Příčinné vztahy
4.8 Vztahy: nepřímé a příčinné
Výše jsem poznamenal, že hledání a vysvětlování zajímavých vztahů je součástí naší práce ve výzkumu HCI. Často je speciálně za tímto účelem navržen a proveden řízený experiment, a pokud je proveden správně, je možné dojít k určitému typu závěru. Často můžeme říci, že podmínky manipulované v experimentu způsobily změny v lidských reakcích, které byly pozorovány a měřeny. Jedná se o vztah příčiny a následku nebo jednoduše o kauzální vztah.
V HCI je manipulovanou proměnnou často atribut rozhraní v nominálním měřítku, například zařízení, způsob zadávání, modalita zpětné vazby, technika výběru, hloubka nabídky, rozložení tlačítek atd. Měřenou proměnnou je obvykle chování člověka v poměrovém měřítku, například doba dokončení úkolu, míra chybovosti nebo počet kliknutí na tlačítko, událostí rolování, posunů pohledu atd.
Zjištění příčinného vztahu v experimentu HCI přináší silný závěr. Pokud je měřená lidská odezva v HCI zásadní, například čas potřebný k provedení běžného úkolu, pak vědomí, že podmínka testovaná v experimentu tento čas zkracuje, je cenným výsledkem. Pokud je podmínka implementací nové myšlenky a byla porovnána se současnou praxí, může to být skutečně důvod k oslavě. Nejenže byl nalezen příčinný vztah, ale nová myšlenka zlepšuje stávající praxi. To je druh výsledku, který obohacuje obor o cenné poznatky; posouvá stav techniky vpřed.9 O to ve výzkumu HCI jde především!“
Nalezení vztahu nemusí nutně znamenat existenci příčinné souvislosti. Mnoho vztahů je nepřímých. Existují a lze je pozorovat, měřit a kvantifikovat. Nejsou však kauzální a jakýkoli pokus vyjádřit vztah jako takový je chybný. Klasickým příkladem je vztah mezi kouřením a rakovinou. Předpokládejme, že výzkumná studie sleduje návyky a zdravotní stav velkého počtu lidí po mnoho let. To je příklad již zmíněné korelační metody výzkumu. Nakonec se zjistí vztah mezi kouřením a rakovinou: rakovina se častěji vyskytuje u lidí, kteří kouřili. Je správné ze studie vyvodit závěr, že kouření způsobuje rakovinu? Ne. Zjištěný vztah je nepřímý, nikoliv příčinný. Uvažujte takto: při podrobnějším zkoumání dat se zjistí, že sklon ke vzniku rakoviny souvisí i s dalšími proměnnými v souboru dat. Zdá se, že lidé, u nichž se vyvinula rakovina, měli také tendenci pít více alkoholu, jíst více tučných jídel, méně spát, poslouchat rockovou hudbu atd. Možná to byla zvýšená konzumace alkoholu, která způsobila rakovinu, nebo konzumace tučných jídel, nebo něco jiného. Vztah je nepřímý, nikoliv příčinný. To neznamená, že nepřímé vztahy nejsou užitečné. Hledání a nalezení nepřímého vztahu je často prvním krokem v dalším výzkumu, částečně proto, že je relativně snadné shromažďovat data a hledat nepřímé vztahy.
Příčinné vztahy vznikají na základě kontrolovaných experimentů. Hledání příčinného vztahu vyžaduje studii, v níž jsou mimo jiné účastníci náhodně vybráni z populace a jsou náhodně přiřazeni k testovacím podmínkám. Náhodné přiřazení zajišťuje, že každá skupina účastníků je stejná nebo podobná ve všech ohledech s výjimkou podmínek, za kterých je každá skupina testována. Rozdíly, které se objeví, jsou tedy s větší pravděpodobností způsobeny (zapříčiněny) podmínkami testu než okolním prostředím nebo jinými okolnostmi. Někdy jsou účastníci vyváženě rozděleni do skupin, přičemž účastníci v každé skupině jsou prověřeni tak, aby si skupiny byly rovny z hlediska dalších relevantních vlastností. Například experiment testující dva vstupní ovladače pro hry by mohl účastníky náhodně rozdělit do skupin nebo skupiny vyvážit tak, aby byl rozsah herních zkušeností přibližně stejný.
Zde je příklad HCI podobný příkladu kouření versus rakovina: Výzkumník má zájem porovnat zadávání textu na mobilním telefonu pomocí více klepnutí a prediktivního zadávání (T9). Výzkumník se vydá do světa, osloví uživatele mobilních telefonů a požádá je o pět minut času. Mnozí souhlasí. Odpoví na několik otázek o zkušenostech a návycích při používání, včetně preferovaného způsobu zadávání textových zpráv. Najde se patnáct uživatelů, kteří používají více klepnutí, a patnáct uživatelů, kteří používají klávesu T9. Uživatelé jsou požádáni, aby během měření času zadali předepsanou textovou frázi. Po návratu do laboratoře jsou data analyzována. Je zřejmé, že uživatelé T9 byli rychlejší – zadávali 18 slov za minutu, zatímco uživatelé s více klepnutími zadávali 12 slov za minutu. To je o 50 procent rychleji u uživatelů T9! Jaký je závěr? Mezi způsobem zadávání a rychlostí zadávání textu existuje vztah, který je však nepřímý, nikoli příčinný. Je rozumné informovat o tom, co bylo provedeno a co bylo zjištěno, ale je nesprávné riskovat nad rámec toho, co poskytuje metodika. Vyvozovat z této jednoduché studie závěr, že T9 je rychlejší než multi-tap, by bylo chybné. Při podrobnějším zkoumání dat se zjistilo, že uživatelé T9 byli spíše technicky zdatnější: uváděli podstatně více zkušeností s používáním mobilních telefonů a také uváděli, že denně posílají podstatně více textových zpráv než uživatelé multi-tapu, kteří většinou uváděli, že neradi posílají textové zprávy a dělají to velmi zřídka.10 Pozorovaný rozdíl tedy může být způsoben spíše předchozími zkušenostmi a návyky při používání než vrozenými rozdíly v metodách zadávání textu. Pokud existuje skutečný zájem zjistit, zda je jedna metoda zadávání textových zpráv rychlejší než jiná, je třeba provést kontrolovaný experiment. To je téma příští kapitoly.
Ještě jedna věc si zaslouží zmínku. V určitých typech kontrolovaných experimentů není možné vyvozovat závěry o příčině a následku. Pokud je manipulovanou proměnnou přirozeně se vyskytující vlastnost účastníků, pak jsou závěry o příčině a následku nespolehlivé. Příkladem přirozeně se vyskytujících atributů je pohlaví (žena, muž), osobnost (extrovert, introvert), rukopis (levák, pravák), první jazyk (např. angličtina, francouzština, španělština), politický názor (levice, pravice) atd. Tyto atributy jsou legitimními nezávislými proměnnými, ale nelze s nimi manipulovat, to znamená, že je nelze účastníkům přiřadit. V takových případech není závěr o příčině a následku platný, protože není možné se vyhnout matoucím proměnným (definovaným v kapitole 5). Být mužem, být extrovertem, být levákem atd. vždy přináší další atributy, které se systematicky liší napříč úrovněmi nezávislé proměnné. Závěry o příčině a následku jsou v těchto případech nespolehlivé, protože není možné zjistit, zda byl experimentální účinek způsoben nezávislou proměnnou, nebo matoucí proměnnou.