4.3. Количественная оценка информации

Знание количественных параметров информации, поступающей к оператору, позволяет согласовать работу системы операторов в системе "Ч–М" путём решения следующих задач: определение оптимальной интенсивности (скорости) информационных потоков с учётом психофизиологических возможностей человека по приёму и переработке информации; оценки времени оператора и системы, затрачиваемого на процесс решения технических задач при определённой скорости информационных потоков в системе; количественной оценки перерабатываемой оператором информации в различных видах деятельности, определяющей меру сложности и напряжённости работы оператора как следствие степени интенсивности и сложности информационной нагрузки. Методы количественной оценки информации позаимствованы из кибернетики, основанной на теории информации и теории управления, сформулированные в 40-е годы Н. Винером и К. Шенноном. В основу кибернетического подхода положен принцип действия нервной системы, механизм памяти человека. Так, понятие оперативной и долговременной памяти, объединяющие различные методы хранения информации, используется и для человека, и для компьютерных систем, а термин "обратная связь"- в нейрофизиологии.

Термином информация обозначается только содержание сообщения, выраженное в математической форме и измеренное в некоторых единицах. Информация–это величина уменьшения неопределённости некоторого события. Например, при подбрасывании монеты существует известная неопределённость: монета может упасть либо одной, либо другой стороной. Ещё большая неопределённость существует при подбрасывании шестигранной фишки, поскольку она может упасть на любую из шести граней. Исходя из такого рода рассуждений, К. Шеннон для количественной оценки возможных ситуаций, предложил гениально простую формулу:

,

где: n– количество возможных вариантов рассматриваемой ситуации.

Это выражение служит количественным критерием информационного сообщения. Из формулы следует, что количество информации, которое содержится в сообщении об исходе данного события, равно двоичному логарифму числа возможных его исходов. Так как основание логарифма равно двум, то за единицу измерения информации принимается БИТ-наименьшая единица информации, которая может принимать одно из двух равновероятных значений "да-нет", "или-или", "включено–выключено" и т. д. (бинарная альтернатива).

Пользуясь формулой легко подсчитать, что сообщение об исходе подбрасывания монеты содержит 1бит, а кубической фишки-2,60бит.

Итак, если оператору необходимо принять от 5 до 9 (72) решений типа "да-нет", то его оперативная память подвергнется нагрузке от 32 до 512бит (2⁵=32, 2⁹=512).

Для информационных систем, оснащённых дисплеями, экранами коллективного пользования (мнемосхемы, табло), стрелочными СОИ и т.п. количество информации можно определить по формуле:

где: к–количество контролируемых сигналов, приборов;

N-длина сообщения или общее число знакового алфавита, кода, принятого для отбражения информации в системе.

Для пульта управления с двумя восьмизначными однострочными прямоугольными формулярами (к=2, N=8), например, I составит: I=2log₂8=3, бит

Среднее время восприятия и распознания показаний при этом в установившемся режиме работы оператора будет:

Т=0,2I=0,6,с,

где 0,2с-время латентного периода реакции.

В системах, работающих на электронно-лучевых трубках, информация изменяется в зависимости от внешних и внутренних условий системы, поэтому максимальное количество информации составит:

где N_i-длина i-го алфавита;

m-количество применяемых алфавитов.

Максимальный поток информации, перерабатываемый системой в единицу времени, называется также пропускной способностью канала связи. Интенсивность поступления и преобразования информации оператором определяется пропускной способностью (ПС) оператора, т.е. скоростью передачи и переработки информации оперативной памятью человека в единицу времени каждого из n символов и выраженная в бит/с. ПС зависит от многих факторов, первостепенными из которых являются: профессиональная подготовка, эмоциональное состояние, степень участия в работе системы, объём отображаемой на СОИ информации, длина её алфавита, яркость, размер символов, их контраст к фону и др. определяется по формуле:

,

где: n-кол-во правильно опознанных символов;

N-общее число различных символов;

Т_от-время отображения всей поступающей информации, с.

Достоверное восприятие информации, т.е. без искажения возможно при V_посПС, где V_пос–скорость предъявления информации оператору, бит/с. Организация сообщений должна исключать как перегрузку, приводящую к преждевременному утомлению, так и недогрузку, вызывающую монотонию. В первом случае возрастает степень совершения ошибочных действий и время обработки информации. При монотонии снижается бдительность, готовность к действию, нарастает апатия, сонливость. Нередки неосознанные случаи "отключения" оператора на 30–50с, которые приводят к пропускам сигналов, а в крайних случаях к аварийным ситуациям, особенно в ночное время. При монотонии период адаптации к новой задачи увеличивается в 4раза, а точность действий уменьшается в 3раза. Может развиться и ложная тревога. Таким образом, по данным Б.Ф. Ломова, Д. Миллера для нормальной (т.е. без перегрузки) работы оператора ПС должна быть в пределах 3–5бит/с, т.е. соответствовать объёму оперативной памяти. Нагрузка 5–9бит/с является завышенной, но при высоком уровне тренированности она вполне допустима. Диапазон от 10 до 100 бит/с относится к зоне перегрузки и не желателен в работе, хотя для некоторых видов информации ПС может достигать 50–70бит/с и более, особенно в аварийных ситуациях.

При предъявлении оператору информации скорость поступления её не должна превышать ПС оператора. Исходя из объёма оперативной памяти, в инструкциях и руководствах информация должна излагаться в словах из не более 7букв, предложениях не более 5 слов и блоках не более пяти пунктов одновременно. В процессе работы должны использоваться не более пяти видов предупреждений об опасности. При проектировании рабочих команд также учитывается принцип оптимального взаимодействия в группе 5–9человек.

В случае, если объём поступающей информации не превышает объём оперативной памяти (7±2), то скорость приёма V_пр и запоминания информации V_пр равны и составляет: V_п=V_пр=1–9бит/с. Этот принцип является условием нормальной работы оператора, без развития преждевременного утомления при обслуживании разных систем управления.