книги из ГПНТБ / Сакман Г. Решение задач в системе человек - ЭВМ пер. с англ

290 Глава 12

мени, отличается глубоким подходом к оценке общих затрат [56]. Согласно данным этого отчета, использо­ вание инженерно-техническими и научными работника­ ми различных видов разделения времени привело к 40%-ному сокращению общих расходов при решении

ным режимом. Такие оценки, требующие всестороннего исследования вопросов организации решения задач за достаточно длительный период, могут дать совершенно другие данные по сравнению с результатами отдельных экспериментов. Следует также подчеркнуть, что данные, полученные в сфере прикладных исследований, могут оказаться неверными применительно к предпринима­ тельской деятельности или к условиям учебных заведе­ ний. Ценность работы, проведенной ESSA, заключается в том, что она указывает на необходимость сочетания методов изучения организационной деятельности с экс­ периментальными исследованиями. При проведении экс­ перимента в реальных условиях это позволяет найти сбалансированное отношение между стоимостными по­ казателями, полученными благодаря индивидуальным возможностям, и характером организации работы.

Данные, характеризующие отношение пользователя к режимам работы, показывают, что в двух третях об­ суждаемых исследований предпочтение отдается разде­ лению времени. Только в одном исследовании лучшим считается пакетный режим. В остальных исследованиях не отдается явного предпочтения ни одному из режимов. Эти тенденции согласуются с небольшим, но вполне яв­ ным перевесом в пользу разделения времени, выражен­ ным курсантами училища в основном исследовании.

Однако при объединении результатов десяти рас­ смотренных исследований имеет место ряд ограничений. Условия работы в открытом и закрытом режимах часто нельзя сравнить непосредственно в отношении организа­ ции системного обслуживания, вычислительных машин и используемых языков. Хотя работы, проведенные. в последние годы, расширили число и разнообразие задач, процесс решения которых изучается, пока еще неизве­ стно, в какой мере набор рассмотренных задач можно

фективному достижению системных и организационных целей пролегает через установление фундаментального знания природы процесса решения задач человеком при его реализации в системе человек — вычислительная ма­ шина.

12.2. Динамика решения задач системой человек — ЭВМ

В этом разделе обсуждается решение задач в систе­ ме человек—машина в более широком контексте би­ хевиористской литературы, рассматривающей процесс решения задач. Отмечаются сходство и различия между процессами решения задач при открытом и закрытом доступе к машине, указываются белые пятна и проб­ лемные области, формулируются новые поведенческие гипотезы и подчеркивается роль методологии.

Существует обширная литература по общим вопро­ сам решения задач, которая частично пересекается с теоретическими и практическими проблемами, связан­ ными с решением задач в условиях открытого и закры­ того доступа. К сожалению, специалисты в области вы­ числительной математики и кибернетики в работах, по­ священных сопоставлению этих двух режимов, как правило, пренебрегают основными идеями бихевиорист­ ской литературы, которые могли бы быть использованы в качестве полезного руководства. С другой стороны, большинство специалистов по общественным наукам медлит с проведением экспериментальных исследований в вычислительной сфере. Для анализа и классификации данных по открытому и закрытому методам в этом раз­ деле используются некоторые вполне установившиеся направления в литературе по решению задач (напри­ мер, концентрированное и рассредоточенное обучение, целостное и расчлененное обучение, инсайт и метод проб и ошибок). В бихевиористской литературе выводы дела­ ются на основе экспериментального изучения процессов выполнения заданий людьми и животными, включаю­

•и изучение времени реакции. Применение принципов и

результатов этих исследований к изучению открытого и закрытого методов, хотя это и представляется пробле­ матичным, может оказаться ценным с точки зрения воз­ можности появления плодотворных гипотез и новых на­ правлений исследования.

Данные, касающиеся процесса решения задач, взя­ ты в основном из различных обзоров по эксперимен­ тальной психологии [3,60,68]. Данные по сопоставлению концентрированного и рассредоточенного обучения позволяют построить содержательную и конструктивную аналогию с целью дифференциации обучения при от­ крытом и закрытом доступе к вычислительной машине. Аналогия основана на том, что при концентрированном обучении, как и в случае разделения времени, происхо­ дит более интенсивный и непрерывный процесс решения задач в течение длительных интервалов времени, тогда как при рассредоточенном обучении, как и в пакетном режиме, более короткие периоды работы на машине пе­ ремежаются с более длительными интервалами. С дру­ гой стороны, противопоставляются прерывистый (пакет­ ный) и непрерывный (с разделением времени) режимы обучения. Аналогия нарушается, когда мы обращаемся к обратной связи, так как в литературе по решению за­ дач описываются ситуации, в которых человек получает результат почти немедленно или вскоре после каждой попытки, в то время как при решении задачи в пакет­ ном режиме запаздывание обратной связи определяет­ ся временем оборота пакета. Учитывая сказанное, рас­ смотрим в табл. 12.2 сравнительные преимущества кон­ центрированного и рассредоточенного процессов реше­ ния задач.

В колонке «Концентрированный режим» собраны предположительные преимущества режима разделения времени. Четыре из пяти этих преимуществ имеют пря­ мые или косвенные доказательства в опубликованных работах по открытому и закрытому режимам: сокраще­ ние периода «раскачки», меньший уровень забывания

между сеансами работы на вычислительной машине и явная тенденция к повышению эффективности деятель­ ности при решении исследовательских и других задач повышенной сложности. Что касается последнего пунк­ та совпадения (короткие задачи), то здесь установлена эквивалентность с простыми задачами, которые могут быть решены в один сеанс за пультом в режиме разде­ ления времени.

Преимущества решения задач в пакетном режиме,

в оценке открытого и закрытого режимов. Решение за­ дач с перерывами может дать меньшие эффекты «интер­ ференции», усталости и скуки, особенно для стандарт­ ных программ. Главным преимуществом является мень­ шее число попыток для достижения целевого критерия при рассредоточенных во времени обращениях к маши-, не. Совпадение результатов исследований открытого и закрытого режимов, свидетельствующее о том, что при*

пакетной обработке требуется меньше машинного вре­ мени и меньшее число попыток, вполне обоснованно можно считать доказательством большей эффективности этого метода решения задач за счет сокращения числа попыток при достижении целевого критерия. Это под­ тверждает также главный вывод, сделанный на основа­ нии данных из литературных источников по поведению при решении задач.

В последнем пункте табл. 12.2 предлагается интерес­ ная дополнительная интерпретация этого фундаменталь­ ного преимущества пакетного режима. Поскольку рас­ средоточенное обучение требует более длительного удер­ жания в памяти материала в промежутки времени, за­ нятые другими видами деятельности, пакетный режим, облегчающий использование долговременной памяти машины, более эффективен при решении задач, чем ре­ жим разделения времени. Однако это предположение вступает в противоречие с некоторыми результатами Голда, которые указывают на более эффективное обу­ чение языку DVNAMO и лучшую вербальную концеп­ туализацию задач при обучении в режиме разделения времени. Тот факт, что пакетная обработка связана в свою очередь с увеличенной задержкой в обратной свя­ зи, нейтрализует значительную часть описанного преи­ мущества этого режима.

Другой путь достижения этой аналогии заключается в рассмотрении концентрированного и рассредоточенно­ го сеансов работы в режимах разделения времени и па­ кетной обработки. Данные, полученные при открытом и закрытом доступе к машине, показывают, что в обоих режимах работы относительное преимущество имеет концентрированный режим. Испытуемые, получившие в исследовании Голда лучшие результаты в обоих режи­ мах, начинали работу раньше и старались не прерывать ее до окончательного решения задачи, по возможности сводя к минимуму другие виды деятельности. Таким об­ разом, исследование Голда показывает, что если темп работы зависит от испытуемых, то лучшие исполнители стараются сконцентрировать свои усилия.

В отличие от условий в исследовании Голда в иссле­ довании Училища ВВС курсанты вынуждены были ра-

296 Глава 12

ботать на пультах в режиме разделения времени в те­ чение коротких интервалов времени (15 минут). Это ограничение препятствовало получению от пользовате­ лей в режиме разделения времени высокой эффективно­ сти, особенно когда происходили сбои в работе вычисли­ тельного устройства. В отношении закрытого режима работы исследование Смит [58] отчетливо продемонст­

с обычным пакетным режимом. Эти результаты показы­ вают, что в обычном пакетном режиме интервалы меж­ ду последовательными прогонами программы вдвое больше, чем при быстрой пакетной обработке, пользо­ ватели непроизвольно стремятся концентрировать обра­ щение к машине при решении задач.

ненному обучению, уже была использована в исследова­ нии Голда при анализе ошибок, допущенных студента­ ми. Такое направление в литературе по решению за­ дач указывает на то, что менее способные испытуемые работают лучше (в общем делают меньше попыток), когда длинные экспериментальные задачи разбивают­ ся на небольшие, удобные для обработки части. Более

мени для достижения целевого критерия. Общая тен­ денция такова, что при интенсификации обучения, уве­

концептуализации». Согласно правилу «большого паль­ ца», возникающему при обучении по частям и целому, каждый обучаемый должен попытаться начать реше­ ние задачи с охвата наибольшей ее части, которую он

рессирующее обучение по мере успешного развития эк­ сперимента.

В исследовании Голда открытый доступ к машине облегчает для пользователя продвижение в решении за­ дачи относительно малыми шагами, т. е. облегчает вы­ бор таких частей задачи, которые он может легко обра­ ботать. Если же сравнить ситуацию при закрытом доступе, то в этих условиях пользователь должен прове­ рить правильность составленной программы или прог­ раммного модуля в каждом обращении к машине. Та­ ким образом, менее способный испытуемый при откры­ том доступе имеет возможность сократить решаемую часть задачи, тогда как при закрытом доступе он фак­ тически вынужден работать со всей задачей в один сеанс, чтобы решить ее в приемлемое время. Малоспо­ собные испытуемые в режиме разделения времени до­ стигают лучших успехов и делают меньше ошибок, чем при пакетной обработке. Из работы Голда следует, что открытый доступ к машине обеспечивает большие воз­ можности для решения задач разделением их на части, дает немедленную обратную связь и более предпочтите­ лен, если учитывать склонность человека ошибаться. Од­ нако это преимущество открытого доступа при обучении по частям и целому отчетливо выявлено только в иссле­ довании Голда. Результаты, полученные курсантами Училища ВВС, в этом вопросе оказались одинаковыми п,ля обоих режимов.

12.2.3. Инсайт и метод проб и ошибок

Интенсивной проверке были подвергнуты также вы­ воды, касающиеся инсайта и метода проб и ошибок в процессе обучения. Решение типа «инсайт» представ­ ляет собой внезапное обучение с одновременным замет­ ным улучшением в исполнении, охват и понимание выс­ шего уровня отношений задачи, внутреннюю репетицию успешного решения — «ага». переживание, увековечен­ ный Архимедом, открывшим принцип плавания тел во время купания. Обучение путем проб и ошибок представ­ ляет собой более постепенный процесс познания, при ко­ тором с каждым разом получаются все более успешные

результаты проб до тех пор, пока не будет достигнут требуемый критерий решения. Гештальт-психологи, на­ пример Кёлер [26], делали упор на решение задач по­ средством «инсайта». Однако теоретики, изучающие по­ ведение во время обучения, в большей степени склоня­ ются к систематике и более подробной интерпретации отдельных частей процесса, которые обеспечивает кон­ цепция метода проб и ошибок.

Как и в других «дихотомиях» (обучение, концентри­ рованное и рассредоточенное, по частям и целому), ни одна из альтернатив не устраняет другую, а эффектив­ ность каждой зависит от задачи и экспериментальных условий. В бихевиористской литературе считается, что применение метода проб и ошибок наиболее плодотвор­ ным оказывается в задачах, которые не могут быть по­ няты как целое без осуществления промежуточной (в процессе решения) обратной связи. В противополож­ ность этому обучение типа «инсайт» происходит, когда для конкретной задачи или части задачи накоплено до­ статочно большое количество данных, так что значи­ тельно улучшенное решение может быть концептуализи­ ровано и внутренне отрепетировано. Оба типа решения задач рассматриваются в открытом и закрытом режимах.

В своей первой работе Голд [19] обнаружил наличие циклического равновесия между инсайтом и методом проб и ошибок при решении задач. Главный результат состоял в том, что, как оказалось, первая попытка при проверке испытуемыми программы в режиме разделе­ ния времени дает улучшение, которое в среднем втрое эффективнее, чем улучшение программы в результате последующих обращений к машине в течение того же периода работы за пультом. В своих анкетах испытуе­ мые описывают основную цель первой попытки при ра­ боте за пультом как испытание нового решающего пра­ вила или «введение других факторов в существующее решающее правило», тогда как при последующих обра­ щениях к машине основные цели предусматривают пов­ торные испытания различных .значений констант или «отыскание еще не найденных ошибок в программе».

• В экспериментах Голда различие между первой по­ пыткой и последующими обращениями к машине в ре-

жиме разделения времени предполагает противополож­ ный характер обучения в результате инсайта, отражаю­ щегося в новом или модифицированном подходе к ре­ шению задач, и последующего обучения путем проб и ошибок при варьировании значений некоторых пара­ метров или при исправлении ошибок. На основании этих данных было сделано предположение, что интервалы между работой за пультом используются для выработ­ ки «стратегических» (инсайтных) изменений в решении задачи, а время, проводимое непосредственно за пуль­ том (после завершения первой пробной проверки новой

Работа за пультом обеспечивает серьезную проверку реализуемости предложенного решения, однако наибо­ лее продуктивные с творческой точки зрения инсайты происходят, очевидно, в то время, когда испытуемый находится вне пульта. Эти данные подчеркивают первен­ ствующую роль чисто человеческого элемента при реше­ нии задач в системе человек — машина и необходимость изучения поведения пользователя при решении задач в целом, а не только фрагментов его поведения за пуль­ том. Даже у любого представителя из сферы вычисли­ тельной техники простой взгляд на «Мыслителя» Роде­ на должен был бы исправить ошибочную концепцию, издавна сохраняющуюся в литературе по вычислитель­ ной технике, и понять, что решение задач человеком — результат умственной работы мозга, а не рук.

Увеличенное число попыток при отладке программы при открытом доступе придает, по-видимому, более «исследовательский» характер процессу обучения на основе метода проб и ошибок и обеспечивает более бо­

периодов обучения за пультом. Экспериментальное под­ тверждение подобного суждения было найдено Голдом в его первом исследовании. Группа, обучавшаяся в ус­ ловиях открытого доступа, дала среднюю дополнитель­ ную прибыль ПО долл. в первый же период работы