國立臺東大學資訊管理學系 碩士論文

國立臺東大學資訊管理學系 碩士論文

Department of Information Science and Management Systems

National Taitung University Master Thesis

對話代理人需求塑模方法於跨理論模式電腦疲 勞防護之研究

A Study of Transtheoretical Mode based Computer Fatigue Prevention using Dialogue Agent

Requirements Modeling Methodology

卓人杰 Jen-Chieh Cho

指導教授：謝明哲 博士 Advisor: Ming-Che Hsieh, Ph.D.

中華民國 100 年 7 月

July, 2011

誌謝辭

兩年的碩士生涯，轉眼間就過去了，過程中有辛苦有歡樂。許多事情就這麼 忽然的發生又忽然的結束，滿滿的回憶就如在演連續劇資管人生一樣精采，兩年 來，努力的想要離開這裡，現在終於畢業了，卻又滿滿的不捨，五味雜陳的情緒 在撰寫謝辭的這一刻，全部湧上心頭，感謝兩年來大家對我的支持與鼓勵，要說 的、要感謝的太多了，僅能以拙劣的文筆聊表感激之情。

首先要感謝我的父母，總是無怨無悔的支持我，感謝弟弟的鼓勵與幫忙，讓 我無後顧之憂的完成我的碩士學業。接著要感謝我的指導教授謝明哲教授 在學 術研究上給予細心的指導，從研究方向的確定、研討會發表、投影片製作的細節 到最終完成論文的撰寫等，皆不遺餘力的指導我。此外，在為人處事上，灌輸我 正確的價值觀與樂活的生活態度，讓我在面對壓力及困難時能處之泰然。還要感 謝口試委員吳仁和教授與陳宜檉教授以及審查委員辛信興教授，在百忙之中抽空 給予論文詳細的指導，提供了許多寶貴的建議，使論文更臻完備，以及感謝國科 會對本研究的支持，令本研究能順利進行。

再來要感謝碩班的學長姊們：紹永、小洪、阿宅、聖熙、龍富、柚子、冠廷

，不管在學業上、日常生活上，都給我很大的幫助。更要感謝研究室共同奮戰的 夥伴們：阿克、雅雯姊、正正、小郭、隊長、謝大哥、鬢角、阿力，感謝你們陪 伴我度過這兩年的碩班生涯。還要感謝學弟妹們摔車、上毅、南華幫、世杰、承 澐，有你們的加入，讓資管人生更加有趣。

摘要

現今是一個電腦作業頻繁的世代，人們常因錯誤的姿勢或過度操作而產生電 腦作業疲勞症候群。為減緩日益嚴重的疲勞損傷問題，許多疲勞防護軟體被發展 出來，主要係藉由提醒使用者採取適當的休息舒展來減緩疲勞發生。實證研究結 果顯示，使用者若能配合防護軟體提示，進行正確的疲勞舒緩活動，將可有效達 到疲勞防護之效果。但使用者若不能信任防護軟體或不願意配合，疲勞防護軟體 將無用武之地。

本研究將 TTM (Transtheoretical Mode)跨理論模式的行為改變階段及各階段 所運用的處置策略，導入電腦疲勞防護過程，並應用 DARM (Dialog Agent Requirements Modeling)對話代理人需求塑模方法，建立具使用者心智模型感知，

以及能夠配合使用者行為改變階段調整電腦疲勞防護處置策略之對話代理人系 統。其中透過開放式問卷蒐集使用者電腦作業具體事件與真實情境資料，以心智 圖、親和圖工具繪製使用者行為階段與行為特徵，使用 FCA(Formal Concept Analysis)正規概念分析法進行概念擷轉，並蒐集與設計各階段處置策略互動模 式，利用 Protégé 知識本體編輯工具進行知識本體建置。依據 DARM，完成需求 模型與社群模型後，透過 Net-PAC 進行代理人介面塑模，最終完成系統原型實 作與可行性評估。

評估結果顯示，DARM 能有效擷取使用者需求，擁有足夠的生產力與足夠 的反應時間，並具有足夠的彈性與擴充性，以符合塑模過程中需求的各種轉變，

能為系統開發團隊提供完整的系統分析文件，減少溝通上的失誤，加快系統開發 的速度。

關鍵詞：電腦疲勞、健康促進、人機互動、使用者介面塑模、正規概念分析、智 慧型資訊系統。

Abstract

Prolonged work in computer has become widespread, many people always apply computer by wrong posture or operation extremes and put themselves at risk for developing computer syndrome. To reduce this problem, a lot of fatigue protection software had been developed. Most of the software use the windows alert and stretch reminderto remind users to take periodic breaks and to perform stretches during work to reduce fatigue and the risk of Repetitive Strain Injury (RSI). Recent researches have shown that fatigue protection software would be effective, but only if users believe and fit themselves in the work pacing suggested by the software.

In this study, we applied the Dialog Agent Requirements Modeling (DARM) methodology to analyze and design a dialog agent for computer fatigue prevention.

The dialogue agent is able to be aware of the user’s mental model and trace the stages of user’s behavior change, so as to give the most appropriate treatment according to the Transtheoretical Model. Following the steps of DARM, we first applied the open-ended questionnaire to collect information on specific events and real situations from the work of the computer, and then used the mind map tool to draw the stages of user behavior and the affinity diagram tool to draw the behavioral characteristics. After that, the formal concept analysis (FCA) tool was applied to convert the user's concept and design the mode of the human-machine interaction. Based on the output of the FCA tool, the ontology was created using Protégé tool. After completion of the requirements and the society modles of the dialog agent, the PAC model was built to support the prototyping desing and the feasibility evaluation.

The research results show that the DARM is able to capture user's requirements effectively. To match up the constant chang of user's requirements, it supports enough productivity, flexiblilty, extendibility, and short responsive time. Further, it is able to provide complete system analysis documentation, and thus reduce the communication gap among the system development team members and speed up the system development cycle.

Keyword：computer fatigue, human-computer interaction, software engineering,

目次

摘要...ii

Abstract ... iii

第一章 緒論...1

1.1 研究背景與動機 ...1

1.2 研究目的 ...2

1.3 論文架構 ...3

第二章 文獻探討...5

2.1 健康自主 ...5

2.2 電腦疲勞 ...6

2.3 跨理論模式 ...7

2.4 心智模型擷取與表達 ... 11

2.5 代理人 ...15

2.6 代理人塑模方法論 ...17

第三章 研究方法...31

3.1 研究流程 ...31

3.2 塑模方法 ...35

3.2.1 資料蒐集與前置處理...37

3.2.2 知識本體建構...39

3.2.3 對話代理人需求塑模...40

3.2.4 原型系統建置...42

第四章 需求塑模與原型系統實現...43

4.1 資料蒐集與前置處理階段 ...43

4.2 知識本體建構階段 ...53

4.3 對話代理人需求塑模階段 ...59

4.3.1 需求模型...59

4.3.2 社群模型...72

4.3.3 對話代理人PAC模型...76

4.4 推論機制與系統實作 ...85

第五章 結果與討論...89

5.1 可行性評估結果 ...89

5.2 討論 ...94

參考文獻...96

附錄...101

圖目錄

圖 1. 1 論文架構說明圖 ...4

圖 2. 1 改變的螺旋模式...8

圖 2. 2 動物的正規情境方格圖範例...12

圖 2. 3 動物的概念點陣圖範例...14

圖 2. 4 概念關聯...14

圖 2. 5 FIPA定義的抽象架構...16

圖 2. 6 代理人生命週期...17

圖 2. 7 Gaia方法論架構圖 ...18

圖 2. 8 MaSE方法論架構圖...19

圖 2. 9 PASSI方法論...20

圖 2. 10 代理人介面需求塑模方法論...21

圖 2. 11 代理人使用案例圖...22

圖 2. 12 代理人識別圖...23

圖 2. 13 角色識別階段循序圖...23

圖 2. 14 工作規範活動圖...24

圖 2. 15 領域知識描述圖...26

圖 2. 16 溝通知識描述圖...27

圖 2. 17 角色描述圖...28

圖 2. 18 PAC Model架構圖...29

圖 2. 19 代理人使用者介面架構圖...29

圖 2. 20 DARM系統開發生命週期...30

圖 2. 21 以使用者認知為基礎的設計構想與系統架構...30

圖 3. 1 研究流程...31

圖 3. 2 塑模方法與流程...36

圖 3. 3 行為階段心智圖...37

圖 3. 4 初步行為階段特徵親和圖...37

圖 3. 5 ConExp FCA工具操作介面...39

圖 3. 6 Protégé知識本體編輯工具操作介面 ...40

圖 3. 7 FIPA-Request-Protocol回應內容 ...41

圖 4. 1 各行為階段心智圖...48

圖 4. 2 使用者行為改變階段特徵親和圖...49

圖 4. 3 介入策略心智圖...50

圖 4. 4 介入策略親和圖...50

圖 4. 5 使用者行屬性親和圖...51

圖 4. 6 電腦作業任務心智圖...52

圖 4. 7 電腦作業任務屬性親和圖...52

圖 4. 8 使用者回饋心智圖...52

圖 4. 9 使用者回饋親和圖...53

圖 4. 10 行為改變階段正規情境方格圖...54

圖 4. 11 行為改變階段概念圖...54

圖 4. 12 電腦作業任務正規情境...55

圖 4. 13 電腦作業任務概念圖...55

圖 4. 14 電腦作業任務屬性關聯...56

圖 4. 15 使用者回饋正規情境...56

圖 4. 16 使用者回饋概念圖...57

圖 4. 17 知識本體...58

圖 4. 18 屬性編輯介面...58

圖 4. 19 概念實例...59

圖 4. 20 領域描述圖...61

圖 4. 21 系統初始化代理人識別圖...62

圖 4. 22 情境感知代理人識別圖...62

圖 4. 23 電腦任務評估代理人識別圖...63

圖 4. 24 行為階段評估代理人識別圖...63

圖 4. 25 電腦疲勞防護代理人識別圖...64

圖 4. 26 系統初始化代理人識別圖...65

圖 4. 27 情境感知代理人識別圖...66

圖 4. 28 電腦任務評估代理人識別圖...67

圖 4. 29 行為改變階段評估代理人識別圖...68

圖 4. 30 電腦疲勞防護代理人識別圖...69

圖 4. 31 對話代理人工作規範圖...70

圖 4. 32 情境感知代理人工作規範圖...71

圖 4. 33 領域知識本體...73

圖 4. 34 溝通知識本體...74

圖 4. 35 角色描述圖...75

圖 4. 36 疲勞防護對話代理人系統介面架構圖...76

圖 4. 37 對話互動介面...77

圖 4. 38 設定介面...78

圖 4. 39 輸入設備使用狀況顯示介面...79

圖 4. 40 服務提醒介面...80

圖 4. 41 疲勞防護互動介面...81

圖 4. 42 系統初始化對話流程...82

圖 4. 43 休息提醒對話流程...83

圖 4. 44 詢問未知任務對話流程...84

圖 4. 45 工作任務評估...87

圖 4. 46 部分疲勞防護服務提供規則...88

表目錄

表 2. 1 代理人識別圖元件說明...22

表 2. 2 工作規範圖元件說明...24

表 2. 3 領域知識描述圖元件說明...26

表 2. 4 溝通知識本體描述元件說明...27

表 2. 5 角色描述圖元件說明...28

表 3. 1 DARM可行性評估PIECES問項 ...33

表 3. 2 DARM可行性評估使用者感想問項...34

表 3. 3 DARM可行性評估可用性問項...34

表 3. 4 訪談問項內容與目的...38

表 4. 1 訪談問項補充後內容...44

表 4. 2 訪談對象資料...45

表 4. 3 行為改變階段評估問項...46

表 4. 4 訪談結果彙整...46

表 4. 5 對話互動介面詞彙...78

表 4. 6 設定介面詞彙...79

表 4. 7 輸入設備使用狀況顯示介面詞彙...80

表 4. 8 服務提醒介面詞彙...80

表 4. 9 疲勞防護互動介面詞彙...81

表 4. 10 解答表...82

表 4. 11 dialog-sol-1 對話樣板 ...84

表 4. 12 知識本體與規則式推論對應...86

表 5. 1 結構式問項評估結果整理...89

表 5. 2 非結構式問項評估結果整理...91

第一章 緒論

1.1 研究背景與動機

由於資通訊科技的快速發展，功能與服務日趨強大，帶給人們工作上、生活 上無比的便利，甚至還包含了大部分人的休閒娛樂，導致工作在電腦前，娛樂也 在電腦前，生活模式轉變為長時間坐在電腦前，不僅容易因長時間的操作而出現 不正確的姿勢或忽略了身體疲勞的警訊，也容易導致疲勞累積超越身體所能恢復 的極限，造成肌肉、骨骼與神經系統的不適，也就是所謂的電腦作業症候群。許 多研究顯示人們普遍無法自行有效的控制使用電腦的時間、維持正確的姿勢，甚 至不認為這些習慣會影響他們的健康(Mitchell et al., 2005)。

另外，Intille (2006)則指出在人與電腦互動的領域中，一味強化電腦自動化 能力並不是一個良好的人機互動模式，常造成人們對系統的過度依賴，而失去了 自主概念，溫肇東(2011)也認為所謂真正的人性科技，其中人性不應該是變少 的，甚至使人變笨的，而是要能精緻地理解使用者的需求，利用這些人性科技產 品有效的增進人與人間的關係，更進一步增進人與自然生態的關係；科技介入生 活應該是讓使用者更加的「聰明」，而不是讓環境自己變的聰明，違反以人為本 的設計概念。謝明哲(2011)亦提出「健康導向人代理人互動」，在藉由人代理人 互動來輔助使用者實踐健康飲食、生活、身心探索與個人成長，以促進使用者的 身心健康，例如生機飲食，避免長期電腦作業引起疲勞，適時減壓，練習瑜珈、

禪定等身心調適運動，和培養適可而止的生活態度等。

健康促進的概念已漸漸融入我們生活的各種元素中，這個概念在歐美國家發 展已久，最初是因面臨龐大的醫療壓力加上石油危機的影響，開始探討影響健康 的因素，而促使健康促進活動興起(江東亮與余玉眉，1994)。Pender (1987)在他 的健康促進模式中提到，健康促進是一種自我實現導向的行為，引導個人維持或 增進健康，是一種積極主動的正向態度，李蘭與陳富莉(1998)指出許多學者以「改 變個人行為方式及生活環境」為健康促進的介入策略，主要的目標不是健康品質

提升，而是生活型態改變因而促使健康品質的提升。在台灣而言，江東亮與余玉 眉(1994)指出台灣地區主要疾病非傳染性疾病，例如惡性腫瘤、心血管疾病等，

而醫療對非傳染性疾病效用有限，若要提昇健康的生活品質必須靠個人對自我健 康的掌握。

此外，隨著健康自主觀念的興起，在行為改變、習慣戒除皆有良好預測及應 變能力的跨理論模式(葉美玉等，2009；Rodgers 等， 2005；劉美媛等，2005)，

近年來被廣泛且成功地應用在健康照護、健康促進等研究，如各型糖尿病患飲食 控制、肥胖症飲食控制、增進蔬果、運動習慣的養成等(黃秋玲等，2007；張迪 真等，2010；魏米秀等，2009；李碧霞等；2009；張春美等，2009；張桂真，2008；

張志成，2007)。

疲勞的影響與健康有著密不可分的關連，人們對待自身疲勞的態度就如同他 們對待自身健康的縮影。現有的疲勞防護軟體，是利用短暫的休息輔助使用者達 到疲勞舒緩，同時也維持工作效能，雖能有效減緩疲勞，但沒有融入健康自主概 念，仍是一個缺乏人性因素的設計，並不能真正地解決使用者健康問題。而如何 設計能夠幫助使用者建構健康導向態度的疲勞防護系統，在改善使用者電腦作業 疲勞的同時，為使用者塑造正確的健康心智模型，將是未來研究的重點。本研究 將針對疲勞防護人機互動模式，導入跨理論模式與心智模型感知，並以對話代理 人需求塑模(Dialog Agent Requirements Modeling, DARM)方法予以實現，預期能 使疲勞防護軟體更貼近使用者，並能改善使用者的使用習慣。

1.2 研究目的

一個系統的成功關鍵在於能否為使用者提供良好的使用體驗，好的使用體驗 仰賴於好的人機互動模式，其中必須要了解與確定要解決的問題，並能站在使用 者的角度，以具有同理心的方式提供人性化的互動，而這最重要的就是感知使用 者的心智模型，以提供適切的服務。近年來智慧型代理人使用者介面及口語對話 技術的發展已漸成熟，不少研究指出利用智慧型代理人可讓人機互動變的更有彈

性，提供更適切有效的服務(Wooldridge, 2000)。

在電腦疲勞防護系統方面，如何建構健康導向的電腦疲勞防護機制，利用良 好的互動模式來導正使用者錯誤的認知，並降低使用者對系統的過度依賴，進而 形成健康的行為模式，將是一個具有相當挑戰性的研究領域。本研究嘗試將跨理 論模式所提出的五個行為改變階段：無意圖期、意圖期、準備期、行動期和維持 期，以及十種行為改變策略，導入電腦疲勞防護過程，並以 DARM 對話代理人 需求塑模方法論(Hsieh et al., 2008)為基礎，延續洪維昇(2009)對 DARM 所提出的 應用於對話代理人需求塑模與實作以及林聖熙(2010)加入的對話代理人辭彙知 識本體分類方法，建立具使用者心智模型感知，以及能夠配合使用者行為改變階 段調整處置策略之口語對話代理人系統，期望能達成三點成果如下：

一、 實作 DARM 方法論建構建康導向疲勞防護代理人系統模型。

二、 建構基於跨理論模式之疲勞防護人代理人互動模式。

三、 透過專家問卷方式進行可行性評估(Feasibility evaluate)，並提出未來的研究 方向。

1.3 論文架構

本論文分為六個章節，如圖 1.1 所示，第一章為緒論，說明研究的背景動機 與目的，詳細說明問題層面及解決方法，並簡述論文架構與研究範圍，第二章主 要以電腦疲勞防護、跨理論模式、心智模型與代理人相關技術等主題探討相關背 景知識與相關領域研究，第三章為跨理論模式導入電腦疲勞防護，設計基於跨理 論模式的疲勞防護互動模式，建構跨理論模式的階段評估與處置策略，第四章為 健康導向疲勞防護代理人系統實作，依據第三章所述之跨理論模式導入電腦疲勞 防護方法，遵循對話代理人塑模方法進行系統實作，第五章為可行性評估與使用 性測試，利用系統實作遭遇的問題點並透過使用者的實際使用，分析系統的可行 性與使用性，第六章結論與未來展望，說明本研究的具體成果、貢獻、限制與提 出未來研究參考依據。

圖 1. 1 論文架構說明圖

第二章 文獻探討

2.1 健康自主

自我管理最早提出的是於Orem’s (1971)的自我照顧理論(Schilling, Grey &

Knafl, 2002)，Saucier在1984年將自我照顧定義為：個人執行某些活動，其活動 是針對自己疾病的管理，為的是健康的延續或促進。然而，隨著時代的改變，自 我管理漸漸取代自我照護一詞，而定義上也有修正，自我管理是一種主動的、日 常的、彈性的過程，病患及其雙親在執行與疾病相關的行為中能分享責任和做決 定，以控制疾病及健康(Schilling et al., 2002)。

「自主」字面上表示代表自己做決定，自己有能力決定，Alderson, Gow 與 Moreland（1999）指出：自主管理是由成人訓練、個人化的治療及個案管理組成 的內在群組訓練教育。訓練的重點是受教育者能學習到教導者授予的權利與責任 技巧，且能夠加以運用（Fries, Carey & McShane, 1997），Dickey 與 Deatrick

（2000）指出，在健康議題中，自主是一種作決策的技能，其發展成自我照護動 力的一部份。自我照護是指在疾病症狀的預防上，自己控制自身的行為，在健康 行為的規範之下，注重個人的表現，林佩璇(2006)綜合各學者對自主管理的定義 歸納整理重新定義：自主管理是一種措施，主要是為了介入個人的生活中，引導 其生活習慣與健康信念的改善及養成，管理的技巧需要配合個人的生活習慣，以 瞭解個人的需求並給予適時的正向回饋，協助個人能獨自獲得所需資訊及自我指 引的能力，並能將之應用在日常生活中，使生活更健康。

台南市立醫院營養師張麗娟(2008)指出近年來國人生活富裕，少運動多坐式 的生活習慣，飲食不均衡，等生活型態改變，國人代謝症候群盛行率隨年齡上升 而有增加趨勢。代謝症候群是健康的警訊，與腦血管疾病、心臟病、糖尿病、腎 病變、高血壓等疾病有密切的關連性，建立良好的生活習慣才能遠離疾病。陳建

仁(2011)指出過去社區健康的工作都倚賴各地區的衛生所，但衛生所的社區健康 服務也僅僅是健康宣導、知識的提供，是單向的知識傳遞，而無法得知民眾的健 康資訊和行為，無法確實的將健康行為落實到每個人身上，礙於經費及人力，也 無法有效的推動社區健康工作，換句話說，民眾的健康其實是掌握在自己的手 裡，養成良好的健康習慣、減少非必要的醫院進出、正確用藥等健康行為與健康 自主的落實才是維持健康的根本。Bandura (2005)也指出自主管理是種良藥，若 能將良好的習慣提煉成藥丸，將是科學領域上一個重要的里程碑。

由以上多位學者的論述，可以綜括出健康自主賦予人能自我管理個人的健康 信念與正確生活習慣，並給予其判斷與執行的決策能力，使之能自我控制健康的 品質，以達到健康促進之目的，健康自主不僅僅是一種時代趨勢，將來必定會是 每個人都要具備的一種技能。

2.2 電腦疲勞

根據行政院國家資訊通信發展推動小組(2009)統計在臺灣截至 2009 年 12 月 為止，平均每百人擁有個人電腦數為 53.93 台，平均上網普及率 69.9%；在家庭 方面，家庭電腦普及率達 85.7%，家庭連網普及率達 78.7%；在企業方面，企業 連網普及率達 88.9%。電腦與網路已成為臺灣現代人不可或缺的必需品，然而長 時使用卻會造成許多負面的健康影響。

許多學者指出高度重複性的電腦作業行為將對肌肉骨骼造成傷害，我國行政 院勞工委員會勞工安全衛生研究所(1999)也針對電腦作業作深入的調查研究並 出版《電腦工作站安全衛生指引》，其中指出電腦作業中對健康相關的影響大致 分為五項：1.視覺機能的影響；2.局部肌肉骨骼系統的影響；3.輻射線問題；4.

工作壓力與精神神經系統的影響；5.其他，如皮膚症狀，其中第一、二與四項分 別指出視覺疲勞、肌肉疲勞與精神壓力的影響，可能造成疲勞的累積，工作績效 下降，長久下來更可能對視力、筋骨造成影響，進而積勞成疾，在視覺機能影響 方面，與螢幕品質、文件架位置、環境光線、及個人因素相關，局部肌肉骨骼系 統方面，由於電腦作業是局部性且高度重複性的靜態作業型態，動作集中在滑鼠

與鍵盤的操作，任何靜態姿勢為持久了都會產生疲勞，長期下來除肌肉酸痛、麻 木等症狀外，還可能會引起關節炎、腱帶發炎、腕道症候群等。在壓力與精神系 統方面，可能因各種壓力或過於專心導致效率低落、自身情緒難以控制與忘卻時 間等影響。

在骨骼與肌肉損傷方面，Taylor (2002)指出，在英國職業醫學的鍵盤使用者 調查中，55%的受試者曾出現上肢不適，14%的使用者需要尋求醫療協助，在荷 蘭政府一個針對書記與打字員的衛生報告中指出，有 38%的投訴是與工作和疾病 相關聯的。Gerr (2002)的研究中，蒐集 3 年內北美 632 個電腦使用者的資料，發 現超過 50%的使用者有上肢肌肉損傷的問題，這些研究皆顯示了電腦作業疲勞情 形普遍。

在視覺疲勞方面，過去有研究指出 VDT (Visual Display Terminals)工作者相 較傳統視覺工作者(閱讀、打字等)有 2.5 倍的眼球運動(行政院勞工委員會勞工安 全衛生研究所，1997)，長時間的使用 VDT 設備可能會導致電腦視覺症候群 (Computer Vision Syndrome, CVS)，電腦視覺症候群指的是操作電腦時常出現的 頭痛、視力模糊、眼睛乾澀、難以聚焦及頸部痠痛等症狀(李正隆，1996)。不管 是視覺、肌肉或精神上的疲勞，皆是因過度勞動所引起，若疲勞不斷累積，超越 身體負荷成為一種不可逆狀態時，也就是「過勞」現象的產生，將可能會轉變為 身體上的病變，或意外的產生，且病態疲勞與正常疲勞之間的轉換是漸進無法察 覺的，因此不可不多加注意(行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所，1997)。

2.3 跨理論模式

跨理論模式是一種行為改變的模式，Prochaska和DiClemente (1983)兩位學者 原先應用跨理論模式於戒菸的行為改變，他們指出行為的改變並不是簡單的二元 結果，而是一連串如螺旋的行為改變循環，如圖2.1所示。跨理論模式包含四個 核心概念：五個改變階段、十個改變策略、決策權衡與自我效能(Prochaska, DiClemente, 1983) ，以下將對四個核心概念分別詳細介紹。五個行為改變階段 呈螺旋模式，在未達到中止期之前會因為各種影響因素使之往前一個階段或往後

一個階段，其中，中止期是指個案已有足夠的自我效能，在受到外界變因的刺激 的時候不會再次改變行為階段(Prochaska & Norcross, 1994)。

圖 2. 1 改變的螺旋模式 (Prochaska, DiClemente & Norcross, 1992)

在五個行為改變階段方面，無意圖期(Precontemplation)的人，他們還未有改 變行為的動機，因為他們還沒有意識到他們的行為是嚴重危害健康的行為，或者 曾經遭遇挫折，因此沒有意圖想要改變；在處於意圖期(Contemplation)的人，他 們已經意識到他們的行為是有偏差的，也知道在改變行為的過程中將會遭遇到某 些困難，而躊躇不前；在準備期(Preparation)的人，他們已經蒐集過或開始準備 要改變行為；而在行動期(Action)的人，他們已經確實的改變生活上的行為，但 行為還未超過六個月，在跨理論模式的定義中，行動期必須是行為改變的程度已 經足以降低某些疾病罹患率時才算進入行動期；維持期(Maintenance)的人，是指 行為改變已經穩定，並超過六個月或更久，且作了許多防止舊行為復發的活動，

且有信心遇到許多誘因也不會再受到影響而改變行為，在行為的五個階段中的變 化並非直線性，甚至可能有任何階段直接跳至無意圖期之可能(Prochaska &

Velicer, 1997)。

跨理論模式中歸納出十個促進行為改變的策略（Marcus, Rossi, Selby, Niaura,

& Abrams, 1992）(呂昌明、王淑芳，2001)，這十個策略協助我們預測及促使個 案到達下一個行為階段：

(1) 意識的覺醒：提升對特定的問題行為的前因後果及改變的知覺；

(2) 情感的喚起：讓對象了解經由行為的改變，可以將問題行為所帶來的影 響降低；

(3) 自我再評價：讓對象自我評價其錯誤的行為，藉此澄清價值；

(4) 環境再評價：讓對象對其錯誤行為對環境的衝擊再評價，例如抽菸對環 境的影響等；

(5) 自我解放：讓對象願意自己選擇去改變，並承諾改變；

(6) 社會解放：社會中健康行為的可用性，即創造一個有利健康之社會環 境；

(7) 反制約：學習一種可以取代不健康行為的健康行為；

(8) 增強管理：當對象採取改變行為時給予獎賞或自行給予獎勵，反之則處 罰；

(9) 刺激控制：增加改變成健康行為的標語提示，移除誘因；

(10) 助人之人際關係：信賴關係的建立、諮商者的提醒及病友會等。

決策權衡這個概念最早是由 Jannis 與 Mann (1977)提出，他們指出人們在決 定是否要採取行為改變時，會先衡量這項改變後的利弊得失；在跨理論模式中，

將這個概念簡化為利益（pros）與代價（cons），或所謂的利益及障礙，評估利益 是否大於障礙，以決定是否做行為上的改變(呂昌明、王淑方， 2001)。

最後一個概念是自我效能，源自 Bandura (1986)的社會認知理論，自我效能 是指自我評估在某種特定環境下，能完成特定行為的能力， Bandura 認為自我 效能是個人對於在某特定環境是否有能力達成某任務的信念，於是 Bandura 將自

我效能定義為：「人們對自己組織並執行必要行動方案以達成特定績效的一種能 力判斷，並非是一種可擁有的技能，而是指個人能夠如何善用所擁有的技能的一 種信念。」(WIKI, 2010)，此概念分為強度(Magnitude)、說服力(Strength)以及延 伸性(Generalizability)三個層面；強度是指一個人的自我效能強度越強就越相信自 己能夠達成較高難度的任務；自我效能的說服力是指能夠被判斷力(Judgment)說 服的程度，自我效能較高的人比較不會被困難的問題阻礙；延伸性是指自我效能 延伸至不同情境的能力，例如說有些人認為某種情況下他能達成某任務，但有些 人認為他任何情況下都能達成某任務，Bandura 更進一步解釋人的自我效能會影 響他們的選擇、針對特定任務下多少努力，以及面對困難時能夠堅持多久(WIKI, 2010)。

後來在醫療保健、個人在自我健康管理上的應用也有許多應用指出自我效能 是一個重要的影響因素。在Bandura (1997)的研究中指出：受測者若有良好的自 我效能，在能量的攝取上較有一致性的能力及機會去消耗選擇食物的總熱量，並 減少負向卡洛里之攝取。Bandura (1978)指出自我效能低落者容易因失敗經驗而 再次降低其自我效能，而自我效能高者則遇到失敗會繼續努力克服它。Rapley 和 Fruin (1999)認為若要能成功的管理慢性病，主要靠的是自己能否執行避免使症狀 加深或發作的任務能力，而自我效能即是自身是否有自覺有這項能力。許多相關 文獻也都證明了自我效能對於慢性病的自我管理行為有一定程度的相關性和預 測力，也就是說當個人知覺自我效能愈強，愈會去執行有關慢性病的管理行為。

而在科技日新月異的今天，許多應用資通訊科技作為行為理論媒介的研究也 指出跨理論模式能與資通訊科技創造更高的效益，Rodgers等人(2005)研究以手機 簡訊針對吸煙族群，利用實驗法將族群分為實驗組及控制組，觀察受測者的行為 特質、菸齡、偏好等資訊對受測者各別給予簡訊建議，研究結果雖然有案例流失 嚴重問題，但也指出手機可以成為行為戒斷策略介入的媒介。

在資通訊科技應用於人類行為改變方面，彭武德(2007)指出資通訊科技在行

為改變的策略介入上，可以利用電腦、網路、手機來做自動化的傳送與回饋，並 需要個別化量身訂做且運用同儕討論、親子角色扮演等互動技巧。在學術研究方 面，長期性的研究要注意樣本流失率問題。應用資訊科技於行為改變、預防中，

要多採用多媒體互動特性來維持與樣本的維續性。國人在輔導工作上偏好以單向 說教方式來提供服務，通常效果不彰，這也表示觀察接受服務者的「知識增加」

不能成為一個唯一關鍵的測量指標，利用重要的週遭人員在服務個案在網路上建 立一個社會文化網路也可提高其方案成功性，大多數的研究認為資通訊科技方案 只能有短期效果，建議增加十二個月的追蹤期來確保顯著效果不會消退。

2.4 心智模型擷取與表達

心智模型(Mental Model)最早是 Kenneth Craik 在 1943 年提出，他認為人們 會將外在的事件轉換為內在的模型，並利用這個模型來進行辨識、推論與作出反 應(Davidson et al., 1999)，簡單來講，心智模型就是使用者對事物的看法和想像，

這通常是不完整的、片段的概念，且會持續不斷的演進，內容也常因不一致，易 形成混淆矛盾，且心智模型通常是未經科學驗證且有個人化差異的 Norman (1983)。Piaget (1920)指出，當人類孩童在三到六個月大時，即發展出一種物體恆 存(object permanence)的概念。當孩童見到一個物體消失或被隱藏，他們認為物 體還是存在的；但在三個月之前的孩童，則當他無法感覺到某件事物的存在，他 便認為這件事是不存在的，在這認知轉變的過程，是漸進且不知不覺的。我們在 對一個新的資訊科技系統，逐步建立「對系統的理解」也是如此，漸進且不知不 覺的(Lauesen, 2005)。當使用者在面對一個新的事件時，會依據過去的心智模型，

依據目前的現況，經過觀察、預測與操作來建構與事件互動的心智模型，其過程 可分為 1.快速發展期；2.逐步改進期；3.熟練期；4.退化期四個階段。在快速發 展階段，使用者會在幾個小時之內就完成基礎的心智模型建構；接著進入逐步改 進期，歷時數週至數個月，這個階段透過不斷的互動去修正心智模型，但基礎模 型已很難徹底改變；熟練期，此時使用者將不再透過心智模型思考推理，只應用

與心智模型對應的映射模型(Mapping Model)進行互動，除非發生特殊事件，否 則不會使用心智模型；最後退化期，會將不夠直觀的互動過程遺忘(Lauesen, 2005)。

一個成功的系統是基於心智模型的，換句話說，若能理解使用者心智模型，

我們就能針對使用者所需要的給予合適的服務。在過去心智模型的相關研究中，

大部分是利用問卷分析，以結構化方法擷取使用者心智模型 (劉熒潔等，2009)。

而在系統發展方面，有學者引用正規概念分析法(Formal Concept Analysis, FCA) 以擷取使用者認知。FCA 是一種資料分析與知識表示方法，近十年來在各領域 皆有廣泛的應用，如：語言學、軟體工程、心理學、人工智慧和資訊探索等(Priss, 2006)。實際方法是先建構一個正規情境(Formal Context)，正規情境通常以{G, M, I}表示之，G 是物件(Object)集合，M 是屬性(Attribute)集合與兩者間的關聯 I 所 構成，舉例來說，若有物件集合{Garfield, Snoopy, Socks, Greyfriar’s Bobby, Harriet }；屬性集合{cartoon, real, tortoise, dog, cat, mammal}，可建構如圖 2.2 所 示之正規情境方格圖，左為物件集合，上為屬性集合，並以╳符號在物件與屬性 雙方有關聯者註記，例如史奴比(Snoopy)是卡通，且是狗，而且是哺乳類，就在 該屬性打╳，其意義代表物件{Snoopy}擁有{cartoon, dog, mammal}屬性 (Priss, 2006)。

圖 2. 2 動物的正規情境方格圖範例 (Priss, 2006)

正規情境擁有屬性的內涵(Intent)與物件的延伸(Extent)兩種概念推導式，屬 性的內涵是指一個物件集合所共同具有的屬性集合，可以數學公式表達為公式

2.1 所示。

} )

, (

| {

:

'

m M g m I for all g A

A

A 為一物件集合且滿足

A

G

A 是指表示一組屬性集合，稱為 A 的內涵；

B

M

B 稱為 B 的延伸，而 '

B 是一群滿足所有 B 中共同屬性的物件集

} )

, (

| { :

'

g G g m I for all m B

B

A B and B A M B G

A

從正規情境中的定義與公式 2.1、2.2 即可推導出所有正規概念(Formal Concept) (戚玉樑，2006)，舉例來說，如圖 2.2 中，將物件子集加菲貓(Garfield) 與 史 奴 比 (Snoopy) 透過公式 1 可找出共同屬性為卡通(Cartoon)與哺乳動物 (mammal)；透過公式 2.2 可找出共同擁有兩屬性者為加菲貓與史奴比，且帶入公 式 2.3 驗證符合後，產生一正規概念{{加菲貓，史奴比},{卡通，哺乳動物}}，概 念的延伸即是{加菲貓，史奴比}，概念的內涵為{卡通，哺乳動物}。

不 同 的 正 規 概 念 透 過 彼 此 延 伸 與 內 涵 ， 可 架 構 出 概 念 點 陣 (Concept Lattices)，或以格線圖(Hasse diagram)呈現。建構概念點陣可協助釐清複雜的概念 及概念間隱含的關聯(規則)，並能輔助資料結構化，淬取出概念層級以發展知識 本體。圖 2.3 是延續動物的正規情境方格圖產出之格線圖，圖中的節點為正規概 念，概念間彼此有繼承關係；以圖 2.3 A、B 兩概念說明，概念 A 為{{Hrriet, Bobby, Socks}，{real}}，概念 B 為{{Bobby, Socks}，{real, mmmal}}，概念 B 小於等於 概念 A 且概念 B 完全包含於概念 A，概念 B 即是概念 A 之子概念，如圖 2.4。

圖 2. 3 動物的概念點陣圖範例 (Priss, 2006)

圖 2. 4 概念關聯 (Priss, 2006)

戚玉梁(2005)提出以正規概念分析法(FCA)收集人對真實世界的認知-以植 物學門的維管束植物為例，發展基於知識本體的資訊系統，在實證研究中顯示，

確實能提供協助領域專家、知識工程人員建構知識庫的參考程序。

另外，本研究將參考戚玉樑(2009)為協助使用者以「認知」來進行資料查詢 所提出的以使用者認知為基礎的知識本體與系統設計架構，與特徵、語意辭彙蒐 集方法，其中運用感性工學方法來建構使用者認知的知識本體。感性工學原先是 應用來將使用者對產品的需求意象等抽象概念轉換為設計元素的方法，其中包含 利用語意空間、特徵空間的收集及二者連結；戚玉樑(2009)等人將感性工學中的

消費者及產品置換為使用者及知識本體，並在設計上作相關調整。在特徵與語意 的收集方面，可利用概念整理方法，例如心智圖、親和圖等，將相似語彙整併為 概念性感性詞彙；語意空間是指消費者對產品的感受，通常收集產品的形容詞 彙，特徵空間則是指產品實際組成元素，接著應用問卷調查法找出群眾對特徵與 語意認知的連結，建構成概念模型以供建置知識庫。

在知識概念的表達方面大多數使用知識本體(Ontology)來描述這些概念或知 識。知識本體一詞源自哲學領域，後來廣泛應用於歸納分析的一門學問(Smith &

Welty, 2001)。知識本體擁有表達出過去難以表達的知識階層、聚合、路徑等邏 輯概念，在資訊科學中常應用來描述術語、詞彙集合、用以保存專家知識、或各 種資訊系統之整合，能破除異質系統間的溝通障礙，或利用接近語意的方式存取 知識。近年來更應用於各種智慧型資訊系統，知識本體將知識實體化成可操作之 資料格式，如專家系統推理、代理人協商、語言轉換、統一術語詞彙、資料倉儲 整合異質系統等(Gruber, 1993)。

2.5 代理人

在這個資訊爆炸的時代，人對電腦軟體服務的要求越來越複雜，傳統的資訊 系統程式已不敷使用，人期望能由電腦程式代替人類做更多更困難的事，例如模 擬專家做專業的預測、評估與決策、模擬人類思考模式、處理非結構化資料、自 主完成任務等。代理人源自人工智慧領域，最新定義為代替使用者完成某特定任 務之整合型系統，後來因人工智慧領域蓬勃發展，因而衍生出多代理人系統 (Multi-Agent System, MAS)、行動代理人系統(Mobile Agent)、代理人導向的程式 設計(Agent-oriented Programming, AOP)等研究。

代理人源自人工智慧領域，最初用以應用於替代人類達成某種任務之整合型 系統。Russell 和 Norvig (2003)兩位學者認為代理人應具有自主性，互動性，適 應性等模組，且應具備認知與行為能力。Wooldridge、Jennings 與 Kinny (2000) 等學者更進一步指出代理人系統應具備(1)反應能力，指代理人要能夠感知外在 環境變化及時給予回應之能力；(2)自發能力，能依據其知識主動進行判斷、推

理、學習；(3)社交能力，代理人能與社群其他代理人進行協商合作。

代理人間的溝通以 FIPA (Foundation of Intelligent Physical Agents)所制定的 代理人溝通語言(Agent Communication Language, ACL)達成。FIPA 是一非營利的 代理人技術標準化組織 (FIPA, 2002; Panti, et al., 2000)，FIPA 制定了在異質平台 代理人通訊的統一標準，在代理人平台定義了四種主要元件，(1)訊息傳遞 (Message Transport) ； (2) 代 理 人 目 錄 (Agent Directory) ； (3) 服 務 目 錄 (Service Directory)；(4)代理人溝通語言(ACL)。代理人溝通語言即是 FIPA 制定一統一規 格的溝通協定，其中包含知識本體(Ontology)、溝通語言(Language)、溝通協定 (Protocol)，如圖 2.5 所示。

圖 2. 5 FIPA 定義的抽象架構 (FIPA, 2002; Panti, et al., 2000)

在 代 理 人 系 統 建 構 方 面 常 使 用 JADE (Java Agent DEvelopment Framework)，JADE 是一個由 Telecom Italia Lab 所發展的 JAVA 代理人開發框架 (Bellifemine, Poggi, & Rimassa, 2007)，JADE 平台遵循 FIPA 標準規範，透過 JADE 平台所提供的 API (Application Program Interface)，我們可以輕易的建構符合 FIPA 協定的代理人程式，提高開發效率。我們可以將 JADE 看作一多代理人系 統的代理人容器，一支代理人程式即是一個代理人物件，JADE 容載器(Container) 是代理人的執行環境，在一個 JADE 代理人平台中只能有一個主容載器，且永遠 在執行狀態，以提供非主容載器執行時能隨時向主容載器登記，且主容載器可同 時容納多支代理人程式。JADE 平台的代理人生命週期遵循 FIPA 所制定的代理 人平台生命週期規格，如圖 2.6 所示。

圖 2. 6 代理人生命週期 (Bellifemine, et al., 2006)

圖 2.6 中，代理人初始化(Initiated)產生一代理人實體，向主容器註冊登記後 就 進 入 活 動 (Active) 的 狀 態 執 行 任 務 ， 並 依 據 服 務 需 求 改 變 其 狀 態 為 暫 停 (Suspended) 、 等 待 (Waiting) 、 喚 醒 (Wake Up) 、 代 理 人 平 台 轉 移 (Transit) (Bellifemine, et al., 2006)。

2.6 代理人塑模方法論

代理人導向的程式設計思維下，有許多代理人系統塑模的方法論被提出，以 提高開發人員建構代理人系統效率及效能，如 Gaia (Wooldridge et al., 2000)、

MaSE (DeLoach et al., 2001) 、PASSI (Chella et al., 2003; Cossentino & Potts, 2002;

Luck et al., 2004)等。

其中 Gaia 塑模方法主要以文字描述代理人角色分類，塑模過程分為分析與 設計兩個階段，如圖 2.7 所示。分析階段以角色模型(Roles Model)與互動模型 (Interaction Model)描述代理人所扮演的角色及其角色之間的互動行為，透過互動

行為的定義來表達出代理人實際目的；在設計階段透過代理人模型(Agent Model) 找出代理人實體與角色型態；以服務模型(Services Model)找出代理人所擁有的功 能；以關係模型(Acquaintance Model)找出代理人間的連結，並檢驗連結是否有錯 誤存在以及必須符合低耦合力原則，在此階段反覆調整代理人設計。由於 Gaia 多利用文字以及表格表達代理人系統模型，因此在未來系統維護上必須付出較高 成本。

圖 2. 7 Gaia 方法論架構圖 (Wooldridge et al., 2000)

MaSE 塑模方法也分為分析與設計兩大階段，首先透過：(1) 擷取目標 (Capturing goals)將使用者需求轉化為系統目標、(2)目標角色轉換(Transforming goals to roles)將系統目標轉化為代理人的角色，並找出角色任務、(3)實行使用案 例(Applying use cases)透過先前產出之角色與其目標任務，透過循序圖描述角色 間互動情形並更進一步確定出角色模型、(4)建立代理人類別(Creating agent classes)部分要進行代理人類別的確認、(5)建立對話(Constructing conversation)部 分描述代理人間對話模式及狀態、(6)組合代理人類別(Assembling agent classes) 部分主要描述代理人內部狀態、(7)系統佈署(System Deployment)階段運用先前找

出的代理人，建構代理人實例。以上七個建構過程來實現代理人系統，如圖 2.8 所示，其方法在各階段接使用其方法論所定義之圖形標記來建構模型，但並非全 部遵循標準圖形標記，因此開發人員必須再經過訓練才能運用此方法論，此外，

MaSE 是一個由上至下的塑模方法，無法在設計階段調整使欲者需求，開發彈性 受限。

圖 2. 8 MaSE 方法論架構圖 (DeLoach et al., 2001)

PASSI (a Process for Agent Societies Specification and Implementation)分為五 個階段，如圖 2.9 所示：(1)代理人需求模型(Agent Requirement Model)：用來建 構代理人系統的需求模型，描述代理人領域、工作範圍的靜態分析，分為領域描 述 (Domain Description) 、 代 理 人 識 別 (Agent Identification) 、 角 色 識 別 (Role

Identification)、任務規範(Task Identification)。(2)代理人社群模型(Agent Society Model)：描述代理人間的交互行為，及社交能力與代理人之間角色關係的動態分 析，分為角色識別(Role Identification)、知識本體描述(Ontology Description)、角 色描述(Role Description)、協定描述(Protocol Description)。(3)代理人實作模型 (Agent Implementation Model)：實作實際的代理人類別、方法架構，可分為代理 人 結 構 定 義 (Agent Structure Definition) 與 代 理 人 行 為 描 述 (Agent Behavior Description)。(4)編碼模型(Code Model)：利用開發工具產生部份程式碼，實際撰 寫並測試代理人程式。(5)部署模型(Deployment Model)：這個階段是將開發完成 的代理人系統實際部署於硬體設備，並且進行實際測試與操作。方法論的五個階 段以統一塑模與言(UML)標準來描述系統模型，以利未來系統維護，並採用循環 式開發，可因應介面設計階段根據使用者需求調整系統原型，遵循「以使用者為 中心」之系統發展概念。

圖 2. 9 PASSI 方法論 (M. Cossentino & Potts, 2001)

雖然以上列舉的三個塑模方法論，皆能獨立建構代理人系統，但無法提供代 理人使用者介面精細的塑模能力，因此 Hsieh (2008，2009)等人以 PASSI 方法論 為基礎，提出對話代理人需求塑模(Dialog Agent Requirements Modeling, DARM) 方法論，如圖 2.10 所示。其中，對話代理人需求模型主要由領域描述、對話代

理人識別、對話角色識別、和工作規範等四個步驟組成，而對話代理人社群模型 則包含對話角色識別、知識本體描述、對話角色描述、和協定描述等四個步驟。

另外，對話代理人 PAC 模型則依據對話代理人需求模型和對話代理人社群模型 產出的文件，分別依識別出來的對話代理人的角色進行 PAC 塑模(謝明哲, 2009)。

圖 2. 10 代理人介面需求塑模方法論 (Hsieh, et al., 2009 ; Hsieh, et al., 2008)

對話代理人需求塑模方面，跟據 PTK (PASSI ToolKit Tutorial)指引(2008)將領 域描述、代理人識別、角色識別與工作規範描述如圖 2.11、圖 2.12、圖 2.13、圖 2.14 所示。在領域描述階段主要運用使用案例圖表示使用者控制目標，該控制目 標根據代理人對話來決定基層代理人，在這個階段能依據使用者建立各不同適應 介面，建立大致架構，如圖 2.11 所示；代理人識別階段是根據領域描述階段提 到的功能及對話來將代理人分組，依照使用案例圖規格畫出代理人的使用案例 圖，每一個代理人以一個套件(package)代表，而對話則以樣板(communication) 表示，如表 2.1 所示，代理人識別圖如圖 2.12 所示；角色識別階段是用來將代理

人識別階段所描述之對話互動做詳細的描述，這個階段以循序圖來描述對話情境 及其順序關係，如圖 2.13 所示。以上階段可完成預定的對話介面流程和對話策 略，並將使用者介面狀態與行為部份，描述在代理人 PAC 模型中；在工作規範 階段以活動圖描述代理人內部行為能力與其他代理人的互動，其中以分割 (patition)劃分外不活動以及內部行為流程，使用活動(action)表示該代理人行為能 力或方法，以實線箭頭(control flow)描述其行為流程或內外部活動之溝通，以控 制(decision)描述流程之判斷，如表 2.2 所示。工作規範圖範例如圖 2.14 所示。

圖 2. 11 代理人使用案例圖

表 2. 1 代理人識別圖元件說明

編號 元件 說明

1.package 依情境以 package 劃分代理人

2.communicate 表示代理人間溝通

圖 2. 12 代理人識別圖

圖 2. 13 角色識別階段循序圖

表 2. 2 工作規範圖元件說明

編號 元件 說明

1.decision 行為關聯之控制

2.action 描述代理人行為能力

3.control flow 描述行為關聯

4.patition 分割代理人內部形為流

程以及外部活動

圖 2. 14 工作規範活動圖

對話代理人社群模型主要功用為描述代理人間的活動行為模式，這個部份有 三個階段，在知識本體描述階段使用領域知識描述(Domain Ontology Description, DOD)、溝通知識描述(Communication Ontology Description, COD)兩種類別圖表 示，如圖 2.15、216 所示。領域知識描述說明實體的概念(concept)描述述詞 (predicate)和行動(action)，此階段可提取出 PAC 模型之關鍵字，並建置知識本 體，其中應用統一建模語言(Unified Modeling Language, UML)中的 Class 圖分別 表示，黃色為概念、青藍色為述詞、白色為行動，並運用實線描述代理人對該概 念 有 何 行 為 能 力 以 及 判 斷 的 依 據 ， 若 概 念 間 存 在 著 繼 承 關 係 ， 以 一 般 化 (generalization)表示，如表 2.3。溝通知識描述說明代理人間的溝通的規範與知 識，其中包含通訊協定(Protocol)、語言(Language)與知識本體，應用 UML 之 Class 圖定義代理人以及其溝通方法，其中以實線連結代理人，並在線段端點註記代理 人當下所扮演的角色；以虛線(dotted line)連結角色間的溝通方法，如表 2.4 所示。

透過領域知識描述所建立的知識本體與溝通知識描述所建立的通訊協定以及語 言等規範，來完成代理人應具備的知識與溝通協定規範，以及 PAC 模型的屬性 值配對的建立；在角色描述階段，根據描述對話角色之間協同合作的溝通狀況，

因應對話情境的不同相同代理人角色的轉變，以實線表示溝通知識描述的工作詞 彙，而本階段產生的不同情境下角色扮演以虛線連結，並透過角色轉換樣板 [ROLE CHANGE]來表示不同情境下代理人角色(功能)的轉變，如表 2.5 與圖 2.17 所示；協定描述階段說明代理人溝通協定，通常遵循 FIPA 標準協定，代理人間 以 ACL 訊息結構進行溝通，並額外設計常用的溝通協定，以提供更豐富的互動。

Domain Ontology Description Diagram

Environmental Control

<<action>>

model building

<<action>>

Expert Inquiry

<<action>>

EnvironmentaControlHelp Value : Boolean

<<predicate>>

Dialog AgentNUM : int

<<predicate>>

RegisterMe

<<action>>

UIControlHelp Value : Boolean

<<predicate>>

AssistaceControlHelp Value : Boolean Environmental Agent

AGENT_TYPE : String = Environmental Agent version : String = 1.0

Environmental Agent() shutdown() setup() register_WithAMS() register_WithDF()

(from Environmental Agent)

<<concept>>

+target

UI build

AGENT_TYPE : String = UI build version : String = 1.0 UI build() shutdown() setup() register_WithAMS() register_WithDF()

(from UI build)

<<concept>>

+target

Assistance Agent

AGENT_TYPE : String = Assistance Agent version : String = 1.0

Assistance Agent() shutdown() setup() register_WithAMS() register_WithDF()

(from Assi stance Agent)

<<concept>>

+target DialogUI

AGENT_TYPE : String = DialogUI version : String = 1.0 DialogUI() shutdown() setup() register_WithAMS() register_WithDF()

(from Di al ogUI)

<<concept>>

+target

+DialogUI +DialogUI

+DialogUI

圖 2. 15 領域知識描述圖 (洪維昇，2009)

表 2. 3 領域知識描述圖元件說明

編號 元件 說明

1.concept 表示真實知識本體之概念

2.predicates 表示述詞，判斷事情的真偽

3.action 表示對於該概念，代理人可擁

有的行為能力

4.generalization 描述概念的繼承關係

5. solid line 連結概念、行為與述詞，說明

該概念之行為能力與控制

Communication Ontology Description Diagram

EnvironmentalToUI Ontology : Environmental Language : RDF Protocol : FIPARequest

<<Communication>>

Environmental Agent DialogData : Dialog

<<Agent>>

Assistance Agnet DialogData : Dialog

<<Agent>>

UI build DialogData : Dialog

<<Agent>>

DialogUI AssistanceData : Assistance UI buildData : UIbuild

EnvironmentalData : Environmental

<<Agent>>

AssistanceToUI Ontology : Assistance Language : RDF Protocol : FIPAInform

<<Communication>>

buildToUI Ontology : UIbuild Language : RDF Protocol : FIPARequest

<<Communication>>

+StartUP

+EnironmentalServer +AssistanceServer

+StartUP

+UI build Server +StartUP

圖 2. 16 溝通知識描述圖 (洪維昇，2009)

表 2. 4 溝通知識本體描述元件說明

編號 元件 說明

1.communicate

描述溝通樣版之語言格 式、所使用之知識本體與 協定

2.agent 描述代理人以及其屬性

與行為方法

3. solid line 連結代理人角色，表示溝 通關係

4. dotted line

連結實線與溝通樣版，表 示兩角色溝通所使用之 溝通樣版

圖 2. 17 角色描述圖 (洪維昇，2009)

表 2. 5 角色描述圖元件說明

編號 元件 說明

1.role 描 述 代 理 人 扮 演 之 角

色，以及其行為能力

2.solid line 連結代理人角色，表示溝

通關係

3.ROLE CHANGE 表示角色轉變

PAC(Presentation Abstraction Control)模型是常見的介面架構表達工具，每 個使用者介面又可分成許多子介面，每個介面由表達、摘述及控制組成，如圖 2.18。表達與摘述分別描述定義物件的外觀、功能及概念，而控制則為兩者間 溝通橋樑，並負責與其他介面互相聯繫，吳仁和等人(吳仁和、林信惠，2004) 提出 Net-PAC Model，改善傳統 PAC 模型難以對網狀結構塑模問題，在多代理 人的分工作業模式下，Net-PAC 模型可以簡化訊息傳遞工作，減少過多複雜的 控制。Hsieh 等人(2009)依據 Net-PAC 模型定義 DARM 代理人使用者介面架 構，如圖 2.19 所示。

圖 2. 18 PAC Model 架構圖 (Hussey & Carrington, 1997)

圖 2. 19 代理人使用者介面架構圖 (Hsieh et al., 2009)

由於 PAC 模型在使用者介面與內部互動呈現的塑模缺乏複雜洞察力，因此 在 DARM 塑模方法中遵循圖 2.20 所示之 DARM 系統開發生命週期(System Development Life Cycle, SDLC)，不斷針對使用者介面進行精鍊修改，以建置符 合使用者需求之互動介面。

圖 2. 20 DARM 系統開發生命週期 (Hsieh et al., 2009)

而後，林聖熙(2010)引用戚玉樑( 2005)、戚玉樑(2006)、戚玉樑與蔡明宏 (2007) 、戚玉樑與陳彥均(2009)提出的以使用者認知為基礎的設計構想與系統架 構，如圖 2.21 所示，將其應用在 DARM 對話代理人社群模型的「知識本體描述」

步驟。這個方法可以提供在「知識本體描述」步驟建立足以支援個別化服務對話 策略的知識本體，讓對話代理人從與使用者的互動過程中，有效感知使用者的意 圖，以利提供恰到好處的個別化服務給使用者(謝明哲, 2011)。

圖 2. 21 以使用者認知為基礎的設計構想與系統架構 (戚玉樑、陳彥均，2009)

第三章 研究方法

本研究為建構一健康導向的電腦疲勞防護機制，在疲勞防護過程中，根據跨 理論模式定義之行為改變促進策略，在適當的時機與使用者互動，以導正使用者 錯誤的認知，並降低使用者對系統的過度依賴。本研究為達成以上目的，需得借 重智慧型代理人情境感知、主動性以及智慧推論能力，並運用對話代理人塑模方 法建構系統模型。本章分 3.1 節與 3.2 節兩個部份，分別描述研究流程以及塑模 方法。

3.1 研究流程

本研究參考 Nunamaker、Chen 與 Purdin(1991)學者的系統發展研究方法 (System Development Research Methodology)，如圖 3.1。依照其方法流程設計研 究工作內容並分別描述如下。

圖 3. 1 研究流程 (Nunamaker et al., 1991)

第一階段為概念性架構，本研究利用代理人技術實現跨理論模式健康導向電

腦疲勞防護系統，以改善系統服務對象在電腦作業時，對疲勞防護的接受度，並 依據使用者不同行為改變階段提供適當之介入策略，以促進使用者產生自主休息 想法，並慢慢養成自主休息習慣，而不用依賴以往傳統疲勞防護系統提供之訂時 休息提醒服務，使電腦疲勞防護服務能發揮其應有的效能，並能以使用者為中 心，配合使用者電腦作業模式提供個人化服務。此方法架構包含需求分析、使用 者概念擷取轉置知識本體、跨理論模式階段與應對措施轉置知識本體、DARM 方法論、評估推論機制建構。

第二階段為發展解決問題的規則與方法，首先針對 7 位長時使用電腦進行工 作的個案進行需求分析訪談與基本資料建立，由訪談紀錄、過去文獻資料以及蒐 集現有電腦疲勞防護系統功能與介面資料，整理出其一般疲勞防護需求與特殊需 求。特殊需求如特殊情境下，使用者偏好何種疲勞防護內容等。本研究利用親和 圖與心智圖工具進行文獻、訪談資料之分類歸納，並運用 FCA 進行使用者概念 與文獻資料的擷取與轉置知識本體。根據需求分析結果，利用 DARM 方法論逐 步建構電腦疲勞防護系統。在 DARM 中知識本體描述階段描述了領域知識與代 理人對知識本體的操作行為能力，但知識本體在邏輯規則上仍需依據跨理論模式 以及 FCA 產出之屬性關聯建構規則條件以補強本體運作能力，最後根據上述流 程實作系統。

第三階段為擬定可行性評估的準則與方法。DARM 是一個融合 PASSI 多代 理人塑模方法以及 Net-PAC 介面塑模方法之整合模型，同時具有完善代理人系 統塑模以及與使用者互動介面發展方法，本研究依照 DARM 方法論之系統發展 流程，實際進行需求擷取轉換，循序建構系統模型產出雛型系統，以測試 DARM 方法論在系統發展上是否能較傳統代理人系統發展方法有效、能否提升系統發展 效率、系統功能及介面需求之準確性等可行性評估測試，其中協同軟體工程領域 專家參與評估方法論。

其中可行性是一種可行性評估包含操作可行性(operational feasibility)、技術

可 行 性 (technical feasibility) 、 時 程 可 行 性 (schedule feasibility) 與 經 濟 可 行 性 (economic feasibility)四大類型，其中操作可行性常用於評量設計階段解決方案的 可接受性(Whitten et al., 1998)。可評估一個解決方案是否有用以及系統開發者對 解決方案的感想，因此我們採用操作可行性為評量標準以評估 DARM 方法論。

操作可行性包含三個面向，方法論有用嗎?使用者對方法論的感想?以及方法論的 可用性。以下分別描述。

一、 方法論有用嗎?

在這個部份參考 Whitten 等人(1998)應用 PIECES 問題解決架構所列出的議 題修改為適合本研究之問項，如表 3.1 所示。PIECES 是 Wetherbe 等人(1994)以 效 能 (performance)、資訊(information) 、經濟(economy)、控制(control) 、效率 (efficiency)、服務(services)六個面向提出的問題解決方案架構，常用以分析人工 以及電腦化作業的系統應用程式。

表 3. 1 DARM 可行性評估 PIECES 問項

1 效能 DARM 是否能提供足夠的生產力與夠快的反應時間?

2 資訊 DARM 是否能提供代理人系統開發者準確的資訊?

3 經濟 DARM 是否能減少系統開發過程中業務上的成本?

4 控制 DARM 是否能確保資料和資訊的正確?

5 效率 DARM 是否能對可獲得的資源做最大利用?(資源包括人、時間、流程以 及最少的處理延誤)

6 服務 DARM 是否具有彈性且可擴充的?

二、 使用者對方法論的感想?

一套解決方案或系統不但要可用，還需要評估是否有用，而是否有用牽扯到 最終使用者是否反對，因此參考 Whitten 等人(1998)提出評估項目，並刪除不適 合之問項後調整設計如表 3.2 所示：

表 3. 2 DARM 可行性評估使用者感想問項

1 您對 DARM 方法有什麼樣的感受?

2 DARM 是否造成代理人系統開發者抗拒傾向?如果有，那可以克服嗎?該如何 做?

3 系統開發者能適應這樣的改變嗎?

三、 可用性

Whitten 等人(1998)指出可用性面向可透過一、容不容易學習；二、容不容 易使用；三、以及滿意度來評量。在可用性方面本研究參考 TAM3 的知覺有用 性及知覺易用性問項，強化容不容易學習與容不容易使用構面來設計符合本研究 之問項，如表 3.3 所示。

表 3. 3 DARM 可行性評估可用性問項

1 DARM能幫助我發展多代理人系統模型。

2 DARM能幫助我改善發展多代理人系統的困難。

3

知 覺 有

DARM能有效提升工作效率。

4 用性

整體而言，我覺得DARM的實用性很高。

5 DARM是容易操作的。

6 DARM是容易學習的。

7 學習使用DARM是不需花上很多心力的。

8

知 覺 易 用性

實際觀察DARM後，可以明確的知道DARM能幫助我發展多代理人系 統模型。

9 滿意度 整體而言，我對DARM是滿意的。

第四階段是發展案例與執行測試，本研究對數個研究對象進行需求訪談，以 建構健康導向疲勞防護代理人系統原型以及整理系統塑模資料，邀請 3 位軟體工 程領域專家參與進行觀察與評估，其中包含一位系統工程師一位軟體研發工程師 以及一位資訊專員。問卷使用李克特氐 (Likert)五點量表。每題有五個選項：「非 常同意」，「同意」，「普通」，「不同意」，「非常不同意」。並藉此作為軟體工程領 域專家對 DARM 的可用性評價，驗證方法之可行性。

第五階段是觀察與評估，按照先前提出之評估準則，實際建構與測試，評估 方法論之有效性、開發效率、準確性以及介入策略之設計是否符合跨理論模式精 神，最後依據研究成果提出後續建議。

3.2 塑模方法

許多研究皆證實疲勞防護軟體是有效的，但大眾接受度仍普遍偏低，探究其 原因發現可能在人機互動模式上，除軟體必需更加人性化外，軟體與使用者間存 在認知上的落差。使用者認為疲勞防護軟體無法幫助他們給予有效的疲勞防護服 務，過於依賴軟體給予實質防護服務，而忽略了自己對自己的健康負責，提昇自

身健康自主能力才是健康之道。

在先前的文獻探討與觀察中，人們常忽略電腦作業疲勞，導致電腦作業症候 群現象普遍，顯示出使用者對疲勞防護之迫切需求，且疲勞防護軟體普遍缺乏人 性因素考量，因此本研究以 Hsieh(2008; 2009)對話代理人需求塑模方法論為基 礎，如圖 2.7 所示，延續「使用者認知為基礎的設計構想與系統架構」應用於「知 識本體描述階段」，針對電腦作業疲勞防護需求，導入跨理論模式概念，逐步進 行對話代理人需求塑模、對話代理人社群塑模、對話代理人 PAC 塑模，最終產 出完整系統開發文件與雛型系統，並在實際分析開發過程中完成基於 DARM 方 法論與跨理論模式之人機互動模式。

圖 3.2 為本塑模方法流程，首先在第一、二章界定動機與目的，並進行相關 文獻探討，接著進行資料蒐集與前置處理。前置處理整理後產出描述性綱目，並 依照 FCA 概念擷取方法與 DARM 方法將之轉換為概念性綱目，依照塑模結果產 出原型系統並進行使用性評估，最後提出結論以及未來研究方向。

圖 3. 2 塑模方法與流程

3.2.1 資料蒐集與前置處理

本研究針對市面上現有疲勞防護系統，收集具代表性者，藉由實際操作與文 獻整理，統整相關功能與使用介面互動模式，作為後續系統設計與建置之參考。

同時，整理跨論模式行為階段判別特徵等相關研究，分類與關聯後，應用心智圖 繪製使用者行為階段狀態，如圖 3.3 所示；以親和圖統整繪製跨理論模式相關文 獻所定義之使用者認知與行為特徵，如圖 3.4 所示。

圖 3. 3 行為階段心智圖

圖 3. 4 初步行為階段特徵親和圖

完成心智圖與規劃初步的親和圖建置後，針對數個服務個案，參考林麗鳳 (2004)應用跨理論模式於運動行為改變研究開放式問卷結構，修改為符合本研究 主題之訪談問項，並完成問項之專家效度後，從行為改變階段、決策權衡、自我 效能、方法使用頻率等構面進行具體事件、真實情境資料蒐集，如表 3.1 所示，

根據訪談結果與傳統系統功能統整，設計需求訪談內容，進行多次深度訪談，進 一步補強各構面資料深度與取得系統功能性需求，最後完成親和圖之細節部分。

表 3. 4 訪談問項內容與目的 題

號 題目內容 目的

1 您認為電腦作業過程中進行短暫休息會有哪些 好處？

瞭解研究對象的自覺「電腦 作業短暫休息利益」

2 請描述在短暫休息後身體和心理上的主觀感覺。

瞭解研究對象的自覺「短暫 休息利益」和「短暫休息障 礙」

3 哪些因素或情況使您無法進行規律短暫休息？ 瞭解研究對象的自覺「短暫 休息障礙」、「自我效能」

4 您進行規律短暫休息的原因是？

瞭解研究對象進行規律休 息的原因，歸納出自覺「短 暫休息利益」

5 您最常做哪些短暫休息舒展？ 瞭解研究對象最常做的「短

暫休息舒展項目」

6 您常在什麼情況下短暫休息？ 瞭解研究對象最常使用的

「短暫休息情境」

7

如果您目前沒有規律短暫休息，而您計畫要在最 近開始規律短暫休息，您會用什麼方法讓自己開 始？

瞭解研究對象使用的「短暫 休息行為的改變方法」

8 您的電腦中有哪些您常用的疲勞防護軟體？ 瞭解研究對象使用的「疲勞 防護工具」

9 您的電腦作業環境與平常電腦作業內容？

瞭解研究對像居家週邊的

「電腦作業環境」、「電腦 作業內容」

3.2.2 知識本體建構

本節描述知識本體建構方法，此知識本體之目的為建置使用者「行為改變階 段判別」的具體概念(Concept)，使系統能以使用者特徵判別使用者所處行為階段 狀態。其中運用 FCA 方法，依據先前文獻探討與資料蒐集與前置處理階段產出 之心智圖與親和圖建置正規情境，如圖 3.5 所示，左邊第一行為實體，在此為心 智圖統整跨理論模式所定義行為改變階段與轉變狀態，上方列表示各階段具體特 徵。此部分應用 ConExp FCA(Concept Explorer the user guie, 2011)工具建置，經 過專家填答與反覆驗證隱性概念後，產生概念點陣圖(concept lattice)與概念邏 輯。再以 Protégé 知識本體編輯工具(圖 3.6)，將概念邏輯轉置為知識本體檔案 (如:RDF 等)。

圖 3. 5 ConExp FCA 工具操作介面