книги из ГПНТБ / Сакман Г. Решение задач в системе человек - ЭВМ пер. с англ
.pdf20 |
Глава 1 |
ройство. В начале 50-х годов на рынке пеявились вычислительные машины, предназначенные для эконо мических расчетов, а первая крупная вычислительная система, работающая в реальном масштабе времени, нашла применение при создании системы управления противовоздушной обороной (система SAGE1 ). Те не многие инженеры, ученые и математики, которые умели обращаться с вычислительными машинами, не могли справиться с обслуживанием всех вычислительных ма шин, быстро завоевавших позиции в военной и коммер ческой сферах. К тому же эти специалисты занимались также своей основной работой. Возникло разделение труда, появились программисты-профессионалы, в чьи обязанности входил перевод словесных предписаний на язык конкретной машины. Число программистов увели чивалось по экспоненциальной зависимости. В общении человека с вычислительной машиной наметилась тен денция отказа от специалистов, работавших с машиной «по совместительству», как это делали инженеры и ма тематики, в пользу специалистов, обязанных уделять машине все свое время и повседневно заниматься исклю чительно составлением, отладкой и выполнением про грамм. Итак, традиционная специализация и искусст венные машинные языки проникли во второе десятиле тие развития вычислительной техники.
В связи с повышением спроса на программы и уве личением числа действующих вычислительных машин подготовка программистов сводилась обычно к поверх ностному овладению машинным кодом и изучению ос новных правил отладки программ. С проблемами поль зователей и назначением программ они знакомились лишь в процессе работы, да и то случайным образом, «по ходу дела», обычно при разработке машинно-ориен тированных языков. Программисты, отобранные и обу ченные по такой системе, обычно очень плохо подготов лены к работе с приспособленными к человеку или ори ентированными на пользователя программами, причем
1 SAGE (Semi-Automatic Ground Environment) — полуавтомати ческая наземная система управления средствами ПВО. — Прим.
перев.
Проблема общения человека с вычислительной машиной |
21 |
еще меньше они хотели бы иметь с ними дело. Такие программисты склонны рассматривать учет интересов пользователя как дорогостоящую прихоть, нарушающую более важный и насущный процесс разработки и экс
плуатации |
программ |
в пределах |
отведенных |
средств и |
на основе жесткого графика. |
|
|
||
Первое |
серьезное |
достижение |
в области |
взаимодей |
ствия человека с вычислительной машиной было полу чено при разработке военных систем управления, дей ствующих в реальном масштабе времени. В системе SAGE операторы работали за пультом управления, обо рудованным буквенно-цифровой клавиатурой, а также
наборными |
дисками |
с надписями и |
переключателями, |
||
с помощью |
которых |
можно |
было |
составлять сообщения |
|
и передавать их в центральную |
вычислительную маши |
||||
ну. На панелях управления |
были |
смонтированы два |
различных устройства визуального воспроизведения на электронно-лучевых трубках; световое перо и переклю чатели позволяли выбирать информацию и управлять ее воспроизведением. Пульт управления был спроекти рован таким образом, что работать за ним мог любой солдат. Хотя каждый день работы системы SAGE при носил весьма многочисленные конкретные данные, спе циалисты по вычислительной технике получили очень мало систематических экспериментальных данных и упо рядоченных результатов. Это объясняется целым рядом
обстоятельств, |
в том |
числе секретностью, |
соблюдаемой |
в отношении |
военных |
проектов, правом |
разработчиков |
распоряжаться своей информацией, а также острой не хваткой соответствующим образом подготовленных спе циалистов по инженерной психологии и социологии, за нимавшихся вместе с другими специалистами проблемой общения человека с вычислительной машиной в системе SAGE. (Автор в своей предыдущей книге, вышедшей в 1967 г., предпринял попытку использовать значительную часть из наследства системы SAGE.)
Остановимся, наконец, на отношении к пользовате
лю, |
которое выработалось под |
влиянием этих-историче |
ски |
сложившихся условий. В |
течение двух важнейших |
десятилетий — периода 40-х и |
50-х годов, на протяже |
|
нии |
которого произошло рождение и развитие электрон- |
22 Глава 1
ных цифровых вычислительных машин и определилось все последующее развитие, социологи, инженерные пси хологи и специалисты по проблеме человеческого факто ра, т е. профессионалы, специально подготовленные для проведения экспериментов с человеком, занимались в ос новном не процедурами общения человека с вычислитель ной машиной, а всякими «мелочами» — ручками, кнопка ми и циферблатами. Этот поток работ содержал и не сколько исключений из общего правила, однако они бы ли слишком малочисленны и разрозненны для того, что бы оказать какое-либо заметное влияние на общий ха рактер эволюции пользователя. Таким образом, в обла сти прикладных исследований общения человека с вычис лительной машиной .существовал «вакуум», и нет ничего удивительного в том, что до сих пор практически нет надежных методов экспериментального изучения и оцен ки поведения пользователя.
В 60-е годы отмечался прогрессирующий рост быст родействия и памяти вычислительных машин, что при
вело к |
появлению «разговорных» машинных языков1 |
и систем |
с разделением времени. Традиция использова |
ния вычислительной машины, в 50-е годы преимущест венно монокультурная, сегодня превратилась в плюралистскую, а в 70-е годы обещает стать еще более мно гообразной.
Что же в конце концов все это значит? После того, как на протяжении жизни целого поколения людей про исходило постоянное совершенствование вычислитель ной техники, обнаруживается огромный разрыв между повсеместными авансами в отношении любых мыслимых вычислительных систем, ориентированных на пользова теля, и трезвым научным обсуждением специфики поль зователя, необходимым для подкрепления деклараций. В условиях, когда литература по вычислительной тех нике не дает однозначной и обоснованной критики, ис ходящей от научных кругов и вполне разделяемой руко водителями вычислительных систем, те, кто в общест-
1 Имеются в виду такие языки, с помощью которых, пользова тель может формулировать свои задачи на естественном языке, близком к нему языке или языке, являющемся специализированной частью естественного. — Прим. перев.
Проблема общения |
человека |
с вычислительной |
машиной |
23 |
венных собраниях |
много и |
громко вещает |
о характере |
и привычках пользователя, являются не учеными, а ко робейниками от вычислительной техники.
Этот ретроспективный набросок проблемы пользова теля при общении человека с вычислительной машиной выполнен в импрессионистской манере. Естественно, что и сама проблема и ее источники значительно сложнее, чем вариант, фигурирующий в нашей упрощенной вер сии. Мы высказывали спорные утверждения без их обоснования. Поэтому остальная часть главы посвящена проверке этих утверждений при более подробном и раз
ностороннем |
рассмотрении |
проблемы |
общения челове |
ка с вычислительной машиной. |
|
||
1.3. Пакетная обработка или разделение |
|||
времени? |
|
|
|
Система |
пакетного, или |
закрытого, |
типа — эволюци |
онный предок разделения времени и «рабочая лошадка» в большинстве современных процедур обработки дан ных. При пакетной обработке.задачи собираются и про пускаются по одной в порядке очереди. Программист обычно связан с вычислительной машиной лишь косвен ным образом, причем время обращения (промежуток между подачей задачи на машину и получением резуль тата) в .стандартных системах пакетного типа измеряет ся днями и часами. Приверженцы закрытых систем в свою очередь указывают, что эффективность системы (объем «полезных» вычислений в единицу времени) мак симальна при пакетной обработке, т. е, такая форма об служивания обеспечивает минимизацию нерациональной загрузки вычислительных средств.
Режим разделения времени отличается как раз тем, что пользователь имеет непосредственный доступ к цен тральной вычислительной машине. Он как бы делит машину с другими пользователями, образующими в лю бой момент времени некую группу, состав которой из меняется более или менее случайно. Как правило, но не обязательно пользователи работают над не связанными между собой задачами, употребляя для их решения раз ные программы. Они обращаются к системе и покидают
24 |
Глава 1 |
ее независимо друг от друга, пользуясь своими пери ферийными устройствами в течение переменных и обыч но непрогнозируемых периодов времени. Такой способ доступа к машине приближается к системе предостав ления коммунальных услуг; отдаленно он напоминает псевдослучайный характер использования телефонной связи.
Согласно |
взглядам сторонников |
принципа |
разделе |
||
ния времени |
(см., |
например, [8, 53, |
54]), |
пользователь |
|
имеет быстрый и |
непосредственный |
доступ |
к |
вычисли |
тельной машине тогда, когда ему это нужно (при гаран тии возможности обращения к системе). При решении многих типов задач искомый результат может быть по лучен за несколько минут, что избавляет от многочасо вого или даже многодневного ожидания. На протяжении всего процесса решения пользователь имеет возмож ность осуществлять непосредственный контроль за ра ботой программы. Кроме того, он волен менять свои решения и разнообразить действия в процессе взаимо действия с вычислительной машиной. Разделение вре
мени означает |
разложение затрат |
на многих |
абонентов, |
в результате |
чего уменьшается |
стоимость |
различных |
видов услуг. Разделение времени позволяет также орга низовать общение человека с вычислительной машиной на языках, которые начинают приближаться к естест венным языкам, со скоростью, близкой к темпу диалога, причем в некоторых случаях на уровне сложности, соот ветствующем квалификации и опыту пользователя.
Критики принципа разделения времени отмечали уве личение стоимости и уменьшение эффективности исполь зования машин в системах с разделением времени в от личие от впечатляющих достижений в области упоря дочения расписаний счета, организации систем массово го обслуживания пользователей и ускорения оборота задачи, реализованных в последних системах пакетного типа (см., например, [11, 28, 29, 37]). Возражая им, за щитники принципа разделения подчеркивали, что эти потери при открытом доступе компенсируются эконо мией человеческого времени. Такая форма обслужива ния удобнее для пользователя, и ее реализация позво ляет ускорить разработку программ. В ответ на это кри-
Проблема общения |
человека |
с вычислительной |
машиной |
25 |
|
тики указывали, |
что |
разделение времени |
порождает |
||
в среде пользователей |
лень |
и безалаберность, посколь |
ку они, пытаясь сэкономить свое время за счет машин ного, выходят на машину с плохо составленными и не проверенными программами.
Полемика между сторонниками открытой и закрытой форм доступа к вычислительной машине является отра жением циклопической битвы за господство в многомил лиардной индустрии программного обеспечения. Эта бит ва имеет решающее значение и для индустрии будущего, мощность которой в связи с надвигающимся увеличени ем потребления населением «машинных услуг» значи тельно возрастет.
Итак, мы имеем дело с очевидным и далеко идущим столкновением двух принципиально разных типов вычис лительных систем, соперничеством, в котором главную роль играет человеческий фактор. Какой же способ об щения человека с вычислительной машиной лучше и в каких отношениях, насколько, при каких условиях? На эти вопросы, относящиеся к области прикладного иссле дования, лучше всего можно будет ответить после про ведения испытаний и оценки системы в соответствую щих экспериментальных ситуациях.
1.4. |
Вакуум в экспериментальной |
сфере |
|
В упоминаемых ниже обзорных статьях по пробле |
|
ме |
функционирования систем |
человек — вычислитель |
ная |
машина технические нововведения и непроверен |
ные реализации «забивают» экспериментальную оценку во всех отношениях. Так, например, в своем обзоре, посвященном общению человека с вычислительной ма шиной, Дейвис [9] отмечает, что не было проведено практически ни одной экспериментальной работы, отно сящейся к проблеме эффективности действий пользовате ля. Она определяет соответствующие статистические данные как неполноценные и «примитивные» и настаи вает на необходимости выявления и проработки наборапоказателей, характеризующих работоспособность поль зователя.
26 |
Глава |
I |
|
Анализируя |
проблему взаимодействия |
применитель |
|
но к системам |
с разделением |
времени, |
Митник [34] |
рассматривает целый ряд психологических факторов, связанных с эффективностью действий пользователя, в число которых входят языковые и временные характе ристики, параметры обучения и подкрепление. Он под черкивает отсутствие экспериментальных работ, посвя щенных поведению человека при использовании режима разделения времени, и необходимость добиваться пол
ного |
экспериментального |
подтверждения |
при |
выявле |
|||
нии |
факторов |
и условий, |
вносящих |
основной |
вклад в |
||
увеличение эффективности |
действий человека. |
|
|||||
Поллок и Гилднер [38] составили обзор литературы, |
|||||||
посвященной |
эффективности |
деятельности |
пользователя |
||||
при |
использовании устройств |
ручного |
ввода для связи |
с вычислительной машиной. Этот подробный обзор, в ко тором обсуждается множество типов и разновидностей переключателей, кнопок, клавишных пультов управления и кодирующих устройств, демонстрирует «неполноту экспериментальных данных, относящихся к деятельности пользователя при применении вспомогательных устройств разных типов или одного типа с разными па раметрами, и отсутствие стандартного набора процедур ввода информации, входящих в функции операторов действующих систем». Обнаружилось вопиющее несоот ветствие полчищ устройств ручного ввода, фигурирую-' щих в литературе, и небольшой группки таких устройств, достоинства которых в той или иной форме удостовере ны пользователем. Авторы обзора предложили програм му первоочередных исследований основных типов пар «задача — устройство ввода», а также более современ ных и естественных способов ввода информации поль зователем— речевого и письменного.
Бармак и Сайнаико [2], рассматривавшие в своем обширном обзоре человеческий фактор в связи с устрой ствами воспроизведения графической информации, пред назначенными для обеспечения взаимного общения в си стеме человек — вычислительная машина, пришли К" аналогичным выводам. В обзор включены сведения о различных типах клавишных пультов управления, элек тронно-лучевых трубок, символики систем визуального.
Проблема общения человека с вычислительной машиной |
27 |
воспроизведения информации, световых перьев, пере ключателей и кнопок. Технические новшества расцвета ли пышным цветом, тогда как оценка эффективности деятельности практически отсутствовала.
Бармак и Сайнаико приводят подробные рекоменда ции для дальнейших исследований деятельности челове ка при использовании для связи с вычислительной ма шиной устройств воспроизведения графической инфор мации, причем многие из этих рекомендаций представ ляют интерес для нашего обзора. Вот их краткое изло жение.
Всвязи с устройствами вывода на экран рекомен дуется собирать данные на представительной выборке пользователей; это исследование позволит создать спра вочник разработчика устройств визуального воспроизве дения информации.
Всвязи с тем, что авторы обзора считают стандарт ные инженерно-психологические данные, относящиеся к устройствам воспроизведения, не связанным с вычисли
тельной машиной, неадекватными для устройств выво да на экран, предназначенных для совместного исполь зования с машиной, подчеркивается значение новых ис следований, ориентированных на машинный вариант.
В показатели работоспособности должны входить скорость и правильность печатания на машинке, печата ния групп знаков, сообщений, а также эффективность выборки данных; эти показатели должны учитываться в сочетании с временем и усилиями, затрачиваемыми на обучение и обеспечивающими достижение требуемого уровня квалификации.
. Альтернативные способы ввода информации пользо вателем должны быть исследованы в экспериментах, предусматривающих решение типовых задач. Результаты таких испытаний позволят судить, какого типа задачи лучше всего решаются при использовании определенно го вида, ручного ввода информации.
Приводятся также рекомендации, касающиеся прин ципов и порядка разработки систем обучения, предназ наченных для первичной подготовки пользователей; эти рекомендации основаны на эмпирических данных, ха рактеризующих деятельность пользователя.
28 |
Глава |
1 |
|
Проведенный Бармаком и Сайнаико анализ творче |
|||
ской деятельности |
и ее связь |
с |
новыми горизонтами, |
Открываемыми вычислительными |
системами, послужили |
источником целого ряда рекомендаций для эксперимен тальных исследований. Хотя среди пользователей, рабо тающих в сфере организационного управления, образо вания и др., наблюдается значительный интерес к перс пективам расширения творческих возможностей челове ка с помощью вычислительных машин, эксперименталь ные данные, на основании которых можно было бы оп ределить роль действующих систем в развитии новых идей, полностью отсутствуют.
Бармак и Сайнаико настаивают на детальном изу чении процессов решения конкретных задач с целью вы яснения степени ускорения развития интересных идей, особенно на начальной, постановочной стадии, при ис пользовании в режиме взаимодействия с вычислитель ной машиной устройств воспроизведения графической информации,
1.5. Исследования поведения
В заключительном разделе главы дается беглый об зор исследования, посвященного изучению поведения и имеющего отношение к обсуждаемой теме. Эта работа посвящена некоторым аспектам человеческого общения и решения задач, которые могут оказать заметное влия ние на разработку в будущем систем человек — вычис лительная машина. К сожалению, процесс взаимного
обогащения |
наук |
о поведении |
и теории вычислительных |
систем все |
еще |
находится на |
первоначальной стадии, |
и приводимые в книге примеры |
относятся в лучшем слу |
чае к разряду гипотетических. Часть материала, исполь зованного в этом предварительном изложении поведен ческого исследования, автор заимствовал из диссерта ционной работы Голда [19].
Хотя излагаемые ниже теоретические и эксперимен тальные работы в основном посвящены межгрупповым взаимоотношениям, когда обе стороны представлены людьми, распространение этих результатов на случай,
Проблема общения человека с вычислительной машиной |
29 |
когда в качестве одного из партнеров выступает вычис лительная машина, по-видимому, вполне допустимо. Не зависимо от того, является ли член группы человеком или вычислительной машиной, работающей в режиме взаимодействия, в поведении членов второй группы мо жет обнаружиться интересное подобие. Действительно, некоторые из рассмотренных ниже исследований, связан ных с машинным обучением, показывают, что не только вычислительная машина способна работать лучше заме няемого ею человека, но и партнеры относятся к ней с большим почтением.
Левитт [27], используя схемы связи Бейвиласа, уста новил, что нет никаких оснований считать «двухсторон нюю связь более точной, чем одностороннюю...». Разви вая эту работу, Кохен [7] обнаружил, что группа, поль зующаяся централизованной системой связи, тратит на пробные попытки меньше времени, точнее определяет не обходимые попытки, реже меняет тактику решения и в конечном счете находит более точное решение, чем груп па, располагающая менее централизованной системой связи.
Кроме того, член |
группы с централизованной свя |
зью, отвечающий за |
ее координацию и взаимодейст |
вие с партнерами, отличается более высоким уровнем удовлетворенности, чем остальные члены обеих групп. Проведя работу, посвященную оценке скорее физиче ских, чем психологических различий, Фестинджер [16] обнаружил прямую зависимость между физическими различиями людей и их социометрическим ранжирова нием.
Эти данные дают некоторое основание утверждать, что непосредственное взаимодействие с вычислительной машиной, достижимое в вычислительной системе с раз делением времени, вполне может привести к увеличению точности и эффективности работы, а также к уменьше нию необходимого для ее выполнения времени по срав нению с системами, в которых режим взаимодействия не предусмотрен. К тому же можно ожидать, что чело век, имеющий непосредственную связь с вычислитель ной машиной, будет работать с большим удовлетворе нием.