Розробка людино-машинних інтерфейсів повинна будуватися на наукових знаннях. Необхідно знати кількісні та якісні порівняльні оцінки різних інтерфейсів, поведінку і міркування користувачів у конкретних ситуаціях.
Наукою, яка дає відповіді на ці питання, є когнітивна психологія. Когнітивна психологія вивчає моделі пізнавальних процесів людської психіки і включає в себе такі розділи, як увага, пам'ять, розпізнавання образів, способи представлення інформації, логічне мислення і визначає здатності до прийняття рішень. Ключовою частиною когнітивної психології є розробка моделей людської поведінки. І одним з найбільш корисних досягнень в цьому напрямку є те, що називається «Модель Людського Процесора».
Ця концепція «розбиває» людський організм на складові, аналогічні комп'ютерним. Таким чином можна виділити блок вхідних даних, заснований на зорових і слухових сприйняттях, вузли обробки та зберігання інформації, блок виводу відповідає за м'язові скорочення.
На початковому етапі людина, за допомогою дистанційних органів почуттів, отримує вхідну інформацію. Після того, як інформація буде оброблена перцептивним процесором, вона переміщується на зберігання в коротку (майже швидкоплинну) пам'ять. На даному етапі отримані знання загасають досить швидко. Дуже важливо розуміти, що зорова і звукова інформації зберігаються окремо. Так, період напіврозпаду зорової пам'яті знаходиться в діапазоні 90-1000мс, а звукової - 90-3500мс. Якщо ця інформація не використовується і не обробляється надалі, вона безповоротно видаляється.
Відібрані дані надходять у область робочої пам'яті. Особливість цієї пам'яті в тому, що вона комбінує кілька інформаційних потоків всередині себе. Таким чином відбувається формування більш повної картини про те, що відбувається навколо користувача. Тому інтерфейс програмного продукту не повинен містити суперечливу інформацію, таку як попередження про помилку спливаючим вікном, що супроводжуються позитивним звуковим сигналом. У психології, почуття дискомфорту, викликане зіткненням у свідомості як мінімум двох конфліктуючих уявлень, має назву когнітивний дисонанс. Важливо не забувати, що обсяг робочої пам'яті досить обмежений - робота з пам'яттю найбільш ефективна при одночасному зберіганні 7 ^ 2 елементів. Наприклад, семизначний номер мобільного телефону плюс код оператора. Розробник інтерфейсів повинен враховувати дану особливість робочої пам'яті, це попередить користувачів від забування інформації, а, в наслідку, вчинення помилок. Обмеження за часом, також, дуже важливі. Статистично визначено, що період напіврозпаду робочої пам'яті становить 5-226с. Але середньою величиною вибірки є 7с., саме це значення і слід використовувати в подальших розрахунках.
Наступний етап, після злиття потоків інформації в робочій пам'яті, - її обробка в когнітивному процесорі. Основне завдання когнітивного процесора полягає в об'єднанні потоків робочої та довгострокової пам'яті. Така операція дає, вже, повне уявлення про події навколо. Якщо є необхідність, то нова інформація також буде збережена в довготривалій пам'яті. Наприклад, ви пересіли за кермо нового авто, за великим рахунком, нічого не змінилося, додалося кілька кнопок і змінився зовнішній вигляд салону. Так, як ви вже маєте досвід водіння автомобілем, вам потрібно зовсім небагато часу для адаптації в змінених умовах. Інформація, що щойно надійшла, про нові елементи оточення буде записана в довгострокову пам'ять, і, надалі, у Вас не виникне необхідності звикати до цього оточення знову. Саме з цього, для того, щоб прискорити процес навчання користувача і застерегти його від вчинення помилок, слід враховувати його попередній досвід і звички. Гарним показником продуктивності роботи з інтерфейсом є час реакції на подію. Такі моделі, як GOMS (Goals, Operators, Methods, and Selection rules) і її імплементації описують ряд правил і методів комунікації з користувачем, дозволяють побудувати план взаємодії з інтерфейсом і розрахувати приблизний час виконання операції згідно з цим планом.
Рухова система - заключна частина моделі людського процесора. Вихідними даними є дії, які виконуються відразу, після обробки вступників команд руховим процесором. Примітно те, що людина має так звану м'язову пам'ять. Це говорить про те, що для вчинення знайомої дії, йому не потрібно замислюватися. Наприклад, при наборі цього тексту на комп'ютері, мої пальці точно знають які рухи потрібно виконати що б ввести наступне слово. Для досвідченого користувача це не складе труднощів, з іншого боку, людина, яка не володіє навичками комп'ютерного набору, витратить більше сил і часу для виконання цього ж завдання. М'язова пам'ять - найбільш важкодоступний вид пам'яті. Запис даних здійснюється шляхом багато повторного виконання механічних операцій - тренування. Видирання даних може зробити тільки руховий процесор, інформація є локальною і не передається в робочу пам'ять.
Хоча модель людського процесора і є завершеною, вона не поширюється на всю інформаційну діяльність людини. Ця модель передбачає, що людина зайнята тільки однією справою і не враховує здатності мозку до багатозадачності. Так само модель не враховує навколишнє середовище і зовнішні фактори, що впливають на користувача. Проте модель людського процесора доводить свою ефективність у дисциплінах наукового напрямку «Людино-комп'ютерна взаємодія» і дає можливість більш чітко представити картину когнітивних можливостей людини.
