Эргономика для ЖД транспорта. Курс лекций по «Эргономике» - PDF-2. Курс лекций по Эргономике Утверждено на заседании Учного Совета Механикотехнологического факультета протокол 8 от 8
 Скачать 1.6 Mb.
|
Помимо кратковременных флуктуаций, о чем шла речь выше, внимание может угасать на длительные промежутки времени. Максимально высокая устойчивость сохраняется 30 40", после чего внимание должно быть переключено, ибо восприятие становится некачественным и требует очень больших волевых усилий. Человек может в один момент времени осуществлять только один акт восприятия. Но внимание быстро переключается. Этот параметр скорость переключения внимания или умение быстро переносить внимание с одного объекта на другой (от одного вида деятельности к другому) очень важен. Разнообразные виды деятельности требуют различной интенсивности и распределения внимания, что очень важно для организации нормальной работы оператора. При конструировании средств отображения информации и управления следует учитывать необходимость такого переключения и создать условия, обеспечивающие нормальную пропускную способность оператора. Для предварительной оценки строят карты распределения внимания и деятельности оператора. На такой карте указываются все необходимые операции (по ординате), а промежутки времени (на абсциссе) заштриховываются применительно к каждой операции. Тогда сразу же видно, какие операции (распределение внимания на них) совпадают во времени и в какой мере совмещение их возможно. Распределение внимания зависит и от объема поручений оператора. Время переключения внимания и срабатывания тем меньше, чем меньше операций. Скорость переключения распределяется нормально у обученных операторов. Для простого действия в ответ на сигналы на табло время цикла примерно составило 5 ± 1,5" (для интервала альфа = 0,950), для переключения внимания с табло после сигнала и проверки системы цикл составил 8,3 ± 1,5'', и для включения сигнала с упреждением, после чего подключается внимание 12,5 ± 1,7'' (экспериментальные данные В. Михайлова). 126 127 Распределение внимания у тренированного оператора является стереотипом его деятельности. Опытный оператор реже, но точнее переключает внимание, по сравнению с новичком. Различают 2 вида внимания: 1. Непреднамеренное человек к нему не готовится, оно кратковременно и быстро проходит; 2. Преднамеренное целенаправленно. В условиях обучения или деятельности первое может переходить во второе. Часто необходимо повысить внимание оператора, т. е. сделать его преднамеренным. Для этой цели должен быть дан упреждающий сигнал, привлекающий внимание. Лучше всего давать такой сигнал за 1 2" перед выдачей цикла информации. Частным видом восприятия является наблюдение, т. е. планомерно проводящееся восприятие определенного круга сигналов с четкой задачей и целью. Наблюдение проводится по плану. Чем больше информирован человек об объекте наблюдения, тем эффективнее окажется наблюдение. Описание результатов наблюдения отличается, как правило, значительной субъективностью. Для уменьшения субъективности необходимо представить результаты наблюдений раздельно с описанием фактов и отдельно с описанием трактовки (именно во втором случае особенно проявляется «личная» точка зрения). Помимо восприятия, существенным элементом психической деятельности является представление. Образы предметов и явлений, с которыми мы сталкиваемся при восприятии и которые действуют на органы чувств, не исчезают бесследно. Мы можем представить себе вид предмета (явления), которого нет перед нами в настоящий момент, и он непосредственно не воздействует на рецепторы, но мы его видели раньше. Представления это следовые образы предметов (явлений), сохраняющиеся в сознании человека после восприятия в предшествующее время. Представления следствия ранее имевших место ощущений и восприятий. Характерной чертой представлений (в отличие от восприятий) является существование об- 127 128 щей картины предмета, общих черт, без четкой детализации с изменчивостью картины и возможными искажениями. Представления чаще возникают комплексные с участием центральных отделов всех анализаторов. Следует подчеркнуть, что представления существенно отличаются от восприятий. Восприятия есть результат действия конкретных сигналов в данный момент времени, а представления лишь отражения предметов (явлений) из прошлого опыта человека. Для восприятий характерно наличие, хотя и субъективных, но достаточно четких образов, а представления могут быть общего контурного типа с изменчивостью, искажениями деталей и т. д. Представления обеспечивают человеку возможность абстрактно мыслить. Пусковым механизмом развития представлений могут быть ассоциации, волевые усилия и т. д. В зависимости от центра анализатора, где разыгрывается процесс, мы различаем зрительные, слуховые, мышечные и др. представления, хотя чаще они бывают комплексными. Представления у отдельных людей могут значительно отличаться. Мы выделяем: представления памяти точные копии виденного или слышанного, которые предельно точно воспроизводят картину; представления воображения создание комбинированного нового образа из ранее известных элементов. Эти представления составляют основу творческого процесса у человека. Представления памяти «фотографичны», т. е. речь идет о восстановлении конкретных сцен, образов. Представления воображения комбинируют реальные элементы, создавая «новые модели». Представления индивидуальны, зависят от особенностей человека, профессиональной подготовки. Четкость и длительность существования представлений зависят от внимания при восприятии, установки. Чем тренированнее 128 129 человек к определенной деятельности, тем ярче у него свои профессиональные представления. Создание представлений может тренироваться, «проигрывание» в уме рабочих ситуаций облегчает дальнейшую деятельность и число ошибок падает на 30 40%, если за 10 15' оператор «входит» в ситуацию. Если при показе действия последующее выполнение (сразу) дает число ошибок, принимаемое за 100%, то при самоподготовке (создание представлений) падает до 8%. Существуют специальные методы проверки возникновения и качества представлений. Развитие представлений и творческого воображения облегчается при наличии запаса знаний данного предмета (элементы для построения новых образов) и деятельности в данной области (тренировка). Самостоятельность в решении задач повышает способность оператора к творческому решению. Представления играют решающую роль в трудовой деятельности человека вообще и в деятельности оператора у пульта управления, в частности. Вопервых, человек, на основании поступившей к нему информации, формирует представление о сложившейся ситуации, и от того, насколько это представление будет адекватно действительному положению вещей зависит правильность принимаемого решения об управляющих действиях. Во-вторых, человек формирует цель своего действия (программу) чаще в виде представления, к достижению которого он стремится. Построение представлений связано с использованием прошлого опыта, т. е. с памятью человека. Память есть способность узнавать, сохранять и воспроизводить информацию. Человек обладает свойством запоминать и забывать. Несмотря на удивительный объем знаний, который могут люди удерживать в голове, память имеет пределы. Правильная организация памяти подразумевает запоминание нужных сведений для трудовой, общественно полезной деятельности человека. А. Конан-Дойль описывает диалог между Шерлоком Холмсом и его другом доктором Ватсоном. Ватсона поразила невежественность Холмса в вопро- 129 130 сах, которые непосредственно не касались его деятельности. Например, он не имел понятия о системе Коперника и т. д. «Вы, кажется, удивлены? улыбнулся Холмс, Спасибо, что Вы меня просветили, но теперь я постараюсь как можно скорее все это забыть». «Забыть?» «Видите-ли, милый Ватсон, мне представляется, что человеческий мозг похож на маленький пустой чердак, который Вы можете обставить, как хотите. Напрасно думают, что у этой маленькой комнатки эластические стены и их можно растягивать сколько угодно. Поэтому страшно важно, чтобы ненужные сведения не вытесняли нужных». Разумеется, возможностями памяти нельзя оправдывать невежество, но доля истины в словах Холмса есть, и проблема перегрузки памяти действительно существует. Физиологическую основу памяти составляют связи между нервными элементами и биохимический «код» запоминания, заключающийся в строении белков нейронов (при их синтезе) под влиянием входных сигналов. В последние годы приведены весьма убедительные данные в пользу молекулярных механизмов памяти (Унгер, Хьюстонский ун-тет). Мыши, обученные выбирать свет (противоестественная реакция) - убиваются. Таким образом, память отражение того, что воспринималось и осмысливалось человеком. По структуре память может быть механической последовательность элементов, и смысловой по логической связи. Механическая зависит только от числа повторений, а смысловая тем крепче, чем понятнее человеку смысл. При механической памяти, как правило, воспроизведение более точное, а при смысловой реконструктивное, т. е. возникают отклонения в деталях, при сохранении общей канвы. Например, для заучивания 80 связных слов нужно лишь 8 повторений, а если слова не связаны логически не менее 80. Существуют специальные мнемонические приемы, т. е. нахождение общих свойств в элементах (внешних) для быстрого запоминания. 130 131 Например, дата рождения И.С. Тургенева легко запоминается, если обратить внимание, что она состоит из двух одинаковых цифр(1818), цвета видимой части спектра обозначены первыми буквами следующей фразы: «Каждый Охотник Желает Знать, Где Сидит Фазан», т. е. К красный, О оранжевый, Ж желтый, З зеленый, Г голубой, С синий, Ф фиолетовый. Точно также запоминается до10 знака число π. «Кто и шутя и скоро помечтает узнать число уже зевает». Число букв в каждом слове соответствует порядку цифр: 3, Смысловая память требует наличия логических связей, причем необходимы повторения, для более полного закрепления сведений. Различают два вида запоминания: непроизвольное и произвольное. Непроизвольное запоминание, или фиксирование окружающей обстановки без специальной установки на запоминание крайне неэффективно и ненадежно. Благодаря непроизвольному запоминанию человек сознает и удерживает в памяти не более 30% от общего потока информации из окружающей среды. При непроизвольном запоминания имеют место значительные искажения и малый объем. Вообще, характер непроизвольного запоминания зависит от деятельности человека в данный момент. Например, дублер, не работающий, но находящийся в кабине (у пульта) оператор частично запоминает обстановку и порядок следования сигналов. Иногда непроизвольное запоминание может быть прямым, если связано с деятельностью человека. Произвольное запоминание связано с определенной деятельностью и является целенаправленным. Произвольное запоминание эффективно при наличии установки (важность сведений) и установки на срок запоминания. Экспериментально показано, если операторы получают сведения и предупреждаются, что их надо будет знать в дальнейшем, они помнят их через две недели, если нет, то уже на следующий день не могут воспроизвести. Кроме этого, необходимы напряженность внимания и выделение «опорных точек» в материале. 131 132 Независимо от установки на запоминание в процессе запоминания уже вырабатывается установка на воспроизведение, т. е. идет переоценка вероятностей. Чем вероятнее появления какого-либо сигнала и чем большая его значимость, тем легче он запоминается. Ошибки воспроизведения сигналов не выходят за пределы предъявленного алфавита, т. е. оператор может спутать двухзначное число, (при предъявлении только двухзначных чисел), но не назовет при воспроизведении трехзначного. Чем лучше профессиональная подготовка оператора, тем полнее он запоминает (воспроизводит) «свои» сигналы, т. е. полнота воспроизведения предъявленной информации может быть критерием обученности оператора. Так, согласно экспериментальным данным, общая память у операторов с высокой и низкой профессиональной подготовкой отличается всего на 20 40%, а специальная (память по отношению к знакам и образам деятельности) на %. Вслед за запоминанием начинается процесс забывания, что связано с угасанием связей и торможением в коре мозга. Обычно через неделю забывается 1/5 и через 2 недели 1/8 оставшегося материала. Через 1 2 месяца (без повторения) человек практически забывает почти весь материал. Поэтому, сведения, которые не нужны оператору ежедневно, но могут понадобится в чрезвычайных ситуациях, подлежат контролю и обновлению не менее 1 раза в 3 месяца, особенно после временного перехода на другую работу, отпуск и т. д. Усваивая информацию, человек сохраняет ее, т. к. в мозгу создаются новые нервные связи, образуются новые молекулярные структуры памяти. Этот процесс проходит во времени и информационный механизм может быть представлен в виде двух видов памяти: кратковременной (иногда ее отождествляют с оперативной) и долговременной. По наиболее принятой в настоящее время схеме, информация попадает сначала в кратковременную память, где сохраняется '', и эта память имеет емкость 160 бит при одномерных стимулах. В зависимости от установки и деятельности, в блоке кратковременной 132 133 памяти происходит оценка значимости информации, и если сигналами среды эта информация подкрепляется, она переходит в долговременную, если нет теряется. Чем отсроченное во времени подкрепление, тем больше теряется информации из кратковременной памяти. Предполагается, что время для перехода информации в долговременную память составляет 20 мин. Если в этот промежуток времени подействуют другие, сильные сигналы, то информация теряется. Память человека характеризуется: а. объемом, или количеством информации, остающейся в мозге при одномоментном предъявлении; б. быстротой запоминания и прочностью фиксации (количество запоминаемых знаков в единицу времени); в. точностью воспроизведения. Для оценки возможностей восприятия и переработки информации человеком, в том числе использования памяти необходимо формально описать эти процессы. Только при численной (хотя бы приближенной) оценке можно учитывать их при проектировании средств отображения информации и управления. Объем памяти Формально можно считать, что из общего числа нейронов (14 млрд.) входят в состав анализаторов, а 1 нейрон может запечатлеть 14 бит/с, если принять эти величины, то человек за 60 лет должен накопить 2, бит информации. Это дало бы возможность полностью знать программу трех вузов, содержание БСЭ и т. д. Полагают, что фактически человек использует не более 30 40% своей памяти. Объем памяти выражается в битах V n =k log 2 N, (7.1) 133 134 где N-длина слуховых сигналов, k- число запоминаемых. Объем памяти зависит от времени предъявления сигнала. Так, количество информации в кратковременный памяти быстро убывает во времени. По Спермету предъявленных зрительных сигналов в течении 50 мс полностью сохраняются не более мс, а затем могут быть воспроизведены лишь на половину. При кратковременных предъявлениях (0,5 2,0'') объем запоминаемого материала при фиксированном числе символов есть линейная функция двоичного логарифма времени экспозиции (по Н. И. Рыжковой): (7.2) где, y объем запоминаемого материала, t время экспозиции, k, c константы, зависящие от условий эксперимента. Так как объем кратковременной памяти зависит от количества информации (предъявляемой), то можно было предположить, что человек одинаково легко запоминает малое число символов с большим количеством информации в каждом (из большего алфавита, т. к. информация на символ составит ) или большое число символов с малой информацией. Однако, экспериментальные исследования, проведенные американскими психологами (Дж. Миллер и др.) показали, что человек безошибочно запоминает 8 цифр, 7 букв, 5 односложных слов и т. д., хотя эти символы несут разное количество информации. Действительно, если предъявляются цифры, то количество информации на символ составит (I=log 2 I0 3.3) при N=10, т. е. 3,3 бит, а суммарно 3,3*8=26,4 бит. Для букв (I= log 2 32=5) составит 5*7=35 бит, а для слов 50 бит. Оказывается, что нет зависимости между числом символов и информации, содержащейся в них. 134 135 На основании этих данных Дж. Миллер установил, что объем кратковременной памяти не зависит от количества информации, а определяется числом символов (независимо от того сколько они несут информации), т. е. память ограничена возможностью «фиксировать» «отрезки» или «куски» информации, а число таких «кусков» постоянно и составляет 7±2. Это число получило название «магического числа Миллера». Человек может запомнить 7 слов (относительно коротких, но содержащих несколько десятков букв), но в то же время только 7 отдельных букв и т.д. Объем кратковременной памяти составляет 4 блока для 100% воспроизведения, 5 при вероятности воспроизведения 90% и 6 при вероятности 70%. Если человек имеет дело с несвязанными по смыслу словами, то, как упоминалось, он запомнит не более 7, но если это связанный текст, то путем формирования «кусков» запомнит значительно больше. Преобразование «входных» сигналов в блоки увеличивает емкость памяти. Миллер назвал число 7 магическим и очень образно пишет по этому поводу: «Что можно сказать о 7 чудесах света, о 7 морях, о 7 смертных грехах, о 7 дочерях Атланта Плеядах, о 7 возрастах человека, 7 кругах ада, 7 основных цветах, 7 тонах музыкальной шкалы, 7 днях недели, о семиразовом прощении и т. д.? Есть ли в этом смысл или это алое пифагорийское совпадение?» Можно лишь предположить, что такой объем кратковременной памяти связан с особенностями функционирования нейронов в центрах анализаторов. После предъявления сигнала его «следовой» образ сохраняется 50 мс, а минимальное время синаптического переключения (с учетом периода рефрактерности) около 5 мс, т.е. если сличение проходит последовательно путем сравнения «входного» сигнала с имеющимися в памяти, то число сравнений должно быть порядка 10. Возможно, что в процессе эволюции организм приспособился к оптимальному различению числа внешних сигналов (т.е. лучше знать немного обо 135 136 всем, чем все об одном факторе), а объем лимитировался свойствами нервных структур. В принципе человек может различать сотни и тысячи сигналов, в зависимости от дифференциальных порогов, но быстрое различение имеет указанный выше предел, что полностью объяснить пока не удается. Следует отметить, что согласно экспериментам П.Б. Невельского, при постоянном числе символов, объем памяти (у) зависит от количества информации (символ - х) |