Файл: Митькин А.А. Электроокулография в инженерно-психологических исследованиях.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 20.06.2024
Просмотров: 64
Скачиваний: 0
делялся нами в пределах от 0 до 90° (а не от 0 до 180°, что дало бы возможность дифференцировать острые п тупые углы); при такой обработке отсутствовала дифференцировка скачков вдоль левой и правой боковых сторон, и как те, так н другие подводились под рубрику «60°». Понятно поэтому, что в случае равного статистического распреде ления направлений скачков вдоль сторон треугольника на участок гистограммы, относящийся к 60°, пришлось бы вдвое больше скачков, чем на участок, относящийся к 0°.
Повышение количества скачков в интервале 75—85° со пряжено, вероятно, с некоторой привязкой направлений скачков к вертикальной оси (высоте) треугольника, что в свою очередь обусловлено большой «активностью» верши ны треугольника (см. выше). Несовпадение этого повыше ния с интервалом 85—90° вызвано, по-видпмому, «левым уклоном» значительного числа маршрутов, о чем свидетель ствует соответствующий «уклон» зоны с наибольшей плот ностью точек фиксации (см. рпс. 19). Можно предполо жить, что между двумя наиболее «активными» участками
треугольника — |
зоной левого угла |
и зоной, прилегающей |
к вершпне, — в |
процессе поиска |
устанавливается своего |
рода «трасса» (пли, выражаясь термином гештальт-психо логии, «силовая линия»), проходящая через клетку а2, за тем по вертикальному ряду «б» и заканчивающаяся в клет ке а8 (см. рис. 19).
Тот факт, что на правую половину гистограмм (45—90°) приходится несколько большее количество скачков, чем на левую (542:458), вызван, вероятно, большей «проторенностью» вышеуказанной вертикальной «трассы» по сравне нию с горизонтальной «трассой», соединяющей левый и правый углы треугольника.
Круглая панель дает паиболее «амфориую» картину распределения скачков по углам наклона (см. рис. 21). Это вполне естественно, так как именно круглая форма панели в наименьшей мере детерминирует пространственную на правленность маршрутов обзора. Можно предположить, что повышение плотности скачков в интервале 15—20° говорит о некоторой привязке маршрутов к горизонтальной оси (хотя остается непонятной причина значительного откло нения этого «пика» от нуля), а повышение в интервале 75—85° — о привязке к вертикальной оси. Требует допол нительных объяснений тот факт, что общее количество вер тикальных скачков (приходящихся на правую половину
102
гистограммы) преобладает над количеством горизонталь ных скачков.
Таким образом, проведенный по трем формам панели анализ распределения скачков по углу наклона к горизонту показал, что а) преобладание тон или иной пространствен ной направленности скачков детерминируется двумя фак торами: характером контура панели и биомеханическими возможностями глаз; б) в тех случаях, когда оба эти фак тора действуют в одном направлении, происходит их вза имное усиление, приводящее к четко выраженному преоб ладанию определенных направлений (как это имеет место при квадратной форме панели, когда горизонтальные и вертикальные линии контура совпадают с оптимальными в биохимическом отношении направлениями движений глаз); в) в тех случаях, когда оба эти фактора действуют в разных направлениях, происходит их взаимная нивелиров ка (как это имеет место при треугольной форме панели, когда привязка скачков к боковым сторонам выражается сравнительно слабо в силу биомеханического неудобства движений глаз по наклонной) или наблюдается превалиру ющее влияние одного из факторов (как это проявилось в «аморфном» распределении направлении скачков при круг лой форме панели).
Амплитуда скачков. Амплитуда скачков была определе на нами только по одной форме панели — прямоугольной — в результате замера 1000 скачков (200 скачков по каждому из пяти испытуемых). Среднее значение амплитуды скач ков составило 11,9°. Кроме того, были определены отдель но амплитуды горизонтальных и вертикальных скачков. Средние значения (по результатам замеров 50 скачков в каждом случае) составили: для горизонтальных — 13,8° и для вертикальных — 9,8°. Таким образом, большим горизон тальным размерам панели соответствует большая ампли туда скачков. На этом основании можно предположить, что для панелей с большими линейными размерами (например, треугольной) характерны большие амплитуды скачков, чем для панелей с меньшими линейными размерами (круглой).
Вернемся к рассмотрению основных результатов данной серии опытов — распределение зон различной плотности то чек фиксаций по панелям разной формы. Сам факт варьиро вания плотности и наличия определенных закономернос тей в этом варьировании (отражающих структурные осо бенности каждой формы панели) связан, по всей вероят-
103
ностн, с величиной оперативного поля зрения для данных условий зрительного поиска (см. введение). Можно пред положить, что зоны повышенной плотности совпадают с центром оперативных полей зрения. Таким образом, для каждой формы панели складывается своя специфическая совокупность оперативных полей зрения, охватывающая всю поверхность панели. Специфика структуры такой сово купности полой определяется (как уже говорилось выше) геометрическими особенностями формы панели и во всех случаях отражает основную стратегию поиска — стремле ние минимальным количеством поисковых движений про контролировать всю поверхность.
Поскольку основные результаты данной эксперимен тальной серии свидетельствуют о наличии устойчивых стру ктур в распределении точек фиксации, можно говорить об «оптимальных» (по степени обозреваемостп) и «песспмальиых» зонах для каждой формы папелн. Следовательно, в практическом плане возникает вопрос о возможности ис пользования этой закономерности при размещении наиболее важных сигналов п сообщений на панели информации. Что бы убедиться в правомерности такого рода рекомендаций, был проведен проверочный эксперимент иа панели квадрат ной формы. Сигнал (тот же, что н в основной серип) появ лялся в случайном порядке в разных местах паиелп (в отли чие от основной серип сигнал появлялся при каждом тахпстоскоппческом предъявлении панели). Время экспозиции тест-объекта составляло 2,5 сек. При такой экспозиции сигнал в одних случаях обнаруживался испытуемым, в дру гих— нет. В опытах участвовало пять человек. Основной целью опыта было сопоставление количества сигналов (в процентном выражении), обнаруженных в «оптимальных» зонах, с количеством сигналов, обнаруженных в «пессимальиых» зонах. Сравнивались две группы зон (см. рпс. 19): первая группа: центр (клетки г4, г5, д4, д5) н зоны в углах квадрата (al, а2, 61, 62; а7,а8, 67, 68; ж1, ж2, з'1, з2;
ж7, ж8, з7, з8); вторая группа: зоны, прилегающие к сторо нам квадрата (а4, а5, 64, 65; г7, г8, д7, д8; ж4, ж5, з4, з5; г1, г2, д1, д2).
Анализ результатов показал, что 1) наибольшее количество обнаруженных сигналов
приходится на центральную зону; 2) в угловых зонах обнаружено большее количество
сигналов, чем в боковых.
104
Таким образом, результаты проверочного опыта показа ли, что окулографический анализ процесса зрительного по иска может служить достаточным основанием для выявле ния функциональной структуры панели информации и оп ределения оптимальных зон для размещения наиболее важ ных сообщений.
Что касается первого вывода (относительно централь ной зоны), то он еще раз подтверждает хорошо известный в инженерной пспхологпп факт наиболее быстрого обнару жения сигналов в центре панели.
Большее 'значение имеет второй вывод. В инженерной психологии имеются два основных принципа зонирования панелей информации: а) деление на центр и периферию и б) деление на квадранты.
Полученные нами результаты показали, что, во-первых* периферия панели далеко ие однородна, а имеет определен ную структуру распределения «оптимальных» н «пессимальиых» зон (причем это распределение обусловлено не только расстоянием от центра, но и формой панели); вовторых, деление на квадранты является формальным и не отражает подлинной функциональной структуры панели; внутри каждого квадранта имеется определенная структу ра распределения зон.
Результаты проведенных экспериментов позволяют сде лать следующие выводы, касающиеся конкретных объектов (простых плоскостных геометрических форм) н задач, по ставленных перед наблюдателем.
1. В условиях зрительного поиска сигнала на плоских ограниченных поверхностях, имеющих форму простых гео метрических фигур, каждая фигура имеет свое специфиче
ское распределение точек фиксации, т. е. наличие более п менее обозреваемых зон, образующих определенную функ циональную структуру.
2. Для каждой формы поверхности (формы панели) ха рактерно специфическое преобладание направлений пер вых поисковых движений глаз, что обусловлено, с одной стороны, особенностями формы, с другой — навыками зри тельной деятельности человека.
3. Для каждой формы панели характерно преобладание тех или иных направлений в маршрутах обзора, что обус ловлено взаимодействием двух факторов: особенностями формы и биомеханическими возможностями глаз.
Сделанные нами выводы обусловлены, однако, специфи
ка
коп тест-объектов и стоящей перед наблюдателем задачи и не могут рассматриваться как универсальные. Их прило жение к сложным объектам потребует соответствующих корректировок п новых исследовании. В то же время уже на данном этапе исследования можно говорить о практиче ском использовании полученных результатов при проекти ровании различных средств отображения.
Эти положения могут быть использованы при компонов ке панелей информации: выборе мест для наиболее важных индикаторов, определении пространственного расположе ния рядов сигнальных элементов, основных линий мнемо схемы и т. п.
Кроме того, даже в тех случаях, когда указанные выше закономерности могут маскироваться влиянием других, бо лее действенных факторов, они в более пли менее скрытой форме все равно будут обнаруживать себя. Зпаиие таких закономерностей поможет проектировщику в поиске опти мальных композиционных решеипй.
106
ГЛАВА IV
ИССЛЕДОВАНИЕ ЗРИТЕЛЬНЫХ ФУНКЦИЙ ОПЕРАТОРА ПРИ РАБОТЕ С МНЕМОСХЕМОЙ
Сфера практического применения мнемосхем постоян но расширяется. В настоящее время на большинстве опе раторских и диспетчерских пунктов мнемосхема того или иного типа стала обязательным компонентом информаци онного щита. В этой связи значительно возрос интерес к теоретическим и методическим вопросам, возникающим при разработке мнемосхем.
Проектировщики мнемосхем неизбежно сталкиваются с необходимостью оценки конкретных проектных предло жений, основанной на применении объективных методов. Возможность такой оценки особенно важна в тех слу чаях, когда требуется выбор оптимального решения из нескольких вариантов.
В качестве метода оценки мнемосхем может быть по пользован окулографический анализ. Такое конкретное приложение данного метода раскрывает перед экспери ментатором ряд интересных возможностей. В то же время следует отметить, что в методическом плане эти экспери менты значительно сложнее (по сравнению с эксперимен тами, описанными в предыдущих разделах) и требуют от экспериментатора определенного опыта. При интерпрета ции полученных результатов также необходимо устано вить, что на характер глазодвигательного поведения исдытуемых-операторов влияют по крайней мере три группы факторов: а) структурная сложность объекта, б) сложность и многозначность стоящих перед оператором задач и в) наличие (или отсутствие) профессиональных навыков. Мнемосхема представляет собой условное графи ческое изображение управляемого объекта, которое помо гает оператору запомнить технологическую схему, назна чение различных приборов и органов управления, а иногда
107
и способы действия при различных режимах работы объекта. По мере дальнейшей механизации и автоматиза ции производства значительно усложняются информаци онные модели объектов управления, увеличивается коли чество индикаторов, выносимых на приборные панели. В этих условиях применение мнемосхем становится важ ным фактором повышения эффективности деятельности оператора.
В наши задачи не входит рассмотрение принципов конструирования мнемосхем, пх классификации, спе цифики применения п т. д.— все эти стороны достаточно подробно освещены в литературе по данному вопросу (Венда, 1969 и др.). В своих экспериментах иамп была по ставлена конкретная задача в психологическом аспекте: по пытаться выявить некоторые внутренние механизмы дея тельности оператора, работающего с мнемосхемой. В дея тельности такого рода весьма существенным звоном является информационный поиск.
Зинченко п Панов (1965) выделяют два типа деятель ности оператора: деятельность с немедленным обслужива нием, когда имеется однозначное соответствие между сти мулом н реакцией, восприятие информации симультанно и информационный поиск практически свернут, и деятель ность с отсроченным обслуживанием, когда исполнитель ным действиям оператора предшествует этап информаци онного поиска. Работу оператора с мнемосхемой следует отнести ко второму типу деятельности.
Собственно, основное назначение мнемосхемы и сводит ся к тому, чтобы в условиях значительного количества обрабатываемой информации п вариативности связен «сти мул — реакция» максимально облегчить процесс информа ционного попска, подчинить его определенной логике (ос нованной на присущих объекту управления реальных свя зях), придать поиску оптимальную пространственно-вре менную последовательность. От удачной компоновки мне мосхемы зависит эффективность осуществляемого с ее по мощью информационного поиска, определяемая двумя основными параметрами деятельности оператора: быстротой ответных действий и их точностью (количеством ошибок). При этом совершенно очевидно, что как один, так и дру гой параметр находятся в прямой зависимости от быстроты и логической последовательности информационного по иска.
108
Для исследования специфики информационного поиска
вусловиях работы с мнемосхемой нами была использована
вскторэлектроокулографпческая запись движения глаз. В
данном случае окулографический анализ представляет со бой наиболее эффективный метод, позволяющий па основе объективных показаний раскрыть специфику механизма зрительной деятельности оператора. Исследования послед них лет, проведенные по окулографической методике, пока зали существенные преимущества такого подхода к анали зу информационного поиска по сравнению с теоретико-ин формационным подходом, переносящим деятельность чело века па кибернетические принципы. Такой (окулографиче ский) подход позволяет опираться на анализ собственных законов человеческого воспрпятпя (в его наиболее важных пространственно-временных характеристиках) и намечает интересные пути создания математических моделей инфор мационного поиска, при построении которых за основу при нимается количество точек фиксации и среднее время фик сации.
При постановке данного исследования 1 принимался во внимание опыт окулографического анализа зрительной деятельности в условиях работы с цифровыми таблицами (Гиппенрейтер, 1964) и решения шахматных задач (Пуш кин, 1965). Однако учитывалось также, что задачи, кото рые решает оператор, работающий с мнемосхемой, сущест венно отличаются как от задач первого, так и от задач второго рода. Поиск заданного числа на цифровой таблице ие подчинен каким-либо жестким правилам, чем1 обуслов лена примерная равновероятность перехода от одного эле мента к другому (в процессе их перебора) и большая ва риативность тактики поиска. Информационный поиск по мнемосхеме диктуется логикой взаимосвязей между эле ментами и осуществляется по вполне определенным! пра вилам, соблюдение которых необходимо для успешной дея тельности оператора. Наличие строгих правил в какой-то мере сближает поиск по мнемосхеме с анализом позиции по шахматной доске, но здесь выступают другие принци пиальные различия: шахматные позиции в большинстве своем допускают значительно большее число вариантов действий, чем это имеет место при работе оператора с мне мосхемой.
1 Исследование проведено совместно с В. Ф. Венда и В. Ф. Писа ревой.
109
Рпс. 22. Два варианта (А п Б) фрагмента мнемосхемы (пояснения
втексте)
Вкачестве конкретного объекта исследования нами бы ли выбраны два компоновочных варианта одной и той же мнемосхемы (рис. 22). Данная мнемосхема, являясь фраг
ментом практически применяемой на электростанции мне мосхемы (в варианте А), схематически изображает один из технологических участков объекта, на котором происхо дит снижение параметров пара (температуры и давления) с целью использования его для внутренних нужд станции. Левая часть мнемосхемы, содержащая элементы 13, 18, 41, 43, изображает линии «острого» пара; правая часть,
110