適応（コンピュータサイエンス）

コンピュータサイエンスにおける適応とは、インタラクティブシステム（適応型システム）がユーザーとその環境について取得した情報に基づいて、個々のユーザーに合わせて動作を適応させるプロセスです。適応は、スクラムにおける経験主義の3つの柱の1つです。^[1]

ソフトウェアシステムは、潜在的に長いソフトウェア エンジニアリングサイクルを経て、納品前に要件エンジニア、設計者、ソフトウェア開発者がシステムのコンポーネントを実現します。ただし、すべてのユーザーの要件を予測することは不可能であり、単一の最良または最適なシステム構成は不可能です。ユーザーの積極的な関与とユーザーおよびタスクの要件の明確な理解は、次の 2 つの理由から、コンピューター ベースのインタラクティブ システムの開発における課題です。

• 潜在的なユーザー グループはプロジェクトの開始時にはわからない場合があり、ソフトウェア システムがどのように使用されるかという将来のシナリオに応じて特定する必要があります。影響を受ける可能性のあるユーザー グループが多岐にわたる可能性があるため、システム設計が進むにつれてこれらのグループを修正する必要があります。
• プロジェクトの設計には、ユーザーの現在のシステム体験と比較して大幅な変更が含まれる可能性があります。そのため、ユーザーは将来のシステムに関するニーズについて自信や正確さを持てない可能性があります。

国際標準化機構は、 「インタラクティブ システムのための人間中心設計プロセス」の標準規格で、コンピュータベースのインタラクティブ システムのライフ サイクル全体にわたるユーザー中心設計活動に関するガイダンスを提供しています。 ^[2]ユーザー中心設計の中心的なタスクの 1 つは、ユーザーと開発者の間のよく知られたギャップを越えたコミュニケーションを調整し、促進することです。その際、双方の表現形式や要件が異なることを認識する必要があります。ただし、人間中心設計プロセスが実装されているにもかかわらず、一部の種類の最新アプリケーションでは、状況の変化が大きくなるため、即時の適応が必要になります。

プロジェクトで実装されたユーザー中心設計プロセスによって、ある程度のユーザー受容が保証され、使用状況に関するより深い理解が得られるとしても、完成した製品が変化する状況に適応する能力が、幅広い受容にとって依然として中心的な役割を果たします。運用環境は変化し、タスクは明確になり、エンドユーザーは多様化し、その能力と期待は進化します。ここでも、開発者がすべての可能性のある要件の変更を予測することは不可能です。したがって、変化する状況のダイナミクスにより、専門的な開発に必要な時間が短すぎるか、新機能にコストがかかりすぎるため、システム特性のカスタマイズプロセスは開発フェーズから使用および運用フェーズに移行します。

このため、開発者は、変化する状況にできるだけ早く対応するために、システムに適応技術を実装します。サンプルのアプリケーション シナリオは、このような適応技術に関する重要な違い、つまり手動で実行される適応プロセスと自動的に実行される適応プロセスの違いを明確に示しています。したがって、適応という用語は、適応性と適応性という 2 つの用語に分解されます。適応性とは、変化する状況に応じてユーザーに自動的に適応するシステム、つまり適応型システムを指します。適応性とは、ユーザーが自分で調整活動を通じてシステムを大幅にカスタマイズできるシステム、つまり適応可能なシステムを指します。適応型システムと適応型システムは、互いに補完的です。^[3]両方の方法で、システムの開発が完了すると、ユーザーのニーズとシステムの動作との一致が向上します。したがって、システムは使用中に柔軟性が維持されます。

状況の変化は適応の実行を誘発します。このような適応プロセスの触媒として、多くの特性が考慮される可能性があります。それらは、個人間の違い、個人内の違い、環境の違いという 3 つの主なカテゴリに分類できます。

個人差は、さまざまな次元に沿った複数のユーザー間の多様性に対処します。障害などの生理学的特性は、大規模なコミュニティにシステムを受け入れてもらいたいアプリケーション設計者にとって大きな懸念事項です。言語、配色、インタラクションの様式、メニューオプション、セキュリティプロパティなどのユーザー設定や、その他の無数の個人設定を考慮することは、適応の一般的なソースであり、さまざまなアプリケーションで再利用できます。その他のソースには、ユーザーの興味や無関心、感情、自信、動機、信念などの心理的性格特性がありますが、これらは自動的に評価するのが困難です。

個人内差異は、単一ユーザーの進化とさらなる発展、および時間の経過に伴うタスクを考慮します。静的なシステムは、ユーザーの活動と目標が進化するにつれて変化するユーザー要件に対応できません。極端な場合、ユーザーは最初はシステムに過度に負担をかけられ、ユーザーの専門知識が増すにつれて、同じシステムが扱いにくく制限されていると認識します。同様に、コンピュータ システムのより高い柔軟性の必要性は、そのようなシステムで達成されるタスクの変化によって促進されます。

環境の違いは、基本的にコンピューティング デバイス、アプリケーション、および人のモビリティに起因し、非常に動的なコンピューティング環境につながります。慎重に構成されたほぼ静的なリソース セットに依存するデスクトップ アプリケーションとは異なり、ユビキタス コンピューティングアプリケーションは、ネットワーク接続や入出力デバイスなどの利用可能なリソースの変化の影響を受けます。さらに、ユーザーに代わってタスクを実行するために、以前は知られていなかったソフトウェア サービスと自発的かつ機会に応じて連携することが頻繁に必要になります。したがって、アプリケーションとそのユーザーを取り巻く環境は、適応操作を正当化する主要な情報源となります。

• 適応型アルゴリズム – 実行時に動作が変化するアルゴリズム
• パーソナライゼーション – テクノロジーを活用して個人間の違いに対応する
• 適応型ハイパーメディア – ユーザーのモデルに応じて提供される出力が変化するハイパーメディア
• コンテンツ適応 - 混合環境への配信のための設計アプローチ