Прием информации оператором

Лекция 9.

ПРИЕМ ИНФОРМАЦИИ совокупность психических процессов, с помощью которых осуществляется отражение человеком сигналов внешнего мира.

В инженерной психологии принято выделять четыре основных режима работы оператора при приеме информации:

1) поиск, обнаружение сигналов и выделение их на фоне шумов;

2) различение сигналов;

3) идентификация (установка тождества сигналов);

4) опознание — соотношение поступающих сигналов с заданной системой эталонов или признаков с последующим декодированием сигналов.

Проблемы приема информации рассматриваются с учетом оценки предельной пропускной способности или разрешающей способности сенсорных и перцептивных систем человека-оператора, а также качественного и количественного анализа сенсорно-перцептивных процессов, реализующих П. и.

В первом случае определяются главным образом предельные, пороговые параметры сенсорно-перцептивных систем человека-оператора и временные характеристики П. и. Здесь оцениваются, напр., максимальная пропускная способность при П. и., пороги приема информации при решении разных задач, общая эффективность работы и т. д.

Во втором случае П. и. связан с психологическим анализом и попытками построения моделей сенсорно-перцептивных процессов. П. и. в реальной операторской деятельности лежит в составе информационной подготовки решения.

Основные характеристики приема информации

оператором

Одним из этапов деятельности оператора является прием осведомительной информации о состоянии объекта управления и ходе протекания управляемого процесса. Этот этап деятельности обеспечивается такими познавательными процессами, как ощущение, восприятие, представление.

Ощущение - это простейший психический процесс, состоящий в отражении отдельных свойств и явлений материального мира, а также внутренних состояний организма при непосредственном воздействии раздражителей на органы чувств.

В инженерной психологии ощущение рассматривается не только как чувственный образ, но также как особого рода деятельность человеческого организма (сенсорная деятельность). Она может выражаться как во внутренних процессах, так и во внешних движениях, но в любом случае сенсорная деятельность необходима для возникновения ощущения. Так, зрительное ощущение не может возникнуть, если зрачок глаза неподвижен, ему всегда предшествует движение глаз.

На основе синтеза ощущений складывается более сложная форма чувственного отражения - восприятие, которое представляет собой процесс целостного отражения предметов и явлений материального мира, действующих в данный момент на органы чувств человека. В отличие от ощущений при восприятии отражаются не отдельные свойства, а предмет в целом. При этом восприятие не сводится к простой сумме ощущений, а представляет собой качественно новую ступень чувственного познания.

Восприятие, как основа процесса приема информации оператором характеризуется такими свойствами, как целостность, осмысленность, избирательность, константность.

Важным свойством восприятия является также апперцепция - зависимость содержания и направленности восприятия от опыта человека, его интересов и отношений. Различают апперцепцию устойчивую (обусловленную опытом и мировоззрением) и временную (связанную, например, с настроением).

Перечисленные свойства восприятия не являются врожденными. Их источником являются активные действия различных функциональных систем человека, в результате чего он способен сформировать адекватный образ предмета или явления, называемый перцептивным. Следовательно, восприятие необходимо рассматривать не только как один из процессов отражения предметов и явлений внешнего мира, но и как особый вид умственной деятельности (перцептивная деятельность).

Существенным компонентом восприятия (так же как и ощущения) являются моторные процессы, которые характерны для любого вида восприятия. Так, зрительное восприятие сопровождается движением глаз, слуховое -движением гортани, воспроизводящим слышимый звук. Особенно большую роль моторные компоненты играют при осязании.

Процесс восприятия является фазным процессом и включает в себя несколько этапов: обнаружение, различение, опознание, интерпретацию. В различных видах деятельности человека рассмотренные этапы могут иметь различную продолжительность во времени. Это зависит от количества и величины оперативных единиц восприятия, под которыми следует понимать содержание, выделяемое субъектом при выполнении той или иной перцептивной задачи.

Примерами оперативных единиц могут служить отдельные признаки сигнала (яркость, цвет, форма), отдельные предметы и их совокупности, отношения между ними.

Чем крупнее оперативные единицы восприятия, чем меньше их общее число, тем быстрее осуществляется процесс восприятия.

Предельным случаем является симультанное (одномоментное) восприятие информации. Противоположным ему выступает сукцессивное (развернутое во времени) восприятие.

Сукцессивное восприятие развивается в процессе его микрогенеза.

Микрогенез восприятия — это выделяемые в реальном масштабе времени фазы становления перцептивного образа.

Так, при изучении зрительного восприятия выделено пять фаз:

- грубое различение общих пропорций и положения объекта;

- мерцание формы объекта;

- различение резких перепадов контура (грубое различение основных деталей);

- глобальное восприятие формы, но без достаточно четкого различения мелких деталей;

- оптимальное восприятие.

На основе ощущений и восприятия возникает сложная форма чувственного отражения—представление.

Представление—это процесс отражения тех предметов и явлений, которые в данный момент не действуют на органы чувств.

Очень велика (но, к сожалению, мало изучена) роль представлений в деятельности оператора. Не имея возможности непосредственно воспринимать управляемые объекты и процессы, он должен на основе поступающей информации воссоздать их в плане представлений. Основными особенностями представлений является их обобщенность и собирательность. Это означает, что в представлениях отражаются не только свойства единичного предмета, но и типичные свойства значительной по объему группы предметов.

Большое значение при приеме информации играет внимание.

Под ним понимается направленность сознания на определенный объект. Внимание не является самостоятельным процессом, а только организует познавательную деятельность так, что определенные явления осознаются человеком отчетливее других.

Основная функция внимания состоит в отборе значимых для человека воздействий и игнорировании других, несущественных.

В зависимости от характера направленности и сосредоточения выделяют произвольное и непроизвольное внимание.

Физиологической основой формирования перцептивного образа является работа анализаторов. Анализаторами называются нервные «приборы», посредством которых человек осуществляет анализ раздражений.

Любой анализатор состоит из трех основных частей: рецептора, проводящих нервных путей и центра в коре больших полушарий головного мозга.

Основной функцией рецептора является превращение энергии действующего раздражителя в нервный процесс.

Вход рецептора приспособлен к приему сигналов определенной модальноста - световых, звуковых и др. Однако его выход посылает сигналы, по своей природе единые для любого входа нервной системы. Это позволяет рассматривать рецепторы как устройства кодирования информации.

Проводящие нервные пути осуществляют передачу нервных импульсов в кору головного мозга. Эти импульсы, достигнув коры головного мозга, подвергаются там определенной обработке и снова возвращаются в рецепторы. Только в этом процессе взаимодействия рецепторов и центров в коре больших полушарий происходит формирование перцептивного образа.

Глаз человека воспринимает электромагнитные волны в диапазоне 380-760 нм.

Однако чувствительность глаза к волнам различной длины неодинакова. Наибольшую чувствительность глаз имеет по отношению к волнам в середине спектра видимого света (500-600 нм). Этот диапазон соответствует излучению желто-зеленого цвета. Важной характеристикой глаза является относительная видность, или спектральная чувствительность глаза.

Основными характеристиками любого анализатора являются пороги - абсолютный (верхний и нижний), дифференциальный и оперативный. Понятие каждого из этих порогов может быть введено по отношению к энергетическим (интенсивность), пространственным (размер) и временным (продолжительность воздействия) характеристикам сигнала.

Основные характеристики и устройство анализаторов позволяют сформулировать общие требования к сигналам-раздражителям, адресованным оператору:

- интенсивность сигналов должна соответствовать средним значениям диапазона чувствительности анализаторов, которая обеспечивает оптимальные условия для приема и переработки информации;

- для того чтобы оператор мог следить за изменением сигналов, сравнивать их между собой по интенсивности, длительности, пространственному положению, необходимо обеспечить различие между сигналами, превышающее оперативный порог различения;

- перепады между сигналами не должны значительно превышать оперативный порог, так как при больших перепадах возникает утомление; следовательно, существуют не только оптимальные пороги, но и оптимальные зоны, в которых различение сигналов осуществляется с наибольшей скоростью и точностью;

- наиболее важные и ответственные сигналы следует располагать в тех зонах сенсорного поля, которые соответствуют участкам рецепторной поверхности с наибольшей чувствительностью;

- при конструировании индикаторных устройств необходимо правильно выбрать вид сигнала, а, следовательно, и модальность анализатора (зрительный, слуховой, тактильный и т.д.).

Распределение информации между воспринимающими каналами

человека – оператора

Между воспринимающими каналами человека - оператора информация должна распределятся на основе психологических восприятия информации различными анализаторами. Необходимо также учитывать взаимодействие и взаимное влияние анализаторов, их устойчивость к воздействию различных факторов среды: гипервесомости и невесомости, вибрации, гипоксемии, изменение способности к восприятию информации в процессе длительной работы и др. Весьма существенное значение имеет вид информации, условия ее приема, а также характер деятельности оператора.

Каналы восприятия - основные способы первичного восприятия информации.

Канал восприятия начинается рецептором - чувствительной клеткой, которая может воспринять тот или иной раздражитель. Глазные рецепторы воспринимают световые волны, слуховые рецепторы - звуковые колебания, и так далее.

Основные каналы восприятия:

визуальный канал (30% воспринимаемой информации)

аудиальный канал (10% воспринимаемой информации),

кинестетический (чувственный) канал,

дигитальный (понятийный) канал.

Пройдя канал первичного восприятия, информация далее воспринимается и перерабатывается вторично, в той или иной репрезентативной системе, причем в некоторых случаях модальность сигнала может измениться.

Зрительный образ может осмысляться, сказанное (аудиальный канал) может представляться (визуальная модальность)

Выбор канала восприятия в зависимости от вида информации.

1) Передача количественной информации.

Для передачи количественной информации используются зрительный, слуховой и кожный каналы восприятия. Выбор канала обусловливается числом градаций признака.

Зрительный канал обеспечивает наибольшую точность определение величины признака, особенно при использовании цифровых кодов, шкал, изменений положений указателей приборов. Он позволяет сравнивать и измерять информацию одновременно по нескольким признакам. Наименьшая точность наблюдается при кодировании величины яркостью.

Слуховой канал по точности восприятия количественной информации может конкурировать со зрительным только при передаче количественной информации в виде речевых сообщений. Точность приема количественной информации, закодированной с помощью частоты или интенсивности звукового сигнала, повышается при использовании эталона сравнения. Человек способен воспринять до 16 - 25 градации тональных сигналов, различающихся по высоте или громкости.

Кожный канал при передачи количественной информации значительно уступает зрительному и слуховому каналу. С его помощью можно передать более 10 градаций величины за счет использования частоты вибротактильных или электрокожных сигналов (после соответствующей тренировке).

2) Передача многомерных сигналов.

Использование многомерных сигналов, различающихся по нескольким признакам, способствует более экономной передаче информации. С точки зрения возможности приема многомерной информации различные воспринимающие каналы человека не являются идентичными.

Зрительный канал, обладающий хорошо выраженными аналитическими свойствами, позволяет одновременно использовать несколько признаков в сигнале. Информация для этого канала восприятия может быть закодирована одновременно с помощью интенсивности и цвета световых раздражителей, формы, площади, пространственного расположения сигналов, отношений их отдельных параметров. Способность к поэлементному анализу большого числа отдельных составляющих сложного сигнала позволяет воспринимать с помощью этого канала большой объем информации, несмотря на то, что по шкалированию некоторых из них (например, интенсивности, частоты). Зрительный анализатор не обладает выраженными преимуществами по сравнению с другими анализаторами.

Значительно повышает пропускную способность данного канала по отношению к многомерным кодовым сигналам синтез различных компонентов сигналов в единый зрительный образ. В этом отношении большую роль играет наличие возможности одновременного восприятия нескольких пространственно разобщенных зрительных образов.

Слуховой канал позволяет использовать при передаче многомерных звуковых сигналов интенсивность и частоту, тембр и ритм. Распределение частот по октавам и модулирование звуковых сигналов также повышает их распознаваемость. Однако общий набор сигналов и возможность варьирования ими для этот анализатора меньше, чем для зрительного. Значительно ограничивает использование этого каната трудность приема и анализа информации, поступающей одновременно более чем от одного источника сигналов.

Кожный канал обладает меньшими возможностями для приема многомерных сигналов, чем два предыдущих. При передаче по нему многомерных сигналов практически могут быть использованы частота сигналов и их пространственная локализация.

3) Передача информации о положении объектов в пространстве.

Зрительный канал дает самую полную информацию о положении наблюдаемых объектов в пространстве (по трем координатам). Большая точность в оценке пространства и пространственны отношений обеспечивается за счет выраженной аналитической способности зрительного анализатора, константности восприятия, визуализации представлений, широкой возможности оперирования пространственными зрительными образами.

Кожный канал при передаче этой информации можно поставить на второе место. Он обеспечивает определение положения объекта в пространстве по двум координатам при непосредственном соприкосновении с объектом и при дистанционном определении положения его в пространстве за счет искусственных кодовых признаках. Такими кодовыми признаками могут быть частота вибротактильных или электрокожных сигналах и их локализация. Применения для этого изменение амплитуды, величины и площади давления тактильных сигналов ограничивается быстрым развитии адаптации в тактильном анализаторе.

Слуховой канал при бинауральном восприятии обеспечивает высокую точность определения направление на источник звука. Когда же применяется искусственный код (обычное изменение частоты акустического сигнала, его тона), точность локализации оказывается ниже, чем при использовании зрительного и кожного анализаторов. В основном, в этом случае с помощью слухового анализатора можно определять изменение положения объекта в пространстве только по одной координате.

4) Восприятие времени.

Точность восприятия временных интервалов зависит от их длительности, от того, заполнены они или не заполнены раздражителем и от ряда других причин. Наибольшая точность отмечается при оценки заполненных временных интервалах.

Слуховой канал обеспечивает наибольшую точность в оценке временных характеристик сигналов (их длительности, темпа, ритма и т.п.). Ошибка в воспроизведении 3-, 5-, 10- секундных заполненных временных интервалов составляет при использовании слухового анализатора 1.2 - 4.7 % заданных стандартов.

Кинестетический канал (чувственный) также может успешно использоваться для передачи информации по параметру длительности. При поступлению по этому каналу заполненных временных интервалов длительностью в 4.8 и 9.1 с., ошибка в точности воспроизведении колеблется в пределах 6.4 - 16 %.

Тактильный канал по точности оценки времени занимает третье место. Ошибка точности воспроизведения 5, 10 - секундных интервалов при использовании этого анализатора составляет 7.4 - 24.8 % определяемых величин.

Зрительный канал обеспечивает наименьшую точность передачи временной информации. Пир поступлении сигналов в этот канал наблюдается меньшая точность и большая флюктуация в оценке длительности временных интервалов, чем при поступлении их по слуховому, кинестетическому и тактильному каналам. Ошибка в точности воспроизведения 3-, 5- и 10- секундных интервалов времени при использовании зрительного анализа составляет 13.8 - 18 % стандарта, а флюктуация - 1.2 - 2.9 с.

Передача информации об аварийных ситуациях.

Сигналы, несущие информацию об аварийных ситуациях, можно подразделить на предупреждающие и сигналы, свидетельствующие об аварии и переключающие человека на деятельность по новому алгоритму.

Предупреждающие сигналы не должны нарушать заданного режима рабочей деятельности.

Следствием аварийных сигналов должно быть изменение алгоритма работы для предотвращения развития аварийной ситуации и восстановления нормального функционирования системы.

Для передачи предупреждающего сигнала можно использовать любой канал связи ( зрительный, слуховой, тактильный). Выбор его зависит от структуры деятельности, загруженности того или иного анализатора и вида алгоритма, на который должен быть переключен оператор.

Выбор канала связи для передачи аварийного сигнала обусловливается тем, что сигнал должен быть обязательно и немедленно воспринят при любых обстоятельствах, не зависимо от характера работы.

Слуховой канал восприятия при передачи информации об аварийном состоянии имеет те преимущества, что слуховой анализатор обладает выраженной способностью к экстренной мобилизации. Звуковой сигнал хорошо воспринимается независимо от местоположения его источника по отношению к оператору. Отрицательным свойством длительного интенсивного звукового сигнала его выраженное тормозное влияние на высшую нервную деятельность.

Зрительный канал восприятия при передаче аварийной информации является также достаточно эффективным. Недостатком его является то, что источник информации обязательно должен находиться в поле зрения. Особенно важное значение приобретает канал в условиях интенсивного шум.

Кожный канал восприятия также может быть использован при подаче аварийных сигналов. При передаче аварийного сигнала в некоторых случаях может использоваться болевая чувствительность, однако данный вопрос требует дополнительно изучения.

Проявление психологических характеристик в деятельности

Психологическими характеристиками человека-оператора, осуществляющего управленческие функции в системе "человек-машина-среда", считаются показатели, которые определяют процессы приема, переработки и передачи информации, а также индивидуальные особенности психических процессов (ощущения, восприятия, памяти, мышления, психомоторика, мотивации, воли, эмоций).

Трудовая деятельность человека организуется, направляется и регулируется в соответствии с причинами, определяющими характер рабочей активности индивида, а также в соответствии с ожидаемыми результатами деятельности. Как побудительная сила в деятельности выступает совокупность мотивов. В конкретной деятельности система мотивов "замыкается" на отдельную цель, которая формирует содержание этой деятельности.

Цель деятельности - это ее воображаемый результат.

Для человека-оператора, например, целью деятельности является образ заданного состояния объекта управления.

Сформированный в начале деятельности образ-цель должен храниться в памяти оператора до окончания деятельности, выступая в роли ведущего регулятора всей системы действий.

Важным компонентом деятельности человека-оператора являются прием информации об объекте управления и внешние условия, которые обеспечиваются такими психическими процессами, как ощущение, восприятие, воображение и мышление. Прием информации - процесс формирования перцептивного образа, представляет собой субъективное отражение в сознании человека свойств воспринимаемого объекта.

Выделяют стадии восприятия информации:

1. информационный поиск - просмотр информационного поля с целью поиска заданного объекта, сигнала;

2. расположения - выделение объекта из фона;

3. различения - отдельное восприятие двух объектов, расположенных рядом, и выделения деталей объектов;

4. распознание - выделение существенных признаков объекта и отнесение его к определенному классу.

Продолжительность этих стадий зависит от сложности воспринимаемого сигнала.

Восприятие как основа процесса приема информации характеризуется свойствами: целостность, осмысленность, константность, избирательность. Физиологической основой восприятия является работа анализаторов. Важнейшими для деятельности оператора является зрительный, слуховой и тактильный анализаторы.

Пропускная способность зрительного анализатора - количество информации, которую анализатор способен принять за единицу времени.

Острота зрения - способность глаза различать мелкие детали предметов.

Объем зрительного восприятия - число объектов, которые может охватить человек в течение одной зрительной фиксации, при одномоментном восприятии.

Поле зрения - пространство зрительного восприятия при неподвижной голове и фиксированном взгляде.

Объем зрительного восприятия ограничен, с одной стороны, объемом оперативной памяти (4-8 элементов), а с другой стороны, размером зоны ясного видения. В процессе информационного поиска эти размеры составляют примерно 10о (в горизонтальной и вертикальной плоскостях).

Значительная часть информации в системах управления поступает к человеку в форме звуковых сигналов. Слуховой анализатор человека улавливает форму волны, частотный спектр чистых тонов и шумов, фиксирует и распознает звуки в большом диапазоне интенсивностей и частот, позволяет дифференцировать звуковые раздражения и определять направление звука, а также удаленность от источника. Слуховой аппарат человека воспринимает как звук колебания частотой 16 - 20 000 Гц, и наиболее чувствительный к колебаниям в области средних частот - от 1 000 до 4 000 Гц.

Кожный анализатор обеспечивает восприятие прикосновения (слабого давления), боли, тепла, холода, вибрации. Для каждого из этих ощущений (кроме вибрации) в коже есть специфические рецепторы или их функцию выполняют свободные нервные окончания.

Значение других анализаторов в обеспечении профессиональной деятельности - болевого, температурного, вестибулярного (оценка равновесия и положения в пространстве), кинестетического (ощущение положения и движения тела и его частей), вкусового и обонятельного - менее значительно, хотя в определенных профессиях (пилоты, водолазы, специалисты пищевой промышленности и др.). их роль может быть весьма важным.

Речь является способом передачи информации человеку.

Важным условием восприятия речи является различение длительности произношения отдельных звуков и их комбинаций (среднее время произношения гласных приблизительно 0,35 с, согласных - от 0,02 до 0,3 с). При восприятии потока речи особенно важно различение интервалов между словами и группами слов. Восприятие и понимание речевых сообщений в значительной степени зависит от темпа их передачи (оптимальным считается темп 120 слов / мин).

Анализ и преобразование информации оператором связаны с процессами памяти и мышления. Управление техникой по приборах или путем взаимодействия с другими операторами сопровождается проявлением всех основных видов памяти.

Основные пути повышения скорости функционирования оперативной памяти:

- сокращение длины последовательности или алфавита сигналов;

- повышение информационной емкости кодов;

- применение технических средств, разгружают память (мнемосхемы, средства отображения с вызовом информации и т.п.).

Для обеспечения увеличения объема памяти важное значение имеют:

1) рациональное группировки исходного материала;

2) переход на более крупные оперативные единицы памяти (сокращение количества символов в запоминающимся материале без увеличения количества информации);

3) нахождение в запоминающимся сообщении лишней информации;

4) перекодировки запомненных символов.

Для психологии профессиональной деятельности особое значение имеет оперативное мышление. Оно определяется как процесс решения практических задач, в результате которого формируется субъективная модель предполагаемых действий, обеспечивающих решение поставленных задач.

Основными компонентами оперативного мышления является

- структурирование (образование более крупных смысловых единиц на основе связывания элементов ситуации между собой),

- динамическое узнавание (узнавания частей конечной ситуации в исходной проблемной ситуации),

- формирования алгоритма решения (выработки принципов и правил решения задачи, определения последовательности действий ).

Центральным на всех уровнях приема и переработки информации является процедура принятия решения. В ней наиболее полно реализуются как отображающей, так и регуляторные функции психики.

Принятие решения - это формирование последовательности целесообразных действий для достижения цели на основе преобразования некоторой исходной информации.

К основным условиям, определяющим реализацию процессов решения в деятельности оператора, можно отнести:

1) наличие дефицита информации и времени, стимулирующего «борьбу» гипотез;

2) наличие некоторой "неопределенности ситуации", что приводит к борьбе мотивов у субъекта;

3) осуществление волевого акта, обеспечивающего преодоление неопределенности, выбор гипотезы, принятие на себя ответственности.

Процесс принятия решения зависит от индивидуально-психологических особенностей человека.

Так, на основе типологических различий предложена классификация типов решения с учетом соотношения процессов построения (А) и контроля гипотез (К):

А К - импульсивные решения;

А > К - решение с риском;

А < К - осторожные решения;

А К - инертные решения.

На процессы принятия решения большое влияние оказывает эмоциональный фактор, без эмоциональной активации невозможно решение субъективно сложной задачи. Эта активация порождается как общей ситуацией, в которой протекает деятельность (ситуационные эмоции), так и результатом интеллектуального процесса (интеллектуальные эмоции).

Перед любым действием оператора должно быть восприятие информации. Связь восприятия и движения осуществляется посредством сенсомоторных реакций и сенсомоторной координации.

Сенсомоторная реакция - это единичный движение в ответ на появление того или иного раздражителя.

Сенсомоторные реакции бывают простыми (ответ на заранее известные единичные движения), сложные (характер ответной реакции зависит от вида сигнала, поступившего) и реакции на движущийся объект.

Показателями реакции есть время и точность (безошибочность) исполнения.

Прием информации оператором