книги из ГПНТБ / Рубахин, В. Ф. Психологические основы обработки первичной информации

носкому (на уровне оценки.) Расчленение каждого из названных пространств осуществляется с использованием некоторого набора эвристик структурно-ассоциативного (структурно-индикацион­ ного) характера. Наряду с этим используются и собственно по­ исковые стратегии по выявлению искомых структур, объектов и их признаков. В качестве частных операций используются мыс­ лительные операции анализа и синтеза, сравнения и абстракции,

и этапов характерно наличие прямых и обратных связей, за счет чего образуется несколько замкнутых систем. Причем в процессе реального дешифрирования дедуктивные процессы (от общего к частному) непрерывно сочетаются с индуктивными (от простых объектов к сложным).

Из приведенных материалов видно, что специальное дешиф­ рирование по существу складывается из совместного решения структурно-перцептивных и индикационно-диагностических задач, с преобладанием тех или других.

Для окончательной проверки эффективности различных спосо­ бов решения диагностических задач был поставлен контрольный (обучающий) эксперимент (вторая серия.)

К экспериментам было привлечено 20 человек студентов инженерного вуза строительной специальности, прошедших геодезическую и инженерно­ геологическую подготовку. Группа испытуемых была разбита на две равные подгруппы — экспериментальную и контрольную. Первая подгруппа обу­ чалась по специально разработанной программе и методике, в которой основ­ ной упор делался на дедуктивный подход к решению диагностических дешифровочных задач, на формирование у испытуемых умения пользоваться высшей формой логического структурно-индикационного анализа аэрофотоизобра­ жения — структурно-ландшафтным индикационным анализом. Вторая кон­ трольная подгруппа обучалась по обычной методике, с использованием част­ ных эталонов.

В качестве тестовых аэроснимков во второй серии экспериментов было использовано 5 стереопар в масштабе 1 : 20 000 с изображением различных ледниковых ландшафтов, распространенных на территории Прибалтики: а) ландшафта озерно-ледниковых отложений, представленных толщей слоистых песков и глин, с глубиной залегания грунтовых вод до 3 м; б) ландшафта отло­ жений основной морены, представленных толщей валунных суглинков, с глу­ биной залегания грунтовых вод — 5—10 м по понижениям и до 20 м на водо­ разделах; в) ландшафта камовых отложений, представленных толщей разно­ зернистых песков, с глубиной залегания грунтовых вод порядка 5 м; г) ланд­ шафта отложений конечной морены, представленных толщей валунных пе­ сков, супесей и суглинков, с глубиной залегания грунтовых вод 5 м по пони­ жениям и до 30 м на водоразделах; д) ландшафта флювиогляциальных (зандровых) отложений, представленных толщей разнозернистых песков, с глубиной залегания грунтовых вод менее 5 м по понижениям и 8—15 м на возвышенных участках. Указанные ландшафты заметно отличаются друг от друга по макро­ структуре аэрофотоизображения и характеризуются своей системой призна­ ков, своим набором индикаторов для определения инженерно-геологических условий.

Методика эксперимента включала инженерпо-геологическое дешифриро­ вание одной из стереопар каждым испытуемым, «точечное» опознание (по сетке)

12* 179

отдельных индикаторов, прогноз инженерно-геологических условий, оценку строительных свойств местности (с обоснованием).

Сводные результаты эксперимента приведены в табл. 4.5.

Как видно, результаты дешифрирования инженерно-геологи­ ческих условий в экспериментальной подгруппе, опирающейся на структурно-индикационный способ, намного выше результа­ тов контрольной группы. Дело в том, что данный способ путем вы­ деления и пространственного ограничения инженерно-геологи­ ческих территориальных единиц позволяет с самого начала про­ гнозировать по сути дела все инжерено-геологические условия в пределах выделенной территории с последующей детализацией их на основе использования тех или иных частных индикато­ ров.

Значительно выше в экспериментальной подгруппе и коли­ чество правильных суждений о строительных характеристиках участка местности. Эти суждения о местности у испытуемых эк­ спериментальной подгруппы отличаются полнотой и высоким качеством. Характерной особенностью является попытка статисти­ ческой оценки распределения морфологических элементов и компо­ нентов ландшафта. Достаточно широко используются количест­ венные оценки рельефа.

Вот пример одной из таких работ по оценке участка местности развития конечпоморенных отложений: «Местность пересеченная, для участка харак­ терен крупнохолмистый рельеф. . . Холмы крупные, покрыты смешанным лесом или посевами. Залесенность порядка 20%. Относительные превышения достигают 20—25 м, с крутизной скатов до 35° . . . Хорошо развита дорожная сеть. Хозяйственное освоение среднее. Здесь распространены ледниковые от­ ложения, отложения конечной морены. Эти четвертичные отложения пред­ ставлены валунными песками и супесчано-суглинистыми отложениями. Мощ­ ность более 30 м. . . Глубина залегания грунтовых вод достигает 20 м. Не­ сущая способность грунтов в основном хорошая. Почвы — дерново-подзоли­ стые. . . . В инженерно-строительном отношении местность благоприятна для постройки сооружений любого типа. Имеется достаточное количество стройматериалов как каменных, так и древесных. . . Однако при строитель­ стве сооружений следует учитывать, что прочность грунтов на скатах меньше, чем на водоразделах. . .» (исп. К.). Как видно, оценка весьма развернутая.

180

Результаты контрольного эксперимента полностью подтвер­ дили эффективность структурно-индикационного анализа при ре­ шении диагностических дешифровочных задач.

§ 4.4. Особенности процесса решения поисковых задач

Дешифрирование месторождений полезных ископаемых, источ­ ников водоснабжения, объектов археологических исследований, различных сооружений при реконструкции населенных пунктов и т. п. связано с решением собственно поисковых задач. Отдельные поисковые операции реализуются и при решении рассмотренных выше перцептивных и диагностических задач.

В целом общая психологическая модель процесса дешифриро­ вания сохраняется и при решении поисковых задач, но изменяется по содержанию. На первом уровне четко выделяются этапы: «ввода» в дешифровочную обстановку; определения района поиска объектов; планирования дешифровочного процесса. При анализе априорной информации особое значение приобретает оценка ве­ роятностных характеристик объектов дешифрирования. На вто­ ром уровне осуществляется поиск заданных ситуаций — сложных объектов (СО). Он включает: а) поиск заданного СО или несколь­ ких СО в пределах аэрофотоизображения; б) поиск внутри СО зон возможного расположения его элементов — простых объек­ тов (ПО); в) поиск заданных ПО. Эти этапы отличаются друг от друга своими целями и стратегиями поиска. На следующем уровне происходит детальная обработка информации. Здесь выделяются этапы: анализа и интерпретации СО; опознания ПО с необходи­ мой степенью детальности, их подсчета и привязки; уточпения характеристик СО. На последнем уровне делается окончательный вывод о свойствах и «состоянии» изображенной ситуации. На каж­ дом уровне поисковой дешифровочной задачи используется свой алфавит дешифровочных признаков, соответствующий им алфавит оперативных единиц восприятия и набор поисковых, перцептивно­ опознавательных и логических операций. Ведущая роль принад­ лежит эвристикам непосредственного поиска. Динамика построе­ ния конечной концептуальной модели сохраняет «ступенчатый» характер.

Для выявления психологических механизмов решения поиско­ вых задач была поставлена специальная серия экспериментов на отыскание заданных объектов с использованием кинорегист­

181

высшего порядка. Структура в известной мере «диктует» траекто­ рию поиска. Поиск объектов, как было сказано, осуществляется в несколько этапов. Представление о ступенчатости поиска согла­ суется с рядом работ [305, 311]. Причем каждый поисковый этап имеет свое внутреннее строение.

Поиск первого порядка, по результатам экспериментов, обычно включает: структурный анализ аэрофотоизображения в целом; «выход» на СО; обнаружение и опознание СО. Первичный струк­ турный анализ аэрофотоизображения дает возможность на основе использования априорной информации выявить систему «наводя­ щих» ориентиров для выхода на СО. Априорная информация мо­ жет включать как наиболее общие сведения о возможном место­ положениизаданного класса СО в определенных ландшафтных и геологических условиях, так и конкретные сведения о расположе­ нии данного СО. Во втором случае траектория поиска в большей мере опосредствуется перцептивными факторами, некоторые из которых рассмотрены в [180]. Поиск второго порядка содержит: анализ СО; поиск зон возможного расположения ПО; опознание этих зон. Поиск третьего порядка включает: анализ зон ПО; поиск ПО в них; определение их класса и типа и т. п. Каждый пре­ дыдущий поиск формирует определенное «поле внимания» для даль­ нейшего функционирования. Реализация поисков разных порядков

•связана с использованием различных алгоритмов. В процессе дешифрирования некоторые поисковые этапы могут быть опу­ щены. Поиск может вестись на уровне ПО с последующим «воссоз­ данием» СО индуктивным путем. Этот путь менее эффективен, но неизбежен при отсутствии четкой структуры СО, при незнакомых СО. Таким образом, дедуктивный или индуктивный ход поиска определяется характером объектов и поставленной задачей. Причем при окончательном синтезе оператор, как правило, «воз­

с личностными качествами оператора и, в частности, с апперцеп­ цией. Об этом говорят материалы дополнительного небольшого опыта по восприятию загадочной картинки «Где снайпер?». Три

Процесс разбиения пространства поиска на подпространства '(«субкадры») зависит от задачи, вида поиска и величины объекта поиска. Поиск и наведение на цель идет адаптивно — дедуктив­ ным путем; в основе опознания лежат абдуктивные решения [287].

182

Такова схема. Проведенные экспериментальные исследования свидетельствуют о том, что фактическая процедура поиска в про­ цессе реального деншфрирования имеет более сложный характер,, включает большее количество поисковых этапов и подэтапов, и характеризуется значительной неравномерностью как в про­ странстве, так и во времени. Наиболее «подозрительные» места анализируются в несколько тактов. Это не исключает редуциро­ вания процесса по мере формирования дешифровочного мастер­ ства. По-видимому, в основе поиска лежат сложные закономер­ ности, связанные с динамическим программированием процесса.

Вэкспериментах использовались три аэроснимка крупного' масштаба с изображением СО, отличающиеся по своей структурной сложности: 1) с дифференцированной структурой; 2) с «гнездо­ вой» структурой; 3) с недифференцированной структурой.

Вэкспериментальных задачах четко выделились следующие этапы на уровне поиска информации: а) структурный анализ, аэро^отоизображения СО с поиском второго порядка (зон ПО); б) поиск третьего порядка (заданных ПО внутри зон); в) заклю­ чительный анализ выделенных зон. Эти этапы заметно отличаются по своим психологическим особенностям, временным и траекторным характеристикам, причем эти параметры варьируют в задачах, разной сложности.

На первом этапе в результате анализа аэрофотоизображения выделяются зоны возможного рассредоточения или концентра­ ции ПО. Продолжительность этапа составляет около 10% от об­ щего времени поиска; среднее количество точек фиксации (N^) и случаев фиксации (21Уф) сравнительно стабильно, порядка 10;;. повторные осмотры незначительны; средняя длительность фикса­ ции (t) меньше, чем на других этапах, в среднем 0.19 сек. Преоб­ ладают экстраполяционно-зондирующие развертки, сопровож­ даемые «длинными» скачками. На втором этапе производится де­ тальный анализ зон рассредоточения ПО. Продолжительность, этапа составляет от 75 до 80% общего времени поиска; количества точек фиксации увеличивается в 2—5 раз по сравнению с предыду­ щим этапом в зависимости от сложности поисковой задачи; об­ щее количество случаев фиксации в 2—3 раза превышает числоопорных фиксационных точек за счет обратных скачков и возврат­ ных движений; средняя длительность фиксации повышается при­ мерно до 0.30 сек. Преобладают огибающие или прослеживающие развертки в зависимости от конфигурации зон, подзон и их от­ дельных элементов. В [309] приводятся экспериментальные дан­ ные об оптимальных размерах зон осмотра. Интересно, что при по­ вторном анализе одних и тех же зон увеличиваются продолжитель­ ность изучения, количество случаев фиксации и их длительность.. На третьем этапе осуществляется проверка выделенных зон и, контроль опознанных объектов. Этап не всегда четко выражен. Продолжительность этапа составляет 10—15% от общего времени

183-

поиска; количество точек и случаев фиксации невелико; а дли­

были получены на достаточно большом статистическом материале; средние квадратические отклонения для любого значения t по этапам оказались равными: mx= +0.13 сек., т2 = +0.24 сек., m8= ±0.31 сек., а средняя квадратическая ошибка математи­ ческого ожидания не превысила 0.01 сек. Статистическая проверка показала, что различия средних значений длительности фиксаций на разных этапах решения поисковой задачи являются статисти­ чески значимыми (при уровне значимости q = 1%). Подтвердилась ранее обнаруженная закономерность.

Структурная сложность информационной модели оказывает существенное влияние на плотность распределения точек фикса­ ции. Для оценки плотности распределения была использована фик­ сационная методика [324] с матричным определением положения точек фиксации и нахождением коэффициентов «популярности» {]) и плотности (i). Для расчета коэффициента ) выделялись насы­ щенные фиксациями «популярные» квадраты, содержащие 50% всех точек, и «непопулярные», содержащие остальные 50% точек, и бралось отношение числа этих квадратов. Коэффициент i рас­ считывался отдельно для квадратов с одинаковым числом фикса­ ций, как отношение числа реальных фиксаций в них к теорети­ ческому числу фиксаций при их равномерном распределении. Коэффициент / в известной мере показывает связь распределения фиксационных затрат со сложностью и прежде всего неоднород­ ностью структуры изображения и характеризует последнюю. Для экспериментальных аэрофотоизображений, в порядке возра­ стания их сложности, были получены следующие коэффициенты «популярности»: Д —0.09, Д=0.13, /3=0.20. Коэффициент i сви­ детельствует о характере пространственной динамики траекторного анализа и может служить критерием структурной сложности, информативности отдельных фрагментов внутри информационной модели. На рис. 4.13, 4.14 показано пространственное распределе­ ние квадратов с различными значениями для разных задач. Как видно, для сравнительно простых задач с дифференцирован­ ной структурой изображения характерны: наименьшее количество «популярных» квадратов; наличие квадратов с высокой плот­ ностью (7=6.8); их абсолютное преобладание среди «популярных» квадратов; концентрация фиксаций к одному участку. Для задач более сложных с недифференцированной структурой изображения характерны: наибольшее количество «популярных» квадратов; снижение уровня плотности (до imax= 3.8); разброс квадратов с раз­ личными значениями г; неравномерность их концентрации в ин­ формационном поле.

184

Рассмотренные и аналогичные им способы определения фикса­ ционной плотности в принципе могут быть использованы для оценки информационной сложности «расчлененных» изображений.

Интересные материалы, раскрывающие логико-психологиче­ ский характер дешифровочного поиска, появились за последние

г, = 1.3; 4 — и = 0.

годы в геолого-географической литературе по аэрометодам. Вот один из них.

Речь идет о поиске алмазоносных кимберлитовых трубок с помощью аэрометодов в одном из районов Центральной Якутии. Поиск этих образова­ ний по аэроснимкам имел сложный характер и складывался из ряда этапов: общего структурного анализа аэрофотоизображения и поиска нарушений «нормальной» структуры (СО); анализа найденных аномалий и поиска «диаг­ ностических» индикаторов и т. д. На первом этапе было выявлено, что струк­ тура аэрофотоизображения данной территории имеет .рисунок в виде концен­ трических полуокружностей, пересеченных полосами темно-серого тона. Стереоскопический анализ показал, что этот рисунок образован структурно­ денудационными уступами коренных пород и ложбинами стока — деллями. Это характерно для алмазоносных районов Якутии. Но есть ли здесь кимбер­ литовые трубки? Для того чтобы ответить на этот вопрос, был произведен тщательный поиск нарушений структуры аэрофотоизображения, которые обычно связаны с изменениями характера (состава, густоты) растительности.

. . . Эврика! Аномалии найдены — темные «инородные» пятна округлой формы. Затем были выявлены и детально исследованы индикационные при­ знаки трубок (в несколько тактов). Наземные исследования подтвердили правильность определения кимберлитовых трубок [144].

185

Полученные материалы позволяют отметить следующее:

1.Система поисков имеет гибкую иерархическую структуру,

сиспользованием различных частных алгоритмов при реализации поисков разных порядков.

2.Поиск представляет собой «дедуктивный» анализ, он за­ вершается формированием целостного образа ситуации, с опре­ делением в ней места искомого объекта (объектов).

3.Собственно-поисковые этапы тесно переплетаются с этапами детальной обработки информации, а поисковая деятельность не­ посредственно связана с опознавательными операциями, причем последние не только следуют за поисковыми, но и включены в них.

4.Для сложных поисковых задач характерно наличие диаг­ ностических компонентов.

Стратегия самого поиска объектов в процессе дешифрирования имеет разный характер в зависимости от поставленной задачи, содержания дешифрируемых объектов, этапа поиска и навыков операторов-дешифровщиков. В частности, на рассмотренных выше этапах анализа СО и поиска ПО, по данным экспериментов, на­ мечаются следующие стратегии: 1) «хаотического» осмотра, 2) соб­ ственно избирательного поиска, 3) поиска через смысловой анализ. В основу этих способов также положены принципы дифферен­ циации и ассоциирования элементов пространства. Разумеется, резкой грани между ними нет. Отнесение той или иной работы к оп­ ределенному способу может быть произведено лишь по преобла­ дающим приемам дешифрирования.

Собственно избирательный поиск опирается на ассоциации по смежности или сходству. Для него характерна определенная последовательность в дешифрировании: а) путем движения по намеченным поисковым направлениям и экстраполяции воспри­ нимаемых объектов к мысленным эталонам (параллельное опозна­ ние объектов); б) путем выделения типичных эталонов в информа­ ционном поле и экстраполяции к ним воспринимаемых объектов (последовательное опознание объектов). Для первого варианта свойственны: известная системность; широкое использование сравнительного анализа с опорой в основном на прямые признаки; достаточно высокий уровень обобщения воспринимаемого мате­ риала. Однако этому способу свойственны известные недостатки. «Привязанность» к поисковым «линиям» не обеспечивает надлежа­ щего изучения всего пространства информационной модели,

анепрерывное движение по ним, сравнение последующего объекта

спредыдущим нередко приводит к ошибкам «предсказания». Для второго варианта характерна более высокая избирательная активность с опорой как на внутренние, так и внешние эталоны, что обеспечивает более точную дифференцировку близких стиму­ лов. В ряде случаев операции сравнения проявляются во внеш­ нем плане. Успех поиска зависит от того, насколько правильно

186

опознаны исходные внешние эталоны и насколько типичными они являются для данных условий.

Поиск через смысловой анализ опирается на причинно-след­ ственные ассоциации, корреляционные взаимосвязи между эле­ ментами ситуации. Для этого поиска характерно создание предвари­ тельного суждения о содержании искомой ситуации. Смысловой анализ обеспечивает более точное выявление возможных поиско­ вых районов (зон) и предопределяет характер объектов, располо­ женных внутри зон, и организацию их поиска и опознания. Зонный смысловой поиск — наиболее прогрессивный способ рас­ членения перцептивного пространства. Не трудно видеть, что лишь смысловой анализ обеспечивает полное функционирование всей системы поисков, рассмотренной выше. Другие способы могут быть эффективно использованы лишь для решения частных задач, в том числе в рамках смыслового анализа. Смысловой анализ может быть различного уровня по своему объему, в зависимости от порядка поиска, и глубине. Подробнее вопросы дешифровочного поиска изложены в [251].

* * *

Дешифровочный процесс очень подвижен и заметно перестраи­ вается с изменением «литерных» характеристик информационных

187

По результатам эксперимента для аэроснимков масштаба 1 : 10 000 примерно 50% всех определений относилось к типу; для масшта­ бов 1 : 35 000—1 : 50 000 около 50% определений относилось к классу; а для масштаба 1 : 75 000 — 60% всех определений от­ носилось к общему виду. Рубежи резкого изменения вероятности

дешифрировании. Дешифровочные ошибки могут классифициро­ ваться по уровням опознания и по психологическому содержанию.

С позиций категориального анализа ошибки дешифрирования могут быть разделены на ошибки уровней опознания: типа, класса и т. д. Эта классификация может иметь и более детализированный ха­ рактер. При переходе от типа к классу ошибки приобретают более грубый характер. Степень загрубления ошибки зависит как от со­ держания опознаваемого объекта, литерных условий информа­ ционной модели, так и от уровня дешифровочных навыков. Наи­ более грубые ошибки связаны с ярко выраженными ситуационными объектами и внутренними компонентами ландшафта.

По своему психологическому характеру ошибки дешифриро­ вания искусственных и природных объектов могут быть объединены в две основные группы: а) ошибки восприятия (перцептивные), б) ошибки мышления (логические). В основу такого деления был положен характер признаков, на которые опираются ошибочные определения. К первой группе относятся ошибки за счет отождест­ вления формы или других прямых признаков опознаваемого объекта с элементами других объектов, а также пропуски в вос­ приятии (полное неузнавание). Эти ошибки объясняются как несовершенством самого восприятия (грубой дифференцировкой воспринимаемого материала) и искажением эталонных образов,

188