User-Centered Development of Object Search Systems

Many people use the internet to search for and buy products online. Triggered by an idea about which product to buy, users start an initial search query only to find that the results are not what they expected. Product search, as part of object search, differs from searching the Web for information. Other than in Web search, users searching for objects typically have complex needs that span many aspects of an object. To search for the desired object, users must communicate their needs to the system. However, users often describe these needs in short, keyword-like queries using words that are not contained in the technical object descriptions. Based on this vague and incomplete representation of user needs, current systems fail to return suitable results. A better understanding of how users communicate their needs would allow search systems to account for them.

 

Therefore, this thesis investigated the communicative gap between users and object search systems. In order to improve the search experience for users, we first researched how users genuinely communicate their needs, i.e., without adjusting to a search system at hand. We then analyzed how existing systems cover the genuine needs of users and observed human-human dialogues to derive strategies for how systems can support users in their object search. Based on this analysis, we derived recommendations for informing the design and implementation of user-centered object search systems. The second part of the thesis explored how the design recommendations can be implemented. To that end, we first explored how the interface design can nudge users toward expressing their needs in natural language. Secondly, we implemented a dialogue system that communicates with users in natural language. Tests with users showed the system's effectiveness in processing and interpreting the users' language. Finally, we explored how a system can leverage users' object preferences to improve the ranking of objects in the result list.

 

Our findings show that (1) systems need to communicate in the users' genuine language, i.e., understand and reflect vague, natural language. Moreover, systems need to (2) better represent the whole bandwidth of user needs, (3) be built on data that accurately reflects the users' needs and language, and (4) proactively help the users to discover their needs and understand how the object relates to them. Finally, we found that (5) systems should be transparent about the interaction and how they understand and process the users' inputs. The design recommendations and explorations highlight the importance of closing the gap between user and system language for both searching and presenting the objects. Supporting the user to communicate in natural language is only one part of a user-centered system. Accounting for the user's learning process throughout the search and flexibly reacting to user requests are important as well. Taken together, our findings suggest that object search is far from simply matching product requirements as in faceted search - object search has the potential to be a diverse, genuine, and informative dialogue.

Online Shopping ist für viele Menschen Alltag geworden. Ausgelöst durch ein Bedürfnis für ein Produkt setzen Nutzende eine Suchanfrage in einer Suchmaschine ab, finden jedoch kein passendes Produkt in der Ergebnisliste. Als Teil der Objektsuche unterscheidet sich die Produktsuche in fundamentalen Punkten von allgemeiner Websuche. Anders als in der Websuche haben Nutzende, die nach Objekten suchen, komplexere Bedürfnisse, die mehrere Aspekte eines Objekts betreffen. Um nach einem Objekt zu suchen, müssen die Suchenden ihre Bedürfnisse an das Suchsystem kommunizieren. Jedoch beschreiben sie ihre Bedürfnisse häufig nur in kurzen, stichpunktartigen Suchanfragen und benutzen dabei Wörter, die nicht in den Beschreibungen der Objekte vorkommen. Da diese Beschreibungen der Suchbedürfnisse vage und unvollständig sind, schaffen es Suchsysteme häufig nicht, relevante Ergebnisse zu liefern. Ein besseres Verständnis davon, wie Suchende ihre Bedürfnisse ausdrücken und kommunizieren, könnte helfen, nutzerzentrierte Suchsysteme zu entwickeln.

 

Deshalb untersucht die vorliegende Dissertation im ersten Teil die kommunikativen Ungleichheiten zwischen Nutzenden und Suchsystemen. Um das Sucherlebnis der Nutzenden zu verbessern, untersuchen wir zunächst, wie Suchende ihre Bedürfnisse für Objekte auf natürlichem Wege kommunizieren, d.h., ohne von einem System beeinflusst oder eingeschränkt zu werden. Danach analysieren wir, wie existierende Systeme diese natürlichen Bedürfnisse zurzeit unterstützen und beobachten die Mensch-Mensch Kommunikation, um Strategien für bessere Unterstützung in der Objektsuche durch Suchsysteme abzuleiten. Basierend auf unseren Ergebnissen entwickeln wir Designrichtlinien für nutzerzentrierte Objektsuchsysteme. Der zweite Teil der Dissertation untersucht, wie die Richtlinien bei der Entwicklung von Objektsuchsystemen eingesetzt werden können. Dafür testen wir, welches Interface Design Nutzende am ehesten zu natürlichsprachlichen Suchanfragen anregt. Danach implementieren wir ein Dialogsystem für die Objektsuche, welches mit Nutzenden in natürlicher Sprache kommuniziert. Iterative Benutzungstests zeigen dabei die Effektivität des Systems in der Verarbeitung von natürlichsprachlichen Suchanfragen. Zuletzt untersuchen wir, wie ein Objektsuchsystem die Bedürfnisse der Nutzenden mit in das Ranking der Ergebnisliste einfließen lassen kann.

 

Unsere Ergebnisse zeigen, dass (1) Systeme mit den Nutzenden in deren natürlicher Sprache kommunizieren sollten, d.h., sie sollten vage, natürliche Sprache verstehen und widerspiegeln. Zudem sollten Systeme (2) die gesamte Bandbreite der Bedürfnisse von Nutzenden abdecken, (3) auf einer Datengrundlage entwickelt werden, die die tatsächlichen Bedürfnisse von Nutzenden widerspiegelt und (4) den Nutzenden proaktiv helfen, ihre Bedürfnisse zu entdecken und zu spezifizieren. Außerdem sollten Systeme (5) ihre Interaktionsabsichten transparent machen und den Nutzenden Aufschluss darüber geben, wie ihre Eingaben verstanden werden. Die fünf Designrichtlinien und unsere Untersuchungen zur Umsetzung dieser zeigen auf, wie wichtig es ist, die Lücke zwischen Nutzenden und Objektsuchsystemen zu schließen - sowohl während der Suche, als auch bei der Präsentation der Ergebnisse. Die Nutzenden bei der Spezifizierung und Kommunikation ihrer Bedürfnisse zu helfen, ist dabei nur ein Puzzlestück von vielen. Ebenso ist das Unterstützen des Lernprozesses der Nutzenden sowie Flexibilität in der Kommunikation wichtig. Unsere Ergebnisse legen nahe, dass Objektsuche weit mehr ist als einfaches Filtern einer Objektdatenbank, wie z.B. in der facettierten Suche. Vielmehr hat die Objektsuche das Potential, ein reicher, natürlicher, und diverser Dialog zwischen Mensch und Maschine zu sein.

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