2. Моделі елементарного акта

Серед безлічі теорій, моделей і підходів до вивчення операторської праці ми виділили ті, котрі найбільш близькі до основних ліній нашої розробки: імітаційні, інформаційні, інформаційно-процесуальні і кореляційні моделі операторської праці.

2.1 Імітаційні моделі

Ці моделі служать гарним початком інженерно-психологічного аналізу. Прикладом є модель, розроблена Л. Зигелем і Дж. Вольфом. Розділивши відносно невелику, але важливу ділянку трудового процесу на окремі задачі, визначивши пріоритети між ними й установивши час виконання кожної - усе це робиться за допомогою досвідчених фахівців-операторів, задавши функцією, що визначає залежність точності і швидкості виконання задачі від індивідуальних особливостей оператора, автори зуміли з досить високою точністю пророчити статистичні результати реальних іспитів, таких як посадка літака на авіаносець, дозаправлення в повітрі повітряне перехоплення. Модель враховує гнучкість, характерну для досвідченого фахівця: темп праці залежить від обставин - у складній обстановці час, що витрачає оператор на одну задачу, може бути скорочене вдвічі в порівнянні з періодом спокійної, нормальної праці. Разом з тим зростає і випробовувана напруга, однак до деякої межі, після якого швидкість виконання роботи різко знижується. Модель дозволяє врахувати можливість оператора скоротити час на одну задачу за рахунок резервів групової діяльності: згуртованості і ін. У такий спосіб моделюється синхронізація, що типова для будь-якої праці, - сповільнюючи або прискорюючи дії, оператор домагається збігу в часі різних подій трудового процесу. На жаль, спроби втілити ідеї моделі на вітчизняному ґрунті поки не привели до успіху.

2.2 Інформаційні й інформаційно-процесуальні моделі

Велике поширення одержала модель У. Шеннона, що визначає інформацію як міру невизначеності сигналу. Інформація, що несе сигнал, залежить від його імовірності: найбільшу інформацію несуть найбільш рідкі з випадкових сигналів; сигнали, що не випадкові, не несуть ніякої інформації. Модель Шеннона була використана для моделювання процесів у каналі зв'язку між джерелом і приймачем інформації. Канал характеризується обмеженою пропускною здатністю: при проходженні через канал частина інформації губиться. Психологи використовували ці представлення для своїх описів разом з інформаційною мірою для визначення ємності пам'яті: 1 біт і міра пропускної здатності каналу (біт/с). У роботах по вимірі часу реакції на сигнали, що несуть різні кількості інформації, було встановлено, що час реакції зростає зі збільшенням невизначеності сигналу.

У наступних роботах основна увага була сконцентрована на якісному вивченні етапів перетворення інформації. Цей напрямок одержав назву «аналіз перетворень інформації, або інформаційно-процесуальний підхід». Це напрямок у свій час було прийнято як основне в описі праці людини за пультом керування. Аналіз перетворень інформації оператором припускає попереднє виділення окремого поведінкового акта або технологічної операції. Основні риси виділеного акта відтворюються в лабораторних умовах, а потім передбачаються анатомічному дослідженню, ціль яких - розчленувати цілий процес на окремі частини, вимірити час виконання перетворень у кожній з них, визначити характер самих перетворень. Модель цілісного процесу дозволяє проводить подальші дослідження або може бути використана в ході проектування або модифікації системи «людина-машина».

Рухаючи від простого до складного, розглянемо два класи моделей - лінійні і кільцеві.

Моделі лінійного типу: вимір часу окремих операцій. Головна особливість моделей лінійного типу полягає в тому, що вони використовуються для тимчасового аналізу процесу, що розглядається як послідовність операцій, виконуваних у ході простого, тобто одиночного акта. Це окремий руховий акт, результати якого не можуть бути поліпшені усередині нього самого, щоб поліпшити результати буде потрібно виконати інший акт. Тимчасовий опис такого простого акта проводиться одночасно з побудовою якісної моделі, блоки якого відповідають вимірюваним процесам. При такому супутньому виконанні двох різних видів робіт дослідник зіштовхується з двома типами труднощів: 1) вимір часу можливо тільки при виділенні і фіксації початку і кінця підпроцесу, тобто при відділенні послідовно розташованих блоків один від одного; 2) побудова структури вимагає вирішення методологічної проблеми - визначення простої дії, оскільки підібрати практичний або експериментальний аналог одиночної дії важко. Для тимчасового аналізу вибираються і використовуються інформаційні або логічні моделі. Маніпулюючи матеріалом, тимчасовим режимом пред'явлення, реєструючи точність відповідей і аналізуючи якість помилок, зіставляючи результати з інструкціями і з відповідями випробуваного, використовуючи дані неінструментальних спостережень, дослідники вводять у модель блоки з уже відомими тимчасовими характеристиками. Так, Д. Бродбент ввів у модель слухову пам'ять і блок послідовного зчитування, а Дж. Сперлінг - зорову тимчасову пам'ять і скануючий блок. Однак крім проблем, зв'язаних із проведенням експерименту, виникає інша складність: наскільки правомірна зв'язування тимчасового проміжку з блоком-операцією?

Проблема тимчасового аналізу схеми або цілого процесу незвичайно складна. Її поки не удалося вирішити в жодній лабораторії. Перешкодою є не тільки недолік устаткування, але і парадигма, у якій працює дослідник. У лабораторних умовах дослідження перцептивних процесів проводяться окремо від пам'яті, від ухвалення рішення, від рухових процесів. Кожне окреме дослідження будується на основі особливої моделі. Потім виявляється, що для виміру тільки одного підпроцесу необхідно вирішити безліч проблем - теоретичних, експериментальних, інженерних. Спільна модель цілісного процесу виявляється надзвичайно штучної, у ній утрачені всі характеристики суб'єкта, психологія введена до інформаційного процесу. Якщо перебороти полірований фасад математичної точності, то виникають питання:

що таке інформація? час підпроцесу? і ін. Як приклад може бути узята відома дискусія з приводу результатів виміру кількості інформації, що зберігається після однократного пред'явлення. Сперлінг вважав, що вся пред'явлена інформація зберігається протягом короткого часу, а Дикий спростовував це твердження, показуючи, наскільки невизначеної була процедура зчитування по післяінструкції, що розробив Сперлінг для доказу свого положення. Положення фокуса уваги на пропонованій таблиці Сперлінг не контролював, через обмежену тривалість досвіду розподіл сигналів-післяінструкцій по рядках не могло бути випадковим. Більш того, у міру наближення до кінця експерименту випробуваний міг легко прогнозувати дії експериментатора. Теоретична проблема виникла і при інтерпретації магічного числа 7, обсягу «безпосередньої» пам'яті. Неможливість вирішити ряд питань: у якій формі зберігається інформація в магічному обсязі? скільки часу? «безпосередня» пам'ять – це один або кілька блоків? скільки одиниць складає обсяг кожної з частин? чи однаковий час збереження в кожній? і т.д. Нескінченна низка питань. Ще більш складним є

питання про тотожність тимчасової міри, використовуваної при оцінці різних підпроцесів. Через це замість тимчасового аналізу дослідники звертаються до логічного аналізу. Відзначимо, що моделі Дж. Сперлінга і Д. Нормана не є чисто лінійними, оскільки містять блоки кільцевого типу. Така кільцева операція утримується й у моделі Д. Бродбента, що назвав її репетицією (внутрішньою підготовкою) зовнішньої явної відповіді. Така операція дозволяла підтримати в пам'яті сліди вхідної інформації.

З часу Ф. Дондерса нову спробу побудувати модель лінійного типу почав С. Стернберг. Отримана ним лінійна функція досить добре апроксимує результати виміру часу пошуку в пам'яті одиночного знака (букви або цифри). З трьох величин, що входять у її склад, дві перших, а і х, легко піддаються інтерпретації - множник а позначає час перегляду в пам'яті одного знака, аргумент х позначає число знаків в оперативній пам'яті. Вільний член b, якому можна інтерпретувати як сумарний час, складається з тривалостей трьох процесів: кодування при прийомі інформації, двійкового рішення в процесі пошуку в пам'яті й організації відповіді. Він є занадто громіздким і поки не піддається експериментальній перевірці. Питання про те, як організовані блоки моделі - послідовно або паралельно, поки не удалося вирішити за допомогою експериментів. Відзначимо, що Стернберг застосовував дисперсійний аналіз з метою виділити залежні і незалежні фактори. Якщо дисперсія визначається як сума незалежних факторів, то відповідним факторам блоки з'єднані послідовно. Взаємодії між факторами означали б рівнобіжне з'єднання.

М. Мейцнер і М. Трессельт розклали час простої реакції, використовуючи дані про латентний час викликаних потенціалів кори мозку. Відповідно до їх моделі, зоровий сигнал надходить у первинні поля зорової кори приблизно через 30 мс. Таким же є час проведення сигналу від моторної кори до рухової відповіді. Якщо з часу простої рухової реакції на зоровий стимул, що у середньому дорівнює 160 мс, відняти зазначені тривалості, то залишаться 100 мс. Автори інтерпретували їх як час центральної обробки стимулу. У лінійній моделі авторів є чотири блоки - вищі центри, затримка, пам'ять і суб'єктивне відчуття. Модель виявилася придатною для опису ефектів зорового маскування стимулів: при підборі просторово-тимчасових умов пред'явлення замість слова ЕКСПЕРИМЕНТ випробуваний бачить: КПРМН. Тобто сприймаються не всі букви.

Модель дає задовільні пояснення тільки для випадкових, не зв'язаних між собою наборів знаків. Вона не дозволяє зрозуміти, чому ефект маскування не виникає, якщо групи знаків складають осмислене слово. Модель не пояснює й ефектів послідовного накладення, тобто випадків, коли всі знаки пред'являються в одному місці екрана.

Часовий аналіз знаходиться в центрі інтересів інженерної психології. Результати тимчасового аналізу необхідні і для побудови імітаційних моделей, і для проектування, і для визначення напруженості праці, і для проведення ергономічних розрахунків. Однак мова йде не тільки про виміри. Одночасно повинен бути проведений якісний аналіз процесу, що повинен визначити, з яких операцій складається процес, як вони упорядковані усередині всієї системи (послідовно, паралельно або якось інакше). Визначення часу реакції і побудова моделі проводяться одночасно. Оскільки лінійна міра часу процесу є умовною, процес розвивається по своїх власних ритмах і правилам, що не обов'язково лінійні.

Лінійна модель виявилася придатною для виміру часу витягу сліду із сенсорної пам'яті і визначення часусканування оперативної пам'яті. Часовий аналіз проводився за допомогою комплексу процедур, сфальцьованих на єдиній меті. Отримано оцінки величин для двозначних чисел-стимулів. Лінійна модель застосована для оцінки індивідуальних розходжень по блоках зорової і вербальної пам'яті. Дослідження показали, що в один випробуваних може бути великий обсяг зорової і малий обсяг вербальної пам'яті, а в інших навпаки - малий обсяг зорової і більший обсяг вербальної пам'яті і так далі. Лінійна модель була використана для розробки системи процедур оцінок працездатності.

Підводячи підсумок, поміркуємо про істинність лінійних моделей. На користь правильності лінійних моделей свідчать усі ті дослідження, у яких застосовувалися лінійні моделі: адже кожен автор, використовуючи лінійну модель, тим самим перевіряв її. Чи дійсно в лінійних моделях немає ніяких свідчень на користь паралельності обробки інформації або на користь наявності кільцевих зв'язків? Наш досвід показав, що, почавши роботу з лінійної моделі, неможливо утриматися в її рамках. До цього висновку ми прийшли в ході пошуків найменшого сполучення інтервалів між стимулами, при; якому випрямляється прогин у U-образної кривої точності відтворення послідовного ряду. У дослідженні зорового сканування ми переконалися, що навіть при виконанні простого сканування кілька блоків працюють паралельно. Ці процеси повинні виконуватися і координуватися за допомогою внутрішніх прямих і зворотних зв'язків. Було встановлено, що важливу роль грають зовнішні зворотні зв'язки, що регулюють ступінь зосередженості суб'єкта в кожній наступній пробі в залежності від результатів попередньої. Справді, виконання задачі в умовах швидкісного пред'явлення можливо тільки за умови максимальної концентрації. У ході експерименту у випробуваного виробляється здатність оцінювати точність виконання: задачі. Від показників попередньої проби залежить те, як випробуваний стане працювати в наступній. Кільцеві зв'язки замикаються тут через пам'ять про раніше виконану дію. Аналіз трудових процесів за допомогою лінійних моделей може бути ефективним у випадках, коли тривалість перетворення визначається тільки інформаційними процесами в системі, а міра часу залишається постійної по всіх блоках моделі. Оскільки з повсякденної практики відомо, що швидкість переробки інформації залежить також від зусиль, що прикладає суб'єкт для, настроювання кожного блоку, лінійні моделі й отримані з їх допомогою дані можуть бути використані з багатьма застереженнями.

Методика дослідження переробки інформації оператором

Ідея про те, що час між пред'явленням стимулу і відповіддю охоплює процес, що поділяється на послідовні стадії, була покладена в основу роботи ще Ф. Дондерсом (1868).

Дондерс розробив так називаний метод вирахування для виміру тривалості деяких з цих стадій і вивчення їхніх властивостей.

На основі ретельного експериментального вивчення різноманітних задач на бінарну класифікацію С. Стернберг розробив наступну модель процесу переробки інформації, що здійснюється в короткий відрізок часу між пред'явленням стимулу і виробництвом відповіді: стимул - перекодування (попередня обробка) - послідовні порівняння - бінарне вирішення - організація відповіді - відповідь.

Відомо, що в тахістоскопічних експериментах, коли одночасно або послідовно пред'являються кілька стимулів, неминуче виникають ефекти маскування й інтерференції, що виявляються в тому, що експозиція одних стимулів утрудняє обробку інших.

Як результат таких впливів точність відповіді знижується, а час реакції (ВР) збільшується. Кількість шумових елементів, їхня подібність з метою, розташування щодо мети і деякі інші фактори впливають на обробку цільового стимулу і виробництво правильної відповіді.

Апаратура. Експеримент проводився на стенді, до складу якого входили: керуюча ЕОМ, два семисегментних електролюмінісцентних знакових індикатори і виносний пульт, на якому знаходилися три кнопки з написами: «Готовий», «Так», «Ні». Відстань до індикатора дорівнювало 1,5 м, розміри індикатора - 3,2×2,4 см, яскравість - 60 нт. Вимір часу проводився за допомогою таймера ЕОМ з дискретністю рахунка 1 мс. Точність відліку часу пред'явлення цифр визначалася часом спрацьовування реле (5-6 мс). Досвід проводився в автоматизованому режимі з реєстрацією правильних відповідей і помилок, а також затримки часу відповіді.

Матеріал. Стимулюючим матеріалом служили послідовності двозначних чисел заданої довжини. Числа вибиралися у випадковому порядку й в одній послідовності не повторювалися.

Процедура. Випробуваний натискав кнопку з написом «Готовий», і через 1 з йому пред'являлося одиночне число, що він повинний був запам'ятати (будемо називати його тестовим числом - ТЧ). Потім через 1 із пред'являлася послідовність чисел. Випробуваний повинен був визначити, чи утримувалося ТЧ серед елементів послідовності, і дати відповідь за допомогою однієї з кнопок - «Так» або «Ні». По закінченні пред'явлення кожної п'ятої послідовності (кожної п'ятої проби) на одному з індикаторів висвітлювалась цифра, що вказувала, скільки разів (з п'яти) випробуваний дав правильну відповідь. Послідовності формувалися таким чином, що в одній частині їх ТЧ зустрічалося (умову «сигнал»), а в іншій - не зустрічалася (умова «шум»). Час пред'явлення чисел був постійним - 20 мс.

План експерименту. У досвіді варіювалися три фактори: довжина послідовності (ДП), асинхронія включення стимулів (ABC) і імовірність наявності тестового числа в послідовності. Перший фактор мав два рівні: довжина послідовності дорівнювала або 3 (ДП=3), або 6 (ДП=6) числам. Другий фактор мав три рівні: 80, 100 і 140 мс. Третій фактор мав два рівні; співвідношення «сигнальних» і «шумових» проб було відповідно 3:2 або 5:1. Таким чином, загальне число умов дорівнювало 12. Відповідно до цього експеримент був розділений на 12 блоків, що пред'являлися у випадковому порядку. У половині всіх блоків утримувалося по 50 проб у кожнім, в іншій половині - по 36 проб. Для ДП=3 кожна позиція тестувалась 10 разів, для ДП=6 - 5 разів. Кожен випробуваний брав участь у досвіді 2 рази.

Випробувані. В експерименті брали участь 8 випробуваних. Усі відрізнялися високим ступенем тренованості.

Інструкція. Випробуваним повідомляли зміст задачі, показували, як і коли натискати на кнопки. Крім того, повідомлялося, які послідовності різної довжини будуть пред'явлені і що числа в межах однієї послідовності не повторюються. Відповідати було потрібно якнайшвидше і точніше.

Результати. Результатами кожного досвіду є число правильних і неправильних відповідей і середні величини часу реакції.

Дослідження, проведене за описаною методикою, дозволило авторам висловити припущення про рівнобіжну обробку інформації в блоках прийому, пошуку в пам'яті, ухвалення рішення й організації відповіді.

Кільцеві моделі. Н.А. Бернштейн був одним з перших, хто докладно описав кільцеву структуру регуляції рухового акту. У його моделі два елементи виділені по анатомічній підставі - рецептор і ефектор, інші - по логічному: що порівнює, програма, що підсилює і перетворить. У моделі Бернштейна, на відміну від інших моделей, наприклад Т-О-Т-І (test – operate – test - exit), кільце замикається через вхід, чим підкреслюється важливе значення зовнішнього зворотного зв'язку в процесі рухового акта, а не тільки після його закінчення. Зворотний зв'язок повинен підтримуватися безупинно. Вона, так само як і пускова інформація, важлива для виконання рухового акту.

А.И. Назаров доповнив схему Н.А. Бернштейна трьома внутрішніми кільцями. Увівши блоки екстраполяції зорових і додаткових команд, Назаров з'єднав їхніми кільцями, включивши в систему кілець блоки сприйняття і ефектори. Оскільки сигнали екстраполюючих блоків носять топологічний і генералізований характер, кільцевий центральний зв'язок дозволяє коректувати екстраполяційні сигнали і вести керування за допомогою точних метричних сигналів. По кільцевому принципі побудована модель Д.А. Ошаніна, що містить послідовність підсхем (прийом, звірення, установлення причини неузгодженості, вибір дії, відповідь), що включають внутрішні кільця пошуку і добору інформації. У системі є чотири входи. Оскільки схема входів побудована по вертикально-горизонтальному принципі, при пошуку і доборі інформації, здійснюваних на наступних етапах схеми, попередні блоки залишаються незадіяними. Послідовність блоків означає розгортання процесу щодо пускового вхідного сигналу, а не моменту формулювання мети суб'єктом дії. Схема придатна для опису визначеного типу дій, а блоки, що утримуються в схемі, можуть розглядатися як компоненти, що входять у процес формулювання мети. Схема допускає включення додаткових блоків, що дозволили б описати інші функції (ухвалення рішення, постановка мети і т.д.).

Схема простої дії Г.М. Зараковського і В.В. Павлова містить три убудованих друзів у друга кільця, один вхід і один вихід. Внутрішнє кільце описує дія в добре знайомій ситуації - її упізнання проходить симультанно і без труднощів, оскільки для цього є готова програма. Наявність моторному програми забезпечує швидке виконання відповідного руху. Автори називають цей випадок дією прямого замикання - воно виконується автоматично і не вимагає участі свідомості, тому автори називають такий процесор парафокальним. Якщо ситуація незнайома суб'єктові, то запускається одне з кілець перетворення ситуації - зовнішнє, виконуюче продуктивні перетворення, або внутрішнім, відповідним репродуктивним перетворенням. Розгалуження відбувається в блоці пошуку в пам'яті програми ідентифікації, і в дію запускається кільце, що перетворить ситуацію. Виконання забезпечується фокальним процесором, тобто при участі свідомості. Перетворення закінчуються упізнанням ситуації або формуванням нової програми простої дії і програми упізнання. Автори відмовилися від чисто інформаційного опису. Їхня схема заснована на декількох способах опису: логіко-тимчасовому, інформаційному й енергетичному (активаційному або інтенціональному). Уведено два види пам'яті: короткочасна і довгострокова. Інтенціональні функції, такі як ціль, установка, активатор-регулятор, у схемі зображені окремими нефіксованими блоками. Очевидно, що перетворення, про які говорять автори, відбуваються за допомогою рухових дій, отже, за ними стоять складні схеми з кільцевим регулюванням.

Розглянуті схеми є інформаційно-потоковими, оскільки запускаються одиночним стимулом, обробка якого продовжується від входу до виходу.

У схемі предметної дії, запропонованої Н.Д. Гордєєвій і В.П. Зінченко, процес запускається образами (ситуації і дії), розташованими в самій предметній ситуації. Тим самим схема крім інформаційно-логічного задає ще і ситуаційно-предметний план розгляду рухової дії. У схемі майже всі блоки зв'язані прямими і зворотними зв'язками. У результаті схема втрачає логіко-часовий характер і виступає як список функцій, зв'язаних з виконанням дії.

Схема саморегуляції діяльності, по О.А. Конопкіну, улаштована також по кільцевому принципі. Всі елементи, що утримуються в ній, представлені суб'єктові актуально або вони були колись у його свідомості. Елементи упорядковані по інформаційно-логічному принципі. Зі схеми видно, які види обробки інформації робить суб'єкт у свідомості. Схема використана для опису праці машиніста локомотива. Проведені нами дослідження авіадиспетчера переконали нас у корисності цієї схеми для опису праці авіаційних операторів (штурманів, пілотів, авіадиспетчерів).

Резюмуючи розгляд кільцевих моделей, відзначимо, що вони служать насамперед дослідницьким цілям, а саме: дозволяють систематизувати дані вільних спостережень і експериментів. Інформаційний аналіз показує, що предметна дія може мати кілька входів. Два з них мають явну локалізацію: ціль запускає дія зсередини, а пусковий стимул - зовні. Зворотний зв'язок надходить по внутрішніх каналах або через навколишнє середовище. Моделі мають кілька виходів - один відповідає кінцевому впливові на об'єкт, інші - пошукові і додатковому наборові інформації. Закільцьованість, замкнутість схем означає цілісність участі, задіяність суб'єкта в процесі. У той же час аналіз показує, що інформаційні і логічні моделі недостатньо повно відображають структуру і зв'язки між процесами усередині дії. Без розкриття енергетичного і інтенціонального аспектів моделі залишаться неповними. Однак для розкриття енергетичного аспекту буде потрібно змінити зміст більшості блоків і, крім того, увести додаткові блоки. Спроби такого роду вже початі, але проблему поки не можна вважати вирішеною.

Не менш важливе питання про місце пам'яті. Як було показано, одні автори локалізують пам'ять усередині моделі, інші - поза нею. Оскільки пам'ять виконує важливі функції у формуванні кожного блоку і всієї структури інформаційного процесу, більш точною стане та модель, у якій пам'ять розгортається в ортогональній площині стосовно інших блоків. Пам'ять одержує особливий опис. Крім того, пам'ять необхідно співвіднести з інтенціональною і енергетичною характеристиками кожного блоку моделі. Для цього треба був б ще один вимір.

Лінійні і кільцеві моделі характеризуються визначеним набором подібних рис. Чи можна їх віднести до єдиного теоретичного поля? Відповідь на це питання залежить від поняття інформації, що використовується як повідомлення в самому широкому змісті слова. Утрудняє теоретичний розгляд моделей і строкатість функцій і зв'язків, поєднуваних у кожній моделі. У кожній моделі блоками позначені різноманітні функції: вербальні, образні, перцептивні, мнемічні, розумові, аттенціонні, моторні. Різниці і зв'язки між блоками. Серйозною перешкодою виступає і лінійна шкала часу, використовувана як непорушна теоретична основа інформаційно-процесуального підходу. Лінійні і кільцеві моделі фіксують елементарні лабораторні моделі трудових дій людини. Для рішення задачі, що стоїть перед нами, вони необхідні, але недостатні.