- •Содержание
- •Введение
- •1. Психофизические основы системы естественной защиты человека
- •2. Строение анализаторов
- •3. Свойства анализаторов
- •4. Эргономика в системе "человек-среда"
- •5. Определение скорости передачи информации в зрительном анализаторе
- •Варианты заданий для определения скорости переноса информации зрительным анализатором
- •Приложение 1
- •Литература
5. Определение скорости передачи информации в зрительном анализаторе
Исключительную роль в жизни человека - в его взаимоотношениях с внешним миром, при его функционировании в системе "человек-машина-среда", играет зрительный анализатор. С помощью зрения человек познает форму, величину, цвет предмета, направление и расстояние, на котором он находится от наблюдателя. Зрительный анализатор включает глаз, зрительный нерв и зрительный центр, расположенный в затылочной доле коры головного мозга.
Назначение зрительного анализатора заключается в приеме и передаче информации в световом диапазоне с длиной волны 380-780 нм. Установлено, что максимальная скорость передачи информации составляет 3,25 бит/с (бит - является двоичной единицей информации, которая получается при наступлении одного из двух равновероятных событий).
Опуская детальное описание устройства глаза, отметим, что свет, проходя через отверстие в радужной оболочке, называемое зрачком, преломляется роговицей и хрусталиком. В результате на сетчатке, которая устилает внутреннюю поверхность глазного яблока, образуется четкое изображение внешних объектов. В сетчатке с помощью фоторецепторов (палочек и колб) изображение превращается в биоэлектрические сигналы.
Сложное строение сетчатки, которая содержит несколько слоев специализированных меток разного назначения, обеспечивает предварительную обработку информации. Для дальнейшей обработки исходные сигналы по зрительному нерву, который содержит 9∙105 волокон, передаются в зрительный корковый центр.
Зрительная система имеет механизмы, которые обеспечивают ее настройку в соответствии с внешними условиями:
- направление глаз на воспринимаемый объект осуществляется с помощью глазодвигательных мышц;
- настройка резкости изображения на сетчатке равноудаленных объектов происходит благодаря изменениям кривизны хрусталика;
- количество света, который попадает в глаз, регулируется диаметром зрачка;
- при значительных изменениях яркости воспринимаемых объектов изменяется чувствительность фоторецепторов (процесс адаптации).
Можно считать, что напряженная умственная деятельность свойственна не только высококвалифицированным специалистам в области науки, образования, здравоохранения, людям творческого труда, учащимся, но и операторам, обслуживающим разнообразные пульты управления, налаживающим автоматические линии и робототехнические комплексы. В последних случаях особенно актуальной является возбудимость и лабильность (функциональная подвижность) зрительного анализатора, его работоспособность, которые прямо влияют на скорость перенесения информации зрительным анализатором.
Для определения скорости перенесения информации успешно применяется тест с кольцами Э. Ландольта; также могут быть применены буквенные и цифровые тесты.
В тестовой таблице находится 660 колец Э. Ландольта, каждое из которых имеет разрыв в одном из восьми возможных направлений в соответствии с положением значений на часовом циферблате (рис. 3).
Рис. 3. Положение разрывов колец в соответствии с часовым циферблатом.
Кольца в таблице (приложение 1) расположены в случайном порядке. Таблица используется в четырех возможных ориентациях: положение I, положение ІІ, положение ІІІ, положение ІV. Например, при пользовании таблицей следует иметь в виду, что кольцо, которое сориентировано на 13 часов (назовем его кольцом № 13) в положении I становится кольцом № 11 в положении II, кольцом № 19 в положении ІІІ, кольцом № 17 в положении IV. Так же при переходе от первой к другим ориентациям таблицы происходят соответствующие изменения в направлении разрыва и для других колец.
При проведении исследования с использованием теста с кольцами Э. Ландольта человеку, который проходит тестирование, предлагается пересмотр таблицы из приложения 1 и подсчет количества колец, которые имеют определенное направление разрыва.
Для этой цели студент из прилагаемой таблицы 3 выбирает свой вариант для практического определения скорости перенесения информации в системе зрительного анализатора и выполняет тест.
Объектом исследования в данном случае является зрительный анализатор студента, который выполняет практическое занятие. В целом, аудиторное занятие может быть определено как освоение метода тестирования на качество собственного зрительного анализатора.
Таблица 2
Число колец с определенным положением разрыва в зависимости от ориентации таблицы
Ориентация |
Направление разрыва в кольцах (в соответствии с положением часового циферблата) | |||||||
9 |
11 |
12 |
13 |
15 |
17 |
18 |
19 | |
I |
84 |
93 |
75 |
73 |
82 |
95 |
77 |
81 |
II |
75 |
73 |
82 |
95 |
77 |
81 |
84 |
93 |
III |
82 |
95 |
77 |
81 |
84 |
93 |
75 |
73 |
IV |
77 |
81 |
84 |
93 |
75 |
73 |
82 |
95 |
Результаты оцениваются по количеству подсчета распознанных и пропущенных колец и затратам времени на пересмотр всей таблицы, которые проставляются в расчетную формулу.
Принятая статистическая структура таблицы 2 и появление ошибок в основном только одного рода (пропуск колец) позволяют оценивать результаты эксперимента в соответствии с основами теории информации.
На основании ее положений для приближенного определения скорости процесса информации в зрительном анализаторе используется формула:
где: S - скорость переноса информации, при заданной ориентации таблицы, бит/с;
N - фактическое число подсчитанных колец;
n - количество ошибок (пропущенных колец);
Т - время, потраченное на выполнение задания, с;
0,5436 - средняя величина информации каждого кольца;
2,807 - величина потери информации, приходящаяся на одно кольцо.
Определение количества ошибок n осуществляется путем вычитания пересчитанных колец определенной ориентации от значений, приведенных в таблице 2:
где: . − количество колец определенной ориентации взятых из таблицы 2;
–количество колец определенной ориентации подсчитанных студентом.
Определение скорости переноса информации проводится дважды: первое - в период до наступления адаптации органа зрения к условиям освещения, то есть в начале занятия, второе - после наступления адаптации.
В дальнейшем определяется истинное значение скорости переноса информации по формуле:
где: − значение скорости работы зрительного анализатора до адаптации;
–значение скорости работы зрительного анализатора после адаптации.
Определяется погрешность эксперимента:
а) до адаптации:
б) после адаптации:
Номер ориентации таблицы задается вариантами заданий.
Таблица 3