Тема 4. Хранение и переработка информации оператором

4.1. Характеристика памяти

Приняв поступившую информацию, оператор так или иначе анализирует ее и преобразует. В процессе переработки информации решающая роль принадлежит памяти и мышлению.

В деятельности человека, управляющего машинами по приборам, проявляются основные формы памяти: кратковременная (непосредственная, или иконическая, и оперативная) и долговременная.

Кратковременная память обеспечивает хранение поступившей информации в течение коротких промежутков времени, долговременная - в течение длительного времени (дни, месяцы, годы). Кратковременная память подразделяется на непосредственную (иконическую) и оперативную.

В непосредственной памяти хранится почти вся информация, поступившая в какой-то момент времени на органы чувств, но хранится она недолго,- всего несколько секунд. Непосредственное запоминание - это как бы фотография объектов, воздействующих на органы чувств.

Оперативная память представляет собой способность человека сохранять текущую информацию, необходимую для выполнения того или иного действия; длительность хранения определяется временем выполнения данного действия. Простейший пример оперативной памяти - сохранение первых слов принимаемого речевого сообщения в течение всего времени его аудирования.

Долговременная память хранит информацию как бы впрок. Соотношение между долговременной и кратковременной памятью зависит от задач, решаемых системой "человек - машина", и от структуры деятельности оператора. В инженерной психологии большое внимание уделяется оперативной памяти, так как она в значительной степени влияет на надежность и эффективность действий оператора. Оператор иногда допускает ошибки не потому, что не запомнил необходимую информацию, а потому, что не забыл ненужную, уже использованную.

Объем оперативной памяти определяется не количеством сохранения информации, а количеством воспринимаемых стимулов и почти не зависит от их информационного содержания. Человек может точно повторить 9 двоичных цифр, около 8 десятичных, 7 букв алфавита, 5 односложных слов. При увеличении количества информации, приходящейся на один стимул, общее количество запоминаемой информации возрастает.

Объем долговременной памяти, оцениваемой по отношению запоминаемого материала к необходимому числу повторений, определяется количеством принимаемой информации.

Кратковременная память связана прежде всего с первичной ориентировкой в окружающей среде и поэтому направлена на фиксацию общего числа вновь появляющихся сигналов вне зависимости от их информационного содержания.

Объем памяти зависит от количества информации - увеличение информации снижает объем запоминаемого материала, а уменьшение увеличивает его.

Результаты экспериментов говорят о том, что из разных по длине сообщений запоминаются лучше те, которые несут меньше новой информации. С увеличением количества информации и числа символов объем памяти уменьшается. Следовательно, чтобы увеличить объем запоминаемого материала, надо: уменьшить количество информации, сократить количество запоминаемых символов путем укрупнения "кусков" информации, одновременно уменьшить и количество информации, и количество запоминаемых символов.

Дальнейшие исследования показали, что в случае запоминания информации на короткий срок (кратковременная память) объем памяти в решающей степени зависит от количества запоминаемых символов. Объем долговременной памяти зависит от количества информации.

Запоминание зависит от особенностей воздействия отражаемых человеком предметов и явлений, от характера деятельности и психологического состояния человека, т.е. его активности. При определенной организации деятельности человека непреднамеренное запоминание дает лучшие результаты, чем преднамеренное.

Исследования показали превосходство осмысленного запоминания над механическим (продуктивность осмысленного запоминания в 20 раз выше механического).

Эффективным способом запоминания может быть перевод словесной информации в наглядные образы (например, зрительно представляемые схемы). Лучший результат достигается в случае сочетания образа и слова.

Продуктивность запоминания тесно связана с эмоциональной сферой личности обучаемого. Объем и точность запоминания зависят не только от того, что человек делал в прошлом, но и от того, что он предполагает в будущем.

Хранение информации связано с некоторой его потерей, воспринятая информация теряется. Это связано с процессом забывания.

Забывание - сложный и неравномерный процесс. Кривая забывания характеризуется прежде всего стремительным падением вниз, сразу же в первые часы после запоминания материала. Усвоенная информация значительно уменьшается за первые девять часов: со 100% она падает до 35% ("кривая Эббингауза").

В психологии выделяют три вида забывания: 1) потеря информации из-за того, что она не используется, 2) потеря информации в результате интерференции (ретроактивное торможение), 3) забывание, обусловленное забыванием.

Потеря информации в кратковременной памяти связана со "стиранием следов", в долговременной - с нарушением системы кодирования информации.

Главное условие перевода информации из кратковременной памяти в долговременную - повторение запоминаемого материала. Одним из средств, препятствующих забыванию, является обзор прошлого материала перед сообщением новых знаний.

Воспроизведение - процесс извлечения информации, хранящейся в памяти. Воспроизведение может быть преднамеренным (целенаправленный процесс восстановления хранимой информации) и непреднамеренным (информация как бы всплывает сама собой). Эффективность воспроизведения зависит от организации хранимой информации.

Доказано, что в условиях общения человека с другими людьми воспроизведение бывает более полным и точным по сравнению с воспроизведением в условиях индивидуальной деятельности.

При решении оперативных задач наиболее эффективными являются те коды, пользуясь которыми легче образовать более крупные оперативные единицы памяти (группировка символов, перекодирование групп).

4.2. Оперативное мышление

Центральное место в деятельности оператора занимает решение тех или иных задач, возникающих в ходе процесса управления. Оператор имеет дело с проблемными ситуациями, он должен осмыслить их, выявить задачу и найти пути ее решения. При этом он ограничен во времени.

Мышление - активный процесс отражения объективного мира в человеческом мозгу в форме суждений, понятий, умозаключений. Мышление тесно связано с речью. В отличие от ощущений, восприятий и представления мышление есть процесс обобщенного и опосредствованного отражения действительности.

Виды мышления: наглядно-действенное мышление - анализ и синтез познаваемых объектов в процессе практической деятельности с ними; наглядно-образное - процесс трансформации перцептивных образов и представлений объектов (например, мысленное вращение объекта, его реконструкция и т.п.); теоретическое мышление - выступает в форме отвлеченных понятий и рассуждений; образное мышление - процесс отражения и соотношение текущей информации о состоянии объекта с ранее накопленной информацией, словесно-логическое (понятийное) - процесс отражения в сознании человека существенных связей и отношений между предметами и явлениями материального мира.

Для инженерной психологии особое значение имеет оперативное мышление - такой процесс решения практических задач, в том числе и задач управления, в результате которого формируется субъективная модель предполагаемой совокупности действий, обеспечивающей решение поставленной задачи. Оно включает выявление проблемной ситуации и систему ее мысленных и практических преобразований.

Основными компонентами оперативного мышления являются: структурирование (образование более крупных единиц на основе связывания элементов ситуации между собой), динамическое узнавание (узнавание частей конечной ситуации в исходной проблемной ситуации) и формирование алгоритма решения (выработка принципов и правил решения задач).

Выявлено три этапа процесса решения. На первом этапе наблюдается стремление действовать только с одним элементом ситуации. На втором - имеет место группировка элементов определенным образом. Третий этап состоит в выработке общих принципов решения данной задачи, обеспечивающих соединение элементов в инвариантные подгруппы и разъединение неудовлетворительно связанных элементов.

В деятельности оператора существенную роль играет образное или наглядное мышление, т.е. оперирование представлениями реальной ситуации, воссозданными на основе принятой и декодированной информации.

Мышление оператора не исчерпывается принятием дедуктивных решений, так как его деятельность обычно протекает в затрудненных условиях, а обслуживаемая им техника чрезвычайно сложна. Поэтому оператор должен не только соотносить информацию с управляемым объектом, но и реконструировать ее.

В большинстве случаев оператор обнаруживает сигнал на фоне шумов. И здесь информация изменяется таким образом, что по заданному следствию нужно найти вызвавшую его причину. Только в этом случае оператор сможет уверенно выделить сигнал на фоне шума. Движение мысли от следствия к причине принято называть абдуктивными операциями. Абдуктивные решения в отличие от дедуктивных характеризуются большей степенью неопределенности, т.к. одно и то же следствие (один и тот же сигнал) может вызываться (искажаться) разными причинами.

Процесс переработки информации человеком схематично можно представить себе в следующем виде. Первый шаг - выделение сигнала на фоне шумов. Он включает процесс обнаружения и частичного опознавания. На этом этапе определенную роль играют следы - энграмм, заложенные в памяти в прошлом опыте. Второй шаг - опознавание сигналов путем сравнения с эталонами - энграммами. Этот этап называется этапом предварительной обработки информации и включает в себя решение таких задач, как отнесение образа к классу и преобразование его в вид, удобный для дальнейшей обработки информации и принятия решения. Третий и последующий шаги по переработки информации могут идти по двум каналам, которые принято считать самостоятельными, - поисковому и автоматизированному. В основе поискового канала лежат формирование и торможение условных рефлекторных связей типа ассоциаций по времени, сходству, противоположности и пространственному совмещению. При этом происходит преобразование образов, понятий, признаков. Механизм автоматизированного замыкания представляет собой прочно закрепленные условнорефлекторные связи.

Преобразование информации в процессе поиска происходит, как правило, в форме сознательной деятельности, хотя не исключена возможность протекания этого процесса и без отражения в сознании.

Механизм автоматизированного замыкания характерен следующим ходом преобразований. Индуцированные в результате опознавания сигналов образы - энграммы взаимодействуют сначала с энграммой цели, а затем с набором имеющихся в памяти решений - команд. В результате происходит выбор (а не формирование, как в поисковом канале) команды, удовлетворяющей данным условиям. Дальнейшие преобразования заключаются в формировании эфферентного звена действия и выдаче выходных сигналов.

Для многих видов операторской деятельности характерно мышление образами. Мыслительная деятельность летчика, штурмана корабля, диспетчера аэропорта и многих других операторов неразрывно связана с трансформацией образов управляемых объектов. Всем этим операторам присуще образное видение объектов. Развитие оперативного мышления может быть активизировано различными приемами, способами методического порядка, например, через создание оперативных образов. Оперативный образ формируется на основе соотношения текущей информации о состоянии объекта с той информацией о нем, которая ранее была накоплена оператором.

Психологическая напряженность в условиях аварийной ситуации обусловлена не только жесткими временными ограничениями, не только тем, что недостает времени на процесс мышления, но еще и тем, что не остается времени на исправление допущенных при этом ошибок. И если оператор без достаточного анализа поступивших сигналов и их необходимой интерпретации отнесет данную задачу к определенному типу задач, которые решаются обычно на основе стереотипов мышления, то это может привести к усугублению ситуации.

Практика показывает, что опытные операторы в экстремальных ситуациях действуют медленнее, чем неопытные. Опытные операторы за имеющееся время долго осмысливают данные о ситуации, а неопытные отвечают быстрыми стереотипными действиями, зачастую неадекватными задаче. Экспериментальные исследования, выполненные на тренажере, показали, что специалисты, имеющие большой опыт работы, тратят больше времени на каждую усложненную задачу, но зато делают меньше ошибок, чем молодые операторы.

Качество переработки информации техническим устройством не зависит от смыслового значения сообщений (качество телефонного аппарата не зависит от того, что передается - радостная новость или драматическое событие). В отличие от этого, деятельность оператора и все связанные с нею информационные процессы подчинены содержанию решаемой задачи. Значимость информации определяется уровнем переживаний, которые порождаются у человека ее смыслом в связи с решаемой задачей. При этом эмоциональная реакция человека на поступившее сообщение будет различна в зависимости от того, способствует ли оно достижению цели или предупреждает о предстоящих трудностях.

4.3. Эвристические машинные программы

Моделирование процессов мышления, с одной стороны, открывает широкие возможности перед кибернетикой по созданию машин, решающих задачи. С другой стороны, использование средств кибернетики и ее метода - моделирования - способствует более глубокому изучению механизмов работы мозга. Модель как средство познания основана на заключениях по аналогии. Программа вычислительной машины, выступая в качестве модели некоторых сторон мыслительной деятельности, является также средством исследования и средством автоматизации умственного труда.

Для эвристических машинных программ характерны переработка нечисленной информации и известная гибкость, позволяющая решать практические задачи посредством таких логических приемов, которые производятся путем сравнения.

Определен ряд способов, с помощью которых ЭВМ может решить поставленную задачу, если алгоритмы ее заранее полностью неизвестны. К эвристическим способам относятся: а) поиск правильного решения из некоторого множества путем перебора; б) ограничение перебора вариантов за счет опознания объектов исследования по некоторому набору из признаков; в) обучение машины стратегии поиска на основе закрепленного опыта; г) сокращение поиска путем предварительного грубого планирования; д) нахождение закономерностей в исходных данных (индукция). Количество этих способов может быть увеличено.

При решении практических задач большое значение имеет комплексное моделирование различных психофизиологических функций человека, а также деятельности человека-оператора как интегрального звена конкретной системы управления. В первом случае речь идет о построении некоторых комплексных автоматических устройств. Так, например, разрабатывается программа "глаза-руки", которая предусматривает моделирование работы зрительного анализатора человека, некоторых элементов мышления и определенной системы движений. Целью такой программы является создание комплексных технических устройств, предназначенных для обследования планет. Во втором случае речь идет о моделировании деятельности человека в интересах оптимизации взаимодействия системы "человек - машина".

Вопросы и задания

1. Восстановите пробел

В инженерной психологии большое внимание уделяется ...памяти, так как она в значительной степени влияет на надежность и эффективность действий оператора. Оператор иногда допускает ошибки не потому, что не запомнил необходимую информацию, а потому, что не забыл ненужную, уже использованную.

2. Установите соответствие

Человек может точно повторить:

9 -	- десятичных	- а
8 -	- односложных слов	- б
7 -	- двоичных цифр	- в
5 -	- букв алфавита	- г

3. Восстановите текст

Объем оперативной памяти определяется не...сохранения информации, а...воспринимаемых стимулом и почти не зависит от их информационного содержания.

4. Исключите неточный ответ

Чтобы увеличить объем запоминаемого материала, надо:

а) уменьшить количество информации

б) сократить количество запоминаемых символов путем укрупнения "кусков" информации

в) уменьшить количество информации и количество запоминаемых символов

г) сократить время запоминания

5. Продолжите мысль

В случае запоминания информации на короткий срок объем памяти в решающей степени зависит от... запоминаемых символов, а объем долговременной памяти зависит от...информации.

6. Перечислите эффективные способы запоминания

7. Продолжите мысль

Условием перевода информации из кратковременной памяти в долговременную является...

8. Выберите правильный ответ

Этот вид мышления имеет особое значение для инженерной психологии. Оно включает выявление проблемной ситуации и систему ее мыслительных и практических преобразований:

а) наглядно-действенное

б) наглядно-образное

в) теоретическое

г) образное

д) оперативное

9. Установите соответствие

Основными компонентами оперативного мышления являются:

1	Структурирование	Выработка принципов и правил решения задач	а
2	Динамическое узнавание	Узнавание частей конечной ситуации в исходной проблемной ситуации	б
3	Формирование алгоритма решения	Образование более крупных единиц на основе связывания элементов ситуации между собой	в

10. Восстановите последовательность

Процесс переработки информации человеком схематично можно представить себе в следующем виде:

1) опознание сигналов путем сравнения с эталонами - энграммами

2) преобразование образов, понятий, признаков

3) выделение сигнала на фоне шумов

11. К эвристическим способам решения поставленной задачи перед ЭВМ относятся... Исключите лишнее:

а) поиск правильного решения из некоторого множества путем перебора

б) ограничение переборов вариантов за счет опознания объектов исследования по некоторому набору из признаков

в) обучение машины стратегии поиска на основе закрепленного опыта

г) сокращение поиска путем предварительного грубого планирования

д) выбор точно установленного варианта решения

е) нахождение закономерностей в исходных данных

12. В деятельности оператора существенную роль играет... Исключите неточный вариант ответа:

а) образное мышление

б) наглядное мышление

в) теоретическое мышление