Fittsův zákon (často uváděn jako Fittsův zákon) je v ergonomii model lidského pohybu, který předpovídá čas potřebný k rychlému přesunu do cílové oblasti, jako funkci vzdálenosti k cíli a velikosti cíle.
Fittsův zákon se používá k modelování aktu ukazování, a to jak v reálném světě (např. rukou nebo prstem), tak na počítačích (např. myší). Vydal ho Paul Fitts v roce 1954.
Matematicky byl Fittsův zákon formulován několika různými způsoby. Jednou z běžných forem je Shannonova formulace (navržená Scottem MacKenziem, profesorem Yorské univerzity, a pojmenovaná pro svou podobnost s Shannonovou-Hartleyovou větou) pro pohyb v jedné dimenzi:
Z rovnice vidíme kompromis mezi rychlostí a přesností spojený s polohováním, kdy cíle, které jsou menší a/nebo vzdálenější, vyžadují více času na získání.
Úspěch a důsledky Fittsova zákona
Fittsův zákon je neobvykle úspěšný a dobře prostudovaný model. Experimenty, které reprodukují Fittsovy výsledky a/nebo které demonstrují použitelnost Fittsova zákona v poněkud odlišných situacích, není obtížné provést. Naměřená data v takových experimentech často zapadají do přímky s korelačním koeficientem 0,95 nebo vyšším, což značí, že model je velmi přesný.
Ačkoli Fitts publikoval pouze dva články o svém zákonu (Fitts 1954, Fitts a Peterson 1964), existují stovky následných studií, které se k němu vztahují v literatuře o interakci člověka s počítačem (HCI) a dost možná tisíce studií publikovaných v širší psychopohybové literatuře. První aplikaci Fittsova zákona v HCI provedli Card, English, a Burr (1978), kteří použili index výkonu (IP), definovaný jako 1/b, aby porovnali výkon různých vstupních zařízení, s myší vystupující na vrchol. (Tato raná práce, podle životopisu Stuarta Carda, „byla hlavním faktorem vedoucím ke komerčnímu uvedení myši Xeroxem“ .) Ukázalo se, že Fittsův zákon platí za různých podmínek, s mnoha různými končetinami (ruce, nohy, mířidla na hlavu, pohled očí), manipulandou (vstupní zařízení), fyzickým prostředím (včetně podmořského) a uživatelskou populací (mladí, staří, speciální vzdělávací potřeby a zdrogovaní účastníci).
Všimněte si, že konstanty a, b, IP mají různé hodnoty za každé z těchto podmínek.
Od nástupu grafických uživatelských rozhraní je Fittsův zákon aplikován na úlohy, kde uživatel musí umístit kurzor myši nad cíl na obrazovce, jako je tlačítko nebo jiný widget. Fittsův zákon může modelovat akce point-and-click i drag-and-drop. (Všimněte si, že tažení má s sebou spojeno nižší IP, protože zvýšené svalové napětí ztěžuje ukazování.) Navzdory přitažlivosti modelu je třeba mít na paměti, že v jeho původní a nejpřísnější podobě:
Pokud, jak se obecně tvrdí, zákon skutečně platí pro ukazování myší, některé důsledky pro design uživatelského rozhraní zahrnují [Jak odkazovat a odkaz na shrnutí nebo text]:
Fittsův zákon zůstává jedním z mála tvrdých, spolehlivých prediktivních modelů interakce člověka s počítačem, ke kterému se nedávno připojil zákon Accot-Zhai o řízení, který je odvozen od Fittsova zákona.
Logaritmus ve Fittsově zákoně se nazývá index ID obtížnosti pro cíl a má jednotky bitů. Zákon můžeme přepsat jako
Jednotky pro b jsou tedy čas/bit, např. milisekundy/bit. Konstanta a může být považována za zahrnující reakční čas a/nebo čas potřebný pro kliknutí na tlačítko.
Hodnoty pro a a b se mění s tím, jak se mění podmínky, za kterých se polohování provádí. Například myš a stylus mohou být použity pro polohování, ale jsou k nim přidruženy různé konstanty a a b.
Index výkonu IP (také nazývaný propustnost TP), v bitech/čase, může být definován, aby charakterizoval, jak rychle může být polohování provedeno, nezávisle na konkrétních cílech. Existují dvě konvence pro definování IP: jedna je IP = 1/b (což má tu nevýhodu, že ignoruje efekt a), druhá je IP = IDaverage/MTaverage (což má tu nevýhodu, že závisí na libovolně zvoleném „průměrném“ ID). Pro diskusi o těchto dvou konvencích viz Zhai (2002). Ať už je použita jakákoli definice, měření IP různých vstupních zařízení umožňuje porovnávat zařízení s ohledem na jejich polohovací schopnost.
Od Shannonovy formulace se mírně liší originální formulace od Fittse:
Faktor 2 zde není nijak zvlášť důležitý; tato forma ID může být přepsána s faktorem 2 absorbovaným jako změny konstant a, b. „+1“ ve formě Shannon, nicméně, dělá to jiný než Fitts původní podobě, zejména pro nízké hodnoty poměru D/W. Shannon forma má tu výhodu, že ID je vždy nezáporné, a bylo prokázáno, že lépe odpovídá naměřeným údajům.
Odvození Fittsova zákona
Fittsův zákon lze odvodit z různých modelů pohybu. Uvažuje se zde o velmi jednoduchém modelu, který zahrnuje diskrétní, deterministické reakce. Ačkoli je tento model příliš zjednodušující, poskytuje určitou intuici pro Fittsův zákon.
Předpokládejme, že uživatel se pohybuje směrem k cíli v posloupnosti submovementů. Každá submovement vyžaduje konstantní čas t k provedení a pohybuje konstantní zlomek 1-r zbývající vzdálenosti ke středu cíle, kde 0 < r < 1. Pokud je tedy uživatel zpočátku ve vzdálenosti D od cíle, zbývající vzdálenost po první submovement je rD a zbývající vzdálenost po n-té submovement je rnD. (Jinými slovy, vzdálenost vlevo ke středu cíle je funkce, která se exponenciálně v průběhu času rozpadá.) Nechť N je (případně zlomkový) počet submovementů potřebných k pádu do cíle. Potom,
Doba potřebná pro všechny submovementy je:
Definováním vhodných konstant a a b, to může být přepsáno jako
Výše uvedená derivace je podobná té, která je uvedena v knize Card, Moran a Newell (1983). Kritiku deterministického iteračně-korekčního modelu viz Meyer et al. (1990).