증강 현실의 사용성 평가 : 신경 정보 시스템 연구

일반적으로 증강 현실, 가상 현실, 인공 지능, 웨어러블 기술, 로봇 공학 및 빅 데이터로 대표되는 소비자와 상호 작용하는 6가지 프론티어 기술은 소비자 행동의 많은 이론적 모델을 재구성하고 있습니다¹. 증강 현실(AR)은 소비자 경험을 향상시키고 소비자 만족도를 향상시킬 수 있는 새로운 기술입니다. 텍스트 정보, 이미지, 비디오 및 기타 가상 항목을 실제 시나리오에 겹쳐서 가상과 현실을 융합하여 설명, 안내, 평가 및 예측을 통해 현실 세계의 정보를 향상시킵니다². AR은 새로운 종류의 인간-컴퓨터 상호 작용을 제공하여 소비자에게 몰입형 쇼핑 경험을 제공하고 많은 응용 프로그램의 개발로 이어졌습니다^3,4. 그러나 AR 서비스에 대한 소비자의 수용은 여전히 미미하므로 많은 기업들이 AR 기술 ^5,6을 채택하는 것에 대해 신중합니다. 기술 수용 모델(TAM)은 새로운 정보 기술의 채택 행동을 설명하고 예측하는 데 널리 사용되어 왔다 ^7,8. TAM에 따르면, 새로운 기술의 채택 의도는 주로 유용성에 달려 있습니다⁹. 그러므로, TAM 관점에서 AR 서비스의 느린 소비자 수용에 대한 가능한 설명은 새로운 기술들의 유용성과 관련될 수 있으며, 이는 쇼핑하는 동안 AR의 유용성을 평가할 필요성을 강조한다^(10,11).

사용성(usability)은 특정 사용자(¹²)에 의해 특정 맥락에서 특정 목표를 달성하는 효과성, 효율성 및 만족으로 정의된다. 현재 사용성을 평가하는 데는 주관적 평가와 객관적 평가의 두 가지 주요 방법이 있다¹³. 주관적 평가는 주로 설문지와 척도를 사용한 자기보고 방법에 의존합니다. 이러한 연구 라인에 이어, 이 연구에서 사용된 설문지는 목표를 달성하기 위한 정보 검색 모드와 관련된 5가지 특징을 포함했다: (1) 효율성, (2) 사용 용이성, (3) 기억력(기억하기 쉬움), (4) 만족도(정보 검색 모드가 편안하고 쾌적함), (5) 다른 대상에 대한 일반화 가능성^14,15,16. 또한, 학습자(¹⁷)의 인지 시스템에 대한 특정 작업을 수행하는 동안의 부하를 나타내는 인지 부하는 유용성^{(18, 19})의 또 다른 핵심 지표이다. 따라서 본 연구에서는 NASA 작업 부하 지수(NASA-TLX)^13,20을 주관적인 지표로 사용하여 AR을 사용하여 쇼핑하는 것과 웹사이트 서비스를 사용하여 쇼핑하는 동안 인지 부하를 측정했습니다. 자기보고 방법은 개인이 자신의 태도 및/또는 이전 행동을 정확하게 보고할 수 있는 능력과 의지에 의존한다는 점은 주목할 만하다.²¹ 잘못된 보고, 과소 보고 또는 편견의 가능성을 열어둔다. 따라서 객관적인 측정은 전통적인 주관적 방법(²²)을 보완하는 귀중한 수단이 될 수 있다.

NeuroIS(Neuro-Information-Systems) 방법은 AR 사용성을 객관적으로 평가하는 데 사용됩니다. 2007년 ICIS 컨퍼런스에서 Dimoka et al.이 만든 NeuroIS는 정보 시스템(IS)²³ 분야에서 점점 더 많은 관심을 받고 있습니다. NeuroIS는 인지 신경과학의 이론과 도구를 사용하여 IS 기술의 개발, 채택 및 영향을 더 잘 이해합니다^24,25. 현재까지 기능적 자기 공명 영상 (fMRI), 뇌파 검사 (EEG), 양전자 방출 컴퓨터 단층 촬영, 자기 뇌파 검사 (MEG) 및 기능적 근적외선 분광법 (fNIRS)과 같은인지 신경 과학 도구가 NeuroIS 연구^26,27에서 일반적으로 사용됩니다. 예를 들어, Dimoka와 Davis는 fMRI를 사용하여 웹 사이트와 상호 작용할 때 피험자의 활성화를 측정했으며, 사용 편의성이 전두엽 피질 (PFC) ²⁸의 활성화에 영향을 미친다는 사실을 밝혔습니다. 유사하게, EEG를 사용하여, Moridis et al. 정면 비대칭이 유용성과 밀접한 관련이 있음을 발견했다²⁹. 이러한 결과는 PFC가 유용성에 중요한 역할을 할 수 있음을 나타냅니다.

이전의 NeuroIS 연구에서 성과가 있었지만, 이 연구에 사용된 패러다임은 생태학적 타당성이 낮은 피험자의 신체 움직임을 제한하여 이론적, 실제적 기여를 제한했습니다. 쇼핑하는 동안 AR과 같은 기술과 상호 작용하려면 자유로운 신체 움직임이 필요하며 주제 제약은 He et ^al.22에서 논의된 바와 같이 소비자 경험을 크게 손상시킵니다. 따라서 정보 시스템의 유용성 테스트를 위해서는 생태 학적 타당성이 높은 뇌 영상 도구가 필요합니다. 이와 관련하여, fNIRS는 독특한 기술적 이점을 가지고 있다: fNIRS 실험 동안, 피험자들은 어느 정도 자유롭게 움직일 수 있다(³⁰ ). 예를 들어, 이전 연구에서는 휴대용 fNIRS³¹을 사용하여 사이클링과 같은 여러 야외 활동 중에 피험자의 뇌 활성화를 측정했습니다. 또한, fNIRS는 비용이 저렴하고 오랜 기간 동안 뇌 활성화를 측정할 수 있다³². 본 연구에서는 웹사이트 대비 AR의 쇼핑 서비스를 이용하면서 피험자의 인지 부하 수준을 객관적으로 측정하기 위해 fNIRS를 사용하였다.

아이트래킹은 최근 몇 년 동안 사용성 테스트에서 사용자의 시각적 주의를 감지하는 데 유용한 정신생리학적 기술이었으며³³ NeuroIS 연구에서도 널리 사용되었습니다³⁴. 이 기술은 관찰자의 초점이 주의가 향하는 곳으로 이동하고, 시각적 주의가 정신적 과정을 나타내며, 시각적 주의의 패턴이 인간의 인지 전략을 반영한다고 가정하는 눈-마음 가설에 의존합니다(^35,36,37). AR 연구 분야에서 Yang 등은 시선추적을 사용하여 AR 광고가 소비자의 호기심과 관심을 증가시켜 광고에 대한 태도를 개선한다는 것을 발견했다³⁸. 현재 연구에서는 시선추적을 사용하여 총 고정 기간, 평균 고정 기간, 고정 빈도, 단속 빈도, 평균 단속 기간 및 평균 스캔 경로 길이와 같은 매개변수를 포함하여 피험자의 주의력을 측정했습니다.

요약하면, 본 연구에서는 AR 어플리케이션을 예로 들어 주관적 평가와 객관적 평가를 결합한 사용성 테스트 방법을 제안한다. 주관적 평가에는 사용성 설문지와 NASA-TLX 척도를 사용하였고, 객관적 평가에는 fNIRS와 시선추적을 결합한 멀티모달 척도를 사용하였다^39,40.

실험 설계
실험 재료: 실제 쇼핑 상황을 시뮬레이션하기 위해 실험실에 제품 선반을 만들고 두 가지 브랜드의 미네랄 워터를 실험 재료로 선반에 배치했습니다. 필수품으로 미네랄 워터를 선택한 이유는 참가자들이 직업적 배경, 성별 및 구매 능력에 근거한 주관적인 평가에 편견이 없기 때문입니다. 브랜드의 가격, 용량 및 친숙도는 관련 없는 변수의 간섭을 제거하기 위해 통제되었습니다( 재료 표 참조).

사용성 테스트에는 스마트폰 기반 AR 애플리케이션(보충 그림 1)과 웹사이트(보충 그림 2)의 두 가지 조건이 포함되었습니다. AR 애플리케이션은 AR 엔진을 기반으로 프로그래밍되었습니다. 이 웹 사이트는 프론트 엔드의 경우 Bootstrap을, 백엔드의 경우 Flask를 기반으로 Python을 사용하여 개발되었습니다. AR 애플리케이션과 웹사이트는 스마트폰에서 실행 및 탐색되었습니다. 두 가지 브랜드의 미네랄 워터 중 하나는 AR 조건에서 실험 재료로 사용되었고 다른 하나는 웹 사이트 조건에서 사용되었습니다.

실험 작업: 참가자들은 IoT 애플리케이션 컨텍스트에서 파생된 4가지 정보 검색 작업(수질, 저장 온도, 일치하는 식단 및 리터당 가격)을 수행하도록 요청받았습니다. 이 네 가지 정보 항목은 소비자가 미네랄 워터를 구입할 때 일반적으로주의를 기울이는 것입니다. 참가자가 작업을 완료하는 데 시간 제약이 없었습니다.

수질: 미네랄 워터의 품질에는 일반적으로 총 용존 고형물(TDS)과 pH 값의 두 가지 지표가 포함됩니다. TDS는 미네랄 함량을 반영하고 pH 값은 물의 산도/알칼리도를 나타냅니다. 이 두 지표는 미네랄 워터에 함유 된 미량 원소와 관련이 있으며 맛에 영향을 미칩니다. 예를 들어, Bruvold와 Ongerth는 TDS 함량⁴¹에 따라 물의 감각 품질을 5 가지 등급으로 나눴습니다. Marcussen et al. 물은 100-400 mg/L TDS⁴² 범위에서 우수한 감각적 특성을 가지고 있음을 발견했습니다. 본 연구에 사용된 두 브랜드의 미네랄 워터의 TDS와 pH 값은 각각 TDS와 pH 측정기를 사용하여 측정한 후 AR 애플리케이션과 웹사이트에 표시했습니다. 작업을 수행하는 동안 참가자는 미네랄 워터의 TDS 및 pH 값을 보고하고 이 값이 공칭 범위 내에 있는지 확인해야 했습니다. AR 조건에서 참가자는 물병을 스캔하여 이 정보를 얻을 수 있습니다. 웹사이트 조건에서 참가자는 (1) 생수 병 뒷면의 숫자 코드 찾기, (2) 생수의 TDS 및 pH 값을 얻기 위해 쿼리 상자에 숫자 코드 입력, (3) 웹사이트에서 생수의 공칭 범위 검색, (4) TDS 및 pH 값이 제품의 공칭 범위 내에 있는지 구두로 보고합니다.

보관 온도: 광천수의 품질은 온도 변화로 인해 운송 및 보관 중에 저하될 수 있습니다. 실험에 따르면 미네랄 워터의 적절한 온도는 운송 및 보관 중에 5 °C에서 25 °C 사이입니다. 이 온도 범위에서, 물에는 나쁜 냄새가 나지 않는다⁽⁴³). 본 실험에서는 두 종류의 미네랄 워터를 서로 다른 장소에 보관하는 온도를 AR 어플리케이션 및 웹사이트에 표시하였다. 작업을 수행하는 동안 참가자는 저장 위치와 해당 수온을 보고해야 했습니다. AR 조건에서 참가자는 물병을 스캔하여 이 정보를 얻을 수 있습니다. 웹 사이트 조건에서 참가자는 쿼리 상자에 숫자 코드를 입력하여이 정보를 얻을 수 있습니다.

어울리는 식단: 다양한 브랜드의 미네랄 워터는 독특한 미네랄 성분과 기포 함량으로 인해 다양한 메뉴에 적합합니다⁴⁴. 본 실험에서, 두 가지 미네랄 워터에 대한 식이 권장 사항을 AR 애플리케이션 및 웹사이트에 표시하였다. 작업을 수행하는 동안 참가자들은 미네랄 워터가 메뉴의 음식과 어떻게 일치하는지 보고해야 했습니다. AR 조건에서 참가자는 물병을 스캔하여 이 정보를 얻을 수 있습니다. 웹 사이트 조건에서 참가자는 웹 사이트에서이 정보를 검색 할 수 있습니다.

리터당 가격: 현재 중국의 생수병 라벨에는 리터당 가격 정보가 표시되지 않습니다. 이것은 소비자가 다른 종류의 미네랄 워터의 단가 차이를 구별하기 어렵게 만듭니다. 따라서 본 실험에서는 참가자들에게 리터당 가격을보고해야했습니다. AR 애플리케이션에서 참가자는 물병을 스캔하여 리터당 가격을 직접 얻을 수 있습니다. 웹 사이트 조건에서 정보는 라벨의 단가와 부피에서 계산할 수 있습니다.

이 연구는 표 1에 설명된 대로 참가자 포함 및 제외 기준과 함께 참가자 내 설계를 사용했습니다. 총 40명의 참가자가 실험을 완료했습니다(남성 20명, 여성 20명, 평균 연령 = 21.31± 1.16세). 모든 참가자는 Jiangsu University of Science and Technology의 학부생이었고 무작위로 두 그룹(A와 B)으로 배정되었습니다. 순서 효과를 피하기 위해 실험 순서는 두 그룹(A/B)에서 균형을 이루었습니다. 구체적으로 한 그룹은 AR 조건을 먼저 수행한 다음 웹 사이트 조건을 수행했고, 다른 그룹은 웹 사이트를 먼저 수행한 다음 AR 조건을 수행했습니다. 참가자들은 실험 준비를 완료하고, 기구를 착용하고, 실험 작업을 수행해야 했습니다. 실험 간 간격은 피질 활성화가 기준선 수준으로 돌아갈 수 있도록 10초로 설정되었으며, 후속 작업에서 교차 영향을 피했습니다. AR/웹사이트 실험이 끝나면 참가자들은 사용성 설문지와 NASA-TLX 척도를 작성해야 했습니다. 실험 순서도는 그림 1에 나와 있습니다. 실험 설정의 사진은 그림 2에 나와 있습니다.

표 1: 연구에 대한 포함 및 제외 기준. 이 표를 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.

그림 1: 실험 순서도. 각 실험은 ~45분 동안 지속되었으며 작업 사이에 10초의 휴식 시간이 있었습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 2: 실험 장면의 설정 예. 실험 재료, 참가자 및 장비가 표시됩니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.