Методы описания, анализа и оценки деятельности

Основы классификации профессиографических методов

Профессиографические методы различаются по ряду признаков, из которых существенными являются следующие:

- установление соотношений между требованиями профессии и способностями человека;

- оценка возможного успеха в той или иной профессиональной деятельности, исходя из свойств человеческой личности;

- целевая направленность на отбор или профессиональную ориентацию, на компоновку рабочего места;

- преимущественное использование знаний из одной или нескольких отраслей науки о человеке (антропометрии или биомеханики, психологии труда и эргономики, психологии способностей, психологии личности и дифференциальной психологии и т. д.);

- использование специфического математического аппарата;

- преимущественно феноменологический подход (от анализа конкретной деятельности к построению моделей) или, наоборот, абстрактно-логический подход (от построения моделей к синтезу конкретной деятельности);

- возможность использования результатов для применения других профессиографических методов. По комбинациям этих признаков профессиографические методы можно классифицировать так, как показано на рис. 1.

Рис. 1. Классификация методов профессиографии

Основное назначение предметно-функциональных методов - оптимизация (в широком смысле) рабочих действий с предметами и орудиями труда, а также рабочих функций (наблюдение, контроль и т. п.). Основываясь на требованиях профессии, при описании этих методов используют терминологию и фактический материал большинства психологических и смежных им наук (исключая психологию личности), математический аппарат теории исследования операций, а в последнее время - теории графов и матриц.

Операционно-логические методы имеют целью анализ и синтез структур деятельности на основе языковых средств технической кибернетики, вероятностей логики и теории алгоритмов, теории вероятностей, теории информации, массового обслуживания и исследования операций, теории графов и матриц.

Назначение соматографических методов - это оптимизация рабочей позы, а также компоновки рабочих мест. Языковые средства обеспечиваются биомеханикой, антропометрией и техническим черчением.

Психофизиологические методы, с одной стороны, имеют целью устранение информационных и кинетических перегрузок (недогрузок), профессиональный отбор, ориентацию и обучение, а с другой стороны, поставляют необходимые сведения как для предметно-функциональных, так и для личностных методов. Здесь используются знания психологических и физиологических дисциплин, математический аппарат теории алгоритмов и графов.

Личностные методы предназначены для профориентации и профотбора. Они целиком основываются на понятийном аппарате дифференциальной психологии, психологии способностей и личности, на многомерном статистическом анализе и психометрическом шкалировании.

Описание, анализ и синтез профессиональной деятельности, рассматриваемые гносеологически, предполагают развитие знаний, достигаемое путем последовательного использования различных профессиографических методов. Возможности такого использования схематически изображены стрелками на рис. 1 (пунктирные стрелки - предположительно). В данном параграфе рассматриваются только антропологические методы - психофизиологические, личностные и соматографические.

Психофизиологические методы

Для анализа психофизиологических свойств человека, адекватность которых требованиям профессии является условием успешности профессиональной деятельности, используются методы опроса, наблюдения, эксперимента, которые дополняются регистрацией ряда факторов и функций, анализом документации и различными формами самонаблюдения. Ниже рассматриваются эти методы с точки зрения способов получения информации о психических особенностях индивидуума.

Анализ документации. Ознакомление с монографиями по технологии данного производства, статьями в периодических изданиях, с руководствами, инструкциями, наставлениями дает возможность выявить наиболее общие особенности деятельности: основные профессиональные задачи, важнейшие операции, характеристики режимов труда. Из этих же документов можно получить первоначальные сведения о конструкции рабочего места. Знакомство с этими особенностями деятельности, а также с профессиональной терминологией является необходимым условием разработки плана наблюдения и схемы беседы со специалистами.

Изучение текущей документации (журнала дежурств, медицинской документации, всевозможных актов и т. д.) наряду с другими источниками дает материал для статистического анализа сложных ситуаций, производственного брака, аварий, случаев травматизма, отсева работающих.

Анализ анкет, служебных характеристик, отчетов - один из приемов личностного подхода при изучении деятельности. Он используется, например, для определения лучших и отстающих работников при сравнительном анализе специалистов.

Метод опроса. В зависимости от цели исследования, от круга лиц, подлежащих опросу, от лимита времени и технических возможностей опрос может проходить в форме устной беседы или с помощью анкетных бланков. Преимущество беседы перед анкетным методом в том, что при беседе можно выяснить все непонятные технические вопросы, беседа позволяет изменить формулировку вопроса, если он воспринят недостаточно правильно. В индивидуальной беседе со специалистами стремятся выяснить, в чем, по их мнению, заключается особенность профессии. При этом обращаются не только к высококвалифицированным специалистам, но и к менее квалифицированным, чтобы изучить трудности, с которыми встречаются люди, приступающие к работе или испытывающие в ней неудачи. Трудности опроса заключаются в том, что даже люди, успешно работающие на производстве много лет, не всегда могут дать себе отчет в характере своих действий. Поэтому следует проделать большую подготовительную работу, чтобы в процессе беседы выявить "секреты мастерства".

Приводим примерную схему опроса аппаратчика химического производства (профессиограмма составлялась в целях рационализации профессионального обучения).

I. Нормальный технологический режим. Правила выполнения операции с учетом требований техники безопасности.

II. Отклонения от режима.

1) Назовите известные Вам отклонения от нормального режима.

2) Какие отклонения встречаются чаще всего?

3) Какие отклонения наиболее значимы с точки зрения их опасности для жизни работников или их влияния на ход процесса?

4) Все ли отклонения Вы упомянули? Не случались ли и другие?

III. Признаки отклонений.

1) Какие признаки отклонений?

2) Каковы источники обнаружения отклонений (приборы, непосредственное зрительное, слуховое или обонятельное восприятие, анализы, состояние других процессов)?

IV. Причины отклонений.

1) Каковы причины данного отклонения? Если их несколько, то какие из них наиболее часто встречаются и какие наиболее существенны?

2) Каковы источники определения причин отклонения?

3) Все ли причины Вы назвали? Не бывали ли отклонения результатом еще каких-либо причин?

V. Принятие решения.

1) Что необходимо сделать для приведения процесса к норме?

2) Почему Вы считаете необходимым применить именно эту меру? Существуют ли другие способы аннулирования отклонения, если да, то какие?

VI. Ошибки.

Каковы возможные ошибки при ликвидации данного отклонения и их последствия?

Анкетирование, т. е. получение письменных ответов на поставленные вопросы, может проводиться по двум основным типам: по типу "свободного ответа" (ответ пишется в произвольной форме) и по типу "выбранного ответа" (нужно подчеркнуть один из заранее обусловленных ответов). Анкеты первого типа не сковывают инициативы опрашиваемого, но требуют большего времени для своего заполнения и не гарантируют точного ответа. Анкеты второго типа удобнее обрабатывать, они быстрее заполняются, но ограничивают возможность ответов, не предусмотренных экспериментатором.

Метод опроса является вспомогательным в профессиографии, он может быть использован на предварительном этапе ознакомления с профессией или для изучения тех сторон профессиональной деятельности, которые трудно поддаются наблюдению и экспериментальной проверке.

Метод наблюдения. Наблюдение за ходом рабочего процесса и поведением специалистов позволяет получить более точное описание действий, приемов, движений работающего в соотношении с производственными задачами и результатами труда. Наблюдению подвергаются также оперирование орудиями, материалами, общение в процессе работы. Психологический анализ профессиональной деятельности проводится в тесной связи с изучением ее производственно-технической структуры: наблюдение позволяет не только выявить психологические требования, выдвигаемые профессией, но и установить, какие моменты профессиональной деятельности обусловливают те или иные требования к работающему человеку.

Важным принципом наблюдения является сравнительный подход при изучении профессии. В зависимости от целей профессиограммы сравнительному наблюдению и анализу подвергаются рабочие с высокой и низкой производительностью труда, с большим производственным опытом и новички, дающие высококачественную продукцию и допускающие брак. Сравниваются динамика дневной и месячной выработки, качество продукции, особенности и последовательность приемов у разных работников при выполнении одних и тех же операций. Это дает возможность лучше уяснить особенности и причины успеха и затруднений при овладении профессией, а также более четко выявить психологическую структуру профессиональной деятельности в целом.

Наблюдение обычно сопровождается хронометражем, т. е. измерением времени выполнения трудовых операций. Проведение хронометража позволяет определить длительность отдельных трудовых операций, частоту их повторяемости за определенные временные интервалы, интенсивность рабочего процесса, продолжительность пауз между отдельными операциями. Хронометраж и фотографию рабочего дня (наблюдение и запись в порядке фактической последовательности всех затрат времени на работу, регистрацию перерывов и потери времени в течение всей рабочей смены) удобно вести с помощью специально подготовленных бланков со шкалой времени слева по вертикали. Основные элементы деятельности заранее шифруются, а в процессе наблюдения в бланк заносится только шифр операции в соответствующую временную графу. Затем с наблюдательного листа все данные переносятся в сводку одноименных элементов.

Данные наблюдения обычно дополняются объективными данными, полученными с помощью регистрационно-измерительных методик (киносъемка, циклография, тензометрия и т. д.).

Самонаблюдение и самоотчет. Самонаблюдение в профессиографии выступает в двух формах: в виде самоотчета специалиста и в виде самонаблюдения психолога, совмещающего в одном лице исследователя и рабочего.

В первом случае специалист получает инструкцию "думать вслух" в процессе работы, т. е. "проговорить" каждую операцию, каждое наблюдение за прибором, каждое восприятие сигнала. Иногда с этой целью просят специалиста рассматривать наблюдателя как ученика и объяснять ему необходимые действия.

Сначала самоотчет охватывает узкий круг объектов, потом этот круг расширяется. Как показывает практика, после определенных трудностей, связанных с привыканием к новым условиям, специалисты оказываются в состоянии сообщать о своих размышлениях и действиях без нарушения структуры деятельности. В некоторых случаях словесная объективизация деятельности помогает специалистам осознать те моменты, на которые они прежде не обращали внимания, и оказывает положительное влияние на успешность деятельности.

Во втором варианте использования самонаблюдения в профессиографии сам психолог становится учеником и систематически изучает профессию, приобретая постепенно трудовые навыки, все больше и больше в них совершенствуясь. Это позволяет проследить специфические трудности и особенности овладения профессиональной деятельностью. Такой прием в советской психотехнике получил название "трудового метода". Трудовой метод применим лишь по отношению к тем профессиям, которые являются сравнительно несложными и обучение которым не требует больших затрат времени. В других профессиях этот прием может выступать в форме "трудовых проб", когда исследователь овладевает отдельными, наиболее важными или доступными звеньями профессиональной деятельности.

Несмотря на ряд недостатков трудового метода (запись переживаний и фактов трудового процесса проводится по окончании рабочего дня, когда исследователь, он же испытуемый, уже утомлен, что отрицательно влияет на качество записи; если же записи ведутся в ходе работы, то это нарушает трудовой процесс и делает его неравнозначным обычному и т. д.), добытый с его помощью аналитический материал может рассматриваться как вполне достоверный в силу того, что психолог не предполагает о существовании тех или иных психических актов у работающего, а точно знает о них, поскольку пережил их на собственном опыте.

Экспериментальный метод. Эксперимент в профессиографии служит для проверки уже составленной психограммы, С этой целью выделяют несколько групп специалистов с различной фактической производительностью труда. В каждой группе с помощью специальных приборов, методик, бланков проверяются свойства, признанные в ориентировочной психограмме профессионально важными. Результаты экспериментального исследования сопоставляются с профессиональной успешностью при помощи метода корреляции. Если, например, оказывается, что большинство лучших работников при испытании какого-либо свойства дают наилучшие результаты, а отстающие работники дают относительно низкие результаты, то это свидетельствует о важности исследованного свойства для данной профессии. Лишь в том случае, когда получается достаточно большое совпадение между опытами и практикой (высокий коэффициент корреляции), можно признать данные профессиографического анализа правильными и обоснованными.

Если предварительной психограммы нет, то с помощью экспериментального метода нащупывают психологическую сущность профессии вслепую и подчас приходят к неверным выводам. Нельзя вместо тщательного предварительного анализа профессии с самого начала прибегать к постановке экспериментальных исследований, направленных на изучение случайно выхваченных психических свойств, почему-либо связываемых с данной деятельностью.

Производственный эксперимент проводится в естественных для изучаемого работника условиях труда, на обычном для него рабочем месте (в цехе, в самолете, в кабине электровоза и т. п.). Создание экспериментальной ситуации может оставаться вне сознания участников эксперимента - в этом случае положительным для исследования фактором является полная естественность наблюдаемого. Такой производственный эксперимент является разновидностью классической формы естественного эксперимента. В других случаях (например, при изменении структуры изучаемой трудовой деятельности или организации рабочего места) экспериментальная ситуация создается открыто, сам работник становится активным участником создания экспериментальной ситуации и проведения эксперимента. Такое исследование требует особенно тщательной подготовки.

Особенностями производственного эксперимента являются неизбежное наличие неконтролируемых факторов (т. е. факторов, действие которых не установлено или не может быть количественно измерено) и необходимость получения максимальной информации в предельно короткий срок во избежание помех производственному процессу.

Личностные методы

Личностные профессиографические методы предназначены для оценки и прогнозирования успешности (эффективности) профессиональной деятельности. При этом успешность рассматривается как некоторая случайная величина Y зависящая от значений x_i свойств (качеств) Х_i (где i = 1, 2, ...,N), характеризующих личность. В этой связи для личностных методов специфичными являются два способа описания: с помощью уравнения успешности и структурограммы.

Уравнение успешности - это множественная регрессия в стандартном масштабе:

y=Σ^N_i=1β_ix_i

где у - числовое значение успешности (в единицах стандартного отклонения), x_i - числовое значение i-того свойства личности (также в единицах стандартного отклонения), β_i - весовые коэффициенты, выражающие степень положительного или отрицательного влияния i-того свойства на успешность; 0≤|β_i|≤1 [33]. Уравнение (1) может применяться при изучении отдельного индивида и группы специалистов и служит как для индивидуальной оценки и прогноза, так и для оценки групповых профессиональных уровней.

Структурограмма - это график, посредством которого свойствам Xf личности сопоставляются числа Xf. Различаются базовая и индивидуальная структурограммы. базовая структурограмма выражает групповые уровни проявления свойств личности в коллективе специалистов (рис. 2, б) или в популяции специалистов (рис. 2, а). Индивидуальная структурограмма выражает индивидуальный уровень этих свойств на фоне групповых уровней (рис. 2, в).

Рис. 2. Виды структурограмм. По оси абцисс - свойства личности, по оси ординат - их числовые оценки, а - базовая структурограмма, полученная в результате статистической нормализации (x_i - стены, Х_i - факторы); б - базовая структурограмма ненормализованная (х_i - баллы, Х_i - феноменологические свойства личности); в - индивидуальная структурограмма (1 и 2 - индивидуальные графики, х_i - стены, Х_i - факторы)

Личностные методы можно классифицировать по разным основаниям, из которых главными являются: способ выбора базовой совокупности свойств Х_i и способ получения базовой структурограммы. Выбор базовых свойств можно начинать "от профессии" и "от личности". Получение базовой структурограммы может основываться на небольшой выборке (30-50 специалистов) и на значительной по объему выборке (сотни и более профессионалов).

Выбор базовых свойств "от профессии" основывается на представлениях о некоторой системе требований, предъявляемых профессией, и о специальных способностях, которыми человек должен обладать в определенной мере, чтобы быть в состоянии удовлетворять этим требованиям. Система таких требований и адекватных им специальных способностей выделяется экспертным путем. Например, для деятельности руководителя предлагается следующий перечень свойств: опытность, авторитет, честность и правдивость, забота о людях, способность объективно оценивать людей, чувство нового, знание дела, личная профессиональная квалификация, умение держать слово, склонность и умение давать совет, советоваться с коллегами, способность управлять делом, инициатива, тактичность, способность ориентироваться в сложной обстановке, настойчивость, умение организовать свою работу, неторопливость и обдуманность при решении вопросов, оперативность в принятии решений, оперативность в исполнении поручений, гибкость ума, эмоциональная уравновешенность, пунктуальность [34]. Отметим, что способности обычно положительно коррелируют с профессиональной успешностью. Поэтому при таком выборе базовых свойств Х_i коэффициенты β_i в уравнении (1) будут положительными, и никакие уровни успешности на базовой структурограмме не характеризуются как отрицательные (рис. 2, б).

Существенным для выбора свойств "от профессии" является то, что он производится из числа свойств, доступных внешнему наблюдателю и образующих, так сказать, фенотип личности (рис. 3), за которым скрыт ее генотип, образованный гораздо меньшим числом "глубинных" свойств (факторов), обусловливающих все фенотипические свойства, а следовательно, и успешность в различной профессиональной деятельности. Выбор базовых свойств "от личности" и основьюается на представлении о совокупности k факторов личности.

Рис. 3. Схема факторной структуры личности, обусловливающей ее фенотипические свойства. Верхний ряд - фенотипические свойства, нижний - генотипические свойства (факторы), число которых значительно меньше (к<N). Стрелками изображено влияние факторов

Одна из наиболее серьезных попыток описания факторной фенотипической структуры личности предпринята Р. Кэтелом, в шкале которого выделены 16 неспецифических и 4 специфических фактора личности. Для каждого из них определены подмножества релевантных фенотипических свойств и составлены вопросники, по совокупности которых осуществляется процедура измерения индивидуального уровня проявления каждого фактора [35] .

Рассмотрим один из неспецифических факторов, фенотипические свойства, которые им обусловлены, и вопросы, ответы на которые ("да" или "нет") в неявной форме характеризуют эти свойства. Фактор С (сила "Я" - общая эмоциональность) может интерпретироваться как сила (слабость) волн. Положительному значению этого фактора соответствуют: эмоциональная уравновешенность, отсутствие невротических симптомов, несклонность к ипохондрии, отсутствие иллюзий в отношении жизни, нетревожность, постоянство (стойкость), спокойствие (терпеливость), упорство и добросовестность, надежность (верность). Отрицательному значению фактора соответствуют: эмоциональная неуравновешенность, проявление невротических симптомов, склонность к ипохондрии, наличие иллюзий в отношении жизни, тревожность, непостоянство, возбудимость (нетерпеливость), отсутствие упорства (небрежность), ненадежность (неверность). Вопросы, тестирующие фактор С: Оказывается ли у Вас, как правило, достаточно энергии в тот момент, когда это больше всего необходимо? Часто ли Ваше здоровье заставляет Вас менять свои планы? Вы спите крепко, не разговариваете и не ходите во сне? Часто ли у Вас бывают столь яркие сновидения, что Вы просыпаетесь? Чувствуете ли Вы иногда побуждение бесцельно пересчитывать какие-либо предметы? Вы в целом довольны своими родителями? Вам очень трудно сказать себе "нет", даже если Ваше желание не осуществимо? Ваши эмоции толкают Вас иногда на такие действия, которые Вы сами от себя не ожидали?

Необходимо заметить, что выбор факторов личности в качестве базовых свойств X_i приводит к тому, что коэффициенты β_i в уравнении (1) могут быть отрицательными, и на базовой структурограмме выделяются уровни отрицательной успешности (рис. 2, а). С таким выбором X_i тесно связан и способ получения базовой структурограммы на основе большой выборки, типичный для психометрических методов.

Если выборка представительна и по объему достаточна для построения эмпирического распределения суммы баллов полученных за ответы на вопросы x'_i того опросника (i = 1, 2, ..., k), то можно осуществить статистическую нормализацию всех распределений, отобразив их в одну и ту же нормально распределенную случайную величину [33], значения которой x_i выражены в стенах¹. Например, в табл. 1 приведена номограмма для пересчета в стены суммы баллов, получаемых за выполнение заданий психометрической шкалы. Построение такой номограммы, в сущности, и является построением базовой структурограммы (рис. 2, а). Номограмму используют и для индивидуальной структурограммы (рис. 2, в).

¹ (Один стен равен ¹/₃ стандартного отклонения, т. е. с вероятностью более 0,997 значения х_i при среднем значении М(х)=10 стенов и стандартном отклонении σ(х)=3 стена для всех i будут находиться в пределах ≤x_i≤19 стенов.)

Использование базовой совокупности факторов личности, базовой структурограммы (в стенах) и уравнений успешности позволило дать описание большого количества профессий (в том числе и операторского профиля), которое используется для оценки и прогнозирования профессиональной успешности [36]. Однако невозможно осуществить такое описание для сравнительно небольшого коллектива специалистов, так как нельзя установить эмпирические функции распределения.

Таблица 1. Номограмма для пересчета нормализованных баллов х'_i в стены х_i

Способ получения базовой структурограммы при 30-50 опытах по оценке профессиональных свойств подробно изложен в работе [34]. Поэтому, не рассматривая его по существу, отметим лишь следующие особенности: способ дает возможность получить базовую структурограмму, показанную на рис. 2, б; в качестве границ уровней используют квартили (верхний, медиана и нижний); граничные значения уровней оцениваются без нормализации, независимо для каждого из свойств; при оценке ошибки не учтена суммарная дисперсия баллов, т. е. получаемые коэффициенты профессиональной успешности статистически недостоверны.

Соматография

Соматография - это технико-антропометрический анализ статики и динамики рабочих поз человека, заключающийся в совместном изображении человеческого тела и элементов технического устройства в ортогональных плоскостях методами технического черчения.

Под рабочей позой понимается расположение кинематических звеньев тела в пространстве рабочего места в ходе выполнения операций контроля и управления. Рабочая поза зависит от размещения средств контроля и управления относительно оператора и в этой связи может быть удобной или неудобной. Степень удобства рабочей позы определяется соматическими и биомеханическими возможностями человека при данном размещении названных средств. И наоборот, удобное размещение средств контроля и управления определяет правильную рабочую позу. В этой связи существенной характеристикой рабочего места является сенсомоторная доступность (досягаемость) средств контроля и управления зрительному (слуховому) восприятию и моторным воздействиям оператора. Оценки сенсомоторной доступности в разных рабочих позах и определяют удобство этих поз, а также удобство размещения средств на рабочем месте. Таким образом, соматография имеет целью охарактеризовать рабочие позы совместно с размещением средств контроля и управления на рабочем месте как удобные (неудобные) путем оценки сенсомоторной досягаемости этих средств.

Рис. 4. Соматограммы при использовании палочковой схемы: а - поза стоя, вид спереди (сзади); б - поза сидя, вид сборку; в - поза стоя, вид сверху. Цифры 1-19 расшифрованы в табл. 2

Основным приемом соматографии является схематическое изображение человеческого тела совместно со средствами и орудиями труда (индикаторы, органы управления, пульты, табло и т. п.) в виде проекций рабочего пространства на ортогональные плоскости (вид сзади, сбоку, сверху). Такие изображения называются сомато граммами. Соматограмма может отображать отдельную рабочую позу в статике или несколько рабочих поз в их динамике¹.

¹ (Разновидностью динамических соматограмм являются циклограммы [37].)

При схематизации человеческого тела используются объемные и палочковые муляжи. Объемные муляжи необходимы при соматографии оператора в специальной рабочей одежде. Палочковые муляжи достаточны в остальных случаях, причем вместо муляжа обычно используют его схему на соматограмме. Палочковую схему строят из элементов, изображенных на рис. 4. Размеры элементов для отечественной популяции представлены в табл. 2.

Таблица 2. Размеры элементов палочковых схем

При построении соматограмм необходимо соблюдать следующие условия:

- на соматограммах в боковой проекции ось тела должна располагаться на расстоянии не менее 150-200 мм от переднего края оборудования;

- высота каблука рабочей обуви принимается равной 25-30 мм для мужчин и 30-55 мм для женщин;

- расстояние до индикатора определяется длиной прямой линии, соединяющей центр индикатора с точкой, изображающей глаза в боковой проекции, и с серединой расстояния между глазами на соматограммах других проекций;

- зона моторной досягаемости для руки определяется дугой, проведенной из плечевой точки радиусом, равным проекции длины руки (без учета длины пальцев) на горизонтальную (или вертикальную) плоскость, проходящую через ось органа управления.

Теория информации в оценке деятельности человека

Для описания и оценки человека-оператора как звена системы обработки информации используются идеи, понятия и математический аппарат теории информации. Теория информации - формальная математическая теория, предназначенная для описания процессов передачи сообщений по техническим линиям связи, поэтому при использовании ее для целей инженерной психологии необходимо либо стремиться удовлетворять основным постулатам теории, либо видоизменять понятия.

Основные сведения из теории информации. Источник сообщений характеризуется алфавитом сообщений и распределением вероятностей букв алфавита

Сообщения образуют полную группу событий, поэтому

Материальный носитель сообщения называется сигналом. Сигнал имеет пространственные, временные, энергетические и информационные характеристики. Математической моделью сигнала может служить случайный процесс. В теории информации рассматриваются стационарные линии связи и эргатические источники сообщений и решаются две основные задачи: оптимальное и помехоустойчивое кодирование.

Основным понятием теории информации является количество информации. Общего определения информации не существует. Информацию можно интерпретировать как отраженное разнообразие. Каждый класс взаимодействующих объектов характеризуется своими алфавитами и отношениями между сообщениями. Для того, чтобы передача информации была возможна, взаимодействующие системы должны иметь одинаковые алфавиты.

Количество информации имеет несколько различных интерпретаций - мера выбора, мера снятой неопределенности, мера соответствия систем или процессов. Как мера снятой неопределенности количество информации I равно разности априорной H и апостериорной H₁ энтропий: I=Н-Н₁. Энтропия есть функционал вида Н=-Σ^m_i=1P_ilog₂Р_i, где m - длина алфавита

сообщений; P₁, Р₂, ..., Р_m - вероятности сообщений. Количество информации в этом случае есть средняя величина, т. е. количество информации, приходящееся в среднем на одно сообщение. Для дискретных сообщений при отсутствии шумов, независимости и равновероятности сообщений количество информации равно логарифму длины алфавита: I=log₂m.

За единицу количества информации принимается такое количество информации, которое получает приемник сообщений при выборе из двух равновероятных исходов. Она называется двоичной единицей или битом. При отсутствии шумов и статистических связей между сообщениями, но при различных значениях их вероятностей среднее количество информации равно I = -Σ^m_i=1P_ilog₂Р_i, индивидуальное количество информации в одном сообщении равно i=-log₂ Р. При отсутствии шумов, с учетом статистических связей между сообщениями, среднее количество информации равно

где P(i/j) - условные вероятности, характеризующие зависимость между двумя смежными сообщениями. Среднее количество информации, содержащееся в одной из взаимодействующих систем X с другой Y, равно

I(X, Y)=H(X)+H(Y)-H(X, Y),

где H(X) и H(Y) - энтропия систем X и Y, a H(X, Y) - энтропия объединенной системы XY. Наличие шумов, статистических связей и неравновероятность сообщений приводит к уменьшению средних оценок количества информации по сравнению с максимальным значением.

Важнейшие свойства количества информации: количество информации неотрицательно; количество информации в одном объекте относительно другого не больше энтропии любого из этих объектов; никаким преобразованием объекта нельзя увеличить содержащейся в нем информации о другом объекте.

Избыточность сообщения характеризуется величиной R=I-I/I_max, где R - избыточность сообщения, I_max - максимальное количество информации при данном алфавите, I - количество информации в данном сообщении. Избыточность сигнала - основное средство повышения помехоустойчивости, надежности передачи информации оператору. Избыточность естественных (русского и европейских) языков составляет около 60 %, избыточность специальных языков может превосходить 90-95 %.

Источник сообщений характеризуется скоростью создания информации G, равной G=nН₀, где n - число сообщений, создаваемое источником в секунду, Н0 - энтропия сообщения. Максимальная скорость передачи сообщений по каналу связи называется его пропускной способностью С=max/А V.

Здесь А множество приемно-передающих систем, среди которых отыскивается система с максимальной скоростью передачи.

Факторы, влияющие на переработку информации человеком. На переработку информации человеком влияют три группы факторов: объективные характеристики сообщений и сигналов, условия деятельности и индивидуальные характеристики человека.

Объективные характеристики потока информации. Различают входной и выходной поток информации. Поток информации оценивается качественно и количественно пространственными, временными, информационными, энергетическими и другими характеристиками сигналов. Прежде всего следует отметить пространственные характеристики: угловые размеры сигналов и пространственное положение источников информации. Временные характеристики: распределение сигналов во времени и его характеристики, средняя скорость информационного потока (число сигналов в единицу времени и др.), длительность экспозиции отдельных сигналов, временная неопределенность появления сигнала. Информационные характеристики: алфавиты сообщений и сигналов, распределения их вероятностей, статистические связи между элементами алфавитов, избыточность сигналов, величина информационного потока. Другие характеристики информационных потоков: значимость сигналов, соотношение релевантной (полезной) и иррелевантной (бесполезной при решении конкретной задачи) информаций.

Условия деятельности оператора. Статические и динамические характеристики поля информационной модальности, соотношение величины информационного потока и пропускной способности человека (информационные перегрузки или голод), статические и динамические характеристики полей других модальностей, совместимость стимула и реакции, особенности деятельности оператора (тип задачи, сложность задачи), особенности психического информационного процесса (запоминание, опознание, перекодирование и т. д. ), мотивации деятельности, воздействия на оператора физических, физико-химических и других агентов (ускорений, вибраций, химического состава воздуха и т. д.).

Индивидуальные характеристики субъекта: пол, возраст, характеристики высшей нервной деятельности, типология, тренированность, обученность, способности, опыт, состояние, соотношение психической нормы и патологии, особенности физических, биологических и психологических систем отсчета. Индивидуальные различия проявляются тем отчетливее, чем сложнее характер деятельности. Наиболее сильное влияние оказывают состояние человека, его тренированность. Изменение состояния, утомление может привести к ухудшению переработки им информации или (в стрессовых состояниях) даже к отказу. Как избыток информации, так и ее недостаток могут приводить к ухудшению состояния и снижению работоспособности. Обучение, тренировка, доведение выполняемой операции до уровня автоматической реакции резко повышают скорость и точность переработки информации.

Применение теории информации в инженерной психологии. Количественные информационные оценки применяются в инженерной психологии для измерения информации, получаемой оператором, для оценки пропускной способности оператора, для характеристик его восприятия и памяти. При информационной оценке стимульного материала необходимо знать: алфавит сообщений, распределение вероятностей и статистические связи сообщений. Эти характеристики психологически неравнозначны. Они имеют различное значение также для последовательного или параллельного стимульного материала. Для оценки энтропии и информации существует ряд формул.

Информационные оценки восприятия и памяти. Экспериментами, проведенными по методике абсолютной оценки, установлено, что человек может безошибочно различать не более 4 концентраций раствора, 6 тонов звука, 5 уровней интенсивности звука, от 10 до 15 позиций между двумя отметками на линейной шкале. (Эти оценки не относятся к специалистам дегустаторам, музыкантам.) Число различимых состояний объекта увеличивается субаддитивно при увеличении числа измерений объекта. Так, при 6различных акустических переменных число различимых категорий звуков оказалось равным около 150.

Экспериментальные исследования кратковременной памяти показали, что человек способен удерживать в памяти не более 9 двоичных цифр, 8 десятичных цифр, 7 букв алфавита, 5 односложных слов, что составляет соответственно 9; 25; 33 и 50 битов. Цифры, характеризующие возможности восприятия и памяти, - усредненные. У отдельных людей они могут значительно отклоняться от указанных значений.

Емкость кратковременной памяти измеряется не количеством информации, а числом информационных единиц, отрезков информации. Поэтому для кодирования информации целесообразно использовать информационно емкие символы. Информационная емкость символа возрастает с длиной алфавита. Алфавит должен быть твердо усвоен оператором, поэтому следует применять либо знаковые алфавиты (цифры, буквы), либо специально обучать оператора новым для него алфавитам.

Наличие зависимости в последовательности символов позволяет преобразовать ее к новому алфавиту. При этом может оказаться, что для записи правила преобразования и нового алфавита необходимо меньше информационных единиц, чем в исходной последовательности, что позволит запомнить последовательности большей длины. Наличие связей между единицами информации уменьшает количество информации, содержащееся в последовательности, а это значит, что в случае наличия таких связей запоминается не исходная последовательность, а результат ее преобразований, в котором связи между символами значительно слабее или отсутствуют совсем.

Объем долговременной памяти в большей степени зависит от информационного содержания, чем от числа единиц символов. Объем долговременной памяти измеряется количеством информации, которая усваивается в среднем при одном предъявлении запоминаемого материала, он составляет от 5 до 20 битов. Иррелевантная информация является помехой при запоминании материала. Избыточность релевантной информации способствует долговременному запоминанию.

Максимальная скорость переработки информации человеком оценивается по-разному при разовом и непрерывном поступлении информации. При разовом предъявлении информации оценивается время реакции в зависимости от информационного содержания стимула. Эксперимент проводится по схеме "стимул - ответная моторная реакция" или по схеме "стимул - отсроченный словесный отчет". В экспериментах по первой схеме была установлена линейная зависимость между временем реакции и количеством информации в стимуле.

Наличие иррелевантной информации увеличивает время обнаружения нового релевантного сигнала. Иррелевантная информация неоднородна по степени влияния на релевантную. Тренировка уменьшает влияние иррелевантной информации.

Временная неопределенность обусловлена несовершенством памяти человека при запоминании временных интервалов и вариативностью времени появления сигнала. Первый фактор сказывается тем сильнее, чем больше интервал времени между сигналами, второй - чем больше вариативность длительности временного интервала. Время простой сенсомоторной реакции растет пропорционально увеличению вариативности интервала между стимулами.

Значимость сигнала определяется величиной потерь (штрафа) для оператора при несвоевременной отработке сигнала. Время реакции на высокозначимые сигналы может быть много меньше, чем на малозначимые. Избыточность полезной информации увеличивает время реакции.

Эксперименты по второй схеме характеризуют не столько скорость обработки информации, сколько объем поля восприятия, так как в широком интервале экспозиций объем поля зрительного восприятия остается почти постоянным, приблизительно равным 4-5 объектам независимо от их информационного содержания.

При непрерывном поступлении информации человек рассматривается как канал связи. Нужно стремиться при этом выполнить требование стационарности канала (эргатический источник информации, хорошо обученный оператор, работа в нормальных условиях и т. д.). Тогда под пропускной способностью человека-оператора можно понимать максимальную скорость безошибочной переработки информации. Примером реализации этих условий может служить хорошо натренированный телеграфист, принимающий на слух сигналы азбуки Морзе и печатающий принимаемый текст на пишущей машинке.

В теории информации рассматриваются каналы с памятью и каналы без памяти. Соответственно, рассматривая человека как канал преобразования информации, можно по аналогии рассматривать три возможности: человек как канал без памяти, как канал с кратковременной памятью и как канал с долговременной памятью. В первом случае человек работает как канал передачи информации, последовательные сигналы как бы независимы друг от друга, предыдущий сигнал не влияет на прием следующего (обнаружение, опознание, запоминание). Пропускная способность лежит в пределах 10-70 бит/сек. Величина определенной таким образом пропускной способности человека сильно зависит от вида деятельности. Экспериментально получены следующие величины пропускной способности для различных видов деятельности (в бит/сек): чтение текста про себя - 45, громкое чтение - 30, игра на фортепьяно - 23, корректорская работа - 18, печатание на машинке - 16, сложение двух цифр - 12, умножение двух цифр - 12, счет предметов - 3.

Если в процессе деятельности человеку необходимо запомнить отрезок входной последовательности, не превышающей объема кратковременной памяти, то в этом случае человека можно рассматривать как канал переработки информации с кратковременной памятью. Пропускная способность в этом случае имеет порядок нескольких битов в секунду.

Если же отрезок необходимой информации превосходит объем кратковременной памяти, то для его запоминания необходимо многократное повторение, и пропускная способность вследствие этого падает до десятых долей бита в секунду и ниже. Для увеличения пропускной способности такого канала можно уменьшать длину входной последовательности. Общий вывод состоит в том, что для увеличения пропускной способности необходимо уменьшать нагрузку на память.

Способы борьбы с избытком и недостатком информации. Различают объективные и субъективные способы решения этих задач. Для устранения информационной перегрузки используются оптимальный для человека код, устранение избыточности (если это не ведет к снижению надежности), организаций параллельных потоков, резервные системы.

Для борьбы с информационным голодом устанавливаются дополнительные источники информации (например, музыка), принимаются меры к снижению монотонности (рекламные щиты на автомобильных трассах).

Сам человек при информационных перегрузках сознательно или бессознательно использует следующие способы: пропуск, создание очередей, ошибки, фильтрация, приближение (загрубление), избегание, отказ.

Оценка полезности информации. Для оценки полезности информации необходимо точно формулировать цель решаемой задачи. О полезности полученной информации судят по тому, насколько она способствует достижению цели. Общих методов оценки в настоящее время не существует, все частные предложения сводятся к оценке полезности информации в вероятностном смысле. По Харкевичу, например, полезность информации может быть оценена, исходя из вероятности достижения цели до получения информации и после ее получения.

Анализ деятельности оператора в режиме слежения с позиции теории автоматического управления. Современная теория автоматического управления (ТАУ) обладает большим арсеналом методов, которые позволяют анализировать и конструировать самые разнообразные сложные системы управления. Многие из этих методов могут найти применение при синтезе и анализе замкнутых систем управления, где регуляторно-контролирующие функции полностью или частично возложены на человека. Блок-схема такой системы для общего случая представлена на рис. 5. Задача оператора заключается в том, чтобы на основе отображаемой информации оценить отклонение выхода системы z(t) от требуемого значения у(t) и посредством соответствующих управляющих воздействий u(t) уменьшить отклонение при учете требований, определяемых как условием устойчивости, так и динамическими характеристиками внешних по отношению к человеку-оператору элементов эргатической системы W₀(p). Задачи такого рода называются задачами слежения. Если человеку-оператору отображается только рассогласование ε(t)=у(t)-z(t) и его функции заключаются в сведении ε(t) к нулю, то задача определяется как компенсаторное слежение. Если человеку-оператору отображаются y(t) и z(t), задача определяется как преследующее слежение. Если оператору наряду y(t) и z(t), отображается у (τ), t<τ≤t+Т, то задача определяется как слежение с предвидением.

В процессе разработки системы управления, показанной на рис. 5, желательно иметь математическое описание характеристик человека-оператора. Другими словами, желательно построить математическую модель деятельности оператора, которая была бы совместима с экспериментальными данными, удобна для анализа и синтеза замкнутой системы управления и в то же время способствовала решению некоторых вопросов проектирования деятельности человека в рассматриваемых системах.

Рис. 5. Блок-схема контура слежения в общем случае

Создание адекватной математической модели представляет трудную задачу. Характеристики деятельности существенно зависят от многих факторов, среди которых следует отметить задачу слежения (вид отображаемой информации, динамические характеристики внешних элементов и т. д.), окружающие условия (освещенность, температура, влажность и т. д.), уровень тренированности, мотивацию, степень усталости и т. д. Многочисленные экспериментальные исследования показали, что для человека при выполнении задачи слежения свойственны временная задержка, или транспортное запаздывание, срез высокочастотных составляющих воздействующей функции, дискретность восприятия входного сигнала, экстраполяция, или предвидение, адаптивность, нелинейность, стохастичность. По-видимому, учесть все перечисленные факторы и свойства в одной модели невозможно. Различные модели, приводимые в литературе, представляют попытки в той или иной мере включить в математическое описание указанные свойства. При этом в качестве основы для создания математических моделей использовались (и используются) самые различные методы, сформировавшиеся в ТАУ.

Поскольку области приложения конкретных методов весьма широки и число возникающих при этом вопросов велико, невозможно охватить их исчерпывающим образом в рамках одной работы. Приводимый материал, следовательно, нужно рассматривать лишь как введение к использованию методов ТАУ, основные цели которого заключаются в том, чтобы, во-первых, дать сводку наиболее часто используемых моделей и методов их получения, во-вторых, рассмотреть способы разработки моделей и проиллюстрировать на ряде примеров практическое применение моделей и, в-третьих, отметить основные направления исследований в этой области.

Сводка наиболее употребительных математических моделей и методов их получения. Начальные истоки современных исследований в области систем управления с человеком-оператором с позиций ТАУ относятся к середине 1940-х годов. Основные модели, предложенные в течение этого периода, и методы, на базе которых они были созданы, приведены в табл. 3 (см. с. 110-117).

Таблица 3. Основные математические модели деятельности в режиме слежения и методы их получения [по 38]

Как видно из приводимых в таблице данных, при разработке моделей деятельности человека-оператора применялись различные методы, сформировавшиеся в ТАУ. Однако наиболее часто применялись метод спектрального анализа и метод настройки параметров. В последнее время все большее распространение получают методы, созданные для решения задач оптимального управления. Некоторые результаты, полученные при использовании отмеченных методов, приводятся ниже.

Синтез моделей посредством метода спектрального анализа. Как отмечалось, в общем случае человек-оператор представляет нелинейный и нестационарный элемент системы управления. Для многих практических случаев, однако, его характеристики могут быть представлены квазилинейной моделью. Эта модель наиболее полезна при анализе задачи компенсаторного слежения. В ряде исследований было показано, что для тренированных операторов изменчивость в поведении, которая могла бы влиять на общую характеристику системы, мала. Часть управляющего воздействия может быть линейно соотнесена с отображаемой ошибкой и называется описывающей функцией [39]. Оставшаяся часть линейно не коррелирует со входом и называется остатком ("ремнантой").

Блок-схема контура компенсаторного слежения для случая квазилинейной модели показана на рис. 6. С точки зрения ТАУ это есть система с единственной петлей обратной связи. Важными чертами таких систем являются единственный стимул (ошибка ε(t)) и случайный закон приложения воздействующей функции i(t). С учетом этих ограничений схема на рис. 6 представляет наиболее распространенную структуру реальных систем ручного управления. Как видно из рис. 6, описывающая функция W_r(jω) функционально зависит от спектра входного сигнала S_i, передаточной функции объекта управления W_O

Рис. 6. Блок-схема контура компенсаторного слежения

Описывающая функция W_r(jω) может быть получена методом, разработанным практически одновременно И. Е. Казаковым в СССР и Бутоном в США, для анализа нелинейных систем при гауссовых случайных входных сигналах. Подробное изложение теоретических вопросов, связанных с получением W_r(jω), содержится в работах Мак-Руера, Крендела, Элкинда, Бике и др. Здесь мы кратко рассмотрим основные результаты.

Если бы характеристики человека-оператора соответствовали характеристикам линейного элемента, то управляющее воздействие (выходную величину человека) u°(t) можно было бы получить из уравнения

где h (τ) - весовая функция. Однако в реальной деятельности человека его выходная величина неизбежно отличается от идеального значения u°(t) на погрешность

Предполагаем, что человек стремится минимизировать среднеквадратичное значение погрешности

Из теории винеровской фильтрации следует, что необходимым и достаточным условием для того, чтобы функция h(t) минимизировала среднее от квадратов погрешностей M{ε²(t)}, является представление h(t) решением личного интегрального уравнения Винера - Хопфа

Здесь K_εu(t) - взаимная корреляционная функция ε(t) и u(t) K_ε(t) - автокорреляционная функция ε(t). Перепишем (5), введя спектральные плотности. Учитывая известную зависимость между взаимной спектральной плотностью, между входом и выходом линейного элемента и спектральной плотностью входа и то обстоятельство, что передаточная функция стационарной линейной системы представляет Фурье-изображение ее весовой функции, получим

Здесь S_εu(ω) - взаимная спектральная плотность между ε(t) и u(t); S_ε(ω) - спектральная плотность ε(t).

Найдем взаимные спектральные плотности между i(t) и ε(t) и между i(t) и u(t):

Величины (7)и (8) могут быть получены экспериментально. Из (7) и (8) следует, что

Если изобразить зависимость (9) графически, то аппроксимация полученной кривой и будет являться математической моделью деятельности человека. Сложность модели будет зависеть от той точности, с которой мы желаем воспроизвести характеристики человека-оператора.

Однако для многих практически важных случаев можно при аппроксимации ограничиться следующим соотношением:

Член {•} аппроксимирует задержку во времени реакции и транспортное запаздывание в нервно-мышечной системе. Оставшийся член аппроксимирует способность человека приспосабливать свои характеристики в соответствии с требованиями задачи таким образом, чтобы характеристики замкнутого контура соответствовали характеристикам "хорошей" системы управления. К - коэффициент усиления человека; и Тх - соответственно постоянные времени упреждения и запаздывания, вводимые человеком. Численные значения параметров для различных условий приводятся в табл. 3.

Передаточная функция объекта управления является важной переменной, так как она фактически определяет, какой должна быть передаточная функция оператора по крайней мере в области рабочих частот.

В табл. 4 эффективное время запаздывания, те, является низкочастотной аппроксимацией всех высокочастотных запаздываний в системе, включая запаздывания, возникающие от транспортных задержек и из-за динамических характеристик объекта управления. Для получения общего значения спектральной плотности необходимо учесть остаток, который можно представить как белый шум, воздействующий на вход звена "человек-оператор". Например, спектральная плотность ошибки ε(t)

где S_nε(ω) - спектральная плотность остатка, рассматриваемого как входной сигнал, введенный в контур перед описывающей функцией оператора.

Таблица 4. Соотношение W₀(jω) W_r(jω)

При выводе (11) учтен известный результат спектрального анализа, состоящий в том, что спектральная плотность выхода равна спектральной плотности входа, умноженной на квадрат модуля комплексного коэффициента передачи.

Обоснованность квазилинейной модели связывается с оценкой той части спектральной плотности выходной величины, которая предсказывается моделью на разных частотах. Эта оценка может быть получена посредством вычисления линейной корреляции u(t) и i(t) по

По данным исследований р≥0,9 при плоском спектре с частотой среза ω_с=0,75 гц. Линейная корреляция быстро падает с увеличением частоты, содержащейся во входном сигнале. При ω_с=1,6 гц р=0,75, а при ω_с=2,4 гц р=0,6 для плоского спектра. Экспериментальные данные показывают, что остаток возрастает с увеличением коэффициента усиления объекта управления К₀ (при значении К₀>К_0опт, при возрастании и с увеличением неустойчивости объекта.

В литературе описывается несколько способов уменьшения влияния остатка. Возможно, наиболее важный из них состоит в модификации динамических характеристик объекта управления W₀ таким образом, чтобы со стороны человека требовалось малое упреждение (T_L≤1). Из этого следует, что в районе частот, соответствующих сопрягающей (или собственной) частоте системы управления, желательно иметь W₀=K0/p или W₀=К₀.

Рис. 7. Общая схема получения математической модели деятельности человека-оператора методом настройки параметров

Другой способ заключается в приспособлении коэффициента усиления объекта К к его оптимальному значению. К сожалению, до настоящего времени последний способ в основном является эмпирическим. Наконец, предлагается использовать низкочастотную фильтрацию выхода человека-оператора.

Использование метода настройки параметров для математического описания деятельности человека-оператора. Созданный в теории адаптивных систем управления метод настройки параметров нашел широкое применение при разработке математических моделей деятельности. В общей форме метод настройки параметров можно сформулировать следующим образом: задана некоторая физическая система Р и множество М потенциальных моделей. Путем выбора параметров требуется найти такую модель тем, выходная величина которой в некотором смысле наиболее соответствует выходной величине Р при одинаковой входной величине.

В нашем случае физическую систему представляет объект, регулируемый человеком. Общая блок-схема метода настройки параметров для случая разработки математической модели деятельности показана на рис. 7. На вход модели и человека-оператора поступает один и тот же сигнал. Выходные величины модели и системы управления сравниваются, образуя сигнал ошибки. Последний подается на вход механизма настройки параметров. Механизм настройки изменяет параметры модели так, чтобы свести к минимуму некоторый критерий, характеризующий качество модели¹. Таким образом, при использовании метода настройки параметров необходимо рассмотреть вопросы выбора математической модели, выбора функции критерия качества и выбора методики для настройки параметров.

¹ (В частном случае, для простых задач, функции механизма настройки могут быть осуществлены вручную.)

Рис. 7. Общая схема получения математической модели деятельности человека-оператора методом настройки параметров

Вид математической модели должен выбираться в зависимости от задачи слежения. В частном случае однокоординатного компенсаторного слежения вполне достаточным оказывается представление математической модели уравнением 2-го порядка (например, уравнением (10).

Функцию критерия качества обычно выбирают в виде среднеквадратического рассогласования

Способ настройки параметров устанавливается на базе алгоритмов оптимизации и может быть осуществлен посредством таких процедур, как процедура Гаусса - Зейделя, процедура градиента, процедура наискорейшего спуска, экстраполяционная процедура. При создании математического описания деятельности, как свидетельствуют результаты специальных исследований, целесообразно использовать процедуру наискорейшего спуска. Достоинство метода настройки параметров заключается в том, что при его использовании представляется возможным учесть в математическом описании нелинейность и изменение характеристик поведения человека во времени.

В ряде случаев настройка параметров в приемлемые сроки может быть выполнена вручную. Блок-схема для этого случая приводится на рис. 8 [40] . Человек-оператор отслеживает входной сигнал Z(р), индицируемый на осциллоскопе "И". На вход осциллоскопа "0" подаются два сигнала (соответственно на вертикальные и горизонтальные отклоняющие пластины). Один сигнал - реакция человека-оператора Y(р) на входной сигнал Z(р), а другой - реакция модели Y_M(р). При правильном подборе параметров Y(p)=Y_M(p) и на осциллоскопе "0" наблюдается прямая линия. В противном случае наблюдается эллипс. Недостатком описанной схемы является отсутствие законов варьирования параметров. Частично этот недостаток может быть скомпенсирован, если при определении параметров воспользоваться коэффициентами влияния. Коэффициенты влияния отсчитываются по вольтметру.

Рис. 8. Схема получения математической модели деятельности при настройке параметров вручную (по В. А. Тарану и Ю. Н. Кофанову). Индикация на осциллоскопе: 1 - при значительном рассогласовании с моделью; 2 - при совпадении с моделью

Оптимальные модели деятельности. Развитие теории оптимального управления (ТОУ) оказало существенное влияние на методологию математического моделирования деятельности. Особое значение ТОУ для моделирования состоит в том, что на основе ее методов можно получить модели деятельности человека-оператора в сложных многоконтурных системах управления, используя понятие состояния. Модели деятельности, создаваемые на основе методов ТОУ, мы определяем как оптимальные. Правомерность оптимальных моделей подтверждается данными многочисленных экспериментальных исследований, которые продемонстрировали тот факт, что при выполнении задач слежения человек действует в некотором смысле оптимально.

Следует отметить, что для построения оптимальных моделей привлекается очень сложный и громоздкий математический аппарат. Это не позволяет подробно и в строгой форме изложить в рамках данной работы имеющиеся методики построения оптимальных моделей. Поэтому в самом общем виде будет рассмотрена лишь одна возможная схема построения модели, вытекающая из результатов теории оптимальных оценок.

Рассмотрим контур управления с участием человека, показанный на рис. 9. Как известно, построение любой модели связано с учетом некоторых ограничений. В данном случае мы полагаем, что человек вводит некоторую задержку во времени, связанную со зрительными процессами, обработкой в ЦНС и т, д., запаздыванием в нервно-мышечной системе, которое по мнению ряда авторов, достаточно хорошо аппроксимируется выражением

. Изменение характеристик в зависимости от задачи управления и динамических свойств объекта представлено блоком H на рис. 9. Кроме того, мы полагаем, что при отображении на индикаторе переменной состояния человек будет воспринимать как эту переменную, так и ее первую производную¹. При этом будет иметь место шум наблюдения V_y(t). Человеку может отображаться одно или несколько значений выхода системы, однако для простоты предположим, что он может осуществлять лишь одно управляющее воздействие u(t) с некоторым шумом V_u(t) (моторным). Специальные исследования показали, что V_yi(t),i=1,2,...,m и V_u(t) могут рассматриваться как белые гауссовы шумы.

¹ (Это предположение вполне обосновано результатами экспериментальных исследований.)

Рис. 9. Блок-схема контура управления с учетом ряда характеристик человека-оператора

Основная задача человека-оператора заключается в управлении системой некоторым предписанным образом. Следовательно, как только мы выделяем соответствующие ограничения и шумы, вводимые человеком, основной проблемой становится проблема выбора соответствующего критерия оптимизации. В рассматриваемом случае в качестве критерия был выбран функционал

Задача оператора тогда заключается в выборе такого u^*(t), которое минимизирует функционал (14). В (14) субъективные веса удовлетворяют условиям q_i≥0; r≥0; g>0. Следует отметить, что выбор веса - далеко не тривиальная задача. Введение члена с и связано с необходимостью аппроксимации динамических характеристик нервно-мышечной системы.

Движение системы определяется следующими уравнениями состояния:

где n - мерный векторах - состояние системы, u - управляющее воздействие человека (скаляр); W - внешние возмущения. Учитывая вышеотмеченные ограничения, в текущий момент времени человек будет на входе иметь

Выбор в качестве критерия функционала (14) при уравнении движения (15) приводит к наличию линейной обратной связи. Тогда, если мы примем общие предположения относительно управляемости и наблюдаемости системы управления с учетом вышеназванных условий, разработка модели сведется к решению хорошо разработанной и достаточно подробно освещенной в специальных работах задачи аналитического конструирования регуляторов с задержкой во времени и с наличием шумов наблюдения и выхода. Оптимальная оценка и выбор управляющего воздействия могут быть осуществлены комбинацией Калмэна - Винера и оптимального предсказателя.

Рис. 10. Блок-схема контура управления с индикатором предсказания

Следует отметить, что фильтр Калмэна включает модель динамических характеристик объекта управления, т. е. этот подход может быть применен для описания деятельности и в том случае, когда характеристики системы изменяются во времени. Учитывая то обстоятельство, что при построении оптимальной модели снимаются почти все ограничения, существенные для квазилинейных моделей, эти модели в ближайшее время займут, как нам кажется, ведущее место при математическом моделировании деятельности в режиме слежения.

Рис. 11. Схема контура управления для расчета индекса трудности

Пример использования математической модели. При проектировании деятельности задача инженерного психолога заключается прежде всего в разработке требований к средствам отображения и органам управления. Математические модели деятельности должны являться основным инструментом решения этой задачи. Проиллюстрируем возможности моделирования на конкретном примере.

В последнее время все более широко начинает применяться так называемый индикатор с предвидением, блок-схема которого показана на рис. 10. Эти индикационные устройства оказались весьма эффективным средством управления сложными динамическими объектами. Разработка индикаторов с предвидением, в частности, требует ответа на вопрос об оптимальном значении времени предвидения. Выбор значения времени предвидения не только определяет требования к техническим элементам, но и оказывает существенное влияние на характеристики деятельности человека.

Попробуем рассчитать значение оптимального времени предвидения, пользуясь некоторыми модификациями общей формы квазилинейной модели, представленной выражением (10) и схемой расчета, предложенной Холлистером [41] . Предположим, что человек включен в систему управления, как показано на рис. 11, и ему отображается по обычной компенсаторной схеме величина рассогласования. Далее предположим, что величина T_L упреждения, вводимого человеком, должна соответствовать оптимальному значению времени предвидения. (Это предположение можно обосновать из "пересекающейся" модели Мак-Руера (см. табл. 3.) Для частот, на которых человек вводит упреждение, значение управляющего воздействия u(t) больше, чем ошибка, производимая усилением К_р. Для частот, на которых человек вводит задержку, u(t) меньше, чем К_pε.

Введем коэффициент упреждения

Как видно из (17), если доминирует упреждение T_L, то L>I; если доминирует задержка T₁, то L<1 и L≅1, когда W_r(jω)≅K_p. Введем, далее, индекс трудности D

Как видно из (18), трудность возрастает при возрастании T_L и Т₁ и равна нулю при L=1, что в общем соответствует эмпирическим данным. Пусть W₀(jω)=K₀/(jω)². Как следует из табл. 4, для объекта с такой передаточной функцией

В (19) предполагается, что T_L введением человек компенсирует также эффективное время запаздывания, т. е. τ_ε≅0.

Пусть х=const, тогда на систему будет воздействовать шум n(t), который без потери общности считаем белым шумом со спектральной плотностью S_N=A/π. Применив известную процедуру спектрального анализа, можно получить

Коэффициент упреждения тогда

Исключая из (20), (21) и (22) К_р и T_p, получим

Предположим, что критерий качества, минимизуемый человеком, является линейной комбинацией среднеквадратичной ошибки и среднеквадратичного отклонения. Оптимальная деятельность тогда будет иметь место при L=3 (рис. 12). Принимая, что T_Lопт соответствует оптимальному значению L из (22),

Для простых случаев К_р может быть определено из (17), если положить, что L=3. Исключив К_р из (24) и (17), получим

Оптимальное значение времени предвидения τ_Lопт=Т_Lопт. рассчитывается по формуле (25). Более точная оценка TL может быть получена на основе построения оптимальной модели для режима слежения с предвидением. Однако сравнение расчетных данных, полученных по формуле (25), с данными, полученными в наших экспериментах, был удовлетворительным с точки зрения проектирования и расхождение не превышало 12 %.

Рис. 12. Зависимость качества слежения от индекса трудности для объекта 2-го порядка

Таким образом, изучение деятельности оператора в режиме слежения с позиций ТАУ открывает новые возможности оптимизации автоматизированных систем.

Дальнейшее развитие методов теории автоматического регулирования применительно к деятельности человека-оператора неизбежно нуждается в психологической интерпретации и в более строгом учете в моделях таких свойств

поведения, как адаптивность, нелинейность, дискретность, стохастичность и т. п. Это важно как для решения задач инженерно-психологического проектирования, так и для более глубокого и строгого анализа функционирования механизмов психической регуляции.

Структурно-алгоритмические модели деятельности

Рассматриваемый класс моделей основывается на структурно-алгоритмическом подходе, для которого характерны следующие положения:

1. Моделируется деятельность специалистов-операторов в эргатических системах, причем специалист интерпретируется как управляющая подсистема в системе управления.

2. Специфика деятельности определяется ее объектами (объектами управления), условиями и целями, которые описываются, как это принято при автоматизации объектов управления [42; 43].

3. Допускается принципиальная алгоритмизуемость деятельности и применяется ее алгоритмизация средствами алгоритмического языка.

4. В динамике деятельности рассматривается как случайный процесс с конечным числом состояний, а в статике - как система элементов (операций, состояний и т. п.), взаимосвязанных с определенными вероятностями, которая описывается специальными стохастическими матрицами и графами [44; 45].

Пусть в терминах, используемых при алгоритмическом описании объектов управления, определены l задач и m режимов работы специалиста, причем в силу некоторой энтропии ситуации решение i-той задачи (i=1, 2,..., l) в r-м режиме (r=1,2,..., m) возможно n способами, так что i-тый способ (j=1, 2, ..., n) выбирается специалистом, смотря по обстоятельствам, либо из числа заученных в прошлом, либо благодаря эвристической деятельности. Иначе говоря, i-тая задача в r-м режиме решается специалистом по вероятностному алгоритму, каждая i-тая реализация которого осуществляется с некоторой частотой f_rij, определенной на полной группе n несовместных реализаций, и представляет собой детерминированную последовательность конечного числа некоторых элементарных операций. Тогда, кодируя операции той реализации j-того алгоритма в некотором алфавите символов, можно построить ориентированный граф (орграф), вершины которого суть символы операций, а дуги (стрелки) между вершинами обоз- чают "переходы" между операциями. Такому орграфу изоморфна матрица смежности; это квадратная матрица А_rij, число строк и столбцов которой на единицу больше количества различных операций j-той реализации, а элементы которой а_рq характеризуют частоту следования операции q непосредственно за операцией р(а_рq=0, 1, 2, ...). Например, последовательность Х, Z, Y, Z, Y изображается орграфом и матрицей смежности, как показано на рис. 13.

Рис. 13. Изображение реализации вероятного алгоритма в виде орграфа (а) и матрицы смежности (б)

Пусть для той задачи в r-м режиме определены все n реализаций, т. е. заданы матрицы¹ A_rij и частоты f_rij. Тогда они обобщаются в матрицу B_ri, описывающую вероятностный алгоритм решения i-той задачи в r-м режиме

¹ (Здесь и в дальнейшем имеются в виду матрицы смежности.)

Операция обобщения

осуществляется следующим образом:

1) из строк матриц А_rij выбираются все различные символы операций, которые образуют упорядоченные строки и столбцы основы матрицы В^(o)_ri; 2) в каждую A_rij добавляют строки и столбцы (с нулевыми элементами), символы которых входят в B^(o)_ri отсутствовали в A_rij; 3) дополненную таким образом А_rij перестановкой рядов приводят к одной и той же упорядоченной форме В^(o)_ri; 4) поэлементно суммируют все А_rij в матрицу В_ri, предварительно взвешивая их частотами Например, пусть i=l,2; f_ri1 = 1: f_ri2=2 и матрицы A_rij есть

Тогда формируем В^(o)_ri - основу матрицы В_ri - и дополняем до В^(o)_ri;A_ri1, вписывая X и Z строку и столбец У, и А_ri2 переставляя ряды Z и Y и приписывая в качестве первых строку и столбец X:

Дальнейшее очевидно:

Обобщение можно выполнять и на графах¹, как показано на рис. 14.

¹ (Здесь и в дальнейшем имеются в виду ографы.)

Рис. 14. Пример обобщения графов: а - граф для матрицы А_ri; б - граф для матрицы А_ri; в - граф для матрицы В_ri, обобщенный из а и б

Аналогично (26) получаются: матрица С_r для r-го режима работы

и матрица D для работы специалиста при всех m режимах

где f_ri - частота появления i-той задачи в r-м режиме; f_r - частота r-го режима в деятельности специалиста, остальные обозначения введены выше.

Структур но-алгоритмическая модель деятельности специалиста представляет собой, таким образом, совокупность матриц A_rij B_ri и С_r или (и) изоморфных им графов, которые могут быть обобщены, согласно (28), в матрицу D, либо в граф, описывающий деятельность в целом. По особенностям интерпретации понятия элементарной операции, кодирования операций и оценки частот можно выделить операционно-логическую и предметно-функциональную модели, а также модель для оценки надежности комплексных систем "человек - техника".

Рис. 15. Блок-схема системы управления

Операционно-логическая модель. Пусть множество элементарных операций, из которых строятся алгоритмы деятельности, разбито на подмножества сенсорных (афферентных), моторных (эфферентных) и логических (центральных) операций. Тогда операционно-логической (ОЛ) моделью назовем граф, вершины которого суть коды сенсорных, моторых и логических операций, а дуги - это импликации, характеризуемые частотой. Такому графу всегда изоморфна матрица смежности, которая, следовательно, тоже является ОЛ-моделью.

Как показано выше, можно различать ОЛ-модели: на уровне реализации алгоритма (матрицы A_rif), на уровне алгоритма задачи (матрицы B_ri), на уровне режима работы (матрицы С_r) и, наконец, на уровне деятельности в целом (матрицы D). Очевидно, что построение модели вышележащего уровня предполагает построение моделей всех нижележащих уровней, причем определяющими здесь являются полнота качественного описания событий, образующих нижележащий уровень, и способ оценки частот включения матриц нижележащего уровня в матрицу вышележащего. Перечисление режимов работы и задач, выполняемых специалистом, обычно не вызывает трудностей. Трудности возникают при алгоритмизации решения специалистом выделенных задач и при оценке частот. В этой связи рассмотрим пример построения ОЛ-модели на уровне алгоритма задачи.

Пусть имеется система управления (рис. 15), состоящая из объекта и специалиста (спецификация параметров приведена в табл. 5), в которой решается задача "изменить выход продукта на заданную величину". В распространенной записи [45] алгоритм этой задачи в аналитической форме имеет вид

где z₁, z₂, х, y, и - текущие значения параметров (табл. 5);

Таблица 5. Спецификация параметров для построения алгоритмов задачи

Форма (29) не дает, однако сведений ни о частотах f_j - реализаций алгоритма, ни об их количестве. Один из возможных способов получения таких сведений основывается на том очевидном обстоятельстве, что частота апостериори есть функция исходов опыта. Но исходы опыта можно перечислить и априори, как возможные реализации формы (29), получаемые по комбинациям значений логических условий:

Заметим, что последняя реализация (29в)^* не определена, так как заканчивается циклом ↓²xy(q₂=0)↑², из которого не указано правило "выхода".

Таблица 6. Оценка вероятности Р(k) и степени (k) цикла в алгоритме

(Примечание. Для k≤4 ради простоты выбрано f_j=ant{10P(k)}.)

Очевидно, любой цикл для устойчивого регулятора должен иметь конечную, причем небольшую по величине степень. Для человека в подобных задачах, как показали теоретические выкладки А. И. Губинского и данные эксперимента, вероятность повторения такого цикла ровно к раз подчиняется геометрическому распределению Р(к) = q^kp, параметры q и р которого зависят от обстоятельств. На основании обобщения опытных данных можно принять оценки вероятностей Р(k) 9 представленные в табл. 6. Можно видеть, что с вероятностью Р(k≤4)=0,87 реализуются варианты алгоритма (29), включающие циклы со степенями k= 0÷4. Тогда, рассматривая реализацию (29а) как имеющую указанный цикл в нулевой степени, можем перечислить дополнительно четыре реализации

где степень цикла изображена в виде показателя степени у квадратных скобок, заключающих символическую запись цикла.

Таким образом, с достаточной вероятностью возможны пять реализаций вероятностного алгоритма (29), описывающие управление исправным объектом. Шестая реализация (29а) описывает управление при неисправности объекта.

Для получения ОЛ-модели на уровне алгоритма, согласно уравнению (26), необходимо построить матрицу. Так как в алгоритме (29) всего восемь вершин (за семь вершин принимаются операции, за восьмую - внешняя среда), то матрица A_j имеет порядок 8 и содержит 56 элементов. Однако из них только 9 элементов отличны от нуля. Поэтому можно использовать либо способ обобщения матриц, изложенный в [46] , либо обобщать орграфы реализаций.

Рис. 16. Графы реализаций (29а) - (29е) алгоритма (29)

На рис. 16 изображены графы невзвешенных реализаций (29а-29е) алгоритма (29). Учитывая, что реализации (29б), (29в) и (29г) имеют частоты, отличные от единиц (согласно табл. 6, f_29б=3; f_29в=2; f29_г=2), необходимо соответствующие графы умножить на эти частоты. В результате получаются графы (29б)^*, (29в)^* и (29г)^*, показанные на рис. 17. Суммируя эти графы с графами (29а), (29д) и (29е) на предыдущем рисунке, получаем граф алгоритма (29), изображенный внизу на рис. 17. Для этого орграфа не представляет труда построить матрицу вида В_ri.

Рис. 17. Взвешенные графы (29б)^*, (29в)^* (29г)^* реализаций (29б), (29в) и (29г) соответственно: 29) - граф ОЛ-модели на уровне алгоритма задачи, полученный обобщением графов (29б)^*, (29в)^* и (29г)^* и графов (29а), (29д) и (29е), представленных на рис. 16

ОЛ-модели различных уровней могут использоваться для психофизиологического анализа деятельности, для составления должностных инструкций, для разработки обучающих заданий и тренажеров при подготовке специалистов. Кроме того, ОЛ-модели служат основой для разработки информационных моделей: с этой целью они преобразуются в предметно-функциональную форму.

Предметно-функциональная модель. В натурных условиях сенсорные, моторные и логические операции, из которых состоят алгоритмы деятельности, воплощены в предметные действия ("работы") с определенными средствами контроля и управления. Назовем предметно-функциональной (ПФ) моделью деятельности граф, вершины которого определены предметно, в виде материально-технических и людских средств контроля и управления, а дуги, характеризуемые частотой, определены функционально, в виде пространственных перемещений специалиста, а также поступающей к нему и исходящей от него информации. Изоморфным представлением графа ПФ-модели служит матрица смежности.

Целесообразно снова различать ПФ-модели на уровнях реализации алгоритма, алгоритма задачи, режима работы и деятельности в целом, причем построения ПФ-моделей осуществляется последовательно от нижележащих к вышележащим уровням. При общем методе описания практические способы получения ПФ-моделей различны для существующих и вновь проектируемых эргатических систем.

Для существующих систем определение ПФ-модели осуществляется статистически путем натурных наблюдений деятельности специалиста. При этом либо многократно наблюдается процесс решения каждой задачи в каждом из режимов, и тогда используется уже рассмотренная процедура, задаваемая уравнениями (26)-(28), либо N-кратно наблюдается деятельность специалиста в течение рабочего дня (смены, дежурства и т. п. ). Тогда в результате g-того наблюдения (g=1,2, .., N) получается матрица A_g, изображающая g-тую реализацию ПФ-модели. Нетрудно видеть, что если в уравнении (28) принять частоты f_r=f_ri=f_rij=1 и обозначить N=min, то матрица D для ПФ-модели на уровне деятельности в целом может быть получена обобщением

где матрицы A_g и A_rij отнюдь не равны, но эквивалентны по смыслу как реализации одной и той же стохастической матрицы.

Для вновь проектируемых систем ПФ-модели получают из ОЛ-моделей. ПФ-модель представляет собой определенную "свертку" OJl-модели того же уровня. При этом сенсорные, моторные и логические операции "материализуются" в конкретные средства контроля и управления, на базе которых создается информационная модель. Из-за разнообразия этих средств не существует единственного ПФ-представления ОЛ-модели, так что необходимо предварительно наметить характерные особенности информационной модели, в частности выбрать уровни обобщенности для индикации параметров, средств кодирования, мнемоники или хотя бы только наметить требуемые средства контроля и управления (которые затем конкретизируются согласно отраслевой номенклатуре).

Рассмотрим построение ПФ-модели из ОЛ-модели на уровне алгоритма задачи (см. табл. 5, рис. 17). Для операций zx и и средства получения команд и докладов можно объединить в селекторе (С). Пусть состояние исправности объекта сигнализируется индикатором И₁, значения y - индикатором И₂, а значения х изменяются органом управления ОУ. Тогда логический оператор q₁ "поглощается" индикатором И₁, а логический оператор g₂ "материализуется" в виде мнемоники (М) - списка значений х (или показаний И₂), соответствующих требуемым уровням y (или положениям ОУ). Дальнейшую процедуру удобнее показать на графах. Множество вершин, изображающих средства контроля и управления, соединяются дугами в соответствии с исходным графом ОЛ-модели, как показано на рис. 18, в результате получается реализация ПФ-модели в виде графа (30а).

Заметим, что, как и для ОЛ-модели, для ПФ-модели возможны различные реализации, структуры которых зависят от многих обстоятельств. В частности, существенными являются психофизиологические свойства и состояния специалиста. Множества таких состояний, вообще говоря, счетны, но перечислить соответствующие им реализации затруднительно. Так, например, если учитывать в рассматриваемом случае только два соотношения памяти относительно заданных и текущих значений х и y, то возможны 16 исходов с различными графами, которые должны войти в ПФ-модель. В этой связи теоретически и практически важной задачей является установление меры деталировки реализаций в зависимости от числа психофизиологических переменных, которые на этапе проектирования информационной модели необходимо учитывать хотя бы для получения подходящих оценок частоты вершин и дуг результирующего ПФ-графа. Формулируя эту задачу, мы в настоящее время далеки от ее решения. Одним из гипотетических частных решений может быть следующее.

Ограничим число реализаций ПФ-модели тремя достаточно очевидными исходами A₁, A₂ и A₃, где А₁ - соответствует деятельности обученного специалиста, всегда выполняющего поблочный контроль правильности исполнения команды. Этот исход был априори заложен в алгоритме (29) и реализуется в ПФ-графе (30а) на рис. 18. Исход А₂ соответствует деятельности квалифицированного специалиста, самонадеянно использующего свой профессиональный опыт и не выполняющего по этой причине поблочного контроля; здесь мнемоника (М) не используется, и реализация ПФ-графа имеет вид (306) на рис. 18. Исход А₃ соответствует деятельности малоквалифицированного или "робкого" специалиста, контролирующего по мнемонике каждое свое сенсорное и моторное действие; этому соответствует реализация ПФ-графа (30в) на рис. 18.

Рис. 18. Построение ПФ-модели: (30) - преобразование ОЛ-графа (29) в ПФ-граф (30а); пунктиром изображены новые вершины. (30а), (30б) и (30в) - реализация ПФ-модели (объяснение в тексте)

Используя для получения ПФ-модели на уровне алгоритма задачи уравнения (26), следует определить частоты f_j(j=1, 2, 3). Это можно сделать, например, исходя из следующих правдоподобных допущений. Пусть профессиональная деятельность осуществляется в течение 25 лет, из которых 5 лет специалист обучается. Пусть, далее, в одной четверти случаев обученный специалист по каким-то причинам не использует мнемонику. Тогда очевидно: Р(А₃)=0,2; Р(А₁+А₂)=0,8; Р(А₂)=0,25 Х Р(А₁+А₂)=0,2 и Р(А₁)=0,6, т. е. Р(А₁) втрое больше, чем Р(А₂), равная Р(А₃). Приняв для удобства весовые частоты у целочисленными, получаем f₁=3, f₂=f₃=1. Реализация (30а), взвешенная f₁=3, представлена в виде (30г) на рис. 19. Объединяя далее реализации (30б), (30в) и (30г), получаем искомый граф (31), изображающий ПФ-модель на уровне алгоритма задачи.

Рис. 19. Построение ПФ-модели (продолжение): (30г) - реализация (30а), взвешенная частотой f₁=3. (31) - граф ПФ-модели на уровне алгоритма задачи

Совокупность ПФ-моделей всех уровней, полученных из ОЛ-моделей или путем натурных наблюдении, может служить в целях дальнейшего психофизиологического, "личностного и соматографического анализа деятельности, а также для рациональной компоновки рабочего места.

Теория надежности в изучении деятельности человека

В начале 50-х годов XX века в технике сформировалось новое научное направление - теория надежности, потребность в которой была продиктована логикой научно-технического прогресса. Неуклонный рост сложности технических средств; повышение ответственности функции, выполняемых отдельными элементами технических средств; расширение диапазона и одновременное усложение условий, в которых эксплуатируются современные технические средства, - вот те основные объективные причины, которые привели к необходимости разработки теории надежности и специальных методов ее исследования. "Теория надежности устанавливает закономерности возникновения отказов устройств и методы их прогнозирования; изыскивает способы повышения надежности изделий при конструировании и последующем изготовлении, а также приемы поддержания надежности во время их хранения и эксплуатации... Теория надежности вводит в рассмотрение количественные показатели качества продукции" [47. С. 10].

Целенаправленное функционирование любой автоматизированной системы управления будет зависеть, с одной стороны, от безотказной работы ее технической части, а с другой - насколько своевременно и безошибочно (иными словами, надежно) станет выполнять возложенные на него функции человек-оператор. Уже на стадии проектирования будущей автоматизированной системы управления появляется потребность в данных по надежности выполнения человеком-оператором широкого круга операции, входящих в алгоритм его работы. Необходимо, например, знать, сколько времени оператор может выполнять те или иные действия с заданной точностью, как изменяется его надежность в течение рабочего дня, в каких условиях человек начинает работать ненадежно, в чем причины его ошибочных действий и т. д. Большая практическая и теоретическая важность этих вопросов и сделала проблему надежности человека-оператора одной из центральных проблем инженерной психологии.

Остановимся на рассмотрении самых основных понятии теории надежности комплексных систем "человек - техника (СЧТ). Целесообразность функционирования является той принципиальной особенностью любой СЧ1, которая делает ее отличной от технических систем. В связи с этим наиболее общими для СЧТ являются оценки их результативности по отношению к поставленной перед системой цели. Подход к оценке надежности с таких позиций получил название прагматического, при этом предлагается различать соответственно прагматическую эффективность и надежность(48).

Прагматическая эффективность СЧТ - это способность (свойство) СЧТ достигать поставленной цели с определенным качеством, обусловливающим эффект от достижения цели.

Прагматическая надежность СЧТ - это способность (свойство) СЧТ в принципе (независимо от качества) достигать поставленной цели.

Из приведенных определений видно, что понятие прагматической эффективности шире понятия прагматической надежности и поэтому первое включает в себя в качестве составляющей второе.

Работоспособность и готовность являются понятиями, характеризующими состояния СЧТ. Работоспособность - это состояние СЧТ, при котором в данный момент времени она способна выполнять заданные функции с выходными параметрами, соответствующими требованиям данной задачи. В применении к оператору работоспособность - это состояние человека, при котором он в данный момент времени соответствует всем требованиям в отношении свойств, обеспечивающих выполнение заданных функций. Готовность - это состояние СЧТ, при котором возможно ее функционирование в соответствии с целеназначением. В применении к оператору готовность - это состояние человека, при котором он готов к действию по выполнению заданных функций управления.

Отказ является тем фундаментальным понятием, на котором возведено современное здание теории надежности в технике. Совершенно очевидно, что оценка надежности работы операторов окажется невозможной, если предварительно четко не определить, что в ней будет приниматься за отказ. В общем случае в применении к СЧТ под отказом понимается такое ее состояние, при котором требуется выполнение определенной задачи, но система не может функционировать, т. е. иначе говоря, нарушается целенаправленная работа системы. Для оператора отказ - это такое его состояние, при котором требуется выполнение функций управления, но человек не может их выполнить ввиду утомления, временной утраты трудоспособности и т. д. При этом все возможные отказы оператора могут быть в принципе расклассифицированы на три типа. Временно-неустойчивый отказ - это* наиболее типичный для оператора "психологический" тип отказа (ошибка). К отказам типа ошибки могут относиться события, состоящие в неправильном восприятии здоровым оператором информации, в неправильном принятии решения или неправильной его реализации. Последствия ошибок могут в общем случае проявляться в невозможности дальнейшего применения технических средств или снижении эффективности их применения. Временно-устойчивый отказ - это событие, состоящее в возникновении болезненных изменений в органах человека и приводящее к потере им работоспособности, к невозможности выполнения заданных функций. Причинами такого рода отказов могут быть утомление; излечимый в определенные интервалы травматизм; функциональные расстройства под влиянием, например, стресс-факторов и т. п. Окончательный отказ - это фактически необратимые для конкретного человека изменения функционального состояния, при которых невозможна рабочая деятельность.

Из обшей теории надежности известно, что мера, посредством которой производится количественная оценка надежности, называется критерием надежности. В свою очередь, численное значение того или иного критерия, полученное из опыта и справедливое только для вполне конкретных условий, называется количественной характеристикой или просто характеристикой надежности [49].

В качестве критериев надежности человека-оператора в принципе могут быть использованы:

1. Вероятность безотказной работы в интервале времени от 0 до t: P(t) и соответственно вероятность отказа в интервале от 0 до t: Q(t), которые связаны между собой следующим образом:

P(t) + Q(t) = 1.

2. Частота отказов в момент времени t: ω (t).

3. Интенсивность отказов в момент времени t: λ(t).

4. Среднее время работы до отказа (первого): Т_cp.

5. Среднее время работы между соседними отказами: t_ср.

6. Вероятность того, что в момент времени t оператор находится в

состоянии готовности.

Нет необходимости каждый раз пользоваться всеми перечисленными критериями. Их конкретный выбор должен определяться условиями исследуемой деятельности человека. Например, в случаях, когда ошибки могут считаться равноценными (это могут быть ошибки при выполнении однообразной работы: работа машинистки, телеграфиста и т. п.), возможно использование таких критериев, как среднее время безошибочной работы t_cp, интенсивность ошибок λ(t) и др. Общее для всех критериев то, что они должны быть обязательно вероятностными.

Сложность и своеобразие проблемы надежности человека-оператора обусловили появление различных точек зрения относительно ее решения. Мы видим решение данной проблемы только с позиций ее системного анализа. Отличительной и главной чертой проблемы надежности человека-оператора является ее комплексный характер, из которого вытекает необходимость рассмотрения иерархической последовательности уровней, связанных между собой определенной логической очередностью, по обеспечению надежности работы человека-оператора в автоматизированной системе управления. В качестве таких основных уровней могут быть выделены следующие.

1. Уровень прогнозирования профессиональной пригодности. Здесь задача сводится к выявлению психофизиологических качеств человека, в основе которых лежат его нейрофизиологические особенности, вскрытию его потенциальных способностей к успешному овладению необходимой системой знаний, умений и навыков, без наличия которых было бы немыслимо в последующем эффективное и надежное выполнение оператором типовых задач, характерных для конкретного вида деятельности.

2. Уровень обучения и тренировки операторов. Основная цель данного уровня - обеспечить максимальную эффективность собственно процессов обучения и тренировки человека при овладении ям необходимой системой профессиональных знаний, умений и навыков.

3. Уровень интеграции человека с техническими средствами. На двух предыдущих уровнях закладываются необходимые и исключительно важные предпосылки будущей надежности работы человека-оператора. На данном уровне должна иметь место реализация уже целой совокупности мероприятий в плане обеспечения надежности функционирования СЧТ. Имеются в виду прежде всего распределение функций в системе между оператором и техническими средствами; организация рабочего места оператора; выбор оптимальных условий внешней среды, организация трудового процесса (степень информационной загруженности оператора, продолжительность работы, характер отдыха и т. д.).

При этом с методологической точки зрения экспериментальное исследование проблемы надежности человека-оператора на данном уровне возможно с позиций двух принципиально различных по своим целевым установкам подходов: макро- и микроподхода [50]. Суть макроподхода состоит в том, что он предполагает прежде всего концентрацию внимания на изучении особенностей поведения человека (т. е. на его "выходных характеристиках"). Например, с позиций макроподхода возможно изучение надежности человека-оператора как функции от конструктивного исполнения технических средств. Главная задача здесь состоит в максимальном уменьшении вероятности ошибок человека путем рационального конструирования оборудования. В рамках этого же подхода изучение работоспособности человека-оператора является центральным моментом. При этом основной акцент делается на изучении динамики работоспособности, характеристик основных ее фаз (врабатываемости, устойчивой работоспособности и ее падения), а также на выявлении факторов, от которых зависит продолжительность этих фаз и надежность работы оператора. Однако следует отметить, что при макроподходе остается нераскрытой природа механизмов, лежащих в основе поведения оператора. Исследование интимных механизмов регуляции деятельности и состояний человека при оптимальных и экстремальных условиях выдвигаются на передний план при микроподходе. Одна из перспектив такого подхода состоит в изучении биохимических основ индивидуальных различий, обусловленных свойствами нервной системы, и в анализе на микроуровне процессов, лежащих в основе отказов операторов [51].

4. Уровень количественных оценок надежности и эффективности систем "человек-техника". Необходимость разработки методов, которые позволяли бы осуществлять количественную оценку надежности СЧТ, настоятельно диктуется потребностями практики. Наличие количественных оценок позволяет придать объективный характер решению различного рода вопросов, которые возникают в процессе проектирования, создания и эксплуатации СЧТ [52; 53].

Расчет надежности СЧТ сводится к определению какой-либо одной или нескольких количественных характеристик надежности. Этому предшествует анализ деятельности оператора в системе, после чего надежность СЧТ должна уже рассчитываться на основе принятой структуры деятельности человека в соответствии с поставленной перед ним целью. Принцип иерархического структурирования деятельности человека и был положен в основу Структурного метода оценки надежности систем человек - техника [48; 53]. Согласно этому принципу анализ конкретной деятельности человека-оператора осуществляется как бы "сверху вниз" с представлением ее в виде структур на уровне совокупности решаемых задач (это высший или оперативный уровень структурирования деятельности человека), затем на уровнях отдельной задачи, отдельного алгоритма, блока операций и, наконец, Отдельной операции. При этом на каждом из перечисленных выше уровней рассмотрения применимы одни и те же критерии оценки, надежность выполнения структуры и временные затраты на ее выполнение. Уровень отдельных операций (под ними имеются в виду, например, операции считывания показаний с различных индикаторов, манипулирования органами управления, восприятия или выдачи речевой команды и др.) является на сегодня тем низшим уровнем, на котором завершается процесс структурирования деятельности человека-оператора. Количественная же оценка целостной структуры деятельности оператора осуществляется согласно рассматриваемому методу в обратной последовательности, т. е. "снизу вверх", и поэтому уровень отдельных операций является тем исходным уровнем, на котором необходимо располагать соответствующими надежностными характеристиками. Числовые значения выбранных критериев надежности выполнения человеком отдельных операций (например, вероятность безошибочного выполнения операции и временные затраты на ее осуществление) могут определяться либо на основании уже известных экспериментально-психологических данных, приведенных в литературе [54], либо путем проведения специальных испытаний на пульте управления или его макете. (Характеристики надежности технической части системы определяются с помощью традиционных методов теории надежности [49] и здесь рассматриваться не будут.) Обычно оценка надежности производится по усредненным надежностным характеристикам так называемого расчетного оператора. Временные и надежностные характеристики для расчетною оператора" должны получаться из эксперимента, поставленного на представительной выборке из соответствующей генеральной совокупности опера-торов. Представительность выборки может быть обеспечена проверкой у отбираемых в экспериментальную группу общих признаков, присущих всей генеральной совокупности и гарантирующих степень однородности, свойственную генеральной совокупности. Естественно, что сам перечень признаков, по которым комплектуется экспериментальная группа, зависит от конкретных целей, для которых производится получение экспериментальных данных. Чаще всего в качестве таких признаков берутся: состояние здоровья, степень обученности и тренированности, характеристика памяти, быстрота реакции и др. Для обеспечения состоятельности и несмещенности оценок надежностных и временных характеристик условия проведения эксперимента должны соответствовать реальным условиям окружающей среды, режиму труда и отдыха, степени напряженности?

и загруженности операторов, наличию положительной мотивации и т. п. Перед экспериментом по определению характеристик надежности должно быть четко сформулировано определение события, составляющего путь ошибки. Если эксперимент организован так, что предыдущие ошибки не оказывают существенного воздействия на появление ошибок при последующих повторениях операции, то число ошибок п может быть принято распределенным по биномиальному закону

где m - число появлений в эксперименте исследуемой на безошибочность операции, β - вероятность появления ошибок в единичном испытаний (при однократном исполнении операции).

Частота

- может быть принята при достаточно большом m в качестве оценки вероятности β. Точность оценок количественных показателей надежности характеризуется шириной доверительного интервала, а их достоверность - доверительной вероятностью. Доверительные границы для оценки Р^*: P₁ - нижняя и Р₂ - верхняя с достоверностью γ, т. е. доверительный интеграл I(Р₁Р₂), с вероятностью у накрывающий истинное значение вероятности β, могут быть определены по формулам [55. С. 333]:

где величина tγ находится по таблицам в зависимости от выбранного уровня доверительной вероятности γ.

При ориентировочных расчетах в качестве закона распределения времени, затрачиваемого на выполнение одной операции, предлагается использовать гамма-распределение [53]:

где α - параметр, определяющий форму кривой распределения, β - тривиальный масштабный параметр, Г(α) - полная гамма-функция.

Параметры и моменты распределения связаны следующим образом:

На практике обычно известно среднее значение (математическое ожидание) m(t) и размах (t_max-t_min) затрачиваемого на выполнение операции времени. Точные аналитические зависимости вычисления среднего квадратического отклонения по размаху отсутствуют для гамма-распределения. Поэтому, когда имеются данные только по размаху и при этом можно предположить, что закон распределения величины близок к нормальному (что Может быть принято в качестве первого приближения в целом ряде случаев), величину среднеквадратического отклонения можно оценить по формуле

где k(n) - коэффициент, определяемый по табл. 7, n - число наблюдений (опытов).

Таблица 7. Таблица для расчета среднеквадратического отклонения о по размаху в зависимости от числа наблюдений (k(n) - коэффициент, определяемый по таблице; n - число наблюдений (опытов))

(См.: Бирюкова Р. Н. К вопросу о вычислении среднего квадратического отклонения по размаху//Гигиена и санитария. 1952. № 7.)

Ниже рассмотрим несколько типовых примеров по расчету структуры деятельности оператора на уровне выполнения им блока операций [53] . Наиболее часто встречающейся комбинацией операций в реальных алгоритмах является последовательное выполнение одной операции за другой в строго фиксированной последовательности. Если при этом допустить, что отказ всего блока (недостижение цели) происходит, если будет допущена ошибка хотя бы в выполнении одной операции, а затраты времени и совершение ошибок при выполнении i-той операции не зависят от затрат времени и ошибок в выполнении (i - 1)-той операции, то весь блок операций может быть сведен к одному эквивалентному со следующими характеристиками.

где Р'_э - вероятность безошибочного выполнения эквивалентного блока операций, Р'_i - вероятность безошибочного выполнения i-той операции (i=1, 2, ...,n), Р⁰_э - вероятность ошибочного выполнения i-той операции.

где Т_э - время выполнения эквивалентного блока операций, T_i - время выполнения i-той операции, М(Т_э)- математическое ожидание времени выполнения эквивалентного блока операций, D(T_э) - дисперсия времени выполнения эквивалентного блока операций.

В некоторых случаях оператор параллельно (одновременно) занят, например, выполнением двух операций сразу. Время, затрачиваемое на выполнение каждой операции, - случайная величина. Момент окончания блока операций в целом будем определять по времени окончания последней из них, т. е. когда и первая, и вторая операции закончены. Таким образом, время выполнения всего блока является также величиной случайной, которая определяется как

При условии независимости совершения ошибок в каждой из параллельно выполняемых операций вероятность безошибочного выполнения всего блока операций и вероятность ошибки будут, естественно, равны

Контроль за состоянием оператора рассматривается как один из эффективных методов повышения надежности его работы [56; 57]. Этот метод позволяет в первую очередь предупреждать временно-устойчивые отказы, связанные с временной потерей трудоспособности вследствие развития утомления, стрессового состояния и т. д.

В качестве же эффективного метода борьбы с "психологическими" отказами (или ошибками) оператор может использовать самоконтроль на всех основных этапах своей деятельности: прием, переработка и выдача информации [58]. В реальной деятельности человека может иметь место как пооперационный контроль (т. е. проверка результата выполнения каждой отдельной операции), так и контроль целого блока операций. Рассмотрим здесь случай выполнения блока последовательных операций и применение общего самоконтроля всего блока. Для этого необходимо ввести соответствующие характеристики операций самоконтроля: Р_K¹¹ - вероятность признания при контроле правильного результата правильным; Р_K⁰⁰ - вероятность признания ошибки ошибкой; Р_K¹⁰ - вероятность признания правильного результата после контроля ошибочным; Р_K⁰¹ - вероятность признания ошибочного результата правильным; M(T_k) и D(T_k) соответственно математическое ожидание времени контроля и его дисперсия. Тогда1, для данного случая можно использовать следующие расчетные формулы:

где в свою очередь

P'₀ - это фактическая вероятность безошибочного выполнения эквивалентного блока основных операций; Р⁰₀ - вероятность противоположного события.

Временные же затраты на выполнение блока операций при введении общего для всего блока самоконтроля могут быть найдены из следующих зависимостей:

где

где

и

В заключение следует отметить, что отдельные направления в рамках проблемы надежности человека-оператора разработаны неодинаково. В этой связи особое внимание должно быть обращено на всестороннее исследование в теоретическом и экспериментальном плане психологических аспектов данной проблемы, поскольку в будущем именно эти знания должны лечь в основу общей теории надежности систем "человек - техника".

Литература

1. Лекторский В. А., Швырев B. C. Актуальные философско-методологические проблемы системного подхода//Вопросы философии. 1971. № 1. С. 146-152.

2. Грушин Б. А. Очерки логики исторического исследования. М., 1961.

3. Сетров М. И. Организация биосистемы. Л., 1971.

4. Сетров М. И. Общие принципы организации систем и их методологическое значение. Л., 1971.

5. Садовский В. Н., Юдин Э. Г. Задачи, методы и приложения общей теории систем//Исследования по общей теории систем. М., 1969. С. 3-22.

6. Xрамой А. В. К истории развития кибернетики//Философские вопросы кибернетики. М., 1961. С. 180-212.

7. Поваров Г. Н. Норберт Винер и его "кибернетика"//Винер Н. Кибернетика, или Управление и связь в животном и машине. М., 1968. С. 5-28.

8. Богданов А. А. Всеобщая организационная наука (тектология). М.-Л., 1925. Ч. I.

9. Богданов А. А. Всеобщая организационная наука (тектология). М.-Л., 1927. Ч.II.

10. Богданов А. А. Всеобщая организационная наука (тектология). М.-Л., 1929. Ч.III.

11. Bertalanffy L., von. Eine mnemonische Lebenstheorie als Mittelweg zwischen Mechanismus knol Vitalismus//Biol. Gen. 1927. Vol. 3,.

12. Винер H. Кибернетика, или управление и связь в животном и машине. М., 1968.

13. Берг А. И. О некоторых проблемах кибернетики//Вопросы философии. 1960. № 5.

14. Bertalanffy L., von. Vom sinn und der Einheit der Wissenschaften//Der Student. Wien, 1947. Vol. 2.

15. Bertalanffy L., von. An outline of general system theory//Brit. J. Phil. Sci. 1950. Vol. 1.

16. Bertalanffy L., von. General system theory//General System. 1956. Vol. 1.

17. Берталанфи Л. Общая теория систем - критический обзор//Исследования по общей теории систем. М., 1969. С. 23-82.

18. Лекторский В. А., Садовский В. Н. О принципах исследования систем (в связи с общей теорией систем Л. Берталанфи)//Вопросы философии. 1960. № 8.

19. Эшби У. Р. Введение в кибернетику. М., 1959.

20. Эшби У. Р. Конструкция мозга. М., 1964.

21. Эшби У. Р. Общая теория систем как новая научная дсциплина//Исследований по общей теории систем. М., 1969.

22. Rapoport A. Critiques of game theory//Behavioral Sci., 1959. Vol. 4.

23. Гаазе-Рапопорт М. Г. Автоматы и живые организмы. М., 1961.

24. Бир С. Кибернетика и управление производством. М., 1965.

25. Акофф Р. Общая теория систем и исследование систем как противоположные концепции науки о системах//Общая теория систем. М., 1966.

26. Месарович М. Основания общей теории систем//Общая теория систем. М., 1966.1

27. Блауберг И. В., Юдин Э. Г. Философские проблемы исследования систем и структур//Вопросы философии. 1970. № 5.

28. Малиновский А. А. Теория структур и ее место в системном подходе//Системные исследования. М., 1970.

29. Кедров Б. М. О соотношении форм движения материи в природе//Материалы к Всесоюзному совещанию по философским вопросам естествознания. М., 1958.

30. Тринчер К. С. Биология и информация. М., 1965.

31. Математическая теория оптимальных процессов. М., 1969.

32. Фан Лянъ-цэнъ, Вань Чу-сен. Дискретный принцип максимума. Оптимизация многоступенчатых процессов. М., 1967.

33.Суходольский Г. В. Основы математической статистики для психологов. Л., 1972.

34. Утюжников М. Д. К проблеме количественной оценки личных и деловых качеств руководителей производства. М., 1970.

35. Cattel R. B. The scientific analysis of personality. Chicago, 1966.

36. Cattel R. B. Handbook for sixteen personality factor qyestionnaire. N.-Y., 1970.

37. Попова T. C., Могилянская З. В. Техника изучения движений. М.-Л., 1934.

38. Ахутин В. М., Нафтульев А. И. Математическое моделирование деятельности человека-оператора при разработке эргатических систем//Человек и общество. Л., 1972. Вып. XI.

39. Бике Дж. А. Человек-оператор в системах управления//Современная теория систем управления М., 1970.

40. Таран В. А., Кофанов Ю. Н. К вопросу об определении передаточной функции человека-оператора с помощью аналоговой машины//Вопросы психологии. 1969. № 3.

41. Hollister W. M. An analytic measure for the difficulty of human control//J. Inst. Navig. 1967. Vol. 20. No 2.

42. Кулик B. T. Алгоритмизация объектов управления. Справочник. Киев, 1968.

43. Ордынцев В. М. Математическое описание объектов автоматизации. М., 1965.

44. Суходольский Г. В. Абстрактная модель деятельности специалиста и ее реализации//Вестн. Ленингр. ун-та. 1972. № 11.

45. Зараковский Г. М. Психофизиологический анализ трудовой деятельности. М., 1966.

46. Суходольский Г. В. Построение структурных моделей деятельности путем априорной алгоритмизации//Экспериментальная и прикладная психология. Л.. 1974. Вып. 6.

47. Гнеденко Б. В., Беляев Ю. К., Соловьев А. Д Математические методы в теории надежности. М., 1965.

48. Методические рекомендации по оценке надежности и эффективности систем "человек - техника". Л., 1971.

49. Половко А. М. Основы теории надежности. М., 1964.

50. Никифоров Г. С. О двух принципиальных подходах к проблеме надежности человека-оператора//Материалы III Всесоюзного съезда Общества психологов. М., 1968.

51. Небылицын В. Д. Основные свойства нервной системы человека. М., 1966.

52. Фокин Ю. Г. Надежность при эксплуатации технических средств. М., 1970.

53. Надежность комплексных систем "человек - техника". Материалы ко 2-му Всесоюзному симпозиуму по надежности комплексных систем "человек - техника". Л., 1969. Ч. 2.

54. Надежность комплексных систем "человек - техника". Материалы ко 2-му Всесоюзному симпозиуму по надежности комплексных систем "человек - техника". Л., 1970. Ч. 3.

55. Вентцель Е. С. Теория вероятностей. М., 1969.

56. Проблема надежности в военно-инженерной психологии//Военная инженерная психология. М., 1970.

57. Ломов Б. Ф., Прохоров А.И. К вопросу о контроле за состоянием человека- оператора//Вопросы бионики. М., 1967.

58. Никифоров Г. С. Самоконтроль как метод повышения надежности деятельности оператора//Надежность комплексных систем "человек - техника". Л., 1969. Ч. I.

59. Медведев В. И. Функциональные состояния оператора//Эргономика. М., 1970. Вып. 1.

60. Марищук В. Л., Бондарев Э. В., Егоров В. А. Вопросы психологической подготовки летного состава//Материалы конференции по психологической подготовке в войсках. Л., 1971.

61. Платонов К. К. Вопросы психологии труда. М., 1970.

62. Демидов В. И. Методологическое значение категории "состояния"//Категории диалектики и методология современной науки. Воронеж, 1970.

63. Зациорский З. М., Запорожанов В. А., Тер-Ованесян И. А. Вопросы теории и практики педагогического контроля в современном спорте//Теория и практика физической культуры. 1971. № 4.

64. Левитов Н. Д. О психических состояниях человека. М., 1964.

65. Марищук В. Л., Платонов К. К., Плетницкий Е. А. Напряженность в полете. М., 1969.

66. Селье Г. Очерки об адаптационном синдроме. М., 1960.

67. Гиляровский В. А. Старые и новые пробелмы психиатрии. М., 1946.

68. Киколов А. И. Умственно-эмоциональное напряжение за пультом управления. М., 1967.

69. Марищук В. Л. К вопросу об экстремальных факторах и "стрессе"//Материалы научной конференции, посвященной 50-летию Вооруженных Сил СССР и факультета ГДОИФК им. П.Ф. Лесгафта. Л., 1968.

70. К вопросу об устойчивости некоторых психических и психомоторных функций в экстремальных условиях//Надежность комплексных систем "человек - техника". Л., 1969. Ч. 1. С. 30-32.

71. Леман Г. Практическая физиология труда. М., 1967.

72. Вайнштейн Х. И. Утомление. Челябинск, 1967.

73. Виноградов М. И. Физиология трудовых процессов. М., 1966.

74. Розенблат В. В. Проблемы утомления. М., 1961.

75. Комендантов Г. Л. Утомление. М., 1968.

76. Овчинникова О. В. Эмоциональное состояние и работоспособность//Эргономика. М., 1970. Вып. 1.

77. Рубинштейн С. Я. Экспериментальные методики патопсихологии и опыт применения их в клинике. М., 1970.

78. Физиологические методы в клинической практике. Л., 1959.

79. Володарская М. И. О содержании понятия "стресс"//Учен. зап. Обл. пед. ин-та им. Н.К. Крупской. Т. 276. Вып. 17. Ч. 1. М., 1970.

80. Космолинский Ф. И Структурно-системный подход к изучению эмоций человека в экстремальных условиях//Авиационная и космическая медицина, Труды III Всесоюзной конференции по авиационной и космической медицине. М., 1969. Т. 1. С. 315-319.

81. Лазарус Р. Теория стресса и психофизиологические исследования//Эмоциональный стресс. Л., 1970. 178-208.

82. Solomon D. (ed.). Sensory deprivation. Cambridge, 1961.

83. Сергеев А. А. Физиологические механизмы действия ускорений. Л., 1967.

84. Adoleson J. Human performance and behaviour in hyperbaric environments. Stockholm, 1967.

85. Egbert R. L. Fighter I: An analysis of combat fighters and nonfighters//Hum. Res. Center, Ohaio, 1957. No 44.

86. Хилова Г. Н. Устойчивость кратковременной и оперативной памяти в некоторых экстремальных условиях//Вопросы психологии. 1970. № 5.

87. Berkun М. М., Bialek И. М. Experimental studies of psychological stress in man//Psychological monographs. 1962. Vol. 76. No 15.

88. Keys A. The biology of human starvation. Minnesota, 1950.

89. Simons D. Q., Flinn D. E., Hartman B. Psychophysiology of high altityde experience//Unusual environments and human behaviour. N.-Y., 1963.

90. Егоров B. A., Зазулина П. Л. О психофизиологических возможностях операторов старших возрастов//Материалы IV Всесоюзного съезда Общества психологов. Тбилиси, 1971.

91. Lee D.H.K. Human adaptation to arid environments//Desert biology. N.-Y., 1968. Vol. 1.

92. Налимов B. B., Чернова H. A. Статистические методы планирования экстремальных экспериментов. М., 1965.

93. Davis D. R. Pilot error. Air Ministry Publication, AP, 3139 A.L., HMSO, 1948.

94. Исследование личности в клинике и в экстремальных условиях//Труды ЛНИПИ им. Бехтерева, 1969. Т. 50.

95. Мильман В. Э. О некоторых методах изучения индивидуально-психологических различий, влияющих на поведение в стрессовой ситуации//Вопросы психологии. 1968. № 2.

96. Mefferd R. B. Stress responses as criteria for personal selection. Base-line study//Aerospace medicine. 1971. Vol. 42. No 1.

97. Zuckerman M. Development of a sensation seeking seals//J. Consult. Psychol. 1964. Vol. 28.

98. Doll R. E., Gunderson E. E. Group size, occupational status and psychological symp-tomatology in an extreme environments//J. Clin. Psychol. 1971. Vol. 27. No 2.

99. Radloff R., Helmreick R. Groups under stress. Psychological research in SEALAB II. N.-Y., 1968.

100. Wilson O. Human adaptation to life in Antarctica//Biogeography and ecology in Antarctica. The Hague, 1965.

101. Hebb D. O. Drives and CNS//Psychol. Revs. 1955. Vol. 62. No 4.

102. Helson H. Adaptation level theory//Psychology: A study of a science. N.-Y., 1959.Vol. 1.

103. Fitts P. M., Posner M.I. Human performance. Belmont, California, 1968.

104. Томашевский Т. Человек в системе труда//Эргономика. М., 1971.

105. Карцев И. Д., Халдеева Л. Ф., Павлович К. Э. Физиологические критерии профессиональной пригодности подростков к различным профессиям. М., 1968.

106. Саймон Б. Английская школа и индивидуальные тесты. М., 1958.

107. Марищук В. Л. О преодолении излишнего эмоционального напряжения средствами специальной физической тренировки//Труды КВФФК и С при ГДОИФК им. П. Ф. Лесгафта, 1961. Вып. XXIX.

108. Климов Е. А. Индивидуальный стиль деятельности. Казань, 1969.

109. Джамгаров Т. Т., Марищук В. Л. Отбор курсантов в летные училища методом комплексного изучения двигательных и психологических качеств//Вопросы научного обоснования физической подготовки в ВС СССР. Л., 1964.

110. Гуревич К. М. Профессиональная пригодность и основные свойства нервной системы. М., 1970.

111. Анализ деятельности человека-оператора//Инженерная психология. М., 1964. С. 120-137.

112. Платонов К. К. Психология летного труда//Психологическая наука в СССР. М., 1960. Т. 2.

113. Психологические методы исследования в клинике. Л., 1967.

114. Савищев В. И., Марищук В. Л., Хилова Г.Н. Исследование некоторых характерологических особенностей методов опросника "ЧХТ"//Социально-психипогические и лингвистические характеристики форм общения и развития контактов между людьми. Л., 1970.

115. Юнсон М. Толерантность к психологическому стрессу и экспериментальное измерение защитных механизмов//Эмоциональный стресс/Ред. Л. Леви. Л., 1970.

116. Наенко Н. И., Овчинникова О. В. Способы оценки показателей состояния напряженности в работе человека-оператора//Проблемы инженерной психологии. М., 1967.

117. Бодров В. А., Марищук В. Л. Психофизиологический отбор и подготовка специлистов операторского профиля//Вторая Всесоюзная конференция по инженерной психологии. Расширенные тезисы. Л., 1968.

118. Военная инженерная психология. М., 1970.

119. Джамгаров Т. Т. К проблеме отбора и тренировки лиц для обучения летному делу//Авиационная и космическая медицина. М., 1963.

120. Психологический отбор летчиков. Киев. 1966.

121. Современная буржуазная военная психология. М., 1964.

122. Mede W. Experimental Massenpsychologic. Leipzig, 1920.

123. Allport F. Social psychology. N.-Y., 1924.

124. Мюнстерберг Г. Основы психотехники. М., 1925. Ч. 2. Вып. 3.

125. Бехтерев В. М., Ланге М. В. Влияние коллектива на личность//Педология и воспитание. М., 1928.

126. Смирнов В. Е. Психология юношеского возраста. М.-Л., 1929.

127. Беляев Б. В. Проблема коллектива и его экспериментально-психологического изучения//Психология. М., 1930. Т. 111. Вып. 3.

128. Инженерная психология. М., 1964.

129. Новиков М. А. Принципы и методы группового отбора//Материалы III Всесоюзного съезда Общества психологов. М., 1968. Т. III. Вып. 1.

130. Горбов Ф. Д. Индивидуальное в групповом и групповое в индивидуальном в экспериментальном и клиническом аспектах//Тезисы сообщений XVIII Международного психологического конгресса. М., 1966. Т. III.

131. Назаров А. Н. Опыт исследования координации группового управления. М., 1970.

132. Обозов Н. Н., Овчинников B.C. Установка для исследования сенсомоторной совместимости//Научно-теоретическая конференция "Электроника и спорт". Л., 1968.

133. Обозов Н. Н. К вопросу оптимальной совместимости психомоторных функций в групповой деятельности//Человек и общество. Л., 1969. Вып. V.

134. Vorwerg М. SoziaJ-psychologisches training. Jena, 1971.

135. Asch S. E. Effects of group pressure upon the modification and distortion of judg-ments//Group dynamics research and theory. N.-Y., 1956.

136. Bovard E. W. Group structure and perception//J. Abn. Soc. Psychol. 1951. Vol. 46.

137. Sherif M. A study of some social factors in perception//Arch. Spychol. 1935. No 2.

138. Sodni P. E. Sozialpsychologie//Lerbuch der experimentellen Psychologic. Bern - Stutgard, 1963.

139. Антипина Г. С. Изучение малых групп в социологии и социальной психологии. Учебное пособие по отделению социологии и социальной психологии. Л., 1967.

140. Обозов Н. Н. Сравнительный анализ характеристик психомоторики по данным индивидуального и группового экспериментов//Учен. зап. Ленингр. ун-та, 1970. № 352. Вып. 2.

141. Обозов Н. Н. Эффективность групповой деятельности в связи с некоторыми социально-психологическими характеристиками членов малой группы//Человек и общество. Л., 1971. Вып. IX. С. 179-183.

142. Голубева Н. В., Иванюк М. И. Различия в коммуникативном поведении при решении групповых задач//Человек и общество. Л., 1966. Вып. I.

143. Волков И. П. Социометрические методы в социально-психологических исследованиях. Учеб. пособие. Л., 1970.

144. Ильина А. И. Особенности проявлений общительности в связи с подвижностью нервных процессов//Учен. зап. Пермского пед. ин-та, 1958. Вып. 23.

145. Ильина А. И. О сопоставимости динамических качеств общительности с временными характеристиками темперамента//Вопросы психологаи. 1967. № 4.

146. Карева М. А. Временные зоны пониженной помехоустойчивости в словесноассоциативных реакциях//Материалы III Всесоюзного съезда Общества психологов. М., 1968. Вып. 1. Т. III.

147. Лущихина И. М. К разработке речевых коммуникационных методик при разных условиях совместной работы//Социально-психологические и лингвистические характеристики форм общения и развития контактов между людьми. Л., 1970.

148. Обозов Н. Н. К вопросу о возможности прогнозирования результатов совместной деятельности по данным индивидуальных характеристик психомоторики//Теоретическая и прикладная психология в Ленинградском университете. Л., 1969. С. 93-95.

149. Обозов Н. Н. О проявлении некоторых индивидуальных и личностных особенностей взрослых людей в условиях индивидуальной и групповой работы//Возрастная психология взрослых. Л., 1971. Вып. 4.

150. Леонов А. А., Лебедев В. И. Психологические особенности деятельности космонавтов. М., 1971.

151. Леонтьев А. Н. Обучение как проблема психологии//Вопросы психологии. 1957. №1.

152. Леонтьев А. Н., Гальперин П. Я. Теория усвоения знаний и программированное обучение//Советская педагогика. 1964. № 10.

153. Ланда Л. Н. Алгоритмизация в обучении. М., 1966.

154. Гальперин П. Я. К учению об интериоризации//Вопросы психологии. 1966. №6.

155. Гальперин П. Я. Управление процессом учения//Новые исследования в педагогических науках. М., 1965. Вып. 4.

156. Столаров Л. М. Обучение с помощью машин. М., 1965.

157. Ричмонд У. К. Учителя и машины. М., 1968.

158. Аткинсон Р., Бауэр Г., Кортерс Э. Введение в математическую теорию обучения. М., 1969.

159. Венгер Л. А. Восприятие и обучение. М., 1969.

160. Талызина Н. Ф. Теоретические проблемы программированного обучения. М., 1969.

161. Платонов К. К., Шварц М. М. Очерки психологии для летчиков. М., 1948.

162. Дымерский В. Я. О применении воображаемых действий в процессе восстановления и сохранения навыков//Вопросы психологии. 1955. № 6.

163. Чебышева В. В. Совмещение действий при обучении сложному двигательному навыку//Известия АПН РСФСР. 1958. Вып. 91.

164. Платонов К. К. Психологические вопросы теории тренажеров//Вопросы психологии. 1961. № 4.

165. Эдельман Л. М. Опыт проведения исследовательских противоаварийных тренировок с персоналом, обслуживающим энергоустановки, станции и подстанции энергосистем//Вопросы профессиональной пригодности оперативного персонала энергосистем. М., 1966.

166. Бичаев Б. П., Рожанская И. Д. Формирование поведения оператора в системе "человек-машина"//Проблемы инженерной психологии. М., 1968. Вып. 3. Ч. 2.

167. Ралль В. Ю., Макарьев О. Л., Поляков B.C. Тренажеры и имитаторы ВМФ М., 1969.

168. Уолфл Д. Тренировка//Экспериментальная психология/Ред. С.С. Стивенс. М.,1963. Т. II. С. 917-940.

169. Рубинштейн С. Л. Основы общей психологии. М., 1946.

170. Гальперин П. Я. Развитие исследований по формированию умственных действий//Психологическая наука в СССР. М., 1959. Т. 1.

171. Самарин Ю. А. Очерки психологии ума. М., 1962.

172. Середа Г. К. Проблема памяти и обучения//Вопросы психологии. 1967. № 1.

173. Кожин A. М., Цукерман Б. Г., Пахомов А. Ф. О формировании навыка читаемости шкал контрольно-измерительных приборов//Доклады АПН РСФСР. 1961. N- 3.

174. Ананьев Б. Г. Структура развития психофизиологических функций взрослого человека//Возрастная психология взрослых. Л., 1971. Вып. 1.

175. Степанова Е. И. Возрастная изменчивость мыслительных функций в периоды зрелости//Возрастная психология взрослых. Л., 1971. Вып. 1.

176. Петров Я. И., Степанова Е. И. О некоторых соотношениях развития памяти и мышления в периоды зрелости//Возрастная психология взрослых. Л., 1971. Вып. 1.

177. Рожанская И. Д. К проблеме формирования деятельности операторов в системах управления//Материалы III Всесоюзного съезда Общества психологов. М., 1968. Т. III. Вып. 1.

178. Knowles W. B. Operator-loading tasks//Human Factor. 1963. Vol. IV-V. No 2.

179. Ительсон Л. E. Математические и кибернетические методы в педагогике. М., 1964.

180. Платонов К. К., Голубев Г. Г. Роль тренажеров в формировании производственного мастерства//V Всесоюзная конференция по применению технических средств и программированному обучению. Симпозиум 11. М., 1969.

Методология исследований по инженерной психологии и психологии труда. Л., 1974. Ч. 1. С. 18-80.