پایان نامه
سامانه سفارشی‌سازی هوشمند توصیف‌های متنی سلسله‌مراتبی برای دسترس‌پذیری بصری‌سازی داده‌ها با صفحه‌خوان‌ها

این پایان‌نامه به بررسی یکی از چالش‌های مهم حوزه دسترس‌پذیری بصری‌سازی داده‌ها برای افراد نابینا و کم‌بینا (Blind and Low Vision – BLV) می‌پردازد. در بسیاری از سامانه‌های فعلی، نمودارها و بصری‌سازی‌های داده تنها از طریق توصیف‌های متنی ثابت در اختیار کاربران صفحه‌خوان قرار می‌گیرند؛ در نتیجه کاربران نمی‌توانند اطلاعات را متناسب با نیاز، تجربه یا هدف خود شخصی‌سازی کنند. پژوهش حاضر با هدف رفع این محدودیت، یک مدل مفهومی برای سفارشی‌سازی توصیف‌های متنی سلسله‌مراتبی (Hierarchical Textual Descriptions) ارائه می‌دهد که بر چهار ویژگی اصلی شامل «محتوای قابل نمایش (Presence)»، «سطح جزئیات یا تفصیل (Verbosity)»، «ترتیب ارائه اطلاعات (Ordering)» و «مدت زمان اعمال تنظیمات (Duration)» استوار است. این چهار ویژگی به کاربران اجازه می‌دهند نحوه دریافت اطلاعات را متناسب با وظیفه، میزان تجربه و ترجیحات شخصی خود تنظیم کنند.

برای پیاده‌سازی این ایده، پژوهش از کتابخانه متن‌باز Olli استفاده کرده و آن را توسعه می‌دهد تا توصیف‌های متنی به‌جای ساختارهای ثابت، از مجموعه‌ای از توکن‌های (Token) قابل تنظیم تشکیل شوند. کاربران می‌توانند وجود یا عدم وجود هر توکن، میزان جزئیات آن، ترتیب نمایش اطلاعات و ماندگاری تنظیمات را کنترل کنند. همچنین دو روش مختلف برای اعمال تنظیمات شامل تنظیمات دائمی و تنظیمات موقتی طراحی شده است تا پاسخگوی نیازهای کوتاه‌مدت و بلندمدت کاربران باشد.

در ادامه، عملکرد سامانه از طریق یک مطالعه ترکیبی (Mixed-Methods Study) با مشارکت ۱۳ نفر از کاربران نابینا و کم‌بینا ارزیابی شده است. نتایج نشان می‌دهد امکان سفارشی‌سازی نقش مهمی در افزایش استقلال، کارایی و تجربه کاربری افراد هنگام تحلیل داده‌ها دارد و کاربران می‌توانند سریع‌تر به اطلاعات مورد نیاز خود دسترسی پیدا کنند. با این حال، یافته‌ها بیان می‌کنند که ترجیحات کاربران بسیار متنوع است و هیچ راهکار یکسانی برای همه افراد وجود ندارد. ازاین‌رو، پژوهش نتیجه می‌گیرد که سامانه‌های دسترس‌پذیر آینده باید به‌جای ارائه توصیف‌های ثابت، از رابط‌های کاربری منعطف و قابل سفارشی‌سازی بهره ببرند تا بتوانند نیازهای متنوع کاربران را پوشش دهند و تجربه‌ای مؤثرتر در تعامل با بصری‌سازی داده‌ها فراهم سازند.

سرفصل	شماره صفحه
فصل ۱: مقدمه	13
فصل ۲: پیشینه پژوهش (Related Work)	17
۲-۱. دسترس‌پذیری صفحه‌خوان‌ها (Screen Reader Accessibility)	17
۲-۲. بصری‌سازی داده‌های دسترس‌پذیر (Accessible Data Visualization)	18
۲-۳. تنوع ترجیحات کاربران صفحه‌خوان (Diversity of Screen Reader User Preferences)	19
۲-۴. رابط‌های کاربری قابل سفارشی‌سازی (Customizable User Interfaces)	20
فصل ۳: مبانی و پیش‌زمینه (Background)	23
۳-۱. ابعاد طراحی تجربه‌های پیشرفته صفحه‌خوان برای بصری‌سازی داده‌ها (Design Dimensions of Rich Screen Reader Experiences for Data Visualizations)	23
۳-۲. سلسله‌مراتب پیمایش‌پذیر در Olli (Navigable Hierarchy in Olli)	24
فصل ۴: سفارشی‌سازی توصیف‌های متنی سلسله‌مراتبی بصری‌سازی‌ها (Customizing Hierarchical Textual Descriptions of Visualizations)	27
۴-۱. ویژگی‌های طراحی و مثال کاربردی (Design Characteristics and Example Walkthrough)	27
۴-۲. مدل مفهومی سفارشی‌سازی (A Conceptual Model for Customization)	31
۴-۳. توکن (Token)	32
۴-۳-۱. قابلیت یا امکان تعامل (Affordance)	32
۴-۳-۲. جهت (Direction)	33
۴-۳-۳. میزان جزئیات (Verbosity)	34
۴-۳-۴. مدت زمان اعمال تنظیمات (Duration)	34
فصل ۵: پیاده‌سازی قابلیت سفارشی‌سازی در Olli (Implementing Customization in Olli)	37
۵-۱. توکن‌ها (Tokens)	37
۵-۲. منوی تنظیمات (Settings Menu)	39
۵-۲-۱. پیاده‌سازی (Implementation)	39
۵-۲-۲. ملاحظات طراحی (Design Considerations)	41
۵-۳. جعبه فرمان (Command Box)	42
۵-۳-۱. پیاده‌سازی (Implementation)	42
۵-۳-۲. ملاحظات طراحی (Design Considerations)	43
۵-۴. جزئیات پیاده‌سازی (Implementation Details)	44
فصل ۶: ارزیابی (Evaluation)	47
۶-۱. طراحی مطالعه (Study Design)	47
۶-۱-۱. تنظیمات مطالعه (Study Setup)	47
۶-۱-۲. شرکت‌کنندگان (Participants)	48
۶-۲. نتایج کمی (Quantitative Results)	49
۶-۲-۱. مقیاس لیکرت (Likert Scales)	49
۶-۲-۲. ثبت فعالیت‌ها (Action Logging)	50
۶-۲-۳. محدودیت‌ها (Limitations)	51
۶-۳. نتایج کیفی (Qualitative Results)	51
۶-۳-۱. نقش سفارشی‌سازی در افزایش استقلال و اختیار کاربران	51
۶-۳-۲. اهمیت چهار ویژگی اصلی سفارشی‌سازی برای کاربران	53
۶-۳-۳. وابستگی کارایی سفارشی‌سازی به زمینه استفاده	56
۶-۳-۴. محدودیت‌ها (Limitations)	58
فصل ۷: بحث و پیشنهادهای آینده (Discussion and Future Work)	61
۷-۱. تفسیر به‌عنوان یک قابلیت مستقل در توکن‌ها (Interpreting as a Distinct Token Affordance)	61
۷-۲. بررسی تغییر رفتارهای سفارشی‌سازی در گذر زمان (Understanding Changing Customization Behaviors Over Time)	62
۷-۳. وظایف و قابلیت‌ها در نمایش‌های چندحسی داده (Tasks and Affordances in Multisensory Data Representations)	63

 

این پایان‌نامه به بررسی یکی از مهم‌ترین چالش‌های حوزه دسترس‌پذیری (Accessibility) در بصری‌سازی داده‌ها می‌پردازد؛ یعنی اینکه چگونه افراد نابینا و کم‌بینا بتوانند همانند کاربران بینا، داده‌های ارائه‌شده در نمودارها و گراف‌ها را به‌صورت مستقل بررسی، تحلیل و تفسیر کنند. امروزه بسیاری از نمودارهای آماری، داشبوردهای مدیریتی و گزارش‌های تحلیلی تنها برای کاربران بینا طراحی می‌شوند و کاربران نابینا معمولاً برای درک آن‌ها به صفحه‌خوان‌ها (Screen Reader) و توضیحات متنی وابسته هستند. اگرچه استانداردهای دسترس‌پذیری استفاده از متن جایگزین (Alt Text) یا توضیحات متنی را توصیه می‌کنند، اما این توضیحات معمولاً به‌صورت ثابت، از پیش تعیین‌شده و غیرقابل تغییر هستند. به همین دلیل، کاربران نمی‌توانند اطلاعات را متناسب با نیاز یا هدف خود دریافت کنند و ناچارند همان ساختاری را بشنوند که نویسنده یا طراح سیستم از قبل تعیین کرده است. نویسنده این پایان‌نامه این محدودیت را نقطه آغاز پژوهش خود قرار داده و تلاش کرده است راهکاری ارائه دهد که کاربران بتوانند خودشان نحوه ارائه اطلاعات را کنترل کنند.

در بخش ابتدایی پایان‌نامه، نویسنده توضیح می‌دهد که افراد نابینا هنگام کار با صفحه‌خوان‌ها با چالش‌های متعددی روبه‌رو هستند. صفحه‌خوان‌ها متن موجود در صفحات وب یا نرم‌افزارها را با صدای مصنوعی برای کاربر می‌خوانند، اما هنگام مواجهه با نمودارها و تصاویر، تنها به توضیحاتی متکی هستند که توسط طراح یا نویسنده تهیه شده است. این توضیحات معمولاً خلاصه‌ای از نمودار هستند و اجازه نمی‌دهند کاربر خودش روندها، الگوها یا جزئیات داده را کشف کند. از سوی دیگر، تبدیل کامل نمودار به جدول نیز راهکار مناسبی نیست؛ زیرا اگر داده‌ها زیاد باشند، کاربر نمی‌تواند به‌سادگی روند کلی یا روابط میان داده‌ها را تشخیص دهد. بنابراین، نیاز به روشی وجود دارد که هم دید کلی از داده‌ها ارائه دهد و هم امکان ورود به جزئیات را برای کاربر فراهم کند.

برای حل این مشکل، پژوهش به تحقیقات پیشین مراجعه می‌کند و مهم‌ترین روش موجود یعنی ساختارهای متنی سلسله‌مراتبی (Hierarchical Textual Descriptions) را معرفی می‌کند. در این روش، اطلاعات نمودار به شکل یک درخت سازمان‌دهی می‌شود. کاربر ابتدا خلاصه‌ای از کل نمودار را دریافت می‌کند و سپس می‌تواند با استفاده از صفحه‌کلید به سطوح پایین‌تر رفته و اطلاعات جزئی‌تر را مشاهده کند. این ساختار نسبت به متن‌های ثابت بسیار کارآمدتر است، زیرا به کاربر اجازه می‌دهد از نمای کلی به سمت جزئیات حرکت کند. با این حال، نویسنده نشان می‌دهد که حتی این روش نیز محدودیت مهمی دارد؛ تمام متن‌هایی که در این ساختار خوانده می‌شوند از قبل ثابت هستند و کاربر هیچ کنترلی بر محتوای آن‌ها، ترتیب نمایش یا میزان جزئیات ندارد. بنابراین اگر اطلاعات موردنیاز او در متن وجود نداشته باشد یا متن بیش از حد طولانی باشد، تجربه کاربری همچنان نامطلوب خواهد بود.

پس از بررسی مطالعات پیشین، نویسنده تحقیقات مرتبط با دسترس‌پذیری، طراحی رابط‌های کاربری، ترجیحات کاربران صفحه‌خوان و روش‌های سفارشی‌سازی نرم‌افزارها را مرور می‌کند. در این بخش تأکید می‌شود که هیچ راهکار واحدی برای تمام کاربران وجود ندارد. برخی کاربران اطلاعات مختصر را ترجیح می‌دهند، برخی دیگر توضیحات کامل‌تر می‌خواهند، گروهی ابتدا به دنبال روند کلی داده هستند و گروهی مستقیماً به سراغ مقادیر عددی می‌روند. همچنین میزان تجربه کاربران در استفاده از صفحه‌خوان یا آشنایی آن‌ها با نمودارهای آماری نیز متفاوت است. این تفاوت‌ها باعث می‌شود سیستم‌های ثابت نتوانند پاسخگوی همه کاربران باشند و نیاز به سامانه‌ای انعطاف‌پذیر احساس شود.

یکی از مهم‌ترین بخش‌های پایان‌نامه، معرفی چهار ویژگی اصلی برای سفارشی‌سازی توصیف‌های متنی است. ویژگی نخست «وجود محتوا (Presence)» است که مشخص می‌کند چه اطلاعاتی در توضیح خوانده شوند و چه اطلاعاتی حذف شوند. ممکن است کاربری تنها روند کلی داده را بخواهد و کاربر دیگری فقط به مقادیر دقیق یا آمارهای خلاصه علاقه‌مند باشد. ویژگی دوم «میزان جزئیات (Verbosity)» است که تعیین می‌کند توضیحات کوتاه و خلاصه باشند یا مفصل و کامل ارائه شوند. کاربران حرفه‌ای معمولاً متن‌های کوتاه‌تر را ترجیح می‌دهند، در حالی که کاربران تازه‌کار برای درک بهتر به توضیحات کامل‌تر نیاز دارند. ویژگی سوم «ترتیب اطلاعات (Ordering)» است. از آنجا که صفحه‌خوان اطلاعات را به‌صورت خطی می‌خواند، محل قرارگیری هر بخش از اطلاعات اهمیت زیادی دارد؛ کاربر ممکن است بخواهد مهم‌ترین اطلاعات در ابتدای متن قرار گیرد. ویژگی چهارم نیز «مدت زمان اعمال تنظیمات (Duration)» است که مشخص می‌کند تغییرات فقط برای یک بار اعمال شوند یا به‌صورت دائمی ذخیره شوند و در مراجعات بعدی نیز باقی بمانند.

برای پیاده‌سازی این ایده، نویسنده کتابخانه متن‌باز Olli را توسعه داده است. در نسخه اولیه Olli، هر گره از ساختار سلسله‌مراتبی شامل یک متن ثابت بود؛ اما در نسخه توسعه‌یافته، هر توضیح از مجموعه‌ای از توکن‌ها (Tokens) تشکیل می‌شود. هر توکن یک بخش مشخص از اطلاعات را نمایش می‌دهد و کاربر می‌تواند آن را فعال یا غیرفعال کند، میزان جزئیات آن را تغییر دهد یا محل قرارگیری آن را در متن جابه‌جا کند. این طراحی باعث می‌شود ساختار متن انعطاف‌پذیر شده و برای هر کاربر متناسب با نیازهای او تغییر کند. علاوه بر این، نویسنده برای هر توکن ویژگی‌هایی مانند نوع اطلاعات، جهت ارتباط آن با ساختار سلسله‌مراتبی و میزان جزئیات تعریف می‌کند تا امکان سفارشی‌سازی کامل فراهم شود.

در ادامه، دو رابط کاربری برای اعمال این تنظیمات طراحی شده است. نخست «منوی تنظیمات (Settings Menu)» که امکان ذخیره تنظیمات دائمی را فراهم می‌کند. کاربر می‌تواند از میان تنظیمات آماده یا تنظیمات اختصاصی خود یکی را انتخاب کند و برای هر سطح از سلسله‌مراتب، میزان اطلاعات و نحوه نمایش آن را مشخص نماید. دوم «جعبه فرمان (Command Box)» است که برای اعمال تغییرات موقت طراحی شده و کاربر می‌تواند بدون تغییر تنظیمات اصلی، تنها برای همان جلسه یا همان بخش از نمودار تنظیمات دلخواه را اعمال کند. این دو روش باعث می‌شوند هم کاربران مبتدی و هم کاربران حرفه‌ای بتوانند با کمترین زحمت سیستم را مطابق نیاز خود تنظیم کنند.

پس از طراحی و پیاده‌سازی سامانه، نویسنده آن را با استفاده از یک مطالعه ترکیبی (Mixed-Methods Study) ارزیابی کرده است. در این مطالعه ۱۳ نفر از کاربران نابینا و کم‌بینا شرکت کردند و از نمونه اولیه سیستم استفاده نمودند. پژوهش علاوه بر اندازه‌گیری معیارهای کمی مانند امتیازهای پرسشنامه و ثبت عملکرد کاربران، مصاحبه‌هایی نیز انجام داد تا دیدگاه و تجربه واقعی آن‌ها بررسی شود. نتایج نشان داد تقریباً همه شرکت‌کنندگان معتقد بودند امکان سفارشی‌سازی نقش مهمی در افزایش استقلال آن‌ها دارد و باعث می‌شود سریع‌تر به اطلاعات موردنیاز دسترسی پیدا کنند. همچنین کاربران بیان کردند که توانایی انتخاب نوع اطلاعات، ترتیب ارائه و میزان جزئیات باعث می‌شود بتوانند نمودارها را متناسب با هدف خود تحلیل کنند، نه صرفاً بر اساس آنچه طراح سیستم در نظر گرفته است.

بخش مهم دیگری از نتایج نشان می‌دهد که ترجیحات کاربران بسیار متفاوت است. برخی افراد علاقه‌مند به تنظیمات پیشرفته هستند و دوست دارند همه جزئیات سیستم را شخصی‌سازی کنند، در حالی که برخی دیگر ترجیح می‌دهند تنها از تنظیمات پیش‌فرض استفاده کنند. همچنین تجربه کاربران در استفاده از صفحه‌خوان و میزان آشنایی آن‌ها با نمودارهای آماری بر نوع تنظیمات انتخابی آن‌ها تأثیر زیادی دارد. به همین دلیل، پژوهش نتیجه می‌گیرد که حتی در طراحی قابلیت سفارشی‌سازی نیز نمی‌توان تنها یک روش ثابت را برای همه کاربران مناسب دانست و باید رابط‌های کاربری انعطاف‌پذیر و قابل توسعه طراحی شوند.

در فصل پایانی، نویسنده به بررسی محدودیت‌های پژوهش و مسیرهای آینده می‌پردازد. از جمله پیشنهاد می‌شود رفتار کاربران در بلندمدت بررسی شود تا مشخص گردد ترجیحات آن‌ها با افزایش تجربه چگونه تغییر می‌کند. همچنین پیشنهاد شده است این ایده در نمایش‌های چندحسی داده، مانند ترکیب صدا، بازخورد لمسی و سایر روش‌های تعاملی نیز توسعه یابد تا افراد نابینا بتوانند تجربه‌ای کامل‌تر از تحلیل داده‌ها داشته باشند. علاوه بر این، پژوهش بر اهمیت طراحی سامانه‌هایی تأکید می‌کند که به‌جای تحمیل یک روش ثابت، امکان انتخاب و شخصی‌سازی را در اختیار کاربران قرار دهند.

در مجموع، این پایان‌نامه با ارائه یک مدل مفهومی جدید برای سفارشی‌سازی توصیف‌های متنی سلسله‌مراتبی، توسعه کتابخانه Olli، طراحی رابط‌های کاربری برای اعمال تنظیمات و ارزیابی عملی آن‌ها توسط کاربران نابینا و کم‌بینا، نشان می‌دهد که آینده ابزارهای دسترس‌پذیر در حوزه بصری‌سازی داده‌ها به سمت سیستم‌های منعطف، قابل تنظیم و کاربرمحور حرکت خواهد کرد. مهم‌ترین دستاورد این پژوهش آن است که ثابت می‌کند هیچ ساختار ثابتی نمی‌تواند نیازهای همه کاربران را برآورده کند و تنها از طریق فراهم کردن امکان شخصی‌سازی می‌توان استقلال، کارایی و کیفیت تجربه کاربران صفحه‌خوان را در تحلیل داده‌ها به شکل محسوسی افزایش داد.