Psicología de la visualización para la evaluación del seguimiento ocular

El progreso técnico en hardware y software nos permite registrar datos de la mirada en situaciones cotidianas y durante largos períodos de tiempo. Entre una multitud de oportunidades de investigación, esta tecnología permite a los investigadores de visualización echar un vistazo detrás de las medidas de rendimiento y los procesos perceptivos y cognitivos de las personas que utilizan técnicas de visualización. La mayoría de los estudios de seguimiento ocular realizados para la investigación de visualización se limitan al análisis de las distribuciones de la mirada y las estadísticas agregadas, por lo que solo cubren una pequeña parte de los conocimientos que se pueden derivar de los datos de la mirada. Argumentamos que la incorporación de teorías y metodologías de la psicología y la ciencia cognitiva beneficiará el diseño y la evaluación de los experimentos de seguimiento ocular para la visualización. Este capítulo de libro proporciona una descripción general de cómo se puede utilizar el seguimiento ocular en una variedad de diseños de estudio. Además, discutimos los méritos potenciales de los modelos cognitivos para la evaluación de visualizaciones. Ejemplificamos estos conceptos en dos escenarios, cada uno de los cuales se centra en un estudio de seguimiento ocular diferente. Por último, identificamos varios llamados a la acción.

Los experimentos de seguimiento ocular en la investigación de visualización brindan información sobre cómo las personas interpretan e interactúan con las visualizaciones. En contraste con el análisis de desempeño clásico, el análisis del comportamiento de la mirada proporciona información sobre la distribución de la atención visual a lo largo del tiempo. El seguimiento ocular ayuda aún más a comprender las estrategias visuales empleadas para interpretar una visualización o trabajar con un sistema de análisis visual complejo. Además, el aprendizaje automático, las estadísticas, la investigación de visualización y la ciencia de datos en general contribuyeron con una multitud de nuevas técnicas blascheck2017; Duchowski2017 para expandir el análisis espacio-temporal de los datos de seguimiento ocular, verificar los resultados y formular nuevas hipótesis. Al combinar estas técnicas de análisis de vanguardia con la experiencia de la psicología, la ciencia cognitiva y la investigación de seguimiento ocular, como se muestra en la Figura 1, el diseño y los conocimientos obtenidos de los experimentos de seguimiento ocular en visualización pueden mejorarse significativamente. Sin embargo, la evaluación en visualización aún carece de una guía concreta sobre este tipo de investigación interdisciplinaria. Una parte del problema es la creciente desconexión entre la psicología y la investigación en visualización.

Por ejemplo, en el análisis visual, hay menos enfoque en las visualizaciones individuales y más en los procesos que la herramienta debe respaldar. Dichos procesos a menudo se pueden relacionar con diferentes escenarios, como el análisis y razonamiento de datos visuales y el análisis de datos colaborativo Lam2011, por nombrar algunos. Aunque la investigación de visualización se ha vuelto más centrada en el proceso en un nivel conceptual, la evaluación de hoy en día aún implica principalmente pruebas de usabilidad y evaluación comparativa basadas en el tiempo de finalización y las métricas de error. Por esta razón, recomendamos que la comunidad de visualización amplíe su alcance hacia metodologías de evaluación que capturen mejor la dinámica de las interacciones de herramientas complejas. En un sentido similar, defendemos que los psicólogos cognitivos participen activamente en ese esfuerzo al centrar su estudio en la cognición de nivel superior. Fischer et al. Fisher2011 incluso llama a la investigación traslacional que une la ciencia pura y el diseño, con la esperanza de apoyar mejor la transferencia de conocimientos entre ambos campos. Una gran inspiración para este trabajo ha sido Kurzhals et al.

2020beyond, quien abogó por una mayor investigación interdisciplinaria entre los campos de la psicología, la ciencia cognitiva y la visualización. En este capítulo de libro, ejemplificamos cómo la modalidad de seguimiento ocular podría ser beneficiosa para un alcance más amplio de estudios empíricos, más allá de los experimentos de laboratorio clásicos. A continuación, describimos cómo los diferentes diseños de estudio que se encuentran comúnmente en la evaluación de visualización Carpendale2008 pueden beneficiarse de la metodología de seguimiento ocular. El seguimiento ocular se ha vuelto popular en la evaluación de visualizaciones y existe una gran variedad de métodos y métricas para evaluar el desempeño de la visualización Goldberg:11. Kurzhals et al. Kurzhals2016 revisó 368 publicaciones que incluyen seguimiento ocular en un estudio de usuarios e identificó tres enfoques principales para evaluar las visualizaciones: evaluar la distribución de la atención visual, evaluar las características secuenciales de los movimientos oculares y comparar el comportamiento visual de diferentes grupos de participantes. Su revisión también muestra que los estudios de usuarios con seguimiento ocular se han vuelto más comunes en los últimos años.