Dissertation Harald Weinreich

557 Pages·2012·21 MB·German

by  Harald Weinreich

Große verteilte Informationssysteme wie das World Wide Web sind heute für die Kommuni-
kation und den Informationsaustausch sowohl im privaten als auch im professionellen Be-
reich unverzichtbar. Sie werden von Personen mit unterschiedlichsten kulturellen, sozialen
und gesellschaftlichen Hintergründen verwendet, eine gute Benutzbarkeit ist daher ent-
scheidend für ihren Erfolg. Die Digitalisierung trägt wesentlich zum vereinfachten und be-
schleunigten Zugriff auf die Informationen bei, sofern eine sichere Orientierung und
Navigation im System gegeben ist. Diese Arbeit befasst sich mit der Ergonomie verteilter
Informationssysteme, identifiziert die Probleme bei ihrer Nutzung und stellt neue Lösungs-
möglichkeiten für die Reduzierung der Benutzbarkeitsdefizite sowohl auf Ebene der Be-
nutzungsschnittstelle als auch auf technischer Ebene vor.
Ein zentrales Element für die Navigation in verteilten Informationssystemen sind die
assoziativen Verweise zwischen den Objekten, die als Hyperlinks bezeichnet werden. Solche
im Dokument eingebetteten Verknüpfungen stellen Beziehungen zwischen beliebigen Res-
sourcen her und können Aktionen auslösen. Die Idee, inhaltlich verwandte Dokumente in
einem Informationssystem zur direkten Navigation miteinander zu vernetzen, um die Hand-
habbarkeit der stetig wachsenden Informationsbestände zu verbessern, stammt bereits aus
den 1930er Jahren und wurde in den 1970er Jahren unter dem Begriff Hypertext bekannt. Das
Web ist das bisher erfolgreichste verteilte Informationssystem, das dieses Konzept einsetzt.
Hyperlinks sind das wichtigste Navigationselement im Web, ohne sie wäre es in der
heutigen Form undenkbar.
Der Einsatz von Hyperlinks und die Datenverteilung auf viele Systeme brachten jedoch auch
neue Benutzbarkeitsprobleme mit sich, bei denen die Benutzungsschnittstelle von Links eine
zentrale Rolle spielt. Wesentliche Konzepte zur Reduktion der Schwierigkeiten bei der Link-
Navigation sind typisierte Links und Link-Previews, die Anwendern bereits vor der Auswahl
Informationen zum Link und zum Zielobjekt vermitteln. Am Beispiel des Webs wird in
dieser Arbeit gezeigt, dass in verteilten Informationssystemen zahlreiche Details zur Art,
Funktion und zum Ziel eines Links existieren, die für Nutzer unzugänglich bleiben. Die im
Web vorhandenen Link-Informationen werden klassifiziert, und es wird mithilfe von Be-
nutzbarkeitstests und einer Online-Umfrage untersucht, welche von ihnen Anwender als
wichtig für die Navigation ansehen.
Neben der Relevanz von Link-Informationen befasst sich diese Arbeit mit den Heraus-
forderungen bei der Darstellung solcher Informationen. Basierend auf den Forschungsergeb-
nissen früherer Hypertext-Projekte und -Standards sowie aktuellen Untersuchungen zur Be-
nutzbarkeit des Webs werden erstmals die Gestaltungsmöglichkeiten der Benutzungsschnitt-
stelle von Hyperlinks klassifiziert und systematisch neue Konzepte für eine erweiterte Link-
Schnittstelle entworfen und realisiert. Diese Konzepte helfen bei der Identifikation von Link-
Ankern und erlauben die Anzeige wichtiger zusätzlicher Link-Informationen in Webseiten.
Zur Analyse der Stärken und Schwächen werden die neu entwickelten Schnittstellen-
konzepte in Form der zwei Prototypen HyperScout I und HyperScout II vorgestellt und jeweils
mit Benutzerstudien evaluiert. Die Tests liefern neue Erkenntnisse über die Anforderungen
bei der Gestaltung benutzbarer Schnittstellen für Hyperlinks in verteilten Informations-
systemen.
Eine Erweiterung der Benutzungsschnittstelle von Hyperlinks erfordert aufgrund der
offenen und verteilten Architektur des Webs neue Techniken zur Übertragung der zusätzlich
benötigten Daten. Sie sollen gewährleisten, dass Anwendern ergänzende Link-Informationen
ohne Verzögerung dargestellt werden. Dies wird durch ein Konzept erreicht, das auf einer
Erweiterung des HTTP-Protokolls und einem neuen Modul für die Sprache XHTML beruht.
Bei der Konzeption wurde auf Kompatibilität mit aktuellen Web-Standards, eine gute Ska-
lierbarkeit und eine Minimierung der zusätzlich benötigten Bandbreite geachtet.
Sowohl die Realisierung neuer Konzepte zur Erweiterung der Benutzungsschnittstelle als
auch Anpassungen der Protokolle und Sprachen des Webs bringen eine erhebliche tech-
nische Komplexität mit sich. Hierzu trägt bei, dass Server und Browser erweitert werden
müssen und dass, bedingt durch die schnelle technische Evolution, viele untereinander in-
kompatible Schnittstellen bedient werden müssen. Zur Vereinfachung der prototypischen
Realisierung solcher Konzepte wurde ein Framework namens Scone konzipiert und ent-
wickelt, das sich durch Plattformunabhängigkeit und Flexibilität auszeichnet. Es weist eine
komponentenbasierte Architektur auf und bietet eine Plug-in-Schnittstelle zur Integration
und Konfiguration neuer Prototypen. Das Framework beruht auf einem Web-Intermediary
zur Analyse und Modifikation übertragener Daten und einem programmierbaren Web-
Crawler, der regelbasiert zusätzliche relevante Informationen für Anwender zusammen-
stellen kann. Komponenten zur Verarbeitung und Persistierung von Web-Ressourcen sowie
zur Anbindung an Browser und Server vereinfachen die Umsetzung vieler unterschiedlicher
Konzepte zur Erweiterung des Webs. Das Scone-Framework war Grundlage für die proto-
typische Realisierung und Evaluation der in dieser Arbeit entwickelten Konzepte und wurde
bereits in zahlreichen weiteren internationalen Forschungsprojekten eingesetzt.
Die vorliegende Arbeit hat sehr von der Kooperation mit meinen Kollegen an der Universität
Hamburg profitiert. Hervorheben möchte ich die exzellente Zusammenarbeit mit Hartmut
Obendorf und Matthias Mayer. Mein Dank gilt in erster Linie meinem Doktorvater, Herrn
Prof. Dr. Winfried Lamersdorf, der mir die Freiheit gab, ein Thema meiner Wahl zu be-
arbeiten und mich und diese Arbeit mit wertvollem Rat, viel Umsicht und Geduld unter-
stützt hat. Ebenfalls bin ich Herrn Prof. Horst Oberquelle für seine Motivierung und An-
regungen zu vielen meiner Projekte und Veröffentlichungen sehr verpflichtet.
Besonderen Dank schulde ich meiner Lebensgefährtin Verena Franzen, meiner Familie und
meinem Onkel Reinhardt Weinreich, ohne deren Beistand und Unterstützung diese Arbeit in
der ausführlichen Form nicht möglich gewesen wäre. Vielen meiner Freunde und Bekannten
bin ich für ihre Mitwirkung bei Umfragen und Studien im Rahmen dieser Arbeit sehr ver-
bunden. Abschließend möchte ich allen Beteiligten meinen herzlichen Dank für ihre Geduld
und ihr Vertrauen ausdrücken.

1 Einleitung und Motivation .........................................................................................................1
1.1 Forschungsproblem und Zielsetzung ....................................................................................1
1.2 Forschungsansatz und Vorgehen ...........................................................................................3
1.3 Aufbau der Arbeit .....................................................................................................................5
2 Theoretische Grundlagen verteilter Hypertext-Informationssysteme ..............................9
2.1 Information, Assoziation, Hypertext ......................................................................................9
2.1.1 Der Informationsbegriff ...................................................................................................9
2.1.2 Assoziatives Denken ......................................................................................................11
2.1.3 Informationssysteme ......................................................................................................12
2.1.4 Hypertext .........................................................................................................................14
2.1.5 Anwendungsfelder von Hypertext ..............................................................................17
2.2 Hypertext-Informationssysteme: Paradigmen und Begriffe ............................................19
2.2.1 Das assoziative Hypertext-Paradigma: Knoten und Links .......................................21
2.2.2 Die Konzepte offener, verteilter Hypertext-Informationssysteme ..........................25
2.2.2.1 Verteilter Hypertext ............................................................................................... 26
2.2.2.2 Offener Hypertext .................................................................................................. 27
2.2.3 Vom offenen, verteilten Hypertext zum World Wide Web ......................................30
2.2.4 Spezifische Potenziale und Herausforderungen des Webs ......................................31
2.2.5 Resümee der Neuerungen des Webs ...........................................................................37
3 Zur Benutzbarkeit von verteilten Informationssystemen und Hypertext ......................39
3.1 Benutzbarkeit von Navigationswerkzeugen in verteilten Informationssystemen ........40
3.1.1 Die Suchfunktion ............................................................................................................41
3.1.2 Hierarchische Navigation ..............................................................................................43
3.1.3 Der Index ..........................................................................................................................45
3.1.4 Übersichtskarten .............................................................................................................46
3.1.5 Die „Guided Tour“ .........................................................................................................46
3.1.6 Filtermechanismen, Empfehlungssysteme und soziale Navigation ........................47
3.1.7 Navigationswerkzeuge zum Wiederfinden von Objekten .......................................48
3.1.8 Die Bedeutung von Hyperlinks in verteilten Informationssystemen .....................50
3.2 Grundlegende Benutzbarkeitsprobleme von Hypertext ...................................................51
3.2.1 Orientierung und Navigation im Hyperspace ...........................................................51
3.2.2 Cognitive Overhead ....................................................................................................... 52
3.3 Besondere Herausforderungen verteilter Hypertext-Informationssysteme .................. 54
3.3.1 Performanz ...................................................................................................................... 54
3.3.2 Information Overload .................................................................................................... 61
3.3.3 Qualität und Vertrauen ................................................................................................. 63
3.3.4 Konsistenz ....................................................................................................................... 68
3.4 Die Rolle von Links für die Benutzbarkeit verteilter Hypertext-Systeme ..................... 71
4 Typisierung als Grundlage benutzbarer Hyperlinks ......................................................... 75
4.1 Konzepte zur Verbesserung der Benutzbarkeit von Links .............................................. 75
4.1.1 Link-Previews ................................................................................................................. 76
4.1.2 Typisierte Links .............................................................................................................. 77
4.2 Grundlagen und Eigenschaften typisierter Links .............................................................. 79
4.2.1 Konzepte zur expliziten Typisierung von Links ....................................................... 80
4.2.2 Frei typisierte Links ....................................................................................................... 80
4.2.3 Streng typisierte Links ................................................................................................... 82
4.2.4 Semi-streng typisierte Links mit adaptivem Typschema ......................................... 85
4.3 Grenzen der Typisierung von Hyperlinks .......................................................................... 85
4.4 Link-Techniken und typisierte Links im World Wide Web ............................................. 88
4.4.1 Technische Grundlagen assoziativer Links im Web ................................................. 88
4.4.2 Methoden zur Typisierung assoziativer Links in HTML ......................................... 89
4.4.3 Informationen zum Zielobjekt des Links .................................................................... 91
4.4.4 Link-spezifische Darstellung von Link-Markern mit CSS........................................ 92
4.4.5 Definition des Verhaltens von Links im Web ............................................................ 94
4.4.6 Programmatische Links im Web .................................................................................. 94
4.4.7 Strukturelle Links im Web ............................................................................................ 95
4.4.8 „Transklusionen“: Verknüpfungen zum Einbinden von Objekten ........................ 97
4.4.9 Zusammenfassung der Defizite der Link-Typisierung im Web .............................. 97
4.5 Eine Klassifikation impliziter Link-Informationen im Web ............................................. 98
4.5.1 Kategorien impliziter Link-Typen im Web ................................................................ 99
4.5.1.1 Der semantische Link-Typ .................................................................................. 100
4.5.1.2 Die Verteilungscharakteristik des Links ........................................................... 103
4.5.1.3 Die Link-Aktion .................................................................................................... 104
4.5.2 Kategorien inhaltlicher Informationen zu Ressourcen im Web ............................ 106
4.5.2.1 Der Titel des Dokuments .................................................................................... 106
4.5.2.2 Autor und Anbieter ............................................................................................. 107
4.5.2.3 Datum der Erstellung und Aktualisierung ...................................................... 107
4.5.2.4 Zusammenfassung des Inhalts ........................................................................... 108
4.5.2.5 Sprache des Dokuments ...................................................................................... 109
4.5.2.6 Weitere standardisierte Meta-Informationen in Webseiten ........................... 110
4.5.2.7 Eignung inhaltlicher Informationen für Link-Previews im Web .................. 111
4.5.3 Typisierung der Ressourcen im Web .........................................................................111
4.5.3.1 Der technische Typ: das Dateiformat des referenzierten Objekts ................. 111
4.5.3.2 Der Medientyp ..................................................................................................... 113
4.5.3.3 Der topologische Typ des Dokuments .............................................................. 114
4.5.4 Informationen zum Zugriff auf Ressourcen im Web ...............................................116
4.5.4.1 Die Verfügbarkeit der Ressource ....................................................................... 116
4.5.4.2 Die Latenzzeit bei der Navigation ..................................................................... 117
4.5.5 Benutzungsinformationen im Web ............................................................................119
4.5.5.1 Personal History: die persönliche Benutzung des Informationssystems ..... 119
4.5.5.2 Social Navigation: Aktionen und Bewertungen anderer Personen .............. 120
4.5.6 Bedeutung des URI als Element der Benutzungsschnittstelle ................................122
4.6 Zusammenfassung ................................................................................................................123
5 Konzeption einer erweiterten Benutzungsschnittstelle für Hyperlinks .......................125
5.1 Die Benutzungsschnittstelle von Hyperlinks ....................................................................125
5.1.1 Ziele bei der Gestaltung von Link-Markern für eingebettete, assoziative Links .126
5.1.2 Anforderungen an die Link-Schnittstelle in offenen, verteilten Hypertext-
Informationssystemen ..................................................................................................127
5.1.3 Der gegenwärtige „Standard“ für Link-Marker .......................................................129
5.1.4 ISO 9241-151: Norm zur Gestaltung von Schnittstellen im Web ...........................131
5.2 Link Presence: Kategorisierung der Methoden zur Kennzeichnung von Link-Ankern
132
5.2.1 Typografische Kennzeichnung ...................................................................................132
5.2.2 Farbliche Hervorhebungsmethoden ..........................................................................133
5.2.3 Link-Symbole und Icons ..............................................................................................134
5.2.4 Hervorhebung durch Umrahmung ............................................................................135
5.2.5 Overlays .........................................................................................................................136
5.2.6 Laterale Link-Marker ....................................................................................................137
5.2.7 Unsichtbare Link-Anker ..............................................................................................138
5.2.8 Links-on-Demand ........................................................................................................ 139
5.2.9 Link-Marker für Grafiken ........................................................................................... 140
5.2.10 Multimediale Link-Marker ......................................................................................... 141
5.2.11 Zusammenfassung ....................................................................................................... 142
5.3 Link-Destination: Darstellungstechniken für erweiterte Informationen zum Link-Ziel
142
5.3.1 Ergänzender Link-Text ................................................................................................ 143
5.3.2 Link-Hinweise durch Symbole und Icons ................................................................ 145
5.3.3 Farbig codierte Link-Marker ....................................................................................... 147
5.3.4 Link-Hinweise in Übersichtskarten ........................................................................... 148
5.3.5 Der reservierte Anzeigebereich .................................................................................. 150
5.3.6 Der adaptive Mauszeiger ............................................................................................ 151
5.3.7 Tooltips .......................................................................................................................... 152
5.3.8 Weitere Techniken........................................................................................................ 154
5.3.9 Zusammenfassung ....................................................................................................... 155
5.4 Verwandte Forschungsprojekte zur Erweiterung der Link-Schnittstelle im Web ...... 157
5.5 Konzeption einer erweiterten Hyperlink-Schnittstelle: HyperScout I .......................... 162
5.5.1 Anforderungen für Link-Previews im Web ............................................................. 163
5.5.2 Gestaltung strukturierter Tooltips für Link-Previews ............................................ 164
5.5.3 Architektur und Funktionsweise von HyperScout I ............................................... 166
5.5.4 Klassifikation der in den Tooltips dargestellten Inhalte ......................................... 169
5.5.4.1 Der semantische Link-Typ .................................................................................. 169
5.5.4.2 Die Verteilungscharakteristik des Links ........................................................... 170
5.5.4.3 Die Link-Aktion .................................................................................................... 172
5.5.4.4 Informationen zum Inhalt des Link-Ziels ......................................................... 174
5.5.4.5 Der technische Typ des Zielobjektes ................................................................. 175
5.5.4.6 Der Medientyp des Link-Ziels ............................................................................ 177
5.5.4.7 Der topologische Typ des Zielobjektes ............................................................. 177
5.5.4.8 Die Verfügbarkeit des Ziel-Objektes ................................................................. 178
5.5.4.9 Die Latenzzeit bei der Navigation ..................................................................... 179
5.5.4.10 Informationen zur Benutzung ............................................................................ 180
5.5.4.11 Der URI des Link-Ziels ........................................................................................ 180
6 Evaluation und Optimierung der erweiterten Hyperlink-Benutzungsschnittstelle .. 181
6.1 Empirische Evaluation von HyperScout I ........................................................................ 181