Файл: Сочивко В.П. Человек и автомат в гидросфере очерки системотехники.pdf

Известны интересные эксперименты по психофизиоло­ гическому обследованию различных Интерьеров помеще­ ний. Так, при температуре внутри помещения 15° С в комнате с голубыми стенами испытуемые жаловались на холод, а в комнате с желтыми стенами при той же тем­ пературе воздуха жалоб не возникало. Замечено было также, что грузы, окрашенные в черный цвет, казались испытуемым более тяжелыми по сравнению с теми же грузами, окрашенными в белый цвет. В психофизиологии цветового зрения известно, что при длительной работе преобладание красного цвета вначале значительно повы­ шает производительность труда, а потом резко ее пони­ жает. Зеленый цвет, наоборот, дает малое, но стабильное повышение производительности труда. Известно, что си­ ний и фиолетовый цвета тормозят и замедляют деятель­ ность организма, красный и оранжевый, наоборот, воз­ буждают и ускоряют биологические процессы. Преобла­ дающий желтый цвет способствует развитию головокру­ жений, стимулирует возникновение так называемой морской болезни. Следует отметить, что некоторые заклю­ чения'о психофизиологическом воздействии того или иного цвета являются до сих пор дискуссионными.

Таким образом, умело используя цветовую гамму, можно повысить эффективность деятельности оператора, нейтрализовать некоторые негативные факторы физиче­ ской среды, стимулировать деятельность зрительного ана­ лизатора, снять зрительное утомление; наоборот, негра­ мотное цветовое оформление может привести к нежела­ тельным последствиям.

Звено «человек» системы человек—машина имеет не­ сколько систем регуляции. Воздействие внешних раздра­ жителей, огромные потоки информации, эмоциональное на­ пряжение и другие факторы могут приводить к нежела­ тельным процессам в этих системах.

Сравнительно давно ведутся работы по изучению воз^ действия на организм человека фармакологических средств. Так, К- Беккер [7] пишет о психотропных веществах, которые .использовали немецкие морские диверсанты в це­ лях доппинга. В. Боргезе [14] сообщает любопытные факты о том, как такого рода вещества вызывали прямо противоположный эффект при приеме их итальянскими боевыми пловцами.

В последнее десятилетие в области психофармакологии достигнуты значительные успехи. Химические «пули»

121

стали настолько точно бить в цель, что их пытаются использовать сейчас для решения самых неожиданных задач. Например, известны попытки некоторых психо­ фармакологов США использовать психотропные вещества для «направленного изменения поведения» школьников в школах города Омаха штата Небраска. Объектом этой бесчеловечной операции, вызвавшей возмущение амери­ канской общественности, стали около 6000 школьников.

получить новый препарат — фенигамму. Изучение этого препарата показало, что он снимает маниакальное состоя­ ние, чувство страха, тревоги, является мягким успокаи­ вающим средством и открывает возможность профилакти­ чески воздействовать на мозг человека, постоянно под­ держивая нормальное психическое состояние оператора. Достаточно очевидно, насколько важны такие средства в условиях многосуточного пребывания гидронавтов на больших глубинах.

Можно, однако, утверждать, что наиболее актуаль­ ными при конструировании морских человеко-машинных систем являются задачи, связанные с проектированием пультов управления. С точки зрения инженерной психо­ логии эти задачи в то же время являются и наиболее про­ сто разрешимыми. Уже сегодня на некоторых морских объектах установлены пульты управления, по площади и структуре не уступающие пультам самых больших ста­ ционарных (береговых) системотехнических комплексов. Если же обратиться к самым малым морсжим объектам — глубоководным исследовательским аппаратам, то нетрудно убедиться, чтоих пульты управления (рис. 37) по насы­ щенности приборами не уступают соответствующему обо­

122

рудованию самолетных кабин, ставшему в инженерной психологии одним из эталонов сложности.

При изложении психофизиологических проблем чело­ веко-машинного приборостроения удобно придерживаться предложенной выше структурной схемы автоматизирован­ ной системы (см. рис. 32): сначала рассмотреть входные

воздействия, затем центральные (логические) преобразо­ вания и, наконец, моторную деятельность. Такого по­ рядка изложения будем придерживаться в следующих трех параграфах, учитывая условность этого разделения.

§ 12.

Информационные каналы в системе человек—машина

•

Здание нашего несколько искусственно созданного благополучия слишком легко может рухнуть, как только в один прекрасный день окажется, что при помощи нескольких магических слов, таких, как информация, энтропия, избыточность. . ., нельзя решить всех нерешенных проблем.

К. Шеннон

Понятие «канал», следуя У. Р. Эшби, определим в терминах наличия между двумя точками определенных поведенческих отношений: если между точками такие

123

отношения имеют место, то между ними существует ка­ нал — независимо от того, можем ли мы усмотреть в дан­ ный момент между этими точками какую бы то ни было материальную связь. Вполне естественно показать основ­ ные связи в системе человек—машина так, как это сделано на рис. 38, а. Однако более точное представление анализи­ руемой системы дано на рис. 38, б, так как система чело­ век—машина всегда в явном или неявном виде взаимодей­ ствует с некоторым объектом, окружающей средой и т. д.

Можно пойти дальше и рассмотреть более детально структуру каналов связи, существующих в системе чело­ век — машина. На рис. 39 все элементы слева от штриховой

Рис. 38. Укрупненная блок-схема системы человек—машина.

линии относятся к звену «человек», а все элементы пра­ вее штриховой линии — к звену «машина».

Элементы хх—х3 на рис. 39 характеризуют:

хх — совокупность тех частей анализаторов человека, которые ответственны за восприятие;

х2— механизмы классификации, интерпретации и т. д.;

х6— перемещения элементов управления;

х1— реакцию машины;

хв — работу машины по новой программе; х9 — отображение информации на индикаторах.

На рис. 39 показаны только каналы, связывающие последовательно девять звеньев. Фактически же количе­ ство каналов очень .велико. Даже на рассмотренном рисунке можно отметить важный канал, соединяющий хе с Ху, по которому осуществляется обратная связь от исполнительных элементов к анализаторам человека-опе-

124

ратора, а также функционирование так называемого дви­ гательного анализатора. Могут быть показаны и многие другие каналы.

Теперь рассмотрим собственно входы звена «человек». Машина, внешняя среда, объект управления непрерывно посылают человеку информацию. Рассматривая систему человек—машина, можно отметить по крайней мере четыре вида сигналов, поступающих от машины к человеку:

1) реакция органов уп­ равления;

2)реакция собственно машины и ее исполни­ тельных устройств;

3)показания специ­ альных индикаторов (уст­ ройств отображения ин­ формации);

4)информация, посту­ пающая от машины через внешнюю среду.

Как говорилось выше, звено «человек» имеет ог­ ромное количество входов.

До сих пор не создана строгая теория, характе­ ризующая входы данного звена также однозначно,

как это делается, например, в общей теории связи. Можно назвать только совокупность некоторых характеристик, которыми принято пользоваться при рассмотрении входов звена «человек». Среди них наибольшее значение имеют частота, темп, интенсивность, повторяемость, продолжи­ тельность, модальность.

Не существует также строгой теории, определяющей систему координат анализаторов. В различных конкрет­ ных задачах по-разному выбирают систему координат; например, система «левое ухо— правое ухо», система координат обычного эвклидова пространства и т. д.

Если вернуться к каналам связи' системы человек— машина, то можно отметить, что функционирование ка­ нала сводится к поиску, обнаружению и опознанию сиг­ нала. Обнаружение и опознание сигнала есть сложный процесс, в котором можно выделить несколько последо­ вательных этапов. В экспериментальной психологии уста­

125

новлено, что по мере накопления оператором опыта дли­ тельный вначале процесс опознания становится все более кратким. Происходит как бы мгновенное схватывание и оценка ситуации. Во многом это зависит от тренирован­ ности человека, его индивидуальных особенностей и условий выполнения задачи.

Одним из важнейших вопросов проектирования че- ловеко-машиных систем является выбор модальности сигналов, поступающих от машины к человеку. В прин­ ципе одна и та же информация при соответствующем пре­ образовании (кодировании) может быть передана опера­ тору через любой анализатор. Естественно, что при этом возможно модулирование не одного, а нескольких пара­ метров физического процесса, служащего для передачи информации. Правильно выбрать модальность сигнала •— значит повысить надежность его приема, а следовательно, и работы системы человек—машина в целом. Кроме того, возможность выбора модальности сигнала позволяет эф­ фективно решать проблему разгрузки того анализатора, который по условиям работы перегружен или не успевает воспринимать поступающую информацию.

Существует достаточно убедительная гипотеза, выска­ занная в разное время независимо друг от друга различ­ ными авторами, об идентичности центральных областей по крайней мере зрительного и слухового анализаторов. Однако различия рецепторной части анализаторов весьма значительны. Резко различаются также возможности модификации сигналов, имеющих разную модальность. Для звуковых сигналов это изменение громкости, частот­ ная модуляция и т. д. Для оптических сигналов это изме­ нение формы, яркости, цветовой гаммы, растягивание или сжатие изображения и т. д.

Перспективным является использование полимодального восприятия. В физиологии эта задача впервые была поставлена, по-видимому, академиком Л. А. Орбели еще в 30-х годах. В последние годы исследования в этом на­ правлении наиболее широко проводились американскими учеными. Однако многие вопросы до конца еще не решены. Поэтому безоговорочно рекомендовать полимодальное вос­ приятие во всех случаях нельзя. Более того, отмечены случаи, когда полимодальность не только не улучшала, но даже ухудшала процесс восприятия.

При рассмотрении вопросов индикации и формы пред­ ставления оператору данных весьма важен выбор (опре­

126

деление) алфавита сигналов — конечного множества по­ парно различных элементов любого возможного сообще­ ния. В инженерной психологии сформулированы следую­

щие общие положения, которые при этом необходимо учитывать.

Во-первых, возможности различных анализаторов че­ ловека по приему информации различны, поэтому и допу­ стимая длина алфавита должна определяться в зависи­ мости от модальности сигналов. Следует иметь в виду, что максимальная информация, передаваемая сигналами лю­ бой данной модальности, зависит от того, какие пара­ метры (измерения) этих сигналов используются

Во-вторых, максимальная информация, которую может передать сигнал, является функцией числа его значений, различимых человеком. Иначе говоря, увеличивая насы­ щение сигнала информацией, мы должны увеличивать и число его опознавательных признаков, если хотим, чтобы информация была принята человеком. Изучение зависи­ мостей между насыщенностью сигнала информацией и необходимым числом опознавательных признаков яв­ ляется одной из важнейших проблем инженерной психо­ логии.

В-третьих, длина алфавита сигналов, адресуемых че­ ловеку, может быть увеличена путем включения в их ряд дополнительных точек отсчета. Иначе говоря, если чело­ век должен оперировать со значительной по объему информацией, целесообразно, а иногда просто необходимо использовать объективные шкалы — разного рода отметки, системы стандартных сигналов, их группировку и т. д.

Звено «человек» имеет такую характеристику, как время реакции на сигнал. В общем случае время реакции на сообщение зависит от количества информации, содер­ жащейся в сообщении.

При анализе процесса восприятия следует учитывать некоторые тонкости. Например, существует так назы­ ваемый принцип воронки. Одно из проявлений этого принципа заключается в следующем: чем в более широком диапазоне должен работать глаз,, тем менее тонкие раз­ личия он в состоянии улавливать. Тонкость различения достигается за счет сужения диапазона, универсаль­ ность — за счет снижения точности [36].

Восприятие характеризуется так называемым латент­ ным периодом — временем от момента появления сигнала до начала двигательной реакции. Длительность латент­

127

ного периода зависит от модальности сигнала. Значение этой величины для сигналов средней интенсивности лежит в следующих пределах:

На длительность латентного периода влияет степень полноты восприятия. Например, при восприятии изобра­ жений длительность латентного периода возрастает при переходе от восприятия объекта в натуре к восприятию его цветного изображения, затем к восприятию свето­ теневого рисунка и, наконец, контурного.

Существенное значение имеет такой фактор, как ско­ рость предъявления сигналов. В экспериментальной пси­ хологии показано, что до определенного предела увеличе­ ние скорости предъявления сигналов может увеличивать точность опознания и скорость ответных реакций. Бейкер объясняет это двумя причинами: 1) чем чаще следуют сигналы, тем больше данных для экстраполяции имеет оператор; 2) более короткий интервал времени точнее оценивается человеком, чем длинный [36]. Однако в ши­ роких пределах скорость реакции не связана со скоростью предъявления сигналов, а процент обнаружения сигналов связан. На точность опознания сигнала влияеі и меж­ сигнальный промежуток. В частности, чем более регуля­ рен промежуток между сигналами, тем больше сигналов опознается правильно и тем короче время опознания.

В ряде случаев эффективность обнаружения сигналов повышается, если в промежутках между редкими сигна­ лами подавать дополнительные, почти не отличающиеся от истинных.

Естественно, что оказывают свое воздействие и фак­ торы окружающей среды. Немаловажное значение имеет и время с^ток. Так, одни люди лучше работают утром до (60%), другие днем .(10%), третьи — вечером (20%),

ачетвертые— ночью (10%).

Ксожалению, пока еще инженерная психология; не располагает надежными методами анализа временньіх характеристик деятельности оператора, что затрудняет

128