книги из ГПНТБ / Сочивко В.П. Человек и автомат в гидросфере очерки системотехники

Одна из причин сложности выявления составляющих моторной деятельности человека заключается в следу­ ющем. В ходе практической деятельности в центральной нервной системе возникает система временных связей или динамических стереотипов \ являющихся основой навыка. В результате движения оператора доводятся до автома­ тизма, что позволяет ему сосредоточить внимание на цели действия, а не на способе его выполнения.

К сожалению, практики часто не задумываются над всеми тонкостями задачи организации моторной деятель­ ности оператора. Именно в результате этого проектиру­ емые ими системотехнические комплексы имеют органы управления, которые инженерные психологи в насмешку называют органами утомления. Однако неоправдана и другая крайность, когда, стремясь снизить утомляемость оператора, добиваются того, что органы управления пере­ мещаются без всяких ощутимых усилий. В результате этого оказывается затрудненной анализаторная деятель­ ность мышечного аппарата. Она ограничивается лишь пространственной ориентацией, в то время как для эффек­ тивного функционирования двигательного анализатора необходимы сигналы обратной связи, возникающие как результат преодоления некоторого сопротивления органов управления при их перемещении.

Инженерная психология и эргономика отработали четкие рекомендации по оптимизации моторной деятель­ ности. Они основаны на научных данных об особенностях

.действия мышечного аппарата. Так, известно, что человекоператор осуществляет перемещение органов управления «к телу» быстрее, чем «от тела». Однако точность переме­ щения органов управления во втором случае выше, чем в первом. Перемещения по горизонтали осуществляются быстрее, чем по вертикали. Вращательные движения пра­ вой рукой удобнее осуществлять против часовой стрелки, левой — по часовой стрелке. Скорость выбора ответной реакции из ряда возможных зависит от числа ее измере­ ний, т. е. различных признаков (направления движения, величины усилия и т. д.).1

1 Динамический стереотип — устойчиво закрепившаяся система условных нервных связей, обеспечивающих определенную интенсив­ ность и последовательность реакций организма на воздействия внешней среды. Образуется при достаточно длительном воздействии системы одних и тех же раздражителей (внешнем стереотипе).

Другим важным фактором, влияющим на эффектив­ ность моторной деятельности, является степень ^совмести мости стимула и реакции», что особенно отчетливо обна­ руживается в зависимости времени реакции от простран­ ственного расположения органов управления. В инженер­ ной психологии показано, что скорость реакции может быть увеличена, если расположение органов управления находится в строгом соответствии с расположением инди­ каторных элементов, иначе говоря, если имеется струк­ турная общность сенсорного и моторного полей. При ма­ ксимальном их сближении время реакции может ока­ заться независимым от количества передаваемой инфор­ мации.

Эргономика рекомендует менять последовательность операций при монотонной деятельности, а также изме­ нять темп однообразных продолжительных работ.

Именно стремление оптимизировать моторную деятель­ ность определило разработку рекомендаций по активному отдыху типа производственной гимнастики. Примени­ тельно к особенностям деятельности оператора в системо­ техническом комплексе эти идеи нашли свое выражение в конструировании так называемых динамических кресел. Динамическое кресло имеет подвижные элементы — под­ локотники, упоры для ног, спинку и даже встроенные эспандеры. Это позволяет оператору, практически не пре­ рывая вахту, в нужные моменты времени проделать ком­ плекс упражнений для повышения общего тонуса орга­ низма и устранения всех отрицательных последствий дли­ тельного пребывания в операторском кресле.

Практически разработаны и более оригинальные спо­ собы снятия усталости — заполнение помещения легкими отрицательными ионами, использование тонизирующих запахов, которые усиливают приток крови к головному мозгу и сердцу и обостряют зрительные ощущения, а также ряд других мер.

По понятным причинам вначале основное внимание уделялось оптимизации моторной деятельности операто­ ров, занятых на производстве. Лишь в последние годы появились работы, в которых рассматривается оператор системотехнического комплекса летательных аппаратов и космических кораблей. Очевидно, что эти исследования и практическая реализация полученных результатов имеют колоссальное значение и для оптимизации деятель­ ности операторов, работающих в условиях гидросферы.

148

Профотбор и обучение

•

Знание действия зависит от знания причини и заключает в себе последнее.

Б. Спиноза

При отборе кандидатов для выполнения той или иной работы всегда учитывают индивидуальные особен­ ности людей. Отбор операторов системотехнических ком­ плексов, предназначенных для работы в гидросфере, представляет особенно трудную и ответственную задачу. Однако и прошедшие отбор операторы нуждаются в обу­ чении, на первом этапе которого ставится цель привития основных навыков, необходимых оператору для выпол­ нения его обязанностей. Но обучение на этом не заканчи­ вается. Оно продолжается на протяжении всего периода работы оператора в системотехническом комплексе. Поэтому -научный подход к проектированию системотех­ нических комплексов должен предусматривать создание возможностей для продолжения обучения операторов, совмещенного с выполнением ими текущих обязанностей. Излагаемый в данном параграфе материал не является руководством по профессиональному отбору. Здесь будут рассмотрены только некоторые моменты, позво­ ляющие представить себе специфику рассматриваемой проблемы.

В психике различных людей имеется много общего, что позволяет говорить о психике личности вообще. Вместе с тем психика каждого человека сугубо индиви­ дуальна. Например, в достаточно большой группе про­ фессионалов можно выявить два типа работников. Одни работники предпочитают заниматься однообразным тру­ дом и положительно реагируют на монотонность работы. Другие, наоборот, при выполнении однообразного труда быстро начинают ощущать некоторую подавленность. Поразительным является факт, выявленный инженерной психологией, о своего рода предрасположенности отдель­

Хотя при профотборе индивидуальные особенности человека в той или иной мере учитывались всегда, при осуществлении профотбора приходилось полагаться глав­

149

ным образом на интуицию и опыт. На современном этапе профотбор основывается на более объективных, строгих методах, значительно снижающих опасность неудачного выбора. Один из методов профотбора предполагает ши­ рокое применение так называемых тестов х. К использо­ ванию тестов существует различное отношение. В довоен­ ные годы тесты скомпрометировали себя в результате попыток некоторых исследователей использовать их для получения безапелляционных оценок, на что тестовая проверка в принципе не рассчитана. В настоящее время разработаны тесты, хорошо оправдывающие себя в кон­ кретных задачах профотбора. Одни из этих тестов прямо характеризуют профессиональную пригодность оператора, другие дают опосредованную характеристику испытуе­ мого.

Перспективным является использование при профот­ боре средств и методов вычислительной техники н кибер­ нетики. В качестве примера можно указать на использо­ вание методов теории опознания образов для класси­ фикации состояний оператора. Предложенные методы могут служить не только для контроля за деятельностью операторѣ в системе человек—машина, но и для профес­ сионального отбора операторов.

Может показаться, что использование специальных ме­ тодов и технических средств профотбора излишне удоро­ жает подготовку операторов. Например, расходы на пол­ ную подготовку одного космонавта, по американским данным, в среднем составляют 1 млн. долларов, причем основные затраты идут на разработку и производство тренажеров и другой аппаратуры, обеспечивающей воз­ можность тренировки и общей подготовки космонавтов. Однако не следует забывать, что текущая профессиональ­ ная деятельность операторов в ряде случаев обходится

ларов.

До сих пор мы говорили об операторах, подготавли­ ваемых для работы в системе человек—машина. Совре-1

1 Тест — стандартизованное задание, результат выполнения кото­ рого соотносится с заранее определенным эталоном оценки психофизио­ логических и личностных характеристик, а также способов действия человека.

150

менные системотехнические комплексы зачастую являются настолько сложными системами, что рано или поздно воз­ никнет, по-видимому, институт операторов-испытателей, подобно тому как существует институт летчиков-испыта- телей, осваивающих новую авиационную технику. Ясно, что требования к профотбору такой категории операторов будут особенно высокими.

При подготовке операторов все шире используются принципы программированного обучения. В настоящее время программированное обучение представляет собой разветвленное научное направление, имеющее собствен­ ную теорию, множество частных методик и большое коли­ чество специальных технических средств.

Одним из способов программированного обучения опе­ раторов является подготовка их по методике «конкретных случаев» на функциональных макетах оборудования или на специальных тренажерах.

Помимо технических аспектов обучения оператора необходим учет и психофизиологических факторов. Уме­ лое и грамотное использование первичных и высших потребностей человека-оператора может значительно по­ высить эффективность функционирования человеко-ма­ шинных систем. В ходе подготовки оператор должен освоить элементы научной организации своего труда. Он должен знать, что при всяком переучивании, связан­ ном со значительным изменением ситуации, новая после­ довательность операций должна осваиваться по возмож­ ности равномерно с целью выработки устойчивой привыч­ ной последовательности (динамического стереотипа).

Все инструкции, предназначенные для оператора, должны быть написаны в соответствии с алгоритмом его деятельности и отвечать требованиям инженерной пси­ хологии. Очень важен не только подбор точных тер­ минов, но и оформление инструкций в виде специальных альбомов с указателями, иллюстрациями, сквозными от­ верстиями, вкладышами, цветовым оформлением листов и т. д.

Кажется банальной идея поощрения оператора. Здесь часто ссылаются на опыт американцев. Так, эксперимент Р. Шваба показал, что если человек, ухватившись за пе­ рекладину, без особого стимула может провисеть t сек, то при попытках улучшить чей-нибудь рекорд он сможет провисеть 3t сек, а за денежное вознаграждение в не­ сколько долларов Ы сек. Однако этот примитивный

151

подход к сложной проблеме наград и наказаний в моти­ вации поведения может повлечь за собой и негативные результаты. Экспериментальной психологии известны факты, когда именно стремление к получению вознагра­ ждения определяло появление тех ошибок, которые в про­ тивном случае не возникли бы.

Выше мы говорили о том, что обучение оператора должно продолжаться непрерывно. Для реализации этой идеи в системотехнических комплексах должны быть выполнены необходимые приспособления и устройства, способствующие обучению оператора в ходе текущей его деятельности. Это широкий набор технических средств от всякого рода шильдиков до оргатехникн системотехни­ ческих комплексов и даже вычислительной техники, вхо­ дящей в комплекс, например устройств ввода типа «све­ товое перо» и машинной памяти.

§ 16.

Бионические аспекты построения человеко-машинных систем

•

Когда люди моделируют человеческий организм, машины, которые они выбирают для этой цели, всегда являются отра­ жением своей эпохи.

Кш Е. Шеннон, Д . М аккарти

Бионика имеет прямое отношение к рассматривае­ мым в этой книге вопросам. Читателя, интересующегося бионикой моря, можно адресовать к книге [68]. Ниже мы остановимся только на некоторых вопросах бионики, достаточно близко примыкающих к проблемам инженер­ ной психологии.

Одним из важнейших этапов проектирования человекомашинных систем с учетом требований инженерной психо­ логии является распределение функций между человеком и машиной. Конструктор во многих случаях не слишком склонен доверять звену «человек» проектируемого системо­ технического комплекса. Однако, как говорилось выше, полностью устранить это звено из современных системо­ технических комплексов вряд ли удастся. В ряде работ делались попытки дать полный перечень функциональных возможностей человека, превосходящих соответствующие

152

возможности автомата. Несколько упрощая сложную в целом картину, можно указать следующие достоинства, присущие человеку:

1. Человек может осуществлять оценку ситуаций, что пока недоступно для приборов. Правда, в этих оценках он может быть субъективен и может ошибаться. Кроме того, и приборы в свою очередь могут регистрировать то, что не в состоянии уловить человек. Измерения, осу­ ществляемые с помощью приборов, исключают ошибки, допускаемые человеком, обеспечивают быструю регистра­ цию параметров, а часто и одновременную их обра­ ботку.

2.Человек может истолковывать, интерпретировать данные уже в процессе йх регистрации.

3.Человек может обнаруживать сигналы в условиях сильных шумов.

аций.

5. Человек превосходит современные автоматы по спо­ собностям опознания, классификации, идентификации сигналов.

6. Вне конкуренции находится способность человека к индуктивному мышлению — способность делать заклю­ чения об общем состоянии исходя из отдельных симптомов и признаков. Сюда же можно присоединить оригиналь­ ность мышления человека, которая проявляется в способ­ ности находить новые, порой совершенно неожиданные решения проблемы.

7.Человек способен учиться на опыте, изменять свое поведение с учетом результатов ранее происходивших событий.

8.Человек может анализировать сложные ситуации,

выделять основные моменты, игнорируя второстепенные события и факты.

9. Человек часто требует меньших затрат, чем обору­ дование. Оператор в период вахты не нуждается или мало нуждается в обслуживании.

Наряду с перечисленными достоинствами можно ука­ зать некоторые негативные моменты использования чело­ века в системотехническом комплексе. Кроме того, можно отметить и ряд достоинств, присущих автомату, таких, как быстрота реакции, многоканальность, объективность,

153

точность, способность к накоплению большого количе­

и в наши дни. Представляется бесспорным одно: во всех случаях, когда, не вступая в противоречие с требованиями технико-технического задания и стоимости проекта, вы­ полнение тех или иных функций можно возложить на машину без ущерба для решаемой задачи, это следует делать. Стремление переложить как можно больше функ­ ций с человека на машину часто упирается в необходи­ мость автоматизировать те процессы, которые издавна выполнялись только человеком. Нетрудно прийти к заклю­ чению, что в решении возникающих при этом проблем может оказаться полезной именно бионика, точнее, та ее часть, которую принято называть психофизиологиче­ ской бионикой или, кратко, психоникой.

Укажем основные психобнонпческие аспекты проблемы построения систем человек—машина:

1) совершенствование каналов связи человек — ма­ шина;

2)управление машиной при помощи голосовых команд;

3)речевой выход машины;

4)методы и средства контроля за состоянием опера­ тора с применением идеи автоматического опознания образов;

5)биоэлектрическое управление машиной с использо­ ванием биотоков мышц и мозга;

6)оптимизация методов обучения и тренировки. Названные направления развиваются крайне неравно­

мерно. Состояние проблемы опознания образов к на­ стоящему времени достаточно широко освещено в литера­ туре [67]. Отметим только, что 'наибольших успехов в решении практических задач опознания, например, голосовых команд достигают не те, кто пытается решить эту задачу «в лоб», а те, кто ищет'и находит пути упроще­ ния самой постановки задач. Например, если задан набор команд, подаваемых голосом, которые должна восприни­ мать машина, следует проанализировать этот набор и по возможности исключить плохо различимые команды. Эта идея перенесена из трационной теории связи. Г. Гри­

154

невский приводит пример, относящийся к периоду первой мировой войны. Немецкие телефонисты плохо различали на слух слова «два» и «три» («цвай» и «драй»), что приво­ дило к ошибкам в стрельбе. Не помогали никакие технические новшества. Тогда кто-то предложил запре­ тить использование произношения «цвай» и во всех слу­ чаях произносить «цво», как это принято только на юге Германии, после чего ошибки прекратились.

В теории опознания образов новые идеи порой намного обгоняют возможность их технической реализации. Так, рядом ученых была выдвинута идея использования принципов распознавания невысказанных мыслей для не­ посредственного управления машиной. Легко представить себе, какие перспективы гибкой и эффективной связи

тальная нейрофизиология. Здесь можно назвать опыты X. Дельгадо по . использованию вживленных электро­ дов [32 ] и работы Ж- Дюсальи по конструированию при­ боров, работающих от биотоков мозга, снимаемых с по­ мощью контактных электродов.

Математик акад. С., А. Соболев и создатель кибернетики Н. Винер, а также другие ученые высказывали мысль, что наиболее совершенные вычислительные машины буду­ щего будут строиться на белковой основе. Опыты нейро­ хирурга Р. Уайта по сохранению изолированного мозга обезьяны и использованию его в качестве биомашины, управляемой через глазной и слуховой нервы, подтвер­ ждают экспериментально принципиальную возможность такого рода систем.

§ 17.

Групповая деятельность операторов

•

Без многого человек может обойтись, но только не без человека.

Л. Берне

Когда в системотехническом комплексе предпола­ гается участие двух и более операторов, возникает необ­ ходимость проектирования в той или иной форме группо­ вого поведения. Основным при этом является, во-первых,

155

вопрос о техническом вооружении группы переговорными устройствами, системами визуального наблюдения и т. д., позволяющими ее членам взаимодействовать друг с дру­ гом, и, во-вторых, учет конкретных рекомендаций пси­ хологов и социологов, так как при наличии группы опе­ раторов возникает проблема общественного поведения, которое можно определить как взаимодействие двух и более индивидуумов- и влияние одного индивидууму на другого.

Если вопрос о техническом оснащении достаточно по­ нятен для проектировщиков системотехнических комплек­ сов, то вопрос о групповом поведении не ясен не только для инженеров, но и для социологов. Вопросы психоло­ гической совместимости членов коллектива, создания в нем благоприятного «эмоционального климата», оптимизации деятельности коллектива и т. п. недостаточно глубоко разработаны теоретически и недостаточно проверены прак­ тикой даже в относительно простых производственных условиях. Очевидна их особая значимость для работы коллектива операторов в экстремальных условиях, харак­ терных для системотехнических комплексов, используе­ мых в гидросфере. Однако именно для таких условий практически не существует четких и однозначных реко­ мендаций.

В последние годы задача оптимизации группового по­ ведения начинает привлекать внимание математиков и кибернетиков. В качестве примера можно указать работы акад. А. А. Ляпунова, который подходит к этой задаче с позиций теории автоматов. Им, в частности, установ­ лено, что чем большие массы людей рассматриваются, тем менее сложным автоматом можно описывать поведе­ ние каждого отдельного человека.

Формальная оптимизация коллективного поведения осложняется тем, что в большом коллективе помимо фор­ мальных связей и отношений существуют неформальные отношения, неформальная иерархия, и именно последнее зачастую играет очень важную роль. Ясно, что при этом модели деятельности коллектива не могут быть выведены заранее из теоретических посылок и выявляются только на основе эмпирических исследований. Это само по себе делает бессмысленным попытки проектировать поведение коллектива заранее—• оно будет определяться теми взаи­ моотношениями, которые возникнут в группе в зависимо­ сти от конкретного подбора ее членов. Отсюда можно

156