Інженерна психологія - Трофімов Ю.Л. - 2.4. Інформація та оператор у системі управління

Для опису та оцінки діяльності людини-оператора з переробки інформації у CЛМ застосовують ідеї, поняття і математичний апарат теорії інформації.

Застосування теорії інформації в інженерній психології зумовлене впливом на діяльність людини невизначеності (ентропії) процесів та об'єктів управління.

Теорія інформації - це наука, що вивчає закономірності отримання, переробки, зберігання і передавання інформації. Інформацію визначають як функцію відношення кількості можливих відповідей до і після її отримання, тобто функцію відношення апостеріорної імовірності події до її апріорної імовірності.

Інформація в інженерній психології - це будь-які зміни в процесі управління СЛМ, які відображаються певними засобами, сприймаються людиною-оператором, а також команди і вказівки про необхідність того чи того впливу на процес управління.

Будь-яке повідомлення - це сукупність відомостей про систему, а стосовно діяльності оператора - це сукупність зорових, акустичних, тактильних та інших сигналів, які сприймаються в певний момент, а також зберігаються в пам'яті оператора. Повідомлення набуває смислу (містить певну кількість інформації), коли мало шо відомо про стан системи, тобто система має певний ступінь невизначеності. Мірою невизначеності фізичної системи є поняття ентропії.

Невизначеність системи зменшується при отриманні певних відомостей про систему, і відповідно зменшується її ентропія.

Якщо апріорна ентропія системи була - /0, а після отримання повідомлення - то кількість отриманої інформації становитиме

Якщо в разі отримання відомостей стан системи став цілком визначеним /, = 0, то кількість отриманої інформації дорівнює ентропії системи:

За одиницю кількості інформації береться така її кількість, котру отримано під час вибору з двох рівноймовірних станів системи. Вона вимірюється у подвійних одиницях інформації, або бітах. Тобто 1 біт - це ентропія системи, яка має два рівноймовірних стани. При цьому кількість інформації, з якою працює людина, характеризує ступінь складності завдання, що вирішується.

Передавання інформації у СЛМ показано на схемі 3:

Згідно з цією схемою, людина-оператор отримує інформацію не безпосередньо від джерел повідомлення, а через інформаційну модель, і тому ця інформація може суттєво відрізнятися від вхідної за рахунок перекодування та можливостей технічних засобів. Це по-перше. По-друге, кількість інформації може зменшуватися через вплив перешкод (Іпер ) та збільшуватися завдяки додатковій інформації (Ідод). Остання складається з даних, що зберігаються в пам'яті людини, а також тих, що випливають з окремих розрахунків оператора, перевірки ним деяких логічних умов тощо. В цьому разі загальна кількість інформації буде така:

Отож, застосування теорії інформації в практиці інженерно-психологічних досліджень дає змогу:

o оцінити ступінь складності діяльності оператора;

o спрогнозувати час, необхідний операторові для переробки інформації;

o визначити темп подавання інформації.

Але на цьому шляху є і певні труднощі. По-перше, алфавіт сигналів, з якими працює людина, суттєво відрізняється від алфавіту фізичних сигналів, тому що людина може пере кодову вати, збільшувати обсяг інформації, використовуючи попередній досвід. По-друге, суб'єктивна вірогідність інформації відрізняється від об'єктивної. Так, для оператора-початківця всі стани системи однаково вірогідні, а для досвідченого - суб'єктивна вірогідність близька до об'єктивної. По-третє, теорія інформації не враховує смисловий її контекст. По-четверте, в теорії інформації розглядаються стаціонарні процеси, характеристики яких не змінюються в часі. Натомість навчання, втома, перешкоди тощо впливають на властивості людини. По-п'яте, кожен вид інформації по-різному відображається на діяльності оператора. Особливості полімодальності людини також варто враховувати при підрахуванні інформації.

Ці труднощі призводять до певних розбіжностей між теоретичними результатами і практичними даними. Але, незважаючи на ці обставини, вони можуть бути застосовані на початкових етапах проектування СЛМ, даючи попередню кількісну оцінку діяльності оператора.

В автоматизованих системах оператор не може безпосередньо наглядати за об'єктом і тому отримує інформацію за допомогою інформаційних моделей (схема 3), які характеризують властивості реальних об'єктів, а також особливості їхнього взаємозв'язку.

Інформаційна модель - це організоване згідно з визначеною системою правил відображення реального об'єкта, систем його управління, зовнішнього середовища та засобів впливу на їхній стан через процес управління.

Ця модель складається з приладів, сигналізаторів, утворюючи певне "операторське поле", на базі якого виникають і функціонують основні психічні процеси.

Робота оператора з інформаційною моделлю характеризується такими особливостями:

/ Працюючи з інформаційними моделями, оператор зіставляє інформацію, отриману з приладів, екранів, табло тощо, а також співвідносить її з реальним об'єктом, формуючи при цьому так званий "оперативний образ" об'єкта.

/ У процесі зіставляння отриманої інформації з реальним об'єктом відбувається її декодування. Наприклад, пілот за показниками висотоміра оцінює висоту польоту.

/ У процесі співвідношення отриманої інформації з реальним об'єктом оператор має змогу дістати додаткову інформацію, тобто формувати судження про параметри системи, які не були відображені в даній моделі.

/ Працюючи з оперативними образами об'єкта, оператор може передбачати його можливий стан та надходження відповідної інформації.

/ Знання особливостей взаємозв'язку різної інформації, а також робота з оперативними образами дають змогу операторові працювати в умовах перешкод. Він може уявити собі рух об'єкта навіть тоді, коли перешкоди в його відображенні заважають отримувати необхідну інформацію.

Таким чином, за допомогою інформаційної моделі оператор може скласти уявлення про стан об'єкта як за інформацією, що в ній міститься, так і за інформацією, яка може бути реконструйована з моделі. На базі цієї інформації оператор не тільки визначає стан об'єкта, а й передбачає динаміку його розвитку. До того ж інформаційна модель містить усі основні відомості, необхідні операторові для визначення необхідних дій, і тому ця модель є засобом розвантаження його пам'яті. Оператор у будь-який час може звернутися до приладів інформаційної моделі й отримати інформацію, не запам'ятовуючи значення усіх контрольованих параметрів об'єкта.

Слід зауважити, що обсяг інформації, яку може отримати оператор з інформаційної моделі, збільшується з накопиченням практичного досвіду. Працюючи з системою, оператор розкриває в ній нові зв'язки, особливості впливу параметрів середовища, закономірності в діях засобів відображення інформації й органів управління, що в цілому сприяє прогнозуванню розвитку процесів у системі.

Інформаційна модель забезпечує надходження інформації не тільки зорової, а й інших модальностей. Передавання інформації може передбачатися конструкцією самої моделі або виникати незалежно від неї. При цьому, інформаційна модель має не повторювати реальний об'єкт, а відображати тільки ту інформацію, яка потрібна операторові для вирішення оперативних завдань, тобто відповідати перцептивним і мисленнєвим особливостям його діяльності.

Крім цього, до функцій інформаційної моделі належить і послідовність вирішення завдань оператором, аналіз діяльності якого свідчить про те, що при розв'язанні типових задач управління він не завжди декодує інформацію, спів-відносячи її з реальними параметрами об'єкта.

Таким чином, інформаційна модель стає центральним стрижнем, навколо якого організується уся керуюча діяльність оператора в СЛМ.

У сучасних автоматизованих системах управління оператор приймає рішення і діє, враховуючи не тільки інформацію, яку отримує з інформаційних моделей, а й свій попередній досвід.

Дані, отримані з інформаційної моделі, а також додаткова інформація досвіду оператора формують концептуальну модель, яка зумовлює його подальшу діяльність.

Концептуальна модель - це сукупність уявлень людини-опера-тора про стан об'єкта, його систем та зовнішнього середовища, яка виникла на базі інформаційної моделі, нагромаджених знань та досвіду самого оператора. Це суб'єктивне відображення стану системи у свідомості оператора.

Концептуальна модель відображає потреби людини, систему переконань, професійні якості, тобто всю її позицію до завдання, що вирішується, а також і до світу людей та речей, що її оточує. Це і визначає концепцію діяльності оператора.

Отже, інформаційна модель зумовлює тільки частину змісту концептуальної моделі, а саму концептуальну модель не можна вважати похідною від інформаційної моделі. На базі концептуальної моделі приймаються рішення з управління СЛМ. Особливості завдання з управління СЛМ спрямовують усі дії оператора щодо пошуку необхідної інформації. Аби визначити поточну ситуацію в системі управління, недостатньо тільки сприйняти і перекодувати відомості, які передаються за допомогою приладів інформаційної моделі. Потрібно ці окремі відомості поєднати в єдину логічно пов'язану структуру. Для цього оператор має володіти необхідними знаннями про закономірності зв'язків окремих характеристик системи, динаміку їхнього розвитку і прояву на інформаційній моделі.

Актуалізація професійного досвіду допомагає операторові спрогнозувати розвиток ситуації управління. Визначення динаміки трансформації концептуальної моделі в цьому сенсі дуже важливе, оскільки дає змогу обирати необхідні засоби відображення інформації (ЗВІ); розташовувати їх певним чином для побудови конкретної інформаційної моделі. Одна і та сама інформаційна модель може слугувати основою появи різних концептуальних моделей, залежно від вирішуваного завдання та індивідуально-психологічних особливостей і досвіду оператора.

Усвідомлення концептуальної моделі, тобто функціональних зв'язків, властивих об'єктові, дає змогу її використовувати як засіб контролю достовірності показників інформаційної моделі. Завдяки цьому, оператор має можливість критично ставитися до показників контрольних приладів і виявляти хибні показники окремих із них. Концептуальна модель може варіюватися залежно від змін в інформаційній моделі або в разі отримання додаткової інформації, тому що до неї входять образи і реальної ситуації, і майбутнього, і тієї, що мала місце в минулому, як і програма переходу від реального стану до майбутнього. Тому проектування та побудова інформаційних моделей - одне із найважливіших завдань інженерної психології, для вирішення якого необхідні психофізіологічні характеристики діяльності оператора.

Сама діяльність оператора в СЛМ може бути представлена у вигляді таких чотирьох основних блоків, як приймання інформації, оцінка та переробка інформації, прийняття рішень, реалізація прийнятих рішень.

Перші два етапи інколи називають "етапами отримання інформації", а два останні - "етапами її реалізації". На етапі приймання інформації відбувається сприймання інформаційної моделі, а на етапі оцінки та переробки - її декодування та створення певної концептуальної моделі, яка слугує основою прийняття рішень та здійснення ефективних керуючих дій оператором.

Ці етапи більш детально розглянемо в розділі 3.