用于建模人机交互的最优反馈控制
人机交互
2022-04-21 v2 最优化与控制
摘要
最优反馈控制（OFC）是运动控制文献中的一项理论，解释人类如何移动身体以实现特定目标，例如用手指指向。OFC 基于如下假设：人类旨在身体、环境和任务所施加约束内最优地控制其身体。在本文中，我们解释该理论如何应用于理解指向情形下的人机交互（HCI）。我们提出，人体和计算机动力学可解释为单一动力系统。系统状态由用户通过肌肉控制信号控制，并从观测中估计。试次间变异性源于信号依赖的控制噪声和观测噪声。我们比较了最优控制理论中的四种不同模型，并评估这些模型在鼠标指向情形下复现运动的程度。我们引入了识别最佳解释观测用户行为的参数的流程。为支持 HCI 研究者模拟、分析和优化交互运动，我们提供了 Python 工具箱 OFC4HCI。我们得出结论：OFC 为 HCI 提供了一个强大框架，可逐时刻理解和模拟人体及界面的运动。
引用
@article{arxiv.2110.00443,
title = {Optimal Feedback Control for Modeling Human-Computer Interaction},
author = {Florian Fischer and Arthur Fleig and Markus Klar and Jörg Müller},
journal= {arXiv preprint arXiv:2110.00443},
year = {2022}
}
备注
66 pages, 21 figures, two appendices