Abteilung Dialogsysteme
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Forschungsgruppen und Projekte
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Forschungsgruppe MATHS Mathematik ist eine internationale, universelle Sprache der Kommunikation, die für sehr unterschiedliche Anwendungen eingesetzt werden kann. Obgleich blinde und sehbehinderte Menschen in der Lage sind mit rein text-basierten mathematischen Informationen zu arbeiten, stellen für sie speziell visualisierte, graphische und räumlich verteilte Informationen, wie sie auch in mathematischen Formeln meist anzutreffen sind, vor erhebliche Schwierigkeiten. So ist schon eine einfache Formel für einen blinden Benutzer nur schwer zugänglich, da graphische Elemente, sowie räumliche Aufteilung der Information zur Repräsentation der mathematischen Konstrukte verwendet werden.
Neben einer geeigneten nicht-visuellen Repräsentation von mathematischen Formeln müssen auch Mechanismen entwickelt werden, die es blinden Menschen erst ermöglicht mit Mathematik umzugehen. Es sind daher Ein- und Ausgabemethoden zu entwickeln, die dieser Anwendergruppe einen interaktiven Umgang mit Mathematik ermöglichen.
Das Projekt MATHS (Mathematical Access for Technology and Science for Visually Disabled Users) versucht, den interaktiven Umgang mit Mathematik von blinden und sehbehinderten Schülern und Studenten durch einen interaktiven PC basierten Arbeitsplatz zu verbessern.
Im Rahmen des MATHS Projektes wird die sogenannte MATHS Workstation entwickelt. Diese wird einem blinden oder sehbehinderten Benutzer mathematische Formeln mittels akustischer Ausgabe (Sprache und Töne) und Brailleschrift vermitteln. Die akustische Ausgabe soll einen allgemeinen Überblick über die mathematische Struktur der Formel ausdrücken. Eine genaue Darstellung kann durch Sprache und Brailleausgabe gewonnen werden. Die Eingabe von Texten und mathematischen Ausdrücken erfolgt mittels der Tastatur, Sprache und Braille.
Nachdem in der ersten Projektphase eine detaillierte Untersuchung der Benutzeranfordungen durch irische und belgische Projektpartner abgeschlossen werden konnte, wurde eine Aufgabenanalyse nach der Wizard of Oz Methode mit Schülern durchgeführt. Die Auswertung der Analyse ergab eine Erweiterung der Anforderungen an das Design der Benutzungsoberfläche. Neben der Eingabe von mathematischer Blindenschrift oder der Eingabe per gesprochener natürlicher Sprache sind auch Eingabemöglichkeiten zur elementaren Umformung der Gleichungen notwendig (z.B. Bewegen eines Terms auf die andere Gleichungsseite).
Der eigentliche Editor zum Lesen, Erstellen und Verändern mathematischer Dokumente ist ein auf MS Windows basierender SGML Editor mit WYSIWYG Darstellung. Die interne Repräsentation basiert auf der EUROMATH DTD und weicht damit z.B. von der für HTML 3.0 ursprünglich vorgeschlagenen DTD stark ab. Die syntaktischen Strukturen der EUROMATH DTD können auch nach LaTeX konvertiert worden. Der SGML Editor wurde mit einer DDE Schnittstelle versehen, so daß die interne SGML-basierte Repräsentation für Brailledarstellung oder akustische Ausgaben verwendet werden kann.
Mathematiktexte und -formeln werden automatisch vorgelesen und die korrekte Prosodie berücksichtigt (derzeit für Englisch und Flämisch). Um einen Überblick über den Aufbau einer möglicherweise komplexen Formel zu erhalten, wurde ein Übersichtsmodus entwickelt (audio glance) der den einzelnen Termarten MIDI Musikinstrumente zuordnet. Damit kann eine Verkürzung um ca. 60% Prozent im Vergleich zur verbalen Ausgabe erreicht werden.
Neben der akustischen Ausgabe wird auch Brailleausgabe unterstützt. Sowohl die Ausgabe für flämische Mathematikschrift als auch für die Stuttgarter Mathematikschrift ist bereits realisiert worden. Die interaktiven Möglichkeiten sind dabei besser als mit akustischer Ausgabe, da Zeigehandlungen auf modernen Brailleanzeigen möglich sind und somit die Direktheit der Interaktion erhöht wird.
Die Implementierung der MATHS Workstation ist Ende 1995 nahezu abgeschlossen und wird dann von einer Evaluierungsphase mit Schülern gefolgt.
Das Projekt wird im Rahmen des europäischen Forschungsprogramms TIDE (Technology Initiative for Disabled and Elderly Persons) gefördert.
F.H.Papenmeier GmbH & Co. KG
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(GUIB)