mireabulletinRussian Technological JournalRussian Technological Journal2782-32102500-316XRTU MIREA10.32362/2500-316X-2021-9-2-7-21mireabulletin-297Research ArticleИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ. ИНФОРМАТИКА. ПРОБЛЕМЫ ИНФОРМАЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИINFORMATION SYSTEMS. COMPUTER SCIENCES. ISSUES OF INFORMATION SECURITYНекоторые формализованные подходы к оценке удобства интерфейса пользователя веб-приложенийFormalized approaches to assessing the usability of the user interface of web applicationshttps://orcid.org/0000-0002-8935-4248БасокБ. М.BasokB.M M.

Басок Борис Моисеевич, к.т.н., доцент кафедры Математического обеспечения и стандартизации информационных технологий Института информационных технологий ФГБОУ ВО

119454, Россия, Москва, пр-т Вернадского, д. 78

Author ID: 6602074818, ResearcherID: X-6744-2019

Boris M. Basok,  Cand. Sci. (Eng.), Associate Professor, Department of Mathematical Software and Standardization of Information Technology, Institute of Information Technology

78, Vernadskogo pr., Moscow, 119454 

Scopus Author ID: 6602074818, Researcher ID: X-6744-2019

basok@mirea.ruhttps://orcid.org/0000-0002-2150-7236ФренкельС. Л.FrenkelS. L.

Френкель Сергей Лазаревич, к.т.н., старший научный сотрудник

119333, Россия, Москва, ул. Вавилова, д. 44-2

Author ID: 36865996500

Sergey L. Frenkel, Cand. Sci. (Eng.), Senior Researcher

44-2, Vavilova ul., Moscow, 119333 

Scopus Author ID: 36865996500

fsergei51@gmail.comМИРЭА – Российский технологический университетРоссияMIREA – Russian Technological UniversityRussian FederationФедеральный исследовательский центр «Информатика и управление» Российской академии наукРоссияFederal Research Center Computer Science and ControlRussian Federation20212604202192721Copyright © Басок Б.М., Френкель С.Л., 20212021Басок Б.М., Френкель С.Л.Basok B.M., Frenkel S.L.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.rtj-mirea.ru/jour/article/view/297

Предлагается подход, основанный на применении математических методов моделирования поведения проектируемого веб-приложения и поведения пользователя. Данный подход позволяет оценить удобство применения приложения. Рассматриваются модели интерфейсов пользователей (ИП), применяемые для оценки удобства навигации по сайту. Показывается возможность использования двух классов моделей ИП: структурно-логических (онтологических) и вероятностных. Модели первого класса используются для оценки степени понятности предлагаемой ИП навигации по поисковому веб-ресурсу в принятых терминах. Для этого используются математически-определенные меры сходства между элементами ИП и их связями и элементами гипотетической (но правдоподобной) модели представлений пользователя об области поиска в заданной предметной области.

В частности, в работе обосновывается возможность использования в качестве таких мер сходства лексикографических метрик расстояния Жаккара и Левенштейна. Вероятностные модели основаны на цепях Маркова. С помощью данных моделей при наличии надежных статистических данных, собранных при опытной эксплуатации веб-приложения или его прототипа, предлагается оценить среднее число шагов пользователя, необходимое для решения конкретной задачи поиска информации об объекте предметной области. В работе приводятся некоторые рекомендации по использованию мер подобия для улучшения удобства использования ИП веб-приложений. Кроме того, приводятся данные о технике оценки вероятностей переходов цепей Маркова и семантических связей. Для пояснения особенностей предлагаемых в статье моделей анализа ИП приводится сайт Приемной комиссии РТУ МИРЭА (https://priem.mirea.ru/) с довольно простой организацией, обеспечивающей поиск информации о поступлении и обучении в Университете. Применение описанного в статье подхода наряду с традиционными методами тестирования удобства использования ИП позволит повысить общий уровень юзабилити приложений и тем самым сократить затраты на выявление и исправление связанных с этим ошибок.

The paper proposes an approach based on the use of mathematical methods for modeling the behavior of the designed web application and user behavior. This approach allows an evaluation of the usability of this application. The paper discusses the models of user interfaces (UI), which are used to assess the convenience of site navigation. The possibility of using two classes of UI models is shown – structural-logical (ontological) and probabilistic. Models of the first class are used to assess the degree of comprehensibility of the proposed UI navigation on the search web resource in the accepted terms. For this, mathematically defined measures of similarity between the elements of the UI and their relationships and the elements of a hypothetical (but plausible) model of the user’s perception of the search area in a given subject area are used. In particular, the paper substantiates the possibility of using Jaccard and Levenshtein lexicographic distance metrics as such measures of similarity. Probabilistic models are based on Markov chains. With the help of these models, in the presence of reliable statistical data collected during the trial operation of a web application or its prototype, it is proposed to estimate the average number of user steps required to solve a specific problem of finding information about a subject area object. The paper provides some recommendations on the use of similarity measures to improve the usability of the UI of web applications. In addition, data on the technique for estimating the probabilities of transitions of Markov chains and semantic connections are presented. To clarify the features of the UI analysis models proposed in the article, the website of the RTU MIREA Admission Committee (https://priem.mirea.ru) is provided with a fairly simple organization that provides a search for information about admission and training at the University. The application of the approach described in the paper, along with traditional methods of testing the usability of UI, will increase the overall level of usability of applications, and thereby reduce the cost of identifying and correcting related errors.

веб-приложениеюзабилити-тестированиеонтологияцепи Марковаweb applicationusability testingontologyMarkov chainsРабота выполнена при частичной финансовой поддержке РФФИ (проекты 18-07-00669 и 18-29-03100).ReferencesБасок Б.М., Рожанская А.Н., Френкель С.Л. О тестировании удобства использования веб-приложений. Российский технологический журнал. 2019;7(6):9−24. https://doi.org/10.32362/2500-316X-2019-7-6-9-24Basok B.M., Rozhanskaya A.N., Frenkel’ S.L. On webapplications usability testing. Rossiiskii tekhnologicheskii zhurnal = Russian Technological Journal. 2019;7(6):9−24 (in Russ.). https://doi.org/10.32362/2500-316X-2019-7-6-9-24Kirajima A., Kariya N., Takagi H. and Zhang Y.Evaluation of Website Usability Using Markov Chains and Latent Semantic Analysis. IEICE Trans., Com.2005;E88–B(4):1467−1475. https://doi.org/10.1093/ietcom/e88-b.4.1467Kirajima A., Kariya N., Takagi H. and Zhang Y. Evaluation of website usability using Markov chains and latent semantic analysis. IEICE Trans., Com.2005;E88–B(4):1467−1475. https://doi.org/10.1093/ietcom/e88-b.4.1467Shahzad S., Ontology-based User Interface Development: User Experience Elements Pattern. Journal of Universal Computer Science. 2011;17(7):1078−1088. https://doi.org/10.3217/jucs-017-07-1078Shahzad S. Ontology-based User Interface Development: User Experience Elements Pattern. Journal of Universal Computer Science. 2011;17(7):1078−1088. https://doi.org/10.3217/jucs-017-07-1078Antoniou G., Franconia E., van Harmelen F. Introduction to semantic web ontology languages. In: Reasoning Web. Lecture Notes in Computer Science, Eisinger N., Maluszynski J. (Eds.) Vol. 3564. Berlin: Heidelberg, Springer; 2005, p. 1−21. https://doi.org/10.1007/11526988_1Antoniou G., Franconia E., van Harmelen F. Introduction to semantic web ontology languages. In: Reasoning Web. Lecture Notes in Computer Science, Eisinger N., Maluszynski J. (Eds.) Vol. 3564. Berlin: Heidelberg, Springer; 2005, p. 1−21. https://doi.org/10.1007/11526988_1Islam M., Islam A. Ontology mapping and semantics of web interface signs. Cent. Comput. Inf. Sci.2016;6:20. https://doi.org/10.1186/s13673-016-0077-yIslam M., Islam A. Ontology mapping and semantics of web interface signs. Cent. Comput. Inf. Sci.2016;6:20. https://doi.org/10.1186/s13673-016-0077-yGan M., Dou X., Jiang R. From ontology to semantic similarity: calculation of ontology-based semantic similarity. The Scientific World Journal. 2013;2013: Article ID 793091. http://dx.doi.org/10.1155/2013/793091Gan M., Dou X., Jiang R. From ontology to semantic similarity: calculation of ontology-based semantic similarity. The Scientific World Journal. 2013;2013: Article ID 793091. http://dx.doi.org/10.1155/2013/793091Leskovec J., Rajaraman A., Ullman J.D. Mining of massive datasets. California: Cambridge University Press; 2014. ISBN: 978-1-107-07723-2Leskovec J., Rajaraman A., Ullman J.D. Mining of massive datasets. California: Cambridge University Press; 2014. ISBN: 978-1-107-07723-2Levenshtein V.I. Binary codes capable of correcting deletions, insertions, and reversals. Dokl. Akad. Nauk SSSR.1965;163(4):845–848.Levenshtein V.I. Binary codes capable of correcting deletions, insertions, and reversals. Dokl. Akad. Nauk SSSR.1965;163(4):845–848.Liu V., Lang B., Zepeng G. Calculating semantic similarity between academic articles using topic event and ontology. URL: https://arxiv.org/abs/1711.11508Liu V., Lang B., Zepeng G. Calculating semantic similarity between academic articles using topic event and ontology. URL: https://arxiv.org/abs/1711.11508Kapoor B., Sharma S. A comparative study ontology building tools for semantic web applications. International journal of Web & Semantic Technology. 2010;1(3). http://dx.doi.org/10.5121/ijwest.2010.1301Kapoor B., Sharma S. A comparative study ontology building tools for semantic web applications. International journal of Web & Semantic Technology. 2010;1(3). http://dx.doi.org/10.5121/ijwest.2010.1301Strsim 0.0.3. A library implementing different string similarity and distance measures. URL: https://pypi.org/project/strsim/Strsim 0.0.3. A library implementing different string similarity and distance measures. URL: https://pypi.org/project/strsim/Mitrofanova A. Absorbing states in Markov chains. Mean time to absorption. Wright-Fisher Model. Moran Model. URL: https://cs.nyu.edu/mishra/COURSES/09.HPGP/scribe2Mitrofanova A. Absorbing states in Markov chains. Mean time to absorption. Wright-Fisher Model. Moran Model. URL: https://cs.nyu.edu/mishra/COURSES/09.HPGP/scribe2Yang Liu, Xiangji Huang, Aijun An. Personalized recommendation with adaptive mixture of Markov models. J. of The American SOC. for Inf, Sc, and Tech. 2007;58(12):1851−1870. http://dx.doi.org/10.1002/asi.20631Yang Liu, Xiangji Huang, Aijun An. Personalized recommendation with adaptive mixture of Markov models. J. of The American SOC. for Inf, Sc, and Tech. 2007;58(12):1851−1870. http://dx.doi.org/10.1002/asi.20631

The authors declare that there are no conflicts of interest present.