Максимальное количество ударов каждым пальцем в течение 15 сек (по Дворжаку)

Палец	Левая рука	Правая рука
Мизинец . . . Безымянный . . Средний . . . Указательный	48 57 G3 66	56 62 69 70

Если при выполнении ударных движений рабочие пальцы попеременно меняются, темп может быть увели­чен. Как показали измерения, интервал между движе­ниями одного и того же пальца равен 0,09 сек, между движениями разных пальцев одной руки — 0,03 сек, а между движениями пальцев разных рук — 0,02 сек [408].

В некоторых видах деятельности требуются синхрон­ные ударные (или нажимные) движения пальцев обеих рук. Этот вопрос изучался Д. Ковачем [421], который разделил все возможные комбинации синхронных дви­жений на три группы 'по показателям точности и ско­рости реакций. Наиболее эффективными являются соче-

¹ Однако (выдержать этот темп длительное время трудно. Для большинства людей 'предпочитаемым, т. е. оптимальным, является темп от 1,5 до 5 ударов в 1 сек.

381

тания одноименных пальцев (за исключением средних), т. е. 1 л—1 п, 2 л — 2 п, 4 л — 4 п, 5 л — 5 п. Затем следуют сочетания: 5 л—1 п, 4 л — 2 п, 3 л — 3 п, 2л — 4 п, 1л — 5 п. Наконец, 4л — 3 п, 3 л — 4 п¹. Трудности координации движений пальцев значительно возрастают, если они выполняются при перекрещивании РУК.

Амплитуда ударных движений влияет на их темп незначительно. Однако слишком малые и слишком боль­шие движения выполнить несколько труднее. Оптималь­ной является амплитуда около 20 мм. Движения отно­сительно горизонтальной плоскости могут совершаться в более высоком темпе, чем относительно вертикальной.

Наконец, эффективность ударных движений зависит от того, участвуют ли в их выполнении только пальцы или вся рука. В последнем случае достигается более высокий темп. Это, по-видимому, является результатом включения в двигательный акт приспособительных дви­жений, повышающих пластичность работающей руки.

По мере тренировки повторяющиеся движения ста­новятся ритмичными². Решающую роль в образовании ритма играет кинестическая (и отчасти тактильная) сигнализация, на основе которой формируется внутрен­ний контур регулирования. При этом интервалы между отдельными движениями дискретного ряда начинают приближаться к времени прохождения управляющего сигнала по внутреннему контуру, что и. обеспечивает высокий темп.

В том случае, когда движения выполняются в ответ на ряд дискретных экстероцептивных сигналов, т. е. ре­гуляция осуществляется по «внешнему» контуру, их темп оказывается значительно более медленным. По данным С. В. Тэлфорда [487] и М. А. Вине [495], для того чтобы человек мог отреагировать на- каждый сиг­нал, интервалы между ними должны быть не менее 0,5 сек. Если сигнал для второго движения подается через более короткий промежуток времени, то реакция на него задерживается: она не начинается раньше завершения реакции на первый сигнал. По данным

¹ 1 — большой палец, 2 — указательный, 3 — средний, 4 — бе­ зымянный, 5 — мизинец; л — левый, п — правый.

² В частности, это былЪ показано в исследовании автора [192, 193].

382

Р. Дэвиса [376], задержка происходит лишь при интер­валах, меньших 0,25 сек. Ее величина (добавка к вре­мени второй реакции) равна разности латентного пе­риода реакции на первый сигнал и величины интервала между сигналами:

где Т_е — время задержки (добавка к лп второй реак­ции); Т —латентный период реакции на первый сигнал;

/_Г1Гя—интервал между первым и вторым сигналами.

Авторы считают, что задержк-а объясняется «психо­логической рефрактерной фазой», необходимой для ор­ганизации и начала двигательного акта.

При высоком темпе сигналов задержки аккумули­руются и возникает «психологическая блокировка» (mental block, по А. Ж. Билу [347]). Это выражается в пропуске сигналов и появлении реакции с большими латентными периодами,

По данным экспериментов А. А. Крылова и А. Ф. Пахомова, зависимость латентного периода про­стой сенсомоторной реакции на второй сигнал от интер­вала между первым и вторым сигналами имеет слож­ный характер [169]. При изменении интервала от 0 до 0,09 сек, он сокращается (от 0,21 до 0,16 сек), а затем возрастает, достигая максимума ( — 0,25 сек) при интер­вале 0,27 сек. При увеличении интервала до 0,067 сек латентный период реакции на второй сигнал становится равным латентному периоду на первый (рис. 84).

Сокращение латентного периода реакции на второй сигнал при уменьшении интервала авторы объясняют тем, что для испытуемых временная и пространственная неопределенность появления сигналов в их эксперимен­тах была сведена до минимума. Исходя из этого, можно предполагать, что реакция на второй сигнал начинала формироваться уже во время восприятия первого сиг­нала, т. е. испытуемое реагировали парой реакций на временной комплекс пары сигналов. Когда же интервал между сигналами достигал величины времени первой реакции, требовались уже раздельные реакции (если бы испытуемый реагировал на комплекс, то вторая реак­ция была бы преждевременной). Возникала задача диф-

383

ференцирования поступающей пары сигналов во вре­мени, что и сказалось в увеличении латентного периода реакций на второй сигнал. При возрастании интервала до 0,67 сек появилась палная возможность осуществлять каждую реакцию независимо (необходимость диффе­ренцирования сигналов по времени появления была

\0,23

с <^L

~Г

А

л~

!

?

у*Л

_

^

/

7

■*\г

/

<

/

чх

г

0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 Интербал межйу сигналами, сен

Рис. 84. Зависимость времени простой сенсомотор-иой .реакции от интервала между .сигналами:

/ — время реакции на перный сигнал; 2 — время ре­акции на второй сигнал.

снята). Иначе говоря, ди-иамика соотношений латентных периодов реакций определяется условиями и особенно­стями формирования регулирующих образов.

Если сигналы подаются ритмично, то по мере тре­нировки человек усваивает их временную структуру; появляется возможность предугадывания. Способ регу­ляции движений перестраивается: они начинают регули­роваться не отдельными сигналами, а их временными комплексами. В этом случае реакция на последующий сигнал может быть начата раньше, чем завершилась реакция на первый, что позволяет увеличить темп. При­мером проявления этой закономерности является работа опытных машинисток, перфористок и телеграфистов.

В. Третий класс двигательных задач наблюдается при манипулировании с органами управления, пред­назначенными для настройки аппаратуры и точной на­целенной установки управляемого объекта. В этом слу­чае необходимо д оз и р ов а н и е .движений по их си­ловым, пространственным и временным параметрам в соответствии с некоторой заданной мерой.

Основным фактором, определяющим их динамику, является требование точности дозировочных реакций. Это отчетливо обнаруживается при сравнении свобод-

384

пых размашистых движений с движениями заданной амплитуды. По данным автора, во втором случае ла­тентный период, так же как и время моторного компо­нента, возрастает в 1,5—2 раза по сравнению с первым случаем [192]. При выполнении размашистых движений скорость сначала быстро возрастает, достигая некото­рого максимума, а затем резко падает. Характер изме­нения скорости движений заданной амплитуды иной: вначале она возрастает, затем удерживается некоторое время на относительно постоянном уровне \(но ниже возможного максимума), а затем медленно умень­шается. По-видимому, такой характер «кривой» изме­нения скорости дозировочного движения обусловлен дифференцировочным торможением.

Вопрос о дозировании усилий изучался в нашей лаборатории Г. В. Суходольским. Испытуемым предла­галось совершать ряд нажимных движений (нажимы на закрепленный рычаг), изменяя усилие на минимальную величину. Регистрация производилась с помощью тен-зометрической установки. Средняя величина «диффе­ренциального порога» произвольной регуляции усилия оказалась равной 18—25%. При незначительной трени­ровке она сократилась до 10—15% ¹- В опытах, где требовалось увеличивать силу нажима, порог был боль­ше примерно на 1,5% (т. е. точность регуляции ниже), чем в опытах, требовавших ее уменьшения. Эксперимен­ты выявили значительные индивидуальные различия. Результаты измерений представлены на рис. 85.

Для настройки и точной нацеленной установки обычно применяются органы управления, требующие вращательных движений руки. Как показал Н. Г. Ле-вандовский [177], латентный период и время выполнения самого движения зависят от направления поворота. Так, движения правой руки вправо (изнутри — наружу) на­чинаются позже, но совершаются быстрее, чем движе­ния в обратном направлении (снаружи — внутрь).

В экспериментах А. Чапаниса [356] изучалась точ­ность установки рукояток при повороте их из одного положения в другое (без визуального контроля). Было показано, что наибольшая точность достигается при

¹ Приведенные данные шолучены при измерении «дифферен­циального порога» дозирования усилий от 200 до 4500 г.

25—2286

385

установке рукояток на 0; 90 и 180°. Положения между О и 90° дают небольшие положительные постоянные ошибки, а положения между 90 и 180°—отрицатель­ные. Следовательно, положение рукоятки оценивается как более вертикальное, чем оно есть в действительно-

t'i i i I i ( i i i I i i i ». ю го зо to so 60 о ю го зо to so oo

Дифференциальный порог, % а) 6-) .

Рис. 85. Кумулятивная кривая распределения величин

«дифференциального порога» произвольной регуляции

усилия (по данным Суходольского):

а—по показателям минимального изменения усилия (число

дат G00); б — по показателям сохранения постоянного урозня

(число дат 1800).

сти. В диапазоне 0—90° большая точность достигается в действиях правой руки, в диапазоне 90—180° — левой. Аналогичная картина наблюдается и при оценке уста­новленного положения. Очевидно, достигаемая степень точности ограничена возможностями пространственно-двигательного различения.

Детальный анализ манипуляций с рукоятками и ма­ховиками показывает, что дозировочные движения руки являются чрезвычайно дробными. По подсчетам Розе,

386

при одном повороте маховика всеми пальцами совер­шается более 100 микродвижений, что в 1,5—2 раза превышает количество микродвижений в манипуляциях с переключателями. Такая дробность, очевидно, естест­венна, так как дозировочные движения являются по существу измерительными К

Ведущая роль в манипуляциях с рукоятками принад­лежит большому, указательному и среднему пальцам; остальные выполняют преимущественно функцию урав­новешивания. При этом взаимодействие пальцев весьма динамично: наблюдается непрерывная «передача» дви­жений от одного к другому.

Неизбежным компонентом дозировочных реакций яв­ляются корригирующие движения. Их доля в общем времени манипуляции довольно значительна. По данным Дженкинса и Коннора [по 363], основным фактором, определяющим время как рабочих, так и корригирую­щих движений, является передаточное число, выражаю­щее отношение между величиной поворота рукоятки и вызываемым им перемещением указателя (рис. 86). С увеличением передаточного числа время рабочих дви­жений сокращается, а корригирующих возрастает. Оптимальным является такое отношение, при котором полный поворот рукоятки дает перемещение указателя на 2,5—5 см (область пересечения кривых).

В процессе формирования навыка корригирующие движения постепенно редуцируются. При этом наблю­дается «преодоление» значения передаточного числа. Если вначале оператор ориентируется на фактическую скорость движения рукоятки, то позднее — на скорость указателя, «подстраивая» к ней движения рукоятки [177]. Иначе говоря, появляется тенденция свести до минимума влияние на результат действия передаточной функции устройств, связывающих орган управления с индикатором. В процессе формирования навыка пере­страиваются регуляторные механизмы движения. Бла­годаря этому управляющее действие приближается к простому предметному действию, решающую роль в регуляции которого, как известно, играет непосредст­венный образ его объекта.

¹ Как было показано автором {198] дискретность измерительных движений вытекает из самой сути измерения, которое состоит в ко­личественном дроблении пространства.

25*

387

Г. Органы управления могут быть предназначены для операции слежения за изменяющимися объек­тами. Задачи, выполняемые оператором в процессе сле­жения, относятся к классу непрерывных перцеп­тивно-моторных задач.

0\ I , , . . . . U

0,25 0,5 1,25 2,5 5 12,5 25 50 75

Передцточное число

Рис. 86. Зависимость рабочих и корригирую­щих движений руки от передаточного числа

(по В. Л. Дженкинсу и М. Б'. Коннору); / — время рабочего движения, сек; 2 — время корри­гирующего движения; 3 — латентный период дозиро­вочной реакции, время в сек. Передаточное число равно:

перемещению указателя (в см) 1 полный оборот рукоятки

Типичным примером являются операции, при выпол­нении которых оператор должен непрерывно совмещать прицельное приспособление с движущимся сигналом.

Большинство исследователей различает два основных варианта слежения: а) слежение с преследованием и б) компенсирующее слежение. В первом, случае опера­тор воспринимает весь ход изменений как вход­ного, так и выходного сигнала и должен сводить к нулю разностную ошибку. Во втором случае, решая ту же задачу, он воспринимает только разность между входным и выходным сигналами (ошибку).

Точность слежения с преследованием в 1,5—2 раза выше, чем компенсирующего (И. А. Адаме [336], Е. С. Поултон [465], И. И. Реган [467]). Это объясняется тем, что во втором случае оператору труднее контроли­ровать свои действия и предвидеть ход изменений цели,

388

поскольку он воспринимает только сигнал об ошибке¹.

Наиболее простым случаем слежения является пре­следование визуального сигнала, изменяющегося равно­мерно по одному параметру. Этот случай изучался в нашей лаборатории Водлозеровым [57—59]. Испытуе­мый наблюдал равномерное перемещение темной точки вдоль горизонтальной светящейся линии и должен был непрерывно совмещать с ней прицельную стрелку, при­водимую в движение рукояткой. Передаточное число было 1:1. В разных опытах точка перемещалась со скоростью 1, 2, 4, 6, 8 и 10 мм/сек. Дистанция наблюде­ния 50—60 см. Слежение проводилось в течение 10 сек.

Эксперименты подтвердили данные зарубежных авторов (Адаме [336], Крейк [372], Вине [495]) о том, что преследующее движение, даже в самом простом случае, является дискретным. При этом с увеличением скорости метки количество парциальных движений изменяется. Изменяется также количество пауз и латентный период (время между началом перемещения метки и началом ответной реакции). Сводные данные представлены в табл. 23.

ТАБЛИЦА 23

Латентный период, количество парциальных движений и пауз в зависимости от скорости метки (по В. М. Водлозерову)

Скорость метки, мм/сек	Начальный сиг­нал рассогласо­вания, мм	Латентный период, мсек	Количество парциаль­ных движений	Количество пауз
1 2 4 6 8 10	0,65 1,00 1,33 1,70 2,07 2,57	650 500 300 280 ! 256 256	17,7 20 26 20—30 28—30 28—20	6,7 6,1 4,0 2,0 1,6 1,7

Как видно из таблицы, латентный период с увеличе­нием скорости движения метки сокращается, прибли­жаясь к латентному периоду простой двигательной реакции. Сокращается также количество пауз, а коли­чество парциальных движений увеличивается.

¹ Точность слежения оцениваегся по времени, в течение кото­рого прицельное шриспосабление (например, визир) совпадает с целью (например, движущейся меткой).

389

Более детальный анализ парциальных движений по­казал, что их длительность по мере слежения постепенно возрастает, а длительность пауз сокращается. Таким образом, прослеживающее движение становится все бо­лее непрерывным.

Операция слежения делится на два периода: 1) пе­реходный и 2) установившийся.

Для переходного периода характерно наличие вре­мени запаздывания (латентный период), а также боль­шая дробность движений (значительное число пауз). Наблюдаются две формы переходного периода: коле­бательная с выбросами (перерегулирование) и колеба­тельная без выбросов. При небольших скоростях пресле­дуемой цели (1—4 мм/сек) преобладает первая форма, при более высоких (5—10 мм/сек) —вторая.

Переходный период длится 2—3 сек.

В установившемся режиме число и длительность пауз сокращается, т. е. преодолевается «время инер­ции», скорость парциальных движений приближается к скорости преследуемой цели. Показатели парциальных движений, скорость которых не совпадает со скоростью цели, стабилизируются. В целом движение становится плавным, хотя и неравномерным.

По-видимому, в процессе слежения при переходе от первого периода ко второму происходит перестройка регулирующего образа и самого механизма регулирова­ния. По существу, в начале слежения имеется период ориентировки. Здесь наблюдается масса гностиче­ских и приспособительных движений. Ведущую роль в регуляции исполнительских движений играет внешний контур регулирования (глаз — двигательный аппарат руки). Зрительная система выполняет функцию измере­ния величины перемещения цели; кинестетическая — ве­личины перемещения руки. На основе соизмерения зрительных и кинетических сигналов находится отно­шение величин перемещения цели и руки («передаточ­ное число»).

В первый период происходит позиционное сле­жение, т. е. слежение по положению. Движения регули­руются здесь теми сигналами, которые возникают при рассогласовании прицельной стрелки и преследуемой цели.

390

Й результате сличения и усреднения массы зритель­ных сигналов, отражающих величину и направление моментов рассогласования, а также кинестетических сигналов, отражающих характеристики исполнительских и корригирующих движений руки, формируется обоб­щенный регулирующий образ и появляется возможность оценки скорости преследуемой цели. От позиционного слежения испытуемый переходит к слежению по скорости. Это в свою очередь обеспечивает включе­ние механизма зрительной экстраполяции движения, т. е. испытуемый начинает предвидеть характер измене­ний цели, что позволяет строить движение с учетом не только наличного, но и ближайшего ее состояния.

Нахождение «передаточного числа» и включение в деятельность механизма экстраполяции создает усло^ вия для активизации внутреннего контура регулирова­ния (кинестезия — двигательный аппарат р^ки), благо­даря чему и преодолевается время задержки: движения становятся непрерывными и более плавными¹. В этих условиях основную роль в регулировании движений руки начинают играть кинестетические сигналы, а зри­тельная система выполняет главным образом функцию контроля.

В одной из серий экспериментов Водлозероц предла­гал испытуемым осуществлять слежение за целью в те­чение некоторого времени, а затем цель исчезла, но испытуемые должны были продолжать слежение по «мысленному образу». При этом в одних случаях они могли видеть прицельную стрелку, в других не видели пи цели, ни стрелки. Варьировалось время, в течение которого испытуемые могли наблюдать движение цели (от 0,5 до 5 сек) и скорость движения цели (от 1 до 10 мм). Эксперименты показали, что точность экстра­полируемых движений зависит от длительности на­блюдения и скорости движения цели. С увеличением длительности наблюдения от 0,5 до 2,5 сек (при сохра­нении возможности наблюдения за движением стрелки) и до 3,5 сек (если отсутствует эта возможность) ошибки экстраполяции сокращаются до некоторого постоянного уровня.

¹ Как отмечалось ранее, время цикла регулирования для внут­реннего контура в 3—4 раза меньше, чем для внешнего.

391

Иначе говоря, возможность экстраполяции появляет­ся именно в начале установившегося режима слежения.

Точность экстраполируемых движений зависит также и от скорости цели. При небольших скоростях (1—4 мм/сек) наблюдается переоценка скорости цели. С увеличением скорости метки точность экстраполяции увеличивается (рис. 87).