While previous research suggested physical computing tools for simplifying the complexity of involved tasks (software, hardware) or for providing functionalities of showing inner states of a live circuit for experts, there is no tool for assisting a various range of users in the corresponding continuous prototyping iteration situation. The complex problems makers face result from a variety of goals, different areas or levels of expertise, and various steps of prototyping processes. Therefore, to close the gap between the idea and prototype, it is required to assist makers in the situation of physical computing prototyping.In this dissertation, we present novel systems and interaction design guidelines for in situ assistance in physical computing, that enable users of various knowledge levels to prototype ideas. According to the prototyping process, we interview makers’ difficulties in an exploring, prototyping, and testing/debugging point of view in the formative studies. Each system we propose in this dissertation solve the issues derived from the formative study; 1) two augmented breadboards let users explore circuit design by providing virtual components which are easily changeable of type and value and are physically reflected in a live circuit, and allow users to implement and inspect physical circuits with directly depicted locations and connections and 2) a conversational system for test-driven physical computing that assists in the prototyping context. Eventually, through the empirical evaluation studies of these systems, we elicit interaction design guidelines of in situ assistance, which enable various levels of users in the overall prototyping process to accomplish prototyping goals.
피지컬 컴퓨팅 프로토타이핑은 다양한 분야의 지식을 요구하는 다중 작업을 포함하는데, 이는 복잡한 문제들을 야기한다. 예를 들어, 메이커들은 자신의 아이디어를 실체화하기 위해 전체적인 조형 디자인과 인터랙션 방법 및 사용할 하드웨어 부품을 탐색하고 이를 구현하는 과정에서 여러 문제와 마주하는데, 많은 경우 이러한 문제들은 독립적이기보다는 연결되어 있기 때문에 해결하기 어렵다. 이전 연구에서는 소프트웨어 개발 및 하드웨어 조립 등 피지컬 컴퓨팅 프로토타이핑에 필요한 여러 작업의 복잡성을 단순화하거나, 회로의 내부 상태를 실시간으로 보여주는 기능을 제공하는 도구를 통해 메이커들의 어려움을 해결하고자 하였다. 그러나 이들 연구에서 제안한 피지컬 컴퓨팅 도구들은 사용자가 구현 가능한 기능이 제한적이거나 전문가가 아닌 메이커가 사용하기에 여전히 복잡하다. 무엇보다, 메이커가 해결하기 어려운 문제는 다양한 목표, 다른 수준의 전문 지식, 여러 단계의 프로토타이핑 프로세스로 인해 발생하므로 아이디어를 구체화하고 실제 프로토타입으로 제작할 수 있도록 돕기 위해서는 피지컬 컴퓨팅 프로토타이핑 상황에 기반한 지원이 필요하지만, 시간이 지남에 따라 변하는 사용자의 전문성에 맞추어 여러 단계의 피지컬 컴퓨팅 프로토타이핑 과정을 연속적으로 지원하는 시스템에 초점을 맞춘 연구는 없었다.따라서 본 논문에서는 전문성의 수준에 따라 선택적으로 사용할 수 있는 기능을 제공하고 여러 단계의 프로토타이핑 과정에서 연속적인 지원이 가능한 피지컬 컴퓨팅 상황 기반 지원 시스템을 제안한다. 그리고 이로부터 도출된 상황 기반 인터랙션 디자인 가이드라인을 제시한다.우리는 조형 연구에서 프로토타이핑 프로세스 과정의 탐색, 구현 및 테스트 단계에서 메이커가 겪는 어려움을 인터뷰하고 결과를 분석하여, 이로부터 도출된 문제를 해결하기 위해 다음과 같은 세 가지의 피지컬 컴퓨팅 프로토타이핑 시스템을 제안한다. 첫 번째는 하드웨어 컴포넌트의 유형과 값을 소프트웨어 인터페이스에서 변경하면 실시간으로 결과를 회로에 물리적으로 반영하는 증강현실 시스템으로, 하드웨어 컴포넌트의 탐색과 구현을 돕는다. 두 번째는 하드웨어 컴포넌트의 위치 및 연결 정보를 브레드보드 위에 직접적으로 보여주는 증강된 브레드보드 시스템으로, 회로의 탐색과 구현 과정을 지원한다. 세 번째는 피지컬 컴퓨팅을 위한 대화 시스템으로, 사용자는 하드웨어를 제어하기 위한 소프트웨어를 구현하는 대신, 대화를 통해 피지컬 컴퓨팅 프로토타이핑을 할 수 있다. 또한, 이 시스템은 대화로부터 도출된 프로토타이핑 맥락을 기반으로 하드웨어 테스트 및 디버깅에 도움을 줄 수 있다. 이렇게 제안된 각 시스템의 경험적 평가 연구 및 상황 기반 지원 기능을 분석하여, 여러 단계의 프로세스에서 연속적으로 다양한 전문성을 가진 사용자를 지원하기 위한 상황 기반 지원 인터랙션 디자인 가이드라인을 도출하였다.
