книги из ГПНТБ / Балыгин, И. Е. Электрические свойства твердых диэлектриков-1

Г л а в а HI

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ФУНКЦИЙ МЕЖДУ ЧЕЛОВЕКОМ И МАШИНОЙ И ОРГАНИЗАЦИЯ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ «ЧЕЛОВЕК — МАШИНА»

В настоящее время, несмотря на широкое признание важности проблемы распределения функций между опе­ ратором и средствами автоматизации, еще не найдены эффективные методы ее решения. Очевидно, есть немало причин, в силу которых рациональное распределение функций еще не стало реальным источником повышения эффективности систем «человек— машина».

Во-первых, до сих пор сказывается тенденция «переавтоматизации», столь характерная для начала 60-х го­ дов, тенденция выталкивания человека из контура управ­ ления, основывающаяся на определенной переоценке воз­ можностей автоматических устройств и, как следствие этого, на недооценке способностей к самоорганизации и адаптивному поведению комплекса «человек — ЭВМ».

Во-вторых, продолжается процесс возникновения но­ вых ситуаций и задач, для решения которых человек не слишком хорошо приспособлен или, во всяком случае, его реальные возможности не выяснены. Вообще о процессах решения человеком оперативных задач, особенно о про­ цессах переработки нечисленной информации и организа­ ции активного адаптивного поведения, известно не очень многое.

В-третьих, не всегда правильно выбирается этапность в развитии и наращивании функций автоматизированной системы, определяющая последовательность перехода к более высокому уровню автоматизации.

Что же следует понимать под распределением функ­ ций? Прежде всего определение операций (и действий),

77

которые должны выполняться человеком или машиной для обеспечения требуемой эффективности системы. Возможны в основном два варианта распределения функ­ ций: 1) человек выполняет операции контроля за машин­ ным процессом решения задачи и утверждения решения; 2) процесс решения не может происходить без включения операций, выполняемых человеком и машиной. Первый вариант — это своего рода параллельная организация взаимодействия «человек — машина», второй — последо­ вательная, пошаговая организация взаимодействия. Мы не рассматриваем здесь крайние случаи, когда весь про­

цесс решения задач управления осуществляется только человеком или только машиной.

Конечно, выбор того или иного варианта распределе­ ния функций (и его разновидностей) должен быть обос­ нован, хотя это и трудная задача. При выборе должны учитываться и общеметодологические соображения, каса­ ющиеся социальной функции человека как субъекта тру­ да, и практические рекомендации науки об управлении, особенно относящиеся к организации управления в выс­ ших звеньях систем управления. Важное место в таком обосновании должно принадлежать инженерно-психоло­ гическим оценкам и использованию результатов изучения психических функций человека. Очевидно также, что на современном этапе обоснование рационального или даже оптимального распределения функций должно опираться на количественные оценки качества решения задач чело­ веком (и машиной) и оценки влияния этого качества на общую эффективность системы. Критерии таких оценок пока не разработаны, однако это ни в коем случае не мо­ жет служить оправданием еще встречающегося пренебре­ жения к количественным оценкам и моделированию операций (и действий) человека. Наконец, не следует избе­ гать при обосновании того или иного варианта распреде­ ления функций прагматического правила: «то, что дела­ ется хорошо, должно и далее делаться так же».

Надо признать, что приведенные выше соображения признаются многими разработчиками автоматизирован­ ных систем, но в основной массе выполненных к настоя­ щему времени работ эти соображения не нашли долж­ ного отражения, особенно в части количественных оценок.

По нашему мнению, известная ответственность за та­ кое положение ложится на авторов популярных книг и

78

статей, в основном изданных в США. Исходя из пропаган­ дистских целей американские авторы перенесли центр тя­ жести работы по обоснованию распределения функций на метод сравнения преимуществ человека и машины.

Впервые задача распределения функций между чело­ веком и машиной на основе сравнения их преимуществ и недостатков была поставлена в 1951 г. П. Фитсом. Широ­ ко известный «перечень Фитса», многократно повторен­ ный различными авторами, устанавливает сравнительные преимущества и недостатки человека и машины при вы­ полнении некоторых основных функций. Н. Джордан, на­ пример, свел его содержание к следующему: «Люди гиб­ ки, но на них нельзя положиться, когда требуется после­ довательное выполнение операций, тогда как на машины можно положиться при последовательной работе, но они совсем не гибки. Можно сказать просто и, по-видимому, банально: люди хорошо делают то, что плохо делают ма­ шины, а машины хорошо делают то, что люди делают плохо. Люди и машины не сравнимы. Они взаимодопол­ няемы»1. Н. Джордан приходит к заключению, что эти два компонента следует рассматривать как дополняющие' друг друга, а не как конкурирующие.

Скептическое отношение специалистов к различным перечням преимуществ и ограничений человека и машины вызывается рядом обстоятельств, одно из них заключает­ ся в следующем: любые перечни ограничений, касающих­ ся машин, рискуют устареть еще до того, как они будут опубликованы.

На еще более негативной позиции стоят, например, В. Дубровский и Л. Щедровицкий 21. Анализируя пробле­ му распределения функций, они пришли к заключению, что машина не может рассматриваться как компонент си­ стемы деятельности и поэтому ставить вопрос о выборе между человеком и машиной для выполнения тех или иных функций не имеет смысла. Эти авторы отрицают са­ му задачу вместе с неудовлетворительным ее обосновани­

1 Д ж о р д а н Н. Распределение функций между человеком и машинами в автоматизированных системах.— В сб. переводов: Проб­

79

ем. На практике же смысл распределения функций сво­ дится к решению одной из главных проблем автоматиза­ ции — определению ее рациональной степени. Проблема распределения функций вновь и вновь реально возникает при проектировании каждой конкретной системы «чело­ век — машина», хотя нельзя не признать, что попытки опираться при этом на перечни преимуществ того или иного компонента автоматизированной системы в лучшем случае имеют эвристическое значение.

Общая характеристика этих перечней остается почти неизменной. В них к числу функций, наиболее успешно выполняемых человеком, относятся нестандартные функ­ ции, связанные с решением задач, отысканием неполадок, программированием, изобретением, выбором цели и инте­ грированием Машины же, согласно этим перечням, фун­ кционируют наиболее эффективно там, где требуется уси­ лить такие способности человека, как способность видеть, слышать, быстро передвигаться, поднимать тяжести, ма­ нипулировать предметами, запоминать и т. д. Авторы из­ бежали соблазна поместить в данной работе какой-либо из перечней, однако некоторые соображения по этому по­ воду все же решили изложить.

Анализ продолжающих публиковаться перечней пре­ имуществ и ограничений человека и машины свидетель­ ствует о переходе от беспристрастного, почти абстрактно­ го изложения свойств, отличительных признаков человека

человеку. В тематическом номере журнала «Ergonomics» (1972, № 3), посвященном деятельности операторов конт­ рольно-диспетчерских пунктов (КДП) систем управления воздушным движением, развивается концепция взаимо­ действия человека и ЭВМ.

Структура «рабочего» процесса оператора КДП пред­ ставлена на рис. 13. И хотя некоторые авторы признают определенную консервативность человека при оценке вы­ соковероятных ситуаций или при перемене плана дейст­ вий, тем не менее ключевые вопросы анализа и оценки выбора действий надлежит решать именно ему. Пробле­ ма состоит в рациональной организации «хранения» оце-1

1 См., например, в кн.: Инженерная психология в применении к проектированию оборудования. Пер. с англ, под ред. Б. Ф. Ломо­ ва и В. И. Петрова. М., «Машиностроение», 1971, с. 36—38.

80

нок и действий, использующей как «машинные», так и «человеческие» формы и способы накопления опыта ра­ боты.

Для диспетчеров КДП (классических операторов АСУ) чрезвычайно актуальной является задача быстрого отбо­ ра информации, относящейся к конкретной, сиюминутной задаче. В сложнейших условиях их работы этот отбор и всю подготовительную обработку информации может вы­ полнить только ЭВМ.

5 г

Сз

!

I

I

Рис. 13. Структура деятельности оператора контрольно-диспет­ черского пункта

Можно еще раз повторить, что методы качественных оценок, опирающиеся на перечни преимуществ и ограни­ чений человека и машины, обладают существенными не­ достатками. Как правильно отмечают многие авторы (П. Шлаен, В. Колочков и др.), эти перечни слишком об­ щие и не учитывают специфики взаимодействия между человеком и машиной. Они не учитывают ограничений и факторов экономического и социального порядка, а так­ же мотивации человека. Наконец, они очень нестрого и в малой степени охватывают имеющиеся (совершенно еще недостаточные) временные и точностные параметры опе­ раций, выполняемых человеком.

При попытках применить количественные методы об­ основания распределения функций основные трудности возникают не столько из-за неразработанности формаль­ ных приемов оптимизации, сколько из-за отсутствия дан­ ных по некоторым важным параметрам системы «чело­ век— машина» на ранних этапах проектирования, когда именно и следует решать задачу распределения функций.

Совершенно очевидно, что продвижение в решении проблемы распределения функций может быть достигну­ то только на пути совмещения качественных и количест­ венных оценок с преобладанием последних. Такое совме­ щение должно, естественно, основываться на четкой клас­ сификации решаемых задач и анализе их компонентов, прежде всего конкретных операций, выполнение которых и составляет процесс решения. Как правило, в автомати­ зированной системе управления все задачи могут быть разделены на пять групп: 1) преобразование информа­ ции; 2) принятие решения; 3) контроль функционирова­

или элементарная задача (подзадача) — решение подза­

при рациональном распределении функций между человеком-опера- тором и машиной в СЧМ. Материалы III Всероссийского симпозиума

по надежности и эффективности систем «человек — техника» Л

ЛДНТП, 1971.

82

физиологическом уровне). По подзадачам или блокам операций, а иногда и по базисным операциям оценки на­ дежностных, временных и точностных характеристик их выполнения могут быть получены экспериментально и использованы для создания математических моделей. Значительно труднее получить данные по операциям пси­ хологического уровня. В этом мы видим одну из важных задач инженерной психологии.

После того как будут определены последовательность выполняемых операторами функций (по подзадачам, блокам операций, основным операциям и т. п.) и выяв­ лены хотя бы в общих чертах надежностные, времен­ ные и точностные требования к операторской деятель­ ности в целом, можно давать обоснованные ответы на следующие главные вопросы разработчиков систем «че­ ловек — машина»:

сколько операторов и какой квалификации нужно для решения задач системы и какие именно функции они должны выполнять;

какие алгоритмы и программы для ЭВМ должны быть разработаны;

какое оборудование должно быть спроектировано или взято из готовых систем.

Далее определяются:

1)окончательный (для данной стадии проектирова­ ния) состав операторов, их функциональные обязаннос­ ти и организация работы;

2)состав коллективных и индивидуальных средств

отображения информации, рабочих мест и пультов уп­ равления;

3) компоновка информационных полей и органов уп­ равления на рабочих местах и размещение рабочих мест в оперативных помещениях.

Вторая и третья задачи целиком относятся к компе­ тенции эргономистов и инженерных психологов.

При решении всех этих задач следует учитывать не­ которые соображения, относящиеся к процессам взаимо­ действия человека и вычислительной машины. Пожалуй, наиболее удачно они изложены в книге В. М. Глушкова

можностей автоматизации процессов решения задач идет по двум направлениям. Первое из них связано с процес­ сом распространения автоматизации переработки ин­ формации на все новые области человеческой деятель­ ности, второе — с глубиной этой автоматизации (оно от­ ражает реальные возможности автоматизации, опреде­ ляемые ее экономической целесообразностью, а также достигнутым уровнем формализации различных процес­ сов). Объединив эти два направления, казалось бы, можно прийти к выводу, что участие человека в систе­ ме «человек— ЭВМ» носит временный характер. На первый взгляд этот вывод может показаться оптимисти­ ческим для сторонников полной автоматизации. Однако в действительности количество задач, которые может ре­ шить система «человек — ЭВМ», намного превосходит количество задач, решение которых можно полностью автоматизировать. Новые задачи могут быть формали­ зованы только при творческом участии человека.

Более того, успешное решение большинства задач — будь то задачи управления, задачи исследования или конструирования — невозможно осуществить без участия человека. Лишь творческая мысль, интуиция человека, усиленная таким мощным средством обработки инфор­ мации, как вычислительная машина, могут дать желае­ мый результат. При этом следует подчеркнуть, что речь должна идти о действительно совместной работе чело­ века и машины.

Такое взаимодействие предполагает, что машине от­ водится роль не просто сверхмощного и быстродейству­ ющего арифмометра, а и «квалифицированного помощни­ ка», «собеседника», «учителя».

К числу основных условий, от которых существенно зависит эффективность указанного взаимодействия, в частности качество, время и стоимость решения задач !, авторы указанной книги относят:

1)взаимопонимание человека и ЭВМ;

2)психологическую готовность человека к осущест­ влению взаимодействия с вычислительной машиной;

3)доступность вычислительной машины для челове-1

1 Стоимость и время решения задачи определяются не только стоимостью и количеством машинного времени, но и временем, за­ траченным человеком, а также затратами его труда.

84

ка (иными словами, человек долж ен всегда иметь böS- мож ность использовать м аш и н у );

4) быстроту реакции машины на сообщение, введен­ ное в нее человеком;

5) удобство общения человека с ЭВМ.

Достижение взаимопонимания между человеком и вычислительной машиной — наиболее важная проблема

восуществлении их взаимодействия.

Сучетом этих условий применительно к системе «чело­ век— вычислительная машина» вполне определенные требования предъявляются и к человеку, и к машине.

Человек в этой системе должен:

уметь достаточно четко сформулировать задачу; иметь по крайней мере общие сведения о вычислитель­

ных машинах, их возможностях;

знать хотя бы один из языков программирования, по­ нятных вычислительной машине;

уметь составить на этом языке грамматически пра­ вильное описание способа решения задачи;

уметь сопоставить полученный результат с предпола­ гаемым и при необходимости устранить несоответствие путем изменения способа решения задачи.

Что касается вычислительной машины, то она должна:

иметь большой запас знаний и разных сведений (кон­ стант, программ решенных задач и т. п.), пригодных для непосредственного быстрого и удобного использования в исходной программе;

понимать входные языки программирования высоких уровней;

быстро и адекватно отвечать на сообщение пользова­ теля;

иметь способность к самоорганизации вычислительно­ го процесса, а также к обучению в процессе эксплуатации.

Совокупность перечисленных требований получила название машинного «интеллекта» по аналогии с таки­ ми признаками интеллекта человека, как эрудиция, по­ нятливость, сообразительность, продуктивность и орга­ низованность.

Отметим, что, чем выше уровень «интеллекта» маши­ ны, тем меньше затруднений испытывает человек, решая на ней конкретную задачу. Это в свою очередь позволя­ ет ему формулировать и решать все более сложные за­

85

дачи, что вызывает потребность в дальнейшем развитии машинного «интеллекта» и т. д.

Процесс достижения взаимопонимания можно рас­ сматривать так же, как процесс изучения человеком воз­ можностей машины при решении с ее помощью той или иной задачи. В результате этого изучения человек дол­ жен так формулировать свои сообщения, чтобы машина могла выполнять именно те действия, которых он от нее ожидает. Если реакция машины адекватна, следует счи­ тать, что она успешно выполнила предписания, содер­ жащиеся в сообщении человека, и что в рассматривае­ мом цикле взаимодействия было достигнуто взаимопо­ нимание. Отсюда вытекает необходимость наличия в составе ЭВМ специальной подсистемы для обучения чело­ века, работающего на машине. Такая подсистема долж­ на быть рассчитана не только на того, кто впервые обращается к ЭВМ для решения задачи, но и на специа­ листа, имеющего достаточно высокий уровень подготов­ ки. В этих случаях на подсистему возглагаются функции ускорения достижения взаимопонимания между челове­ ком и ЭВМ путем формирования у него знаний о воз­ можностях машины, о составе и функциях библиотеки стандартных программ, о решенных задачах и особен­ ностях входного языка программирования, которые че­ ловек забыл либо упустил из виду и т. п.

Обучение как основа взаимопонимания между чело­ веком и машиной имеет и другую сторону — оно заклю­ чается в приспособлении машины к человеку, в распоз­ навании машиной смысла сообщений человека, в самоор­ ганизации вычислительного процесса. Достижение взаимопонимания между человеком и машиной — ди­ намический процесс взаимной тренировки, в ходе кото­ рого человек сначала должен приспособиться к уровню понимания машины и затем постепенно довести ее до сво­ его уровня частично за счет уточнения и объяснения со­ общений, а частично за счет использования ее способ­ ностей к обучению, распознаванию и обобщению.

Реализация требования удобства общения 1 человека с вычислительной машиной подразумевает выполнение

86