设计与编程可延展软件的研究和应用：菲利普·切尔纳夫斯基的博士论文

可延展软件的设计与编程菲利普·切尔纳夫斯基引用此版本：菲利普·切尔纳夫斯基设计和编程可延展软件。人机交互[cs.HC]。巴黎萨克雷大学（COmUE），2019年。英语NNT：2019SACLS499。电话：02612943HAL Id：tel-02612943https://theses.hal.science/tel-026129432020年5月19日提交HAL是一个多学科的开放获取档案馆，用于存放和传播科学研究文件，无论它们是否已这些文件可能来自法国或国外的教学和研究机构，或来自公共或私人研究中心。L’archive ouverte pluridisciplinaire设计和编程可延展软件Thee` se de doctor at deE'cole docto rale n 20580科学与技术的形成与发展通信（STIC）Spe' cialite'de doctor at：In for matique（Inter action Homme-Machine）The`sepre` sente` eetsouten uea`Orsay，le03/12/2019，parP HILIP切尔纳夫斯基评审团组成：让-丹尼尔·费凯特DirecteurdeRecherche，INRIAUnite'deRechercheSacla y Pre' sidentSte' phane Con versy教授，ENA C-LIIetUni versite′deToulouseRappor teur尼古拉·马夸特伦敦大学学院副教授特别报告员米里亚姆·卢科维奇教授，Uni versite′deTechnologiedeTroy es Examinat rice尤塔·特雷维拉努斯OCAD大学教授米歇尔·博杜安-拉丰Prof esseurcer tifie'，Uni versite'Par is-Sud Directeurdethe`se医生说NNT：IIIII标题：Concev oiretprogr ammerdeslogicielsmalle' ab lesMotscle' s：Interer action Homme-Machine，Mode' lisation Conceptuelle，Inge' nier ie des Syste` mes Interer actifsRe' sume'：Lesbesoinsdesutilisaeducationenmatie`retilsdede'v eloppementlogicielafindecre' erdesin-函数和逻辑函数之间的关系是可变的。Mon objectifestdepermettreauxuti-lisaeux-meproblemesdefacilementmodifierorfairemodifierproblogicielenfonadiumdel'e'v solutionde为 我 们 的 事 业 而 建 。Cesoutilspeu venta-derdemultiple e scomm unau te'sa`collaboratorsanslesforcera`adopterdesinterfacesourepresre'sentationsdedonn e'esidentiqu es. Lelogicielmalle'ab lerepree'sente勒尔贝苏因湾你把我弄出来， 我们的道路一个电话在电话系统里，事实上，这并不是什么问题，因为在实践中，法律并不以修改为目的，而是以法律的合理性为依据交互作用是指在可持续利用的时候，交互面、配置和程序的动态组合。我的贡献是技术上的，是对我的贡献。洛吉谢尔湾这个系统让我变得更好l’utilisateurmation pour concevoir des comporcultural interac-programmeren direct （ “live programming” ） ou demodifierlecodedulogiciel（“end-userprogramming”）permettentauxutilisawaredepersonnaliser les inter-faces de logiciel en acc e ´ dantet modifiant le code sourcec e. J'adopteune approchediff e，whi cherche a ` maximiser les modifications quipeu vent e quittre faites a ` t r a verers des interte ractions habituelle s ， par example la manipulationdirecte d' e 'l e 'ments d'interfac e.蒂 夫 湾Jege'ne'raliselesstructuresdebracketobrackleeexistantespourl'interactionencequej'appelle des intrications（“entanglements”）. 我的工作是建立一个结构，以控制订单的供应，这些中间人（“纠缠者”），他们产生了一些条件下的复杂情况，这些条件是可以满足的。 这种情况下，应同时出现。Lesintrica-cetteapprochelamalle'abilite'logicielle。 为了-合成树脂基金会考虑到在实际操作中修改逻辑的使用条件和障碍，我研究了实际逻辑的产生你的系统。Jede'veloppecesmee'canismesdansTansangler，unprototyped'Acknement pour la acquisition de logicielsinterte ractifs mal l e 'a le s. 我的天adopte' setapproprie' sdansunre'seaudecommu-commentTanglersuppor telamalle` abilite`a`特拉弗斯在生物学上没有一个人是有用的。我想了解一下图书馆的生产方式，这就是技术和方式一个例子说明了系统的使用可能性修改器，它是由一个程序或一个程序的辅助程序组成的。Cettethe` se如果你的经济状况良好，恩发，这是联合国第一次通过联合国方案范例，我们的系统是中心的，也是我的唯一的。我tionetdeconceptdelogicielsmalle` ab lescapablesde跨学科的long terme pour repenser les ou-- 是的标题：设计和编程可延展软件关键词：人机交互，概念建模，交互系统工程翻译后摘要：用户需要的软件功能和信息形成的软件开发工具，以创建界面是多样化和不断变化的，激励目标基础设施的多元化。这些工具应该有助于使用户自己尽可能容易地进行多个社区的协作，而不必强迫他们改变软件，或者根据他们的发展需要，围绕相同的接口或数据进行合并。豪-介绍。可延展软件就是这样的一种，在我看来，目前的方法没有解决结构，其中交互系统是动态的，这个问题充分：软件工程促进了接口，设备和程序灵活代码的星座，但在实践中，这无助于在使用现场最终组装。我的技术控制用户在他们的软件中实现了改变。最终用户和任务是一个重建的编程机制-活编程系统帮助用户定制他们的nisms用于创建交互行为。我通过访问和修改底层现有的交互控制结构来泛化接口，作为缠结源代码。我采取了不同的方法，寻求解决方案，并开发了一个更高阶的控制结构，最大限度地增加了可以进行纠缠的修改种类，当通过定期的相互作用，例如，直接操纵的先决条件，称为同现，满足时，会产生纠缠。界面元素的定义。我称这种方法为mal-Entanglers导致相互作用的动态软件组装。随着系统组件的来来去去，理解当代的需求。我开发和修改软件的障碍，我研究了如何在Tangler，一个原型环境，它是生产，维护，采用和appropria- ment构建可延展的交互式软件的lop这些机制。我在一个社区网络中发现了生物示范Tangler如何通过多样性数据支持可塑性。我发现，软件生产模式-一组基准案例，说明了用户如何可以导入，即技术和经济关系修改系统本身或与程序员生产软件，是偏向于集中，援助。这篇论文是朝着一个一刀切的系统迈出的第一步。这让我提出了一个用于编程和设计可延展软件的radigm--一个长期的、跨学科的研究项目，可以跟上人类的多样性。Univer site′P-Sac la yEspace Technologique/Immeuble DiscoveryRoute deVII内容1导言. 51.1 论文陈述61.2 研究方法71.3 论文概述91.4 出版物和合作者102背景. 132.1 电脑文物132.2 设计与使用142.3 用生态学解释多样性152.4 追踪扩展的社会技术系统与社会结构162.5 设计可裁剪的软件182.6 应用范例222.7 第29章关键要点3生物多样性网络中的现代软件设计和使用3.1 方法333.2 社区及其人工制品生态383.3 对比设计实践513.4 多元性的社会结构3.5 结论593.6 第三章关键要点614可延展软件634.1 设想66VIII4.2 设想情况的讨论734.3 第4章第77章第77章5纠缠：可延展软件795.1 相关工作815.2 概念模型：同现和纠缠885.3 原型实现：Tangler905.4 示威活动985.5 讨论1055.6 结论1075.7 第五章关键要点1096结论. 1116.1 论文贡献1126.2 未来研究方向1136.3 结论性意见. 115参考书目128Résumé Détaillé简历129IX图目录1.1本文中的三角剖分方法。“观察”是经验调查的简称。填充框是原始的研究贡献和概述框是现有的工作，我申请。 93.1 AS和GBP的个人和社区人工生态图。个人和公共的人工制品被分组在围绕个人和团体的透明圈中。在线平台和人工制品被分组在其域周围的灰色圆圈中。椭圆形的文本是活动，与参与的人和人工制品有关。453.2 KL和MBP的个人和社区人工生态图。474.1 通过提取和组装现有界面元素将可视化工具添加到聊天环境654.2 QGIS和Windows颜色选择器。664.3 在当代应用程序中，传输接口元素需要首先在源代码处反转开发过程，然后在目的地重复它。这个过程不仅非常复杂，而且从长远来看，所产生的工件也可能无法支持。684.4一个贡献者对iNaturalist的观察694.5GitHub中iNaturalist的源代码715.1 当特定交互的先决条件发生时，界面元素应该不断地重新连接。805.2 应该可以通过附加的适应性来创建或改进元素之间的相互作用。805.3 在基于活动对象的环境中，例如Lively，可以在上下文之间移动界面元素，但将它们连接到其环境的关系可能会在此过程中中断。85X5.4 一个互联的webstrates网络的例子。蓝色箭头是建立应用程序-文档关系的转换。 a）纸张，显示在移动终端上。b）一首诗。c)鲍勃d)Bob's annotation webstrate让Bob用他的手写板和手写笔手工注释web- strates。e）Alice的HTML标记编辑器，在她的笔记本电脑上编辑论文a。f）Alice的 脚 本 编 辑 器 ， 在 她 的 笔 记 本 电 脑 的 不 同 窗口上 扩展Bo b 的文 字处 理器。865.5 在我们的编程模型中，从纠缠器创建纠缠的过程，用点击颜色样本交互来说明。1：系统中元素的状态由同现引擎持续监控。2：纠缠描述了共现，纠缠的先决条件。同现引擎将此描述与系统状态进行匹配，并报告任何成功的匹配。3：缠结剂含有一个纠缠的模板，它将共同出现的元素与行为结合起来，实现所需的整合。当同现引擎报告匹配时，该模板用于构造具有对同现元素的引用的纠缠。4：纠缠复合体驱动新的相互作用，导致系统状态的进一步变化。895.6TANGLER及其辅助模块。935.7 开发了TANGLER组件树以响应色样自适应。文本中的解释 945.8 原始色样955.9 Mixin扩展色样965.10 执行mixin96的选项分布5.11 颜色样本97的点击行为缠结器5.12 与Connector元素关联的所需行为请注意，这种调整并不局限于一个对象，而是为handle元素和它所附加的任何元素添加了新的行为。985.13 线部件995.14 连接器部件1005.15 用于连接器101的缠结器5.16 之前和之后关联鼠标和光标的行为想要的适应。1025.17初始鼠标策略1035.18老鼠纠缠器1045.19鼠标分配器104Xi5.20编程交互的各种模型的工作分配比较。横轴表示交互的生命周期，分为五个阶段：描述要集成的元素、描述交互的行为、通过将行为绑定到具体系统元素来激活交互、交互有效的时间段以及交互未绑定或被销毁的时刻。对于每一种交互，每个阶段都是通过编写和执行代码来实现的，或者是通过对容纳交互的接口进行操作来实现的。 1061确认一个由合作者、促进者、导师和朋友组成的扩展网络我感谢鼓励，分享智慧，帮助，批评，以及我下面提到的每个人的关心。这项工作是与三个研究团体合作完成的，这三个研究团体是我三年来的智力家园：巴黎萨克雷大学的非原位研究小组，奥胡斯大学的预测信息技术（PIT）中心，以及临时比较集体，这是一个松散的技术学家国际网络，他们对编程和软件的哲学和政治观点有共同的兴趣。这些小组形成了一个营养丰富的基质，支持我的日常研究活动，阅读，写作，思考，倾听和交谈。每个社区都向我介绍了他们的概念工具，分享了他们的历史和开放的问题，并邀请我使用它们并在它们的基础上进行构建。我每天的工作地点是在这里，这里有许多丰富的博士半决赛和茶歇讨论。我感谢我所有的博士生和实习生，他们保持着互惠的、培养性的工作环境，我希望我能为此做出贡献。奥胡斯大学是我的母校，PIT的成员通过在线对话和在巴黎和奥胡斯之间来回的偶尔访问，一直存在于我的研究生活的外围。我特别感谢Susanne Bødker多次邀请我回到奥胡斯，并在我访问期间借给我一间办公室。与这些已建立的人机交互研究小组相比我们通过2一种表达编程和软件如何与政治价值观相协调的愿望，这些政治价值观与历史上的工业价值观形成鲜明对比，如社会公平和公民参与。 这个愿望 这一点在我们的在线阅读小组和PROGRAMMING>会议的Salondes Re-fusés研讨会上得到了反映，我很高兴参与组织了这次会议。在这个充满可能性的开放空间里，卢克·丘奇、科林·克拉克、安德烈·迪塞萨、乔纳森·爱德华兹、乔尔·雅库布·奥维克、斯蒂芬·凯尔、克莱顿·莱维斯、玛丽安娜·马约尔·拉维斯 、奥尤、托马斯·佩里切克和奥利·夏普帮助我发展了自己的长期研究兴趣，并扩展了我的学科范围。在这些社区中，有几个人是我作为导师和合作者在研究中的持续参与者。米歇尔·博杜安-拉丰是我的论文导师.他是我作品的细心编辑，并帮助我提高作为作家，程序员和演示者的能力。米歇尔也给了我独立的追求我的项目，通过它的曲折。虽然这很少导致直接的结果，但我很感激有机会反复质疑我自己的问题。Clemens Klokmose在我攻读硕士学位期间向我展示了一个奇怪的网络技术黑客，称为Web- strates，这让我走上了这条工作之路，导致了一个独立的研究项目，硕士论文，并申请了博士学位。他是我的第一个研究员榜样，在重要时刻给予了我许多务实的建议和保证。我在读博士的几个月后遇到了安特拉尼格·巴斯曼，他很快就成了我最亲密的合作者。在我们长期的即时通讯聊天中，在他伦敦的家中，他帮助我提出了许多令人惊讶、沮丧和必要的问题。 本论文将如果没有他的影响，你会变得面目全非。在我的博士生同事中，Carla Griggio和Midas Nouwens分享了我对描述和分解软件应用程序的兴趣。他们通过他们的研究和许多令人兴奋的对话向我展示了这可能是什么我很幸运地进行了研究，程序原型，并与Antranig Basman，SimonBates ， Ghita Jalal ， Clemens Klok- mose ， Wendy Mackay ，Nolwenn Maudet，Midas Nouwens和An- drew Webb合著论文。我非常感谢参与多个访谈研究的人我帮助执行，谁慷慨地分享他们的时间和鼓舞人心的见解。我要特别感谢Dimitri Brosens，KeithErickson，Adam Huggins，Andrew Simon和iNaturalist团队，3其贡献在本文中介绍。斯蒂芬·康纳利、让-丹尼尔·费凯特、米里亚姆·卢科维奇、尼古拉·马夸特和尤塔·特雷维拉努斯组成了为我辩护的陪审团。回答他们深思熟虑的问题和批评是一种乐趣，我把它们带到了我未来的工作中。温迪麦凯，前）原位主任，作出了（并继续作出）巨大的努力，通过工艺技术的研究，以所有的前）原位。格拉迪斯·巴卡约科、亚历山德拉·梅林和艾曼纽·泰诺是信息研究中心的行政人员，他们帮助我克服了许多官僚主义的障碍，对我糟糕的法语也很耐心。我很高兴能在刘佳丽和米格尔·雷诺姆的硕士论文项目期间指导他们。Raphaël James是人机交互基础课程的优秀讲师之一Randy Trigg的研究给了我很大的启发，他给我发来了他关于可定制系统和参与式设计之间关系的想法。搬到巴黎并在那里生活是一件周期性的事情。我在那里结交了许多很棒的朋友，他们为我的工作提供了一个刺激的生活我在奥赛待了一年半，卡拉·格里乔和热尔曼·莱瓦是我的养父母.安德鲁·韦伯，巴黎社区的英语RPG，和玻璃下巴欣赏协会是我在桌面角色扮演冒险中的合作伙伴。约翰·麦卡勒姆帮助把绝望转化为接受。Jean-Philippe Rivière和Liz Walton让我保持身材。 Léna Delval和Stacy Hsueh带我参加了许多伟大的演出，开启了我在巴黎的文化生活。亚历山大·齐年科（OleksandrZinenko）和纳乔·阿韦利诺（Nacho Avellino）耐心地帮助我解决了大学和国家之间的官僚主义纠葛。François Maes和Jeanne Nietsczhke是Danoise基金会的杰出室友。布拉德利·肯尼迪寄给我诗歌和食谱。JingyiLi分享了许多vape商店的好照片。Vanessa Peña Araya是我最喜欢的舞伴我衷心感谢使这项研究成为可能的资金来源。我在整个博士学位期间都得到了欧洲研究理事会（ERC）的资助，该理事会是根据欧盟51介绍我们生活在一个无处不在的计算时代。在发达国家中，拥有、使用和访问具有不同格式、运行多个特定于域的应用（app）的多个数字设备1是司空见惯的。这些技术在日常生活中越来越重要，包括参与政治和经济生活。目前，人们在数字化工具提供的和他们需要的之间经历了各种各样的和持续的不匹配 排序对于大多数用户来说可以很好地工作，但是对于那些经常需要从编辑器外部参考或复制材料的用户来说是麻烦的。应用程序的快捷方式可能会帮助一些用户变得更有效率，但会让同时使用其他应用程序的其他用户感到沮丧，这些应用程序具有类似命令的不同快捷方式。这些类型的不匹配可能是大多数用户的日常挫折，但也可能有效地排除经历残疾的用户。例如，基于鼠标的界面可能对于手部灵活性暂时或永久受损的人是不可用的。除了这种物理和认知上的不匹配，数字化工具也可能与人类的社会和经济需求不匹配。例如，自由职业者在实践中，许多人变得善于整理资源来处理这种不匹配，例如，创造变通办法（Gasser，1986年），调整技术本身或在更有能力的帮助1见，例如，关于欧洲（欧盟统计局，2016年，2018 年）和美国（安德森，2015年;安德森和佩兰，2017年）技术采用的人口统计数据。6同行（Mackay，1990b），游说不同的技术（Bødker 例如，2016a），或创建学习支持系统（克莱门特，1993）。这种交互式软件的当代景观作为一个“设计师知道最好的”模型运行或者让不同的软件按照他们认为合适的方式一起工作。可裁剪系统研究人员研究如何使软件系统更易于适应，即如何设计尽可能容易在使用现场适应的系统，无论是直接用户还是支持开发人员（MacLean等人，1990;Schmidt andBannon，1992）.然而，这一传统的开创性研究主要是研究个人计算早期的办公环境。在这篇论文中，我调查了在当代软件使用和生产实践中用户占用数字化工具的挑战，以及降低成本和增加认可价值的可能性。本论文属于人机交互（HCI）领域，其广泛的目的是了解技术的使用和提出未来的技术。我的研究主题是我们如何重新思考软件的概念模型和原则，以更好地支持直接用户和同行的持续设计。我的研究问题是• 今天的软件生产和使用的基础设施是如何• 如何使用软件的生态观点挑战可定制系统的理论和实践，这在很大程度上是基于一个单一的统一系统，由个人或社区使用？• 如何将交互行为转化为程序员可以逐渐添加、删除、替换和修改的软件单元？• 如何让非编程用户有效地控制这种开放式的交互行为？1.1Thesis Statement今天7这些成本会惩罚那些占用、定制和创建数字化工具的用户。这些甚至导致小型非商业软件开发人员实践自上而下的同化设计，将不同的用户实践推向边缘。虽然用户社区在解决平台限制方面具有弹性和创造性，但他们的解决方案往往脆弱而笨拙。这激发了对多元主义基础设施的研究，从而降低了社区之间的协作成本，这些社区在界面、功能、数据表示等方面做出了不同的选择。我将可延展软件作为一种设计愿景，以多元主义为指导价值，重建可定制系统的目标。可延展软件由从封闭的应用程序世界中解脱出来的界面元素组成，这些元素可以由不同的作者开发，并由最终用户（重新）组合。我通过创建一个基于纠缠器的编程模型来实现可延展的软件，与最先进的编程工具相比，这使得交互不那么脆弱，适应性更强1.2研究方法我在欧洲研究委员会高级资助项目ONE2的背景下开发了我的论文。ONE旨在通过构建一个概念模型来应对当代数字化工具的多样性和多样性，该模型统一了各种各样的交互风格，并创造了更加开放和灵活的交互环境（Beaudouin-Lafon，2017）。概念模型试图将交互式系统定义为管理数字信息的基板和操纵基板的仪器的组合，这两者都可以由用户随意（重新）组合。本论文的工作首先是研究什么样的技术基础设施可以支持基于基板和仪器的接口。最终，这项工作也扩展到社会和经济基础设施，因为我开始理解软件的生产力，例如语言，编辑器，架构和运行时环境与特定的生产关系纠缠在一起，例如软件的包装和销售方式，以及代理和劳动力在设计师和用户之间分配的方式。 然后，我引导我的研究，调查软件适应社会技术，即在组织和技术支持方面。本文遵循了一种典型的人机交互问题化研究模式2http://www.erc.one