Röcker, Carsten: Awareness and Informal Communication in Smart Office Environments / Carsten Röcker

Taunusstein : Driesen, 2006 (Driesen Edition Wissenschaft). - XIV, 223 S., 19 cm. Zugl.: Darmstadt, Technische Universität, Dissertation, 2006. ISBN 3-936328-65-X, Softcover, 30,00 Euro
Distributed teamwork gained significant importance within the last years. With team members collaborating from different locations, the role of workplace communication dramatically changed. Besides task-related communication, especially informal communication and awareness are important requirements for successful teamwork. While goal-oriented information exchange is widely supported by existing communication technologies, social communication is not.
Carsten Röcker presents a novel approach for promoting informal interactions and awareness within distributed project teams. The author starts by outlining the characteristics as well as problems of multi-site teamwork and identifies the communication requirements of distributed teams. Based on these requirements, specific design guidelines for multi-user awareness systems are defined. In order to validate the guidelines, different communication tools are developed and tested in several evaluations.
The author: born 1975, studies in electrical engineering and management at the Technical University of Darmstadt; from 2001 until 2006 research associate at the Fraunhofer Institute for Integrated Information and Publication Systems (IPSI) in Darmstadt; author and co-author of over 20 scientific publications in the areas of Ambient Intelligence and Intellectual Teamwork.

Acknowledgements

A number of people have influenced this work and my time at Fraunhofer IPSI. I would like to use this opportunity to express my sincere appreciation for the mentorship and efforts of many individuals, who have greatly contributed towards my thesis work and personal experience
First of all, I want to express my gratitude to my advisors Prof. Dr. Erich J. Neuhold (Fraunhofer IPSI) and Prof. Dr. Bruno Rüttinger (TU Darmstadt). They have been extremely helpful in writing this dissertation and made it possible, that this thesis became an interdisciplinary work
I am also deeply indebted to my mentor Dr. Dr. Norbert A. Streitz, who guided and encouraged me in the development of this work. He took the time to read several draft versions and provided important feedback and advice, and thereby greatly helped to improve the overall structure of this thesis. I feel extremely lucky to have worked under his guidance and I am thankful for all the confidence he had in me, and for the freedom and responsibilities I had in my work
I would like to thank all my current and former colleagues of the AMBIENTE research division at Fraunhofer IPSI who inspired my research. Especially Thorsten Prante, Daniel van Alphen and Daniela A. Plewe (for their inspiring "Connecting-Remote-Teams" scenario), Richard Stenzel (for providing the software for the Hello.Wall driver interface and the various sample applications), Carsten Magerkurth (for developing the videostreaming application used in the field study) as well as Richard Etter
Special thanks are due to Daniel van Alphen for co-developing the Hello.Wall and View.Port artefacts, Sebastian Lex for the design of the Personal.Aura and Stefan Zink for his help on the Hello.Wall driver interface. I am especially grateful for the support I received from Maral Memisoglu during the experimental evaluation as well as from Dr. Saadi Lahlou, Dr. Valery Nosulenko, Dr. Lena Samoylenko during the field study
And last but not least, I want to thank my parents for not telling but showing me what is important in life and always supporting me, no matter what I did

Contents

Introduction
1.1 Point of Departure
1.2 Problem Statement
1.3 Overall Goal of the Dissertation
1.4 Research Contributions and Results
1.5 Structure of the Thesis
Awareness and Informal Communication in Intellectual Teamwork
2.1 Intellectual Teamwork
2.1.1 Awareness and Informal Communication in Teams..
2.1.2 Higher Local Mobility through New Office Concepts
2.2 Distributed Teamwork
2.2.1 Definition and Characteristics
2.2.2 Effects of Physical Proximity
2.2.3 Problems of Spatially Distributed Teams
2.3 Technology-Mediated Group Communication
2.3.1 Forms of Group Communication and Communication Media
2.3.2 Awareness Mediation via Traditional Communication Devices
2.3.3 Common Problems of Traditional Communication Devices
2.4 Conclusion
Existing Approaches to Mediate Awareness
3.1 Introduction
3.2 Awareness Systems Using Singular Modalities
3.2.1 Text-Based Awareness Systems
3.2.2 Audio-Based Awareness Systems
3.2.3 Video-Based Awareness Systems
3.2.4 Picture-Based Awareness Systems
3.2.5 Olfactory Awareness Systems
3.3 Mixed-Media Awareness Systems
3.3.1 Desktop Media Spaces
3.3.2 Shared Community Boards
3.3.3 Virtual Reality Applications
3.3.4 Mobile Applications
3.4 Awareness Systems Using Ambient Displays
3.4.1 Ubiquitous Computing and Calm Technology
3.4.2 Ambient Displays
3.4.3 Ambient Awareness Systems
3.5 Assessment of Existing Awareness Systems
Analysis of Design Requirements for Awareness Systems
4.1 Introduction
4.2 User Interfaces Requirements
4.2.1 Low Costs of Interaction
4.2.2 Continuous Information Flow
4.2.3 Ubiquitous System Availability
4.2.4 Minimization of Disruptive Effects
4.2.5 Multi-Party Communication
4.2.6 Personalization and User Control
4.2.7 Privacy Protection
4.3 Information Requirements
4.3.1 Relevant Information for Supporting Team Awareness
4.3.2 Questionnaire-Based Survey of Privacy Requirements
Conceptual Approach
5.1 Introduction and Overall Design Goals
5.2 Design Guidelines for Team Awareness Systems
5.2.1 Selective Awareness Information
5.2.2 Ambient Information Representation
5.2.3 Active Privacy Support
5.2.4 Easy and Intuitive Interaction
5.3 Relation between Design Guidelines and Requirements
5.4 Application Setting
Technical Realization
6.1 Introduction
6.2 Personal.Aura
6.2.1 Introduction
6.2.2 Technical Concept
6.2.3 Development of Hardware
6.2.4 Design and Construction of Prototypes
6.3 Hello.Wall
6.3.1 Introduction
6.3.2 Visualization of Awareness Information
6.3.3 Zones Concept for Distance-Dependent Interaction
6.3.4 Development of Hardware
6.3.5 Design and Construction of Prototypes
6.4 View.Port
6.4.1 Introduction
6.4.2 Development of Hardware
6.4.3 Design and Construction of Prototypes
6.4.4 Interaction between Hello.Wall and View.Port
6.5 Communication Infrastructure
6.5.1 Sensing Technology
6.5.2 Awareness Service
6.6 Pilot Installation for Field Study
Evaluation
7.1 Introduction
7.2 Pre-Test of the Pattern Design
7.3 Experimental Evaluation of the Representation Method
7.3.1 Goal and Concept
7.3.2 Materials and Methods
7.3.3 Results
7.3.4 Discussion and Conclusion
7.4 Living-Lab Evaluation of Artefacts
7.4.1 Goal and Concept
7.4.2 Material and Methods
7.4.3 Results
Conclusion and Future Research Directions
8.1 Introduction
8.2 Major Contributions
8.3 Directions for Future Research
8.3.1 Technical Improvement of User Interfaces
8.3.2 Integration of Additional Functionality
8.4 Concluding Remark
Acknowledgements
Tables
Figures
References

Kurzfassung

Die Bedeutung und der Einsatz verteilt arbeitender Teams nimmt seit Jahren kontinuierlich zu. Durch die räumliche Verteilung der einzelnen Gruppenmitglieder hat sich auch die Rolle arbeitsplatzbezogener Kommunikation nachhaltig verändert. Nicht nur die Notwendigkeit und Menge der erforderlichen Kommunikation sind angestiegen, auch neue Formen der Kommunikation wurden notwendig. Während der explizite Austausch von Informationen durch existierende Kommunikationsmedien im Allgemeinen gut unterstützt wird, ist dies bei impliziten Formen der Kommunikation nicht der Fall. Neben aufgaben- und projektbezogener Kommunikation sind vor allem informelle Kommunikation und ‚Awareness\' wichtige Voraussetzungen für erfolgreiche Teamarbeit. Die Unzulänglichkeiten existierender Medien soziale Kommunikationsprozesse zu unterstützen, führten zur Entwicklung spezieller ‚Awareness-Systeme\'. Ziel dieser Systeme ist es, informelle Kommunikation und Awareness innerhalb räumlich verteilter Gruppen zu unterstützen. Benutzerstudien mit existierenden Systemen haben indes gezeigt, dass die gegenwärtigen Ansätze zur Informationsvermittlung auf geringe Akzeptanz seitens der Anwender stoßen
Durch eine systematische Analyse bestehender Systeme wird gezeigt, dass der begrenzte Erfolg bestehender Anwendungen durch konzeptuelle Schwächen in der Interaktionsgestaltung bedingt ist, die während der Nutzung zu permanenten Unterbrechungen und Verletzungen der Privatsphäre führen. Dieser, in der Literatur als \'Dual Trade-Off\' bezeichnete, zweifache Konflikt zwischen der Preisgabe persönlicher Informationen und dem Schutz der Privatsphäre auf der einen Seite, sowie der Wahrnehmung der Informationen und den damit verbundenen Unterbrechungen auf der anderen Seite, wird bis heute als fundamental angesehen
Im Rahmen dieser Arbeit wird die Existenz eines fundamentalen Zielkonfliktes angezweifelt und argumentiert, dass die in existierenden Systemen beobachteten Probleme einzig und alleine durch konzeptuelle Fehlentscheidungen im Entwicklungsprozess bedingt sind. Darüber hinaus wird die These aufgestellt, dass die Probleme nicht durch die Art der Informationen oder deren Verarbeitung verursacht werden, sondern auf inadäquate Mechanismen zur Informationsgewinnung und -repräsentation zurückzuführen sind. Zur Validierung dieser These wird gezeigt, dass der als fundamental angenommene Konflikt durch die Berücksichtigung spezieller Gestaltungsrichtlinien bei der Entwicklung von Ein- und Ausgabegeräten gelöst werden kann. Dabei leistet diese Arbeit auf mehreren Ebenen einen grundlegenden Beitrag zum gegenwärtigen Stand der Forschung im Bereich der Mensch-Maschine-Interaktion
Durch die Identifikation elementarer Benutzeranforderungen in Gruppen- Awareness-Systemen erweitert diese Arbeit das gegenwärtige Verständnis für wichtige Aspekte bei der Gestaltung von Ein- und Ausgabegeräten für Mehrbenutzer-Anwendungen. Während bisherige Arbeiten nur einzelne Aspekte der Schnittstellengestaltung untersuchten, verfolgt die vorliegende Arbeit einen strukturierten analytischen Ansatz, um den unterschiedlichen Aspekten verteilter Gruppenarbeit Rechnung zu tragen
In einem ersten Schritt werden die fundamentalen Erfolgsfaktoren für verteilte Gruppenarbeit dargestellt. Darauf aufbauend werden im Rahmen einer Meta-Analyse existierende Evaluationen betrachtet, um die grundlegenden Problembereiche gegenwärtiger Awareness-Systeme zu identifizieren. Eines der Hauptprobleme existierender Systeme stellt der unzureichende Schutz der Privatsphäre dar. Um ein detailliertes Verständnis für die Bedürfnisse der Nutzer hinsichtlich ihres Rechtes auf informationelle Selbstbestimmung im Arbeitsumfeld zu erhalten, wurde eine fragebogenbasierte Umfrage durchgeführt. Basierend auf den hierbei identifizierten Anforderungen wurden konkrete Gestaltungsrichtlinien zur Entwicklung von Ein- und Ausgabegeräten formuliert. Die Gestaltungsrichtlinien erweitern nicht nur das gegenwärtige Verständnis für grundlegende Entwicklungsziele, sondern bieten auch Entwicklern detaillierte Handlungsanweisungen zur Gestaltung von Benutzerschnittstellen in Gruppen-Awareness-Systemen
Aufbauend auf diesen Ergebnissen wurde ein neuartiger Ansatz zur Vermittlung von Awareness in verteilt arbeitenden Teams entwickelt. Zur Verdeutlichung dieses Ansatzes wurde ein konzeptuelles Modell entworfen, das die funktionalen Eigenschaften der Ein- und Ausgabegeräte definiert und deren Interaktionsmechanismen erläutert. Das konzeptuelle Modell wurde in Form mehrerer physischer Artefakte implementiert. In einem iterativen Entwicklungsprozess wurden unterschiedliche Prototypen von mobilen und stationären Artefakten entworfen, die eine gemeinsame Sensorinfrastruktur zur Interaktionsunterstützung nutzen. Alle Artefakte entstanden über mehrere Iterationszyklen, innerhalb derer jedes Entwurfskonzept durch einen Prototypen funktional evaluiert wurde. Um die Gültigkeit des konzeptuellen Ansatzes zu validieren und die funktionalen Eigenschaften der Artefakte zu demonstrieren, wurden mehrere Evaluationen durchgeführt. Dabei wurden qualitative und quantitative Untersuchungsmethoden kombiniert, um sowohl die Funktion als auch die Benutzerfreundlichkeit der Artefakte zu überprüfen. Die Ergebnisse der Untersuchungen bestätigten nicht nur die Gültigkeit des vorgestellten Konzeptes, sondern belegten auch den Mehrwert der entwickelten Artefakte gegenüber existierenden Forschungsprototypen

Abstract

Distributed teamwork gained significant importance within the last years. With team members collaborating from different locations, the role of workplace communication dramatically changed. Not only did the importance and amount of communication constantly increase, also new forms of communication tools became necessary. While goal-oriented information exchange is widely supported by existing communication technologies, other forms of communication are not. Besides task-related communication, especially informal communication and awareness are important requirements for successful teamwork. Addressing the shortcoming of traditional communication devices to support social communication, several projects developed dedicated awareness systems, which focus on promoting informal interactions and awareness within distributed groups of users. But multiple evaluations showed, that these systems were barely successful in mediating awareness among members of distributed teams
By systematically analyzing current awareness systems, it is shown, that the limited success of existing applications is mostly caused by conceptual shortcomings, which lead to frequent interruptions and privacy violations during usage. This dual trade-off between sending awareness information and privacy, and between receiving awareness information and disruption, is often argued to be fundamental. In this thesis the hypothesis of a fundamental trade-off is disputed and argued, that the problems prevalent in current systems are caused by neglecting important aspects in the design process. It is further argued, that the problems are not inherent in the information itself or its processing, but caused by the way, the information is collected and represented. To demonstrate the validity of this argumentation, it is shown, that by considering a proper set of design guidelines when developing new user interfaces, the dual trade-off can be overcome. By doing this, this thesis contributes to the field of human-computer interaction in several aspects
By identifying user requirements for team awareness systems, this thesis extends the current understanding of important aspects for interface design in multi-user awareness systems. While requirement analyses done so far explored only singular aspects of interface design, this thesis follows a structured analytic process to address the various facets of distributed teamwork. In a first step, the fundamental success factors for co-located teamwork are outlined. This is followed by a meta analysis of existing evaluations, in order to identify real-world problems of state-of-the-art awareness systems. As insufficient privacy protection proofed to be a major problem of current systems, a questionnaire-based survey is conducted to gain a deeper understanding about the requirements of users regarding information privacy in workplaces
Based on the identified requirements, a set of design guidelines for user interfaces is developed. The guidelines expand the current comprehension of how team awareness systems have to be designed and thereby provide interface developers with concrete guidelines when designing multi-user awareness systems
Building on these preparatory achievements, a novel approach for mediating awareness within distributed teams is presented. To elucidate this approach, a conceptual model is developed, which defines the functional properties of the user interfaces, and describes the interaction mechanisms between the different artefacts
The conceptual model is implemented in form of several functional user interfaces. During an iterative design process different prototypes of mobile and stationary artefacts are developed, which use a common sensing infrastructure to support user interaction. All artefacts evolve over several iteration cycles, with each design concept being functionally evaluated through a hardware prototype
In order to validate the conceptual model and to demonstrate the functional benefits of the artefacts, several evaluations are conducted. A combination of qualitative and quantitative methods is used to evaluate functional as well as usability aspects. The evaluations successfully demonstrate the validity of the concept and the added value of the artefacts to existing research prototypes