IIIDaward

Mit unserer Bachelorarbeit zum Multitouch Lab Journal konnten wir die Jury überzeugen uns in der Kategorie “Student” als Gewinner zu wählen. Natürlich freuen wir uns sehr über die Auszeichnung sowie die Wertschätzung und Anerkennung unserer Arbeit.

Bei dem internationalen Wettbewerb für herrausragendes Informationsdesign haben zahlreiche talentiere Designer aus der ganzen Welt teilgenommen. Ein Blick auf die Webseite lohnt sich also nicht nur wegen unseres Projektes:

• IIID Webseite: http://www.iiidaward.net/
• MLJ beim IIIDaward: http://www.iiidaward.net/?pg=4&ab=36&awardpage=275&suchekat=&suchename=&suchetext=

Der Artikel kann online im GIT Laborportal nachgelesen werden:
http://www.git-labor.de/forschung/informationstechnologie-it/multitouch-lab-journal-neuartiges-elektronisches-laborbuch-fuer.

Außerdem wurde uns vom GIT-Verlag eine PDF-Version des Artikels zur Verfügung gestellt: GIT-Artikel über das MLJ

Artikel über das MLJ in der GIT Laborfachzeitschrift

In unserer Bachelorarbeit und diesem dazugehörigen Blog wurden die Konzeption und Gestaltung des Multitouch Lab Journal vorgestellt. Dabei zog sich ein nutzerzentrierter und ganzheitlicher Ansatz durch den kompletten Entwicklungsprozess. Eine ausführliche Nutzungskontextanalyse war die Basis dafür.
Während der Analyse hat sich gezeigt, dass die Arbeit mit dem Laborbuch vielschichtiger und komplexer ist als ursprünglich angenommen. Es wurde deutlich, dass das Umfeld und die Persönlichkeit eines Wissenschaflters in hohem Maße dessen Arbeit und die Nutzung seines Laborbuches prägen. Es hat sich außerdem gezeigt, dass der Nutzen eines Laborbuches über die reine Dokumentation von Versuchen hinausgeht. Das Buch ist Teil eines größeren wissenschaftlichen Ökosystems, welches aus dem Zusammenspiel von Forschungsarbeit und dem Wunsch, diese zu publizieren, besteht.
Durch die Analyse konnten zahlreiche Chancen beleuchtet werden, wie ein Multitouch-System die ganze Bandbreite der Forschertätigkeiten im biochemischen Labor unterstützen kann. Das konzpierte Multitouch Lab Journal geht daher über die Funktionen eines traditionellen Laborbuches hinaus. Durch die ganzheitliche Integration in den Arbeitskontext bietet es dem Nutzer eine große Hilfestellung in seiner täglichen Arbeit.

Ausblick

An dieser Stelle soll angemerkt werden, dass bei dem Konzept, welches hier vorgestellt wurde, nur ein Teil der Möglichkeiten eines solchen Systems enthalten sind. Es könnte noch durch zahlreiche weitere Funktionen ergänzt werden. Im Kontext des hybriden Labors wäre es z.B. denkbar, dass die Steuerung von Geräten und Robotersystemen im Labor ebenfalls über das MLJ durchgeführt wird.

Auch die Soft- und Hardwarearchitektur des Systems konnten in den vergangenen Kapiteln nur kurz beschrieben werden. Das Konzept lässt aber die Möglichkeit offen, die Anwendung auf weitere Geräte und Interaktionsformen auszuweiten. Dadurch könnten die stärken eines intelligenten und vernetzten Systems voll ausgenutzt werden, weil z.B. mobile Geräte mehr Flexibilität ermöglichen als stationäre. Hierfür müssten gerätespezifische Benutzeroberflächen für das MLJ entwickelt werden.

Am Ende unserer Bachelorarbeit müssen auch die technischen Herausforderungen erwähnt werden, die eine Implementierung des Multitouch Lab Journal, oder eines ähnlichen Systems, mit sich bringen würde. Obwohl bei Konzeption und Gestaltung auf die Realisierbarkeit geachtet wurde, gibt es mehrere technische Probleme, die bisher noch nicht komplett gelöst werden konnten. Insbesondere ist hier die Handschrifterkennung zu nennen. Sie spielt eine wichtige Rolle im MLJ und wäre für den Erfolg eines solchen Systems von großer Bedeutung. Weiter gehören auch Themen wie die beweissichere Speicherung von Daten oder die Kommunikation zwischen Laborgeräten und einem Computersystem zu den Herausforderungen bei einer Implementierung. Zu allen erwähnten Aspekten gibt es aber bereits heute vielverspechende Lösungsansätze und so kann davon ausgegangen werden, dass der technische Fortschritt in einigen Jahren zur Lösung der genannten Probleme führen wird.

Dann steht der Vision von einem Multitouch Lab Journal mit all seinem revolutionären Potential für die Arbeit in biochemischen Forschungslaboren nichts mehr im Wege.

Aktuelles

Obwohl die Beiträge in diesem Blog erst in den letzten Wochen und Monaten publiziert wurden, waren wir bereits im Februar 2011 mit unserer Bachelorarbeit fertig. Inzwischen wurden unsere Vorschläge und Entwürfe für das MLJ einem Usability-Test unterzogen und weiter ausgearbeitet. Das Fraunhofer Institut für Produktionstechnik und Automatisierung hat zudem damit begonnen einen Protoypen des Systems zu entwickeln. Die Vision eines Multitouch Lab Journal, was forschende Biochemiker ganzheitlich in ihrer Arbeit unterstützt, könnte also in naher Zukunft Realität werden!

Werkzeugmenü

Ein wichtiger Aspekt beim Interfacedesign des MLJ ist die Unterscheidung zwischen gegenständlich und abstrakt, was bei der Gestaltung von Präsentations- und Arbeitsmodus besonders deutlich wird. Die Menüs im MLJ stehen zwischen diesen gestalterischen Gegensätzen. Sie gehören konzeptionell zum System und sind abstrakt, weil sie in der realen Welt nicht vorzufinden sind. Zugleich exisiteren in der realen Welt aber zahlreiche Bedienelemente, wie z.B. Schaltflächen und Schieberegler, deren Bedienung der Nutzer gelernt hat.

Die Gestaltung der Menüs im MLJ ist sehr flächig und kommt ohne Farbverläufe und Schatten aus. Gleichzeitig erwecken dünne kontrastreiche Linien den Eindruck von Einkerbungen und trennen so die einzelnen Bedienelemente voneinander ab. Abgerundete Ecken lassen die Menüs als eine abgeschlossene Einheit erscheinen. Die Abbildung links zeigt das Werkzeugmenü, an dem sich die genannten Aspekte gut erkennen lassen.

Insgesamt haben alle Menüs im MLJ eine hochwertige Anmutung. Diese wird durch die Verwendung dunkler Farben im Hintergrund, einer leichten Transparenz, sowie zahlreicher gestalterischer Details erzeugt. Außerdem passen die Menüs gut in das Spannungsfeld von Hell und Dunkel bzw. Präsentations- und Arbeitsmodus.

Der Präsentationsmodus ist abstrakt gestaltet

Der Arbeitsmodus ist gegenständlich gestaltet

Die Visualisierung der Versuche im Präsentationsmodus stellt ein real nicht existentes Prinzip der Organisation dar. Auch die Interaktion mit einer skalierbaren Benutzeroberfläche findet in der realen Welt keine Entsprechung. Deshalb folgt der Präsentationsmodus des MLJ einer abstrakten Darstellungsweise. Diese zeichnet sich dadurch aus, dass Elemente und Effekte, wie z.B. realistische Farbverläufe und Schatten, vermieden werden.

In direktem Gegensatz dazu steht der Arbeitsbereich, der sich mit seiner Fächer-Metapher stark an die Realität anlehnt. Mehrere Blätter, die von einem Pin zusammengehalten werden, sind in ähnlicher Weise auch in der realen Welt zu finden. Um beim Nutzer eine natürliche Interaktionsweise mit dem vertrauten Objekt zu fördern, kommt eine sehr gegenständliche Gestaltungssprache zum Einsatz. Um den gegenständlichen Eindruck zu vermitteln, werden Licht und Schatten, sowie Farbverläufe und 3D-Elemente verwendet.

Des Weiteren gibt es auch Systemkomponenten, die in beiden Modi sichtbar sind oder aufgerufen werden können. Dazu zählen z.B. die Bereichsebenen und die Statusleiste. Diese nehmen auch gestalterisch eine neutrale Position ein und verfügen sowohl über abstrakte Elemente, als auch über gegenständliche. So hat die Statusleiste zwar keine Entsprechung in der Realität, bekommt jedoch durch Kerben in der Oberfläche eine leicht plastische Wirkung. Diese wird verstärkt durch  Elemente wie die Liste anstehender Aufgaben, die  nach unten hin ausgeblendet wird und damit einen räumlichen Eindruck erzeugt.
Obwohl das Werkzeugmenü nur im Arbeitsmodus anzutreffen ist, lehnt sich auch dieses an die beschriebene Gestaltung an, da es ebenfalls keine Entsprechung in der Realität hat.

Die Trennung zwischen den beiden Gestaltungswelten wird vor allem durch den Wechsel des Hintergrundes deutlich. Während der abstrakte Präsentationsmodus über einen dunklen Hintergrund verfügt, ist der gegenständliche Arbeitsmodus hell gehalten. Der Hintergrund in Metalloptik ist eine Fortführung der Arbeitsoberfläche um den Bildschrim herum. Er kommuniziert, dass es sich beim MLJ um einen vollwertigen Arbeitsplatz handelt, auf dem der Nutzer auch Versuche durchführen kann. Somit fügt sich das System optisch nahtlos in seine Umgebung ein. Für Labore, die andere Arbeitsoberflächen haben, besteht die Möglichkeit, den Hintergrund anzupassen.

Visualisierung der Versuche

Die Visualisierung der Versuche ist eines der wichtigsten Elemente im abstrakten Präsentationsbereich und ist in eine der oberen Abbildungen zu sehen. Sie lehnt sich konzeptionell an eine Baumstruktur an, wobei kreisrunde Knoten die einzelnen Versuche repräsentieren. Die Form der Knoten und die Anmutung der Versuchsvisualisierung ist das Resultat eines  langen Entwurfsprozesses, im Zuge dessen sich gezeigt hat, dass eine kreisrunde Form der Knoten diverse Vorteile gegenüber anderen Formen aufweist. Sie entspricht der Berührfläche eines Fingers auf einer Multitouch-Oberfläche und lädt zum Interagieren ein. Des Weiteren lässt sich das Kreiselement in anderen Systemkomponenten als wiederkehrendes Motiv finden. Außerdem bietet sich die runde Form an, um Verbindungen herzustellen. Dies ist besonders wichtig, wenn der Nutzer die Versuchsknoten verschiebt um sich seine eigene Struktur zu schaffen.

Die Vererbungsbeziehnungen sind durch breite, gerade Linien repräsentiert, die sich organisch an die Versuchsknoten anlegen. Die semantischen Verbindungen sind geschwungen, gepunktet und kodieren mit Dicke und Helligkeit, wie stark die Ähnlichkeit der verbundenen Versuche ist. Beide Gestaltungsarten der Linien schaffen einen dynamischen und organischen Eindruck, der gut in den Kontext von biochemischer Forschung passt. Darüber hinaus entsteht durch die Kombination der verwendeten Farben und Formen ein harmonisches Gesamtbild, das auch ansprechend aussieht.

Dokumentenfächer

Versuchsdokument im Präsentationsmodus

Dokumentenfächer im Arbeitsmodus

Anders als die Visualisierung entspringt der Dokumentenfächer im Arbeitsmodus der gegenständlichen Welt und soll auch so aufgefasst werden. Dadurch kann der Nutzer Annahmen über die Interaktion mit dem Objekt aufstellen. Die Erkennung des Fächers als Gegenstand aus der realen Welt wird durch diverse Effekte erzeugt, die dem Dokument eine realisitische Anmutung verleihen. So sind die einzelnen Blätter und Abschnittsmarkierungen beispielsweise mit einem leichten Farbverlauf sowie einem Schlagschatten versehen. Dadurch wird das Zusammenspiel aus Licht und Schatten in der echten Welt simuliert. Ein Knick in der Markierung verstärkt diesen Eindruck. Weiterhin erweckt die rechte untere Ecke des obersten Fächerblatts den Eindruck, dass sie leicht nach oben steht. Dies soll den Nutzer darauf hinweisen, dass diese Seite geblättert werden kann. Insgesamt liegen drei Blätter übereinander um einen mehrseitiges Dokument anzudeuten.  Die Blätteranzahl bleibt auch bei wachsendem Inhalt bestehen, um keine Unruhe durch die leichte Drehung der unteren Blätter herbeizuführen. Auch der Pin reiht sich gestalterisch ein. Durch seine Zweiteilung in einen äußeren Ring und einen Innenteil  wird der Eindruck vermittelt, die Blätter würden dazwischen klemmen. Erhebungen auf dem Pin und Kerben in der unteren rechten Ecke des Blattes erzeugen einen haptischen Eindruck, der die Möglichkeit zur Interaktion andeutet.

Der Fächer hat ein Gegenstück in der abstrakten Welt des Präsentationsmodus. Die gleiche Versuchsdokumentation hat hier nur eine Seite, die ähnlich einer Webseite unendlich nach unten gescrollt werden kann und nicht mehr geblättert wird. Auf alle Realismus erzeugenden Effekte wurde verzichtet.
Auch die Gestaltung des Inhalts unterscheidet sich in beiden Modi des Dokuments. Der Arbeitsmodus ist geprägt durch Handschrift, hastige Notizen, durchgestrichene und korrigierte Passagen. Er erweckt dadurch den Eindruck eines Entstehungsprozess und hilft dem Nutzer, sich, ähnlich wie beim manuellen Laborbuch, mit seiner Arbeit zu identifizieren. Im Präsentationsmodus zeigt sich das Dokument dagegen eher neutral und nüchtern. Persönliche Komponenten treten in den Hintergrund. Zur besseren Lesbarkeit wandelt sich die Computer-Handschrift in eine normale Systemschrift um. Korrekturen werden bereinigt und gezeigt nur die endgültige Version der Dokumentation.

Schrift

Beim MLJ kommt die Schriftfamilie „Segoe“ zum Einsatz. Diese Schriftfamilie existiert in mehreren Variationen, wie z.B. „Segoe UI“ und „Segoe Print“. Segoe wurde von Steve Matteson entworfen und von Microsoft lizensiert. Die Schriftfamilie kommt zum Beispiel in Windows 7 und verschiedenen anderen Produkten von Microsoft zum Einsatz (vgl. Wikipedia).

Segoe UI

Segoe UI

Die Schrift Segoe UI wurde speziell für die Verwendung in einem User Interface (UI) entwickelt. Sie hat eine hohe x-Höhe, offene Punzen und ein sehr klares Schriftbild. Dadurch wirkt die Schrift offen, freundlich, und ist sehr gut lesbar. Weiter hat sie den Charakter einer humanistischen, serifenlosen Schrift und ist in mehreren Schriftschnitten erhältlich. Damit entspricht die Segoe UI allen Anforderungen an eine  gute Schrift für Bildschirmanwendungen.

Im MLJ wird hauptsächlich die Segoe UI verwendet. Die Schriftgröße beträgt dabei jeweils 6mm oder höher, wie mit der Formel von Wandmacher errechnet wurde. Eine visuelle Gewichtung der Schriftelemente erfolgt über drei Schriftschnitte, die in der nebenstehenden Abbildung zu sehen sind.

Alle wichtigen Elemente, wie z.B. Überschriften, sind im Schriftschnitt „Semibold“ gestzt. Bedienelemente wurden im Schriftschnitt „Regular“ beschriftet und bei Inhalten, wie z.B. Statusnachrichten etc., wird „Light“ verwendet.

Segoe Print

Segoe Print

Da sich die Gestaltung des Dokumentenfächers an der realen Welt bzw. einem handschriftlichen Laborbuch orientiert, wird hierfür eine weitere Schrift verwendet. Segoe Print ist typografisch an Segoe angelehnt und hat einen handschriftlichen Charakter (vgl. Abbildung oben). Trotzdem ist sie gut lesbar und wird unter anderem im User Interface zur Handschrifterkennung von Windows 7 eingesetzt.
Durch die Verwendung von Segoe Print im Dokumentenfächer wird die Eingabe mittels Stift gestalterisch unterstützt. Schreibt der Nutzer mit dem IR-Stift auf den Fächer, so wird per Handschrifterkennung der eingegebene Text in die genannte Schrift umgewandelt. Die Computer-Handschrift zeigt wie das System die Nutzereingabe interpretiert und erlaubt dem Nutzer die Unterscheidung zwischen selbst eingegebenen Texten und denen, die vom System erzeugt wurden. Außerdem erhält das System durch die Verwendung dieser Schrift eine persönliche und menschliche Komponente. Im Gegensatz zum Dokumentenfächer nutzt das Versuchsdokument im Präsentationsmodus die Segoe UI. Die Ansicht dient Präsentationszwecken und soll dementsprechend klar aussehen und gut lesbar sein.

Farben

Farbschema des MLJ

Bei der Verwendung von Farben für User Interfaces ist wichtig, auf gute Kontraste und die Farbsemantik zu achten. Für das MLJ wurden insgesamt vier Farben verwendet. Die nebenstehende Abbildung zeigt das Farbschema mit den zugrunde liegenden Farben.

Bedienelemente wie Menüs und Beschriftungen haben im MLJ einen starken Hell-Dunkel-Kontrast. Bei einem dunklen Untergrund wurden Beschriftugnen und Icons in Weiß gehalten, bei einem hellen Untergrund in Anthrazit. Durch einen solch hohen Kontrast sind die Elemente auch bei schlechten Lichtverhältnissen gut erkennbar.

Ein helles Blau kommt als Akzentfarbe zum Einsatz, um Schaltflächen und Hervorhebungen zu Kennzeichnen. Ein Beispiel dafür ist das Hand- oder Werkzeugmenü. Die Farbe bietet sowohl auf hellen als auch auf dunklen Hintergründen einen ausreichenden Konstrast.

Ein helles Grün wird für die Fortschritts-Anzeige in Versuchen verwendet und kennzeichnet zudem alle Schaltflächen, die ein neues Objekt erzeugen, z.B. beim Hinzufügen einer neuen Aufgabe. Für diese Funktion hat sich Grün im User Interface Design etabliert.

Dezente Hervorhebungen sind in einem hellen Braun gehalten. Die Farbe dient zur visuellen Gewichtung und sticht nicht hervor. Zum Beispiel sind nicht aktive Abschnittsmarken im Dokumentenfächer in einem hellen Braun eingefärbt.

Die Farben des MLJ wirken frisch, freundlich und haben einen semantischen Bezug zum Nutzungskontext. Blau und Grün kommen im biochemischen Bereich häufig vor und werden im Allgemeinen mit Natur, Leben und Biologie in Verbindung gebracht. Ein helles Braun als Farbe der Erde komplettiert die natürlich anmutende Farbpalette.

Das hier vorgestellte Farbschema ist allerdings nur ein Beispiel. Das Konzept des MLJ sieht vor, dass das System mehrere Farbschemata anbietet, aus denen der Nutzer auswählen kann. Zum Beispiel kann dabei auch die Farbe festgelegt werden, mit der der Nutzer im „Arbeitsuniversum“ dargestellt wird. Die Anwendung kann so ein Stück weit an die persönlichen Vorlieben des Nutzers angepasst werden.

MLJ Gesamtüberblick

In den vorherigen Artikeln haben wir detailliert das Konzept des MLJ erläutert. Ziel des Systems ist es Nutzerbedürfnisse zu befriedigen. Auf welche Art und Weise dies beim MLJ erreicht wird, fasst der folgende Artikel zusammen.

• Das MLJ-System besteht aus einer Multitouch-Oberfläche, die in einen ergonomischen Laborarbeitsplatz integriert ist. Der Nutzer kann das System somit bequem, mit wenig physischer Anstrenung bedienen und erhält sein körperliches Wohl.
• Hard- und Softwarekonzept des MLJ lassen zu, dass der Wissenschaftler über verschiedene Geräte auf die Daten des MLJ zugreifen kann. Dies trägt zur Autonomie des Nutzers bei, weil er nicht auf ein bestimmtes Gerät, eine bestimmte Zeit oder einen bestimmten Ort festgelegt ist.
• Das System garantiert die  Beweis- und Verlust-Sicherheit der Daten.
• Die Visualisierung der Versuche stellt alle Versuche eines Wissenschaftlers in einer Art Baumstruktur dar. Dabei gibt es Vererbungsbeziehungen zwischen Versuchen einer Versuchsreihe und semantische Verbindungen zwischen ähnlichen Versuchen. Die  Visualisierung hilft gleich mehrere Bedürfnisse des Nutzer zu befriedigen. Durch die übersichtliche und geordnete Darstellung wird ein Gefühl der Kompetenz vermittelt, denn der Wissenschaftler hat jederzeit einen Überblick über seine Arbeit. Die Visualisierung in der niedrigsten Vergrößerungsstufe fördert das Gefühl der Zugehörigkeit zur Arbeitsgruppe. Zwischen den Versuchen  verschiedener Personen werden Verbindungen gezeigt und die gesamte Forschungsarbeit wird als eine Art Universum dargestellt. Beides unterstützt die Kollaboration und Zusammenarbeit von Kollegen. Weiter ist die Visualisierung auch für Selbstachtung und Stimulation wichtig, weil sie alle Arbeit sowie die bisherigen Erfolge anschaulich darstellt. Ein Wissenschaftler sieht so, was er bereits geleistet hat und wird motiviert noch mehr zu leisten.
• Die Unterscheidung in Präsentations- und Arbeitsmodus hilft dem Nutzer, schnell und einfach mit dem Laborbuch zu arbeiten, gleichzeitig aber auch ein ansprechendes Layout zu wahren. Der Präsentationsmodus hilft weiter dabei, die Arbeit nachvollziehbar zu dokumentieren und erleichtert dadurch das Erstellen von wissenschafltichen Publikationen, was der Selbstverwirklichung des Wissneschaftlers dienlich ist.  Der Arbeitsmodus bietet viele Funktionalitäten zum schnellen und einfachen Dokumentieren von Versuchen. Drei intelligente Eingabemodi unterstützen den Nutzer bei der Eingabe.
• Flexibel gestaltete Menüs, wie z.B. das Handmenü, geben dem Nutzer sehr viel Kontrolle über die Anwendung.

Das Konzept des MLJ ist für die Interaktion mit einen berührungsempfindlichen Bildschirm optimiert und nutzt die Möglichkeiten, die sich aus dem hybriden Labor ergeben. Dabei geht es über die Funktionen des klassischen Laborbuches hinaus und bietet zahlreiche zusätzliche Funktionen zu Planung, Dokumentation, Organisation und Kommunikation von Arbeit in einem biochemischen Labor.

 Zukunftsvision

MLJ im Labor

Das Fraunhofer Institut für Produktionstechnik und Automatisierung in Stuttgart arbeitet bereits an einem Prototyp des Multitouch Lab Journal. Die nebenstehende Abbildung zeigt, wie das implementierte System in einem Labor aussehen könnte (Fotomontage).