interaktionen zu gestalten. Zum sich derzeit entwickelnden Gebiet zu Materialität und MCI leistet diese Arbeit eine Reihe von Forschungsbeiträgen. Hierzu zählen ein Survey über das Fachgebiet, ein theoretisches Framework sowie Artefakt- und empirische Beiträge.

Ein Beitrag der Arbeit besteht in der Präsentation, Diskussion und Erweiterung von acht Themen zu Materialität und MCI, denen verschiedene Materialkonzepte zugrundeliegen und die zusammen die "Materialperspektive auf Mensch-Computer-Interaktion" als Forschungsfeld ausprägen. Außerdem stellt die Arbeit ein theoretisches Framework vor, das zur Inspiration und Analyse der verschiedenen Ebenen dient, auf denen Materialaspekte die Mensch-Computer-Interaktion gestalten können. Ausgewählte Materialaspekte, die im Rahmen des Frameworks präsentiert werden, werden von uns in fünf Fallstudien zu Gestenbasierten, Tangible und Ephemeren User Interfaces untersucht.

Zwei der Fallstudien untersuchen Gesteninteraktion mit physischen Artefakten. In diesen Studien wurden Prototypen umgesetzt und neue Gestensätze entwickelt sowie evaluiert. Zwei dominante Strategien, wie Materialität Gesteninteraktion gestaltet, wurden angewendet: erstens direkt durch die Materialien der Artefakte, die für die Interaktion verwendet wurden, und zweitens indirekt dadurch, wie die entwickelten Gesten durch die Manipulation physischer Objekte inspiriert wurden.

In zwei weiteren Fallstudien wurden Materialaspekte von Tangible User Interfaces behandelt. Im Rahmen der ersten Studie wurde ein Endnutzer-Toolkit konzipiert, umgesetzt und evaluiert, das Nutzern ermöglicht, sich eigene Geräte zu gestalten und individuell anzupassen, ohne dass hierfür Verdrahtung nötig ist. Nutzer können frei wählbare Materialien für das User Interface einsetzen und diese einfach mit Funktionen verknüpfen. Das Endnutzer-Toolkit bildet eine Plattform, die konzeptuell Aspekte des nachhaltigen Interaktionsdesign umsetzt und Materialaspekte von DIY-Toolkits exploriert. In der anderen Fallstudie haben wir die Verwendung eines physischen Werkzeugs mit der eines digitalen Werkzeugs im Rahmen eines tischbasierten kollaborativen Spiels untersucht. Die Analyse der Ergebnisse aus einer Materialperspektive, die performative Rollen von Materialien berücksichtigt, hat gezeigt, dass das physische Werkzeug die "Group Awareness" besser fördert als das digitale Werkzeug.

Ein weiterer Forschungsbeitrag dieser Arbeit liegt in der Definition, Analyse und Exploration von Ephemeren User Interfaces als ein neues User Interface Konzept und Forschungsfeld. Ephemere User Interfaces enthalten mindestens ein User Interface Element, das absichtlich so gestaltet wurde, dass es nur eine begrenzte Zeit hält. Typischerweise enthält es Materialien, die multisensorische Wahrnehmung evozieren, wie etwa Wasser, Feuer, Seifenblasen oder Pflanzen. Basierend auf einer Untersuchung existierender User Interfaces haben wir einen Design Space für Ephemere User Interfaces entwickelt. Dieser Design Space macht eine Reihe von Ansätzen deutlich, wie Materialaspekte Interaktionen auf einer Mikroebene und einer Makroebene gestalten, und erweitert den typischen Materialkanon für User Interfaces. Außerdem haben wir eine tiefgehende Untersuchung von Seifenblasen als Interaktionsmaterial durchgeführt, in der wir materialbasierte Constraints und material-getriebenes Benutzerengagement untersucht haben.

Insgesamt zeigen die Prototypen und die empirischen Untersuchungen dieser Arbeit beispielhaft, wie Materialaspekte für Gestenbasierte, Tangible und Ephemere User Interfaces auf verschiedenen Ebenen von Bedeutung sind. Sie demonstrieren, dass der Kanon der typischen Materialien für die Interaktion erweitert und überdacht werden sollte, um angemessene, motivierende und bedeutungsvolle Interaktionen zu gestalten. Außerdem bietet die Arbeit strukturierte Ansätze dazu, wie Materialität bei der Gestaltung und der Analyse von Mensch-Computer-Interaktion mehr Aufmerksamkeit erhalten kann.

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