В.2. Особенности организации взаимодействия человека с информационными системами

ПЭВМ, информационная система (АИС) любого вида включает в себя как непременного участника человека-оператора или коллектив операторов (управленческий персонал). Через человека происходит замыкание системы в единый непрерывный контур управления. При этом человек выполняет роль не компонента системы, а интегрирующего звена, объединяющего функционирование разнородных компонентов технической системы в целях управления объектом. В обобщенной структурной схеме АИС место человека можно представить так.

Ч еловек решает задачу управления, взаимодействуя с аппаратно-программным комплексом информационной системы (АПК ИС). АПК ИС включает в себя подсистемы автоматического регулирования, средства сбора информации от ОУ, вычислительные средства, производящие обработку информации в целях подготовки альтернативных вариантов управленческих решений и системы отображения информации.

Р оль человека-оператора в АИСУ и его возможные функции в процессе управления покажем на примере следующей системы. Рис. Данные об объекте, его текущем состоянии отображаются (и тем самым предъявляются человеку) в виде информационной модели (ИМ) на соответствующих средствах отображения информации (СОИ) АПК АСУ. Информационная модель – это множество (совокупность) сигналов, несущих оператору информацию об управляемом объекте, и организованных в соответствии с определенной системой правил. В состав множества сигналов могут входить положения стрелок на шкале измерительных приборов, комбинации знаков на экране ЭЛТ и др. Естественно, что ИМ характеризует ОУ с той или иной точностью.

На основании ИМ в сознании человека возникает (формируется) некоторая «умственная картина» управляемого процесса и условий, в которых он протекает. Такую «умственную картину» в инженерной психологии называют концептуальной моделью (КМ) объекта. С помощью КМ человек-оператор оценивает ситуацию сложившуюся на объекте управления, и на основе знаний и профессионального опыта вырабатывает управляющее воздействие Р. Одновременно АПК ИСИУ на основании данных об объекте и его математической модели М с помощью вычислительного устройства вырабатывает решение Р_ву и предъявляет его человеку с помощью СОИ как ИР (информационная модель решения). Человек, ведущий управление, сравнивает решение ИР, предлагаемое АПК системы с решением, которое определил он –Р на основе КМ, и может в режиме диалога либо ввести в систему свое решение (через ПУ) и система обязана его выполнить, либо согласиться с предложением АПК и разрешит системе его реализовать, либо уточнить условия и даст команду искать новое решение ИР. Здесь человек ведет как бы тактическое управление. Подобные АСУ называют системы-советчики.

Из примера видно, что человек-оператор АИСИУ, как правило не видит ОУ и судит о нем на основании предъявляемой ему ИМ. Чем она точней и своевременно будет предъявлена человеку, тем точней он определит управляющее воздействие. Оперативно и понятно должна быть представлена и модель решения ИР, удобным пульт управления (ПУ) для ввода управляющих воздействий. От обеспечения эффективной совместимости совместной работы человека и АПК будет зависеть и качество процесса управления. Поэтому взаимодействие человека с техническими средствами является важной областью исследования при разработке информационных систем исследования и испытаний или систем управления.

Проблема взаимодействия человека с АПК включает множество вопросов, среди которых можно выделить: создание необходимого ассортимента средств организации взаимодействия; разработка методологии и технологии рационального использования диалоговых систем; способов расчета и проектирования средств взаимодействия с учетом оптимального распределения функций и нагрузки между человеком и АПК; организовать взаимодействие так, чтобы облегчить труд человека-оператора ИСУ.

Характерными особенностями проектирования средств взаимодействия человек-АПК являются. Первое. Необходимость учета психологических особенностей взаимодействия человека с другими людьми и с машинами в процессе труда, т.е. человеческий фактор и возможности работающих в АСУ людей. Недооценка роли психологических факторов при построении человеко-машинных систем приводит к тому, что человек либо не исчерпывает все предоставляемые машиной средства, либо вообще отказывается ох применять.

Второе. Взаимодействие человека с АПК АСУ происходит в реальном масштабе времени и в режиме диалога.

Третье. В условиях все усложняющихся задач управления и интенсивности их. Ставится вопрос об эффективном использовании мыслительных способностей человека на уровне продуктивного мышления, включая предвидение, интуицию, т.е. способности человека, которые свойственны только ему как субъекту управления. Соответственно изменяются и требования к средствам взаимодействия его с техническими системами АСУ, в частности это включает требование их интеллектуализации.

Все эти особенности требуют системного подхода к разработке методов и средств взаимодействия человека с АПК ИСУ, привлечения методов и результатов, заимствованных из самых различных областей техники, психологии, лингвистики. Следствием этого явилась концепция интерфейса взаимодействия человека с техническими средствами ИСИИ или ИСУ.

Раздел 1. Пользовательский интерфейс информационных систем

1.1. Информационно-логическая схема интерфейса

взаимодействия человека с техническими средствами

информационных систем

Пользовательский интерфейс персональных компьютеров является частным примером интерфейса взаимодействия человека с техническими средствами информационных систем. В общем случае принимается, что взаимосвязь человека с техническими средствами осуществляется по определенным процедурным правилам, т.е. на основании протокола и обеспечивается соответствующей аппаратной и алгоритмической (программной) поддержкой. Вот эта совокупность аппаратно-программных средств совместно с протоколами обмена, обеспечивающая взаимодействие двух сопрягающихся частей ИСИИ (ИСУ) называется интерфейсом взаимодействия человека с техническими средствами информационных систем. Структурно интерфейс взаимодействия можно представить следующей обобщенной схемой,

г де: АПК ИВ – аппаратно-программный комплекс интерфейса взаимодействия; ВД – средства ведения диалога; ПУ – поле рабочих воздействий; СОИ – средства отображения информации.

Протоколы взаимодействия (ПВ) воплощены в виде правил, инструкций, форм и форматов знаков, сообщений, на основе которых обеспечивается достоверная и надежная доставка сообщений между человеком-оператором и АПК ИСИИ (ИСУ).

Функции аппаратно-программного комплекса интерфейса взаимодействия (АПК ИВ) определяются исходя из понимания роли и значения основных этапов деятельности человека в информационной системе. Обычно в его функции входят:

- преобразование данных, циркулирующих в АПК ИС в информационные модели объекта, информационные модели решений, которые отображаются на средствах отображения данных;

- регенерация информационных моделей;

- обеспечение диалогового взаимодействия человека с техническими средствами АСУ;

- преобразование воздействий, поступающих от человека-оператора, в данные, используемые системой управления;

- физическая реализация протоколов взаимодействия (согласование форматов данных, контроль ошибок и т.д.);

- документирование, ведение и обновление баз знаний.

С учетом этих функций уточним структуру отдельных блоков интерфейса взаимодействия и представим следующей информационно-логической схемой.

Формат содержания сообщений между человеком-оператором и информационной системой управления образуют логические характеристики

протокола.

В Эталонной модели взаимосвязи открытых систем интерфейсы взаимодействия человека с техническими средствами информационных систем используются на седьмом прикладном уровне.

Интерфейс взаимодействия должен выполнять и такие функции.

Первая – рациональное распределение между человеком и АПК ИСУ операций управления, т.к. в процессе управления они могут решать задачи управления, но в определенных проблемах их возможности проявляются по разному и с разным успехом их будут решать. Поэтому каждому свои проблемные ситуации для решения.

Вторая функция. Формальное получение оценок правильности принятых управляющих воздействий, построение логических заключений о целесообразности их ввода в систему управления. Это должно выполняться по результатам анализа и синтеза, команд, осуществляемых человеком, на основе оценки проблемной ситуации.

Третья функция. Планирование процесса подготовки решения, т.е. выработка последовательности действий, приводящих к результату оптимальным путем.

Четвертая функция – комментирующая. Обеспечивает комментирование текущей проблемной ситуации на объекте управления и пояснять действия АПК ИСУ в естественной языковой, а возможно и в знаково-графической форме; выдавать по запросу пользователя сведения о деятельности оперативного состава в прошлых аналогичных проблемных ситуациях (отображать прошлый опыт). Реализация этих функций требует интеллектуализации рабочего места человека-оператора, т.к. он тогда будет осуществлять управление на основе формализованных знаний, хранящихся в системе.