Файл: Балыгин, И. Е. Электрические свойства твердых диэлектриков-1.pdf

и точно воспринимать необходимые данные, то она не­ пригодна.

Информационные модели современных АСУ в боль­ шинстве случаев адекватно отражают объекты управ­ ления и состояние системы управления. Тем не менее работа оператора с ними часто не отвечает требованиям оперативности и точности.

Опыт показывает, что операторы сталкиваются с трудностями, которые являются результатом неправиль­ ного или неполного представления конструктора о воз­ можностях человека по приему и переработке инфор­ мации. С этим связан неудачный выбор системы кодирования, предъявление слишком больших объемов информации или слишком быстрая ее смена, не говоря уже об игнорировании элементарных психофизиологиче­ ских требований. Главная причина такого положения заключается в том, что в основе информационной моде­ ли лежит система взаимосвязей реального объекта, не учитывающая специфических психологических особен­ ностей работы человека с данным объектом.

, '' Рассмотрим основные этапы деятельности оператора, имея в виду прежде всего психологическую специфику деятельности с информационными моделями.

Первый этап — восприятие информации — включает следующие качественно различные операции:

обнаружение объекта восприятия; выделение в объекте отдельных признаков, которые

отвечают задаче, стоящей перед оператором; ознакомление с выделенными признаками; опознавание объекта восприятия.

Поскольку информационная ценность различных признаков неодинакова, постольку оператор выделяет и объединяет наиболее существенные признаки. Они ста­ новятся оперативными единицами восприятия и исполь­ зуются в дальнейшем при опознавании объекта вос­ приятия.

Обнаружение — начальная фаза развития любого акта восприятия. Решая задачу обнаружения, наблюда­ тель отвечает на вопрос: «Есть ли сигнал?». В реальной деятельности оператора обнаружение редко встречается в чистом виде. Обычно одновременно с этой операцией выделяются в объекте отдельные признаки, такие, как цвет, яркость, величина, форма и т, п.

36

На второй фазе восприятия из числа обнаруженных признаков выделяются наиболее информативные и тесно связанные с задачами оператора. Способность к выде­ лению информативного содержания формируется на ос­ нове прошлого опыта и требует специального обучения.

В процессе ознакомления с выделенными признака­ ми оператор устанавливает связи между отдельными свойствами объекта восприятия, увязывает их в единую схему, формирует собственные системы эталонов, на основании которых он может впоследствии опознать объект или ситуацию. Процессам ознакомления и опоз­ навания сопутствует обычно укрупнение признаков, объединение их в структуры, которые затем выступают как целостные оперативные единицы восприятия.

Оперативная единица восприятия — это семантически целостное образование, формирующееся в результате обучения и создающее возможность одномоментного и целостного восприятия объектов внешнего мира неза­ висимо от числа содержащихся в них признаков. Фор­ мирование оперативных единиц восприятия обеспечива­ ет не только целостность и предметность восприятия, но и возможность в дальнейшем мысленного реконструи­ рования ряда особенностей объекта, не нашедших непо­ средственного отражения в информации, предъявленной оператору, равно как и возможность выделения полез­ ной информации в помехах.

Второй этап — оценка информации, ее анализ и обоб­ щение на основе заранее заданных или сформирован­ ных критериев оценки. Оценка производится на основе сопоставления воспринятой информационной модели со сложившейся у оператора внутренней образно-концеп­ туальной1 моделью обстановки (системы управления). Концептуальная модель представляет собой результат осмысливания оператором сложившейся ситуации с уче­ том стоящих перед ним задач. В отличие от информа­ ционной модели она относится к внутренним психологи­ ческим средствам деятельности оператора.

В содержание образно-концептуальной модели входят образы и модели реальной и прогнозируемой обстанов­ ки, знание совокупности возможных действий, связан­ ных с управлением, и исполнительных реакций системы,

1 От слова «концепт» — понятие.

37

а также такие субъективные и часто нечетко определяе­ мые элементы, как представление о целях и критериях функционирования системы, мотивы деятельности, зна­ ние (и ощущение) последствий принимаемых решений и т. и. Соотнесение элементов информационной модели с образами и представлениями, входящими в концепту­ альную модель, является важным звеном переработки информации человеком.

Основная трудность, возникающая на этом этапе, свя­ зана с проблемой эффективного кодирования информа­ ции. В решении данной проблемы в настоящее время намечаются два пути. Первый — создание такой системы кодирования, в которой форма знаков или каких-либо других средств индикации в максимальной степени на­ поминала бы отображаемые объекты. Однако этот путь во многих случаях нереализуем. Второй путь — изобра­ жение управляемых объектов посредством букв, цифр и условных символов, ничем не напоминающих отобра­ жаемые объекты. Как показывает опыт, на пути симво­ лической индикации можно достичь многого при условии достаточного внимания к проблеме усвоения этой систе­ мы оператором. Возможно и объединение обоих путей.

Для каждого типа задач существуют свои способы эффективного кодирования. Экспериментальные иссле­ дования и опыт эксплуатации АСУ позволили выявить ряд категорий кодирования, соответствующих опреде­ ленным задачам. Например, задаче обнаружения или оп­ ределения места лучше соответствует цветовое кодиро­

ристик— цифровое кодирование.

Разработку систем эффективного кодирования нельзя сводить к эмпирическому подбору определенных (для каждого случая) способов кодирования и отображения информации. Необходимо планомерное изучение общих закономерностей перешифровки реальных признаков в их символические отображения и обратно.

Анализируя проблему эффективного кодирования в ее инженерно-психологическом аспекте, полезно обра­ титься к исследованиям процессов восприятия, которые проводились психологами и физиологами. Суммируя ре­ зультаты многих работ в этой области, можно отметить следующее.

38

Наблюдатель, свободно рассматривающий окружаю­ щую действительность, сам выбирает систему кодирова­ ния (или усваивает ее от других) и методом последова­ тельных приближений создает наиболее эффективный для данного вида деятельности код. При проектировании АСУ и создании модели, замещающей управляемые объ­ екты, конструктор аппаратуры нередко выбирает тип ин­ дикации и систему кодирования, игнорируя привычные способы кодирования, и поэтому делает это не наилуч­ шим образом. Работая с аппаратурой, оператор лишь в малой степени может видоизменить предлагаемую ему систему кодирования. Поэтому для выбора эффективной системы кодирования необходимы тщательный анализ функционально значимых признаков кодируемого сооб­ щения, выделение ведущих и второстепенных подчинен­ ных признаков, однозначно определяемых ведущими признаками. Последние должны располагаться в соот­ ветствии с теми операциями, которые необходимо произ­ водить оператору при решении задачи. Код должен быть максимально осмысленным и читаться, как фраза печат­ ного текста. Причем нужно иметь в виду, что освоение кода представляет собой специальную деятельность, ко­ торая изучена еще недостаточно.

Процесс кодирования связан с потерей некоторого количества информации. Кроме того, возможно получе­ ние неполной или неточной информации из-за помех. По­ этому оператор должен не только соотносить информа­ цию с управляемым объектом, но и реконструировать ряд особенностей или состояний объекта, не нашедших отражения в предъявленной ему информации. Большое значение при этом имеют опыт оператора и обученность его наиболее эффективным приемам декодирования.

Важным звеном переработки информации является организация полученных после декодирования сведений в целостную систему взаимосвязанных характеристик. Благодаря этому оператор имеет возможность допол­ нить полученные текущие данные имеющимися у него знаниями о возможных состояниях и поведении объекта управления. В каждый данный момент оператору необ­ ходима информация лишь об одном или нескольких объ­ ектах, по которым нужно немедленно принять решение. Поэтому излишне выводить на устройства отображения весь объем информации, предназначенный для формиро­

39

вания информационной модели. Оператору нужно дать возможность производить отбор информации и вызывать ее в наиболее соответствующем решаемой задаче виде. Оператор должен иметь возможность, осуществляя ми­ нимальное число запросов (или шагов в ходе информа­ ционного поиска), получать информацию о критичных объектах', специально отобранную для принятия ре­ шения.

Следует различать постоянную (или медленно меняю­ щуюся) образно-концептуальную модель, хранящуюся в долговременной памяти оператора, и оперативную, в выс­ шей степени подвижную образно-концептуальную мо­ дель, хранящуюся в кратковременной, или оперативной, памяти.

Если ситуация знакома, внешняя информационная модель лишь вызывает в памяти оперативную концепту­ альную модель, адекватную ситуации, и оператор немед­ ленно начинает реализацию соответствующей схемы по­ ведения. При незнакомой, проблемной ситуации опе­ ративная модель начинает формироваться в процессе управления. Тогда в ее содержание входят данные, из­ влекаемые оператором как из информационной модели, так и из постоянной концептуальной модели. Однако функции оперативной концептуальной модели не исчер­ пываются интегрированием информации, поступающей из обоих указанных выше источников. В этой модели ин­ формация приводится к виду, пригодному для принятия решения, и создаются предпосылки решения возникшей проблемной ситуации. Иными словами, формирование оперативной концептуальной модели в нестандартных условиях, по сути дела, есть начало процесса принятия решения и формирования программы исполнительных действий.

Третий этап •— принятие решения на основе проведен­ ного анализа информационной и образно-концептуальной модели обстановки.

В ряде случаев задача определяется заранее задан­ ным, известным оператору алгоритмом решения. При этом акт решения сводится к выбору наилучшего из имеющихся в распоряжении оператора вариантов.1

1 Критичные объекты — это наиболее важные объекты, требую­ щие немедленного обслуживания (вмешательства).

40

Процесс принятия решения оператором усложняется, если ситуация не предусмотрена заданным алгоритмом решения. В этом случае взаимодействие оператора с информационной моделью преследует уже две цели — постановку самой задачи и нахождение способа ее ре­ шения. Постановка задачи связана со специальным пре­ образованием информационной модели. Поэтому сле­ дует создавать такие модели, которые в максимальной степени облегчали бы восприятие ситуации как проблем­ ной. При формировании информационной модели целе­ сообразно производить определенную часть работы по отысканию и формулированию задач, а возможно, и ва­ риантов их решения. Кроме того, информационная мо­ дель должна давать оператору алгоритмы распознава­ ния данных в самом широком диапазоне возможных по­ становок задач. Все это означает, что информационная модель должна строиться таким образом, чтобы опера­ тор освобождался от выполнения некоторых действий по обработке информации. Для этого в информационную модель должны быть включены данные в обработанном,- преобразованном виде. Степень преобразования данных может быть различна, начиная от элементарных форм их группирования и обобщения и кончая включением в ин­ формационную модель зоны поиска решения и даже ва­ рианта решения.

Оператор должен также использовать информацион­ ную модель для проверки различных вариантов решения задач.

Вэтом смысле модель становится для него не только средством отражения действительности, но и предметом его целенаправленной деятельности.

Впроцессе принятия решения оператор манипулиру­ ет преобразованной входной информацией. Эти манипу­ ляции с образами представляют собой, по существу, мыс­ ленный эксперимент. Одна и та же информация может служить объектом огромного числа самых различных преобразований. Но от оператора требуется формирова­ ние образа, адекватного не только реальной ситуации, но и конкретной задаче, стоящей перед ним, а также имеющимся у него в памяти способам решения подоб­ ных задач. В нахождении адекватного способа преобра­ зования входной информации, являющегося основой оп­

тимального решения, большую роль играет рационально

4L

построенная информационная модель и постоянная кон­ цептуальная модель, формирующаяся в процессе обу­ чения.

* Следует помнить, что каждому классу задач должны соответствовать определенные типы информационных моделей. Логика решения должна определять выбор то­ го или иного принципа построения информационной мо­ дели.

В процессах информационного обеспечения решений, т. е. подготовки и преобразования необходимой для при­ нятия решений информации, можно выделить прием и обработку информации о внешней среде; информации о состоянии системы управления, а также вспомогательной и служебной информации; данных о ходе управляемого процесса.

По каждому типу информации персонал пункта уп­ равления осуществляет избирательное управление инфор­ мационными потоками. Требования к организации управ­ ления потоками вытекают из характеристик решаемых задач и должны учитывать закономерности восприятия информации человеком.

Управление информационными потоками на средст­ вах отображения, осуществляемое с учетом динамиче­ ского содержания информационной модели, должно ос­ новываться на оптимизации следующих характеристик информационной модели:

степени обобщения (детализации) информации, опре­ деляющей адекватность информационной картины (мо­ дели) реальной обстановке и задачам операторов;

объема информации, выводимой на устройства ото­ бражения или поступающей к операторам по другим ка­ налам восприятия;

распределения динамической и статической инфор­ мации на устройствах отображения;

темпа обновления и времени хранения информации; степени дублирования (перекрытия) информации, вы­

водимой на различные устройства отображения.

В общем итоге должен быть достигнут наиболее це­ лесообразный объем выведения текущей информации на средства отображения, зависящей от конкретных пара-

!метров решаемой задачи, а также от объема и качества априорной информации, которой располагают операторы.

I Другими словами, важно уметь практически использо-

42

вать принцип согласования информационной и концеп­ туальной моделей при максимально возможном облегче-

I нии условий деятельности операторов.

Четвертый этап — приведение принятого решения в исполнение посредством определенной системы действий или отдачи соответствующих распоряжений.

Первые два этапа деятельности оператора можно на­ звать информационным поиском, включающим также и поиск проблемной ситуации, последние два — объединя­ ются понятием обслуживания. Разумеется, четкую грань между информационным поиском и обслуживанием мож­ но установить лишь условно.

В реальной работе оператора не обязательно присут­ ствуют все перечисленные этапы. Может быть различной и их последовательность. Нередко этапы настолько пере­ плетены, что трудно выделить какой-либо из них. В не­ которых видах деятельности оператора тот или иной этап оказывается редуцированным, в то время как другой сильно разрастается и начинает составлять главное ее содержание. Наконец, информационный поиск и обслу­ живание в работе оператора взаимообусловлены, так как от принятого решения зависит направление следую­ щего шага информационного поиска. В свою очередь результаты информационного поиска оказывают влия­ ние на точность и скорость обслуживания. Учитывая это, можно выделить два основных типа деятельности опе­ ратора.

Для первого типа характерен относительно неболь­ шой алфавит сигналов, прочно ассоциированных с опре­ деленными реакциями. Информационное содержание сигналов может быть воспринято и оценено настолько быстро, что информационный поиск может практически отсутствовать. Решение принимается по достаточно прос­ тым правилам и не требует учета большого числа пере­ менных. Оператор от восприятия сразу переходит к ис-Л полнительному действию, т. е. осуществляет немедлен­ ное обслуживание. При этом отсутствует многозначность связей между сигналами и возможными ответными дей­ ствиями, т. е. оператор не использует в полной мере имеющиеся у него возможности запоминания, укрупне­ ния, обобщения и преобразования воспринятой инфор­ мации. В этом случае оператор фактически переходит от ( первого этапа к четвертому, минуя два промежуточных.

43

Этот тип деятельности назван обнаружением с немедлен­ ным обслуживанием, в нем ограничены возможности оперирования алфавитом образов и алфавитом управ­ ляющих действий. Ограниченный характер имеет также использование оператором информационной модели. Осознавая и оценивая значение сигналов, с которыми ему приходится работать, оператор не испытывает необ­ ходимости воссоздавать полностью всю совокупность и взаимозависимость данных, отраженных в информацион­ ной модели. С психологической точки зрения операто­ рам, занимающимся деятельностью этого типа, нет нуж­ ды строить динамичные оперативные концептуальные мо­ дели.

Для второго типа деятельности оператора характер­ на переработка большого количества информации, как воспринимаемой с устройств отображения, так и извле­ каемой из памяти. Процесс восприятия превращается в самостоятельное действие, развернутое во времени и осу­ ществляемое по определенным, заранее заданным или выработанным правилам. В этом случае имеется слож­ ный процесс информационного поиска, который сменяет­ ся процессом преобразования информации, приводящим к принятию решения о необходимом воздействии на сис­ тему, а затем реализацией решения. Указанный тип дея­ тельности можно назвать информационным поиском с отсроченным обслуживанием.

Именно для этого типа деятельности характерны очень сложные взаимоотношения между информационной мо­ делью и постоянной концептуальной моделью реальной обстановки. Оператор должен создавать временные опе­ ративные концептуальные модели. Подготовка и приня-. тие решения опираются на оперативные модели, которые в известной мере контролируются постоянной концепту­ альной моделью, содержащей представление о конечном результате работы системы, о требуемой ее эффектив­ ности.

Имеется существенное различие между двумя типами деятельности с точки зрения их измерения. Первый с из­ вестными ограничениями можетколичественно описы­ ваться с помощью теоретико-информационных понятий и мер. Это обусловлено тем, что в процессе деятельности у оператора не происходит существенной смены алфавита сигналов и вероятностных оценок ситуации. При втором

44