Sakkadik göz hareketlerinden bilişsel yük tespiti
Cognitive load detection from saccadic eye movements
Yazar: DİDEM İŞSEVER
Danışman: DOÇ. DR. FECİR DURAN
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Bilgisayar Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol = Computer Engineering and Computer Science and Control

Özet:
Bilişsel yük, bireyin zihinsel kaynaklarını, bir görevi gerçekleştirirken kullanma kapasitesini ifade eden önemli bir kavramdır. Bilgisayar programcılarının karmaşık kodlama görevlerini yerine getirirken ortaya çıkan bilişsel yük etkilerini anlamak, hem yazılım geliştirme süreçlerini optimize etmek hem de programlama eğitimini geliştirmek açısından kritik öneme sahiptir. Bu çalışmada, göz hareketleri aracılığıyla bilgisayar programcılarının kod anlama görevleri sırasında bilişsel yüklerini etkileyen faktörler incelenmiştir. Çalışma, 216 farklı programcının kişisel parametrelerini içeren "Programlamada Göz Hareketleri (EMIP)" veri seti kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Göz hareket verileri, gözbebeği hareket hızı ve çap değişimi gibi alt bilgilere ayrıştırılmıştır. Sinyallerdeki hızlı değişimleri bulmak için z-skor tabanlı tepe tespit algoritmasından yararlanılmıştır. Elde edilen göz hareket verileri ile programcıların kişisel parametreleri arasında, matematiksel bir model oluşturmak için kanonik korelasyon analizi seçilmiştir. Programcıların yaşları, cinsiyetleri, anadilleri, deneyim süreleri, programlama yapma sıklıkları gibi bazı kişisel parametrelerin bilişsel yüke etki oranları incelenmiştir. Sonuç olarak göz hareketlerine bağlı bilişsel yük ile programcıların kişisel özellikleri arasında anlamlı bir ilişki bulunmuştur. Bu çalışma kapsamında incelenen dilsel mesafenin bilişsel yük üzerindeki etkisinin son derece önemli olduğu tespit edilmiştir. Kod anlama görevlerinde kullanılan programlama dili dışında başka bir programlama dili kullanma sıklığının bilişsel yük üzerinde zayıf bir etkiye sahip olduğu tespit edilirken programcıların yaşının bilişsel yük üzerinde en yüksek etkiye sahip olduğu görülmüştür.

Abstract:
Cognitive load is an important concept that expresses the capacity of an individual to use his/her mental resources while performing a task. Understanding the cognitive load effects that occur when computer programmers perform complex coding tasks is critical to both optimizing software development processes and improving programming education. In this study, factors affecting the cognitive load of computer programmers during code comprehension tasks through eye movements were examined. The study was carried out using the "Eye Movements in Programming (EMIP)" dataset, which contains the personal parameters of 216 different programmers. Eye movement data is parsed into sub-information such as pupil movement speed and diameter change. A z-score-based peak detection algorithm was used to find rapid changes in signals. Canonical correlation analysis was chosen to create a mathematical model between the obtained eye movement data and the personal parameters of the programmers. The effect rates of some personal parameters such as programmers' ages, gender, native language, length of experience, and frequency of programming on cognitive load were examined. As a result, a significant relationship was found between the cognitive load due to eye movements and the personal characteristics of programmers. It has been determined that the effect of the linguistic distance examined within the scope of this study on cognitive load is extremely important. While the frequency of using another programming language other than the programming language used in code comprehension tasks was found to have a weak effect on cognitive load, the age of the programmers was found to have the highest effect on cognitive load.