Аддаптивные системы

Другой группой психометрических методов, не всегда четко дифференцируемой от физиологических способов регистрации, является анализ динамики различных проявлений двигательной активности человека. Наряду с мощной физиологической базой изучения этих характеристик (прежде всего это обширная область миографических исследований) существуют разнообразные собственно психологические методы анализа. Традиционными способами диагностики функциональных состояний являются различные варианты степ-теста и теппинг-теста.

Широко используются разнообразные  методики оценки состояния различных психических функций: восприятия, памяти, внимания, мышления. Разработка большинства подобных психометрических методов была предпринята на начальном этапе изучения проблемы утомления — в конце XIX в. К их числу относятся общеизвестные тест Бурдона, метод непрерывного счета однозначных чисел Крепелина, метод элементарной шифровки Пьера-Рузера, метод исследования внимания на основе таблиц Шульте и т. д. [см. 53]. Перечисленные тесты в своих многочисленных модификациях до сих пор широко используются в психологической практике.

Другой принципиальный недостаток существующих психометрических методов тестирования состоит в том, что с их помощью можно оценить лишь результативную сторону деятельности и, как правило, ничего нельзя сказать о причинах наблюдаемых изменений. Между тем хорошо известно, что воздействие нагрузок приводит в первую очередь к мобилизации ресурсов организма и изменению способов работы без изменения ее результатов [58]. Поэтому для эффективного тестирования необходимо использование системы функциональных проб, определяющих состояние всех звеньев операционной структуры рассматриваемого вида психической деятельности.

С помощью системы функциональных проб, оценивающих эффективность выполнения тех или иных операций в микроструктуре кратковременной памяти, была предпринята попытка подойти к экспериментальному решению проблемы влияния утомления на преобразования информации в кратковременной памяти [4.0]. С этой целью была разработана система автоматизированных на базе ЭВМ тестов, включающая типичные процедуры исследования . процесса преобразований информации: времени реакции опознания, полного воспроизведения, поиска сигнала в шуме, определения отсутствующей цифры. Успешность выполнения различных методик отределяется эффективностью реализации определенных психологических операций или групп операций, специфичных для решения конкретных задач.

Комплексные методы оценки функциональных состояний.

Проведенный анализ показывает, что всем существующим методическим направлениям оценки функциональных состояний свойственны существенные недостатки. Решение этой задачи может быть достигнуто только на пути применения комплексных методов, объединяющих достоинства рассмотренных подходов. Такой вывод является закономерным следствием понимания функционального состояния как интегральной характеристики наличных свойств и качеств человека, определяющих эффективность его деятельности.

Доказательства необходимости  интегральной характеристики функционального  состояния человека, а также возможные  пути реализации этого принципа рассматривались более подробно в рамках анализа основных методических подходов к проблеме диагностики функциональных состояний. Решение этой проблемы для физиологических исследований связано с разработкой адекватных полиэффекторных методов регистрации. Развитие же психологических методов тестирования идет по пути создания многоплановых субъективных тестов и различных психометрических проб. Это необходимый, но еще далекий от завершения, предварительный этап работы. Следующим шагом на пути решения проблемы диагностики функциональных состояний являются проведение корреляционных исследований и создание на их основе комплексных систем тестов более высокого порядка.

Центральной проблемой для данного  направления исследования является отбор из огромного числа имеющихся наиболее надежных и удобных для практического использования методик и методических средств. Требование практической пригодности принципиально может быть удовлетворено для любой методики за счет усовершенствования процедуры тестирования, способов регистрации и обработки данных на основе применения современных технических средств (использование ЭВМ на линии эксперимента, разработка портативных установок, применение адекватных математических моделей и средств статистического анализа). Надежность же отбираемых методических средств определяется чувствительностью используемых показателей и их адекватностью конкретным задачам и условиям тестирования.

Говоря о пригодности того или  иного типа показателей динамики функциональных состояний, на первый план выдвигается проблема чувствительности применяемых критериев. При этом важно подчеркнуть, что различным проявлениям сдвигов, происшедших в функциональном состоянии организма, свойственна неодинаковая динамика во времени. Этот хорошо известный факт привлекает все большее внимание исследователей. В одном из экспериментальных исследований изучались изменение эффективности выполнения арифметических задач, симптомов субъективного стресса, динамика частоты сердцебиений и секреции катехоламинов в условиях длительного воздействия шума. Результаты эксперимента продемонстрировали не только существование типичной картины динамики отдельных показателей в условиях шумового стресса (по типу реакции адаптации к сверхнагрузкам), но и качественное своеобразие проявлений отсроченных эффектов стресса. Так, если ощущения субъективного дискомфорта непродолжительны и имеют тенденцию к скорому исчезновению, то эндокринная активность весьма продолжительна (от нескольких часов до двух суток) и возрастает после окончания стимуляции. Поведенческие и физиологические сдвиги наблюдаются как во время действия стрессора, так и в течение определенного периода времени после прекращения шумового воздействия.

Проблема чувствительности методик  с этой точки зрения приобретает новую окраску — отбор диагностических показателей должен производиться с учетом временного интервала между периодом воздействия нагрузки и моментом появления максимальных сдвигов в анализируемой области.

Другой, наиболее важной стороной проблемы выбора наиболее чувствительных методик  является их адекватность конкретным видам трудовой деятельности. Задача диагностики всегда строго определена. Исследователи ставятся перед необходимостью изучения определенных видов функциональных состояний, возникающихпри решении индивидом конкретных поведенческих задач. Разные виды трудовой деятельности предъявляют строго определенные требования к человеку с точки зрения их содержания (профессиональная характеристика) и конкретных условий труда. При этом степень нагрузки различных звеньев системы, обеспечивающих реализацию определенного вида деятельности, далеко не одинакова. Поскольку же работоспособность системы в целом определяется состоянием тех звеньев, которые испытывают наибольшую нагрузку или несут наибольшую ответственность за успешность работы, постольку соответствующие методики исследования работоспособности должны быть адресованы в первую очередь к этим звеньям. В целом ряде экспериментальных работ показано, что тесты, выбранные на основании анализа функциональной структуры деятельности, обладают большей диагностической информативностью, чем стандартные «универсальные» методики. Таким образом, содержательный психофизиологический анализ конкретных видов трудовой деятельности является необходимым условием создания комплексных систем тестов, пригодных для оценки динамики функциональных состояний в условиях реального производства.

Моделирование в эргономике

Моделирование структуры и функций  систем «человек-машина» получило широкое распространение в эргономике. Существуют различные виды моделирования: предметное, предметно-математическое, знаковое и его важнейшая форма — математическое. Кроме того, широко применяется стохастическое моделирование, основанное на установлении вероятностных связей между событиями.

Предметное моделирование, в ходе которого исследование ведется на модели, воспроизводящей основные геометрические, физические, динамические и функциональные характеристики «оригинала» [11], является характерной особенностью многих эргономических работ.

При этом используются статические  и функциональные макеты [50]. Первые представляют, как правило, трехмерные, выполненные в натуральную величину модели оборудования, его отдельных блоков, которые подвергают испытаниям. Статический макет может использоваться: для выбора оптимального способа организации оборудования; для эргономической оценки оборудования и получения ответов на такие вопросы о его функционировании, которые не могут быть решены с помощью двухмерных чертежей; для решения задач организации рабочего места; для проверки размещения органов управления с точки зрения удобства пользования ими; для проверки точности и скорости считывания показаний приборов; для определения доступности точек проверки, испытаний в регулировки в процессе технического обслуживания оборудования. Функциональный макет представляет модель оборудования в натуральную величину, которая в отличие от статического может воспроизводить реальное функционирование аппаратуры в режимах ручного и автоматического управления. К этому виду макетов, можно отнести и тренажеры, предназначенные для профессиональной подготовки специалистов и используемые для изучения и решения задач проектирования соответствующего вида деятельности. Функциональные макеты, используемые в эргономике, это созданные по определенным правилам экспериментальные модели системы «человек-машина» или ее подсистемы, свойства которых таким образом детерминируют деятельность человека, что ее основные характеристики соответствуют параметрам деятельности в реальной системе [76]. Возможности использования функциональных макетов в эргономике могут быть значительно расширены с применением в качестве программирующих и анализирующих устройств электронной и вычислительной техники.

Функциональный макет может  быть использован для изучения трудовой деятельности человека (группы людей) в имитированных условиях работы с целью сравнения альтернативных вариантов конструкции (или проверки единственного выбранного проекта), а также для оценки отдельных характеристик оборудования. Так, для проверки проектных предложений и эргономического обоснования художественно-конструкторских решений гидрокопировального станка с программным управлением были созданы макет прототипа станка в масштабе 1:1 и специальный стенд, позволяющий оперативно воспроизводить пространственные условия деятельности станочника. С 'помощью скользящих металлических стержней и навесного оборудования, имитирующего основные рабочие элементы станка (зажимной патрон, заднюю бабку и т. п.)„ на стенде последовательно воспроизводился ряд объемных моделей станка и рабочей зоны. Во время работы испытуемых с определенной моделью записывалась биоэлектрическая активность мышц. Полученные миограммы позволили выбрать из ряда исследуемых вариантов один, размеры и геометрическая форма которого обеспечивали минимальное напряжение мышц станочника по поддержанию рабочей позы [36].

В эргономике остро ощущается необходимость  применения методов математического  моделирования. В последнее время  модели человеческих факторов в технике появляются в большом количестве. Однако далеко не каждая из них действительно моделирует изучаемый процесс, и нередко моделирование превращается в игру математическими символами. Тем не менее это не дает оснований сомневаться в том, что стремление дать математическое описание человеческих факторов в целом, безусловно, способствует развитию теории и практики эргономики. Главные проблемы, которые возникают при этом, связаны с выявлением всего комплекса психофизиологических свойств и характеристик человека, существенных для его деятельности в системе. Именно они должны быть отражены в соответствующих математических моделях, призванных для количественного описания указанной деятельности [64].

Разработаны методики, в которых  количественному моделированию подвергаются такие характеристики, как качество деятельности человека-оператора, квалификация и профессиональная деятельность операторов, их психологическая направленность («личностная», «коллективистская», «деловая»), психическая напряженность (стресс), моральное состояние и спаянность коллектива и др. [35, 37]. Проводятся работы по систематизации моделей, предназначенных для описания деятельности человека в конкретных режимах функционирования системы «человек—машина» [б].

В эргономических и инженерно-психологических  исследованиях систем «человек—машина» использование имитационных моделей  связано главным образом со стремлением  охватить единым описанием как человека, так и технические компоненты системы; необходимостью представить процессы функционирования системы «человек—машина» в обобщенной форме, позволяющей выделить и изучить подсистемы и связи между ними; желанием освободиться от .подробностей описания внутрисистемных процессов [|32]. Одним из наиболее перспективных направлений развития моделирования для целей проектирования деятельности человека является использование теоретико-математического аппарата теории игр [31]. Эргономика нуждается в применении математических методов планирования и обработки экспериментальных данных. Планирование эксперимента, под которым понимают прежде всего систему представлений о рациональной стратегии проведения конкретного исследования [44], является существенным условием эффективного развития эргономики как сферы научной и практической деятельности.

Деятельность  оператора АСУ

Для целей эргономического анализа  в большинстве случаев осуществляется более дробное деление профессий. Так, рабочие автоматизированных систем управления, или операторы (первая группа), подразделяются на пять видов, в соответствии с которы ми определяют пять классов  операторской деятельности.

I. Оператор-технолог. Оператор непосредственно  включен в технологический процесс, работает в основном в режиме немедленного обслуживания, совершает преимущественно исполнительные действия, руководствуясь при этом четко регламентирующими действия инструкциями, которые содержат, как правило, полный набор ситуаций и решений. Это — операторы технологических процессов автоматических линий, операторы, выполняющие функции формального перекодирования и передачи информации.

II. Оператор-манипулятор. В этом  случае для оператора основную роль играют механизмы сенсомоторной деятельности, а также, хотя и в меньшей степени, образного и понятийного мышления. К числу функций оператора-манипулятора относятся управление манипуляторами, роботами, машинами-усилителями мышечной энергии. К этой же категории можно отнести и деятельность операторов, обслуживающих радиолокационные станции — классический объект исследования инженерной психологии. Правда, деятельность этих операторов с неменьшими основаниями может быть отнесена к следующему типу — к деятельности оператора-наблюдателя, поскольку при выполнении функций слежения, сопровождения целей в условиях помех огромная доля нагрузки падает на зрительную систему.

III. Оператор-наблюдатель, контролер.  Это классический тип оператора  (оператор слежения радиолокационной  станции, диспетчер транспортной  системы и т. п.). Для данного  типа деятельности характерен больший «вес» информационных и концептуальных моделей, у него соответственно несколько редуцированы навыки управления (по сравнению с первыми двумя типами деятельности оператора). Он может работать как в режиме немедленного, так и в режиме отсроченного обслуживания. Такой тип деятельности является массовым для операторов технических систем, работающих в реальном масштабе времени.

IV. Оператор-исследователь. Такой  оператор в значительно большей  степени использует аппарат понятийного  мышления и опыт, заложенные в  образно-концептуальных моделях.  Органы управления играют для  него еще меньшую роль, а «вес»  информационных моделей, напротив, существенно увеличивается. К таким операторам относятся исследователи любого профиля — пользователи вычислительных систем, дешифровщики объектов (изображений) и т. д.