Процессы переработки информации оператором

Важнейшей составляющей деятельности оператора по управлению является прием осведомительной информации об объекте управления. Основные психические процессы, происходящие при приеме инфор­мации, — ощущение, восприятие, представление и мышление. Анализ этих процессов необходим для решения задачи оптимального построения информационной модели реальной обстановки.

Прием информации оператором необходимо рассматривать как процесс формирования перцептивного (чувственного) образа, представ­ляющего собой субъективное отражение в сознании человека свойств действующего на него объекта. Формирование перцептивного образа состоит из фазовых процессов: обнаружение, различение и опознание.

Обнаружение — стадия восприятия, на которой наблюдатель выделяет объект из фона, но еще не может судить о его формах и признаках.

Различение — стадия восприятия, на которой наблюдатель способен раздельно воспринимать два объекта, расположенных рядом (либо два состояния одного объекта), выделять их детали.

Опознание — стадия восприятия, на которой наблюдатель выделяет су­щественные признаки объекта и относит его к определенному классу.

Физиологической основой формирования перцептивного образа является работа анализаторов. Анализаторы — это нервные «приборы», посредством которых человек анализирует раздражения. Любой анали­затор состоит из трех основных частей: рецептора, проводящих нервных путей и центра в коре больших полушарий головного мозга.

В зависимости от модальности (вида) поступающего сигнала разли­чают следующие основные виды анализаторов: зрительный, слуховой и тактильный (осязательный). Участие других видов анализаторов (вкусо­вого, обонятельного, кинестетического, вестибулярного, температурного) в деятельности оператора невелико.

Основные характеристики анализаторов определяются порого­выми значениями их чувствительности к сигналам. Различают три вида порогов: абсолютный (верхний и нижний), дифференциальный и оперативный.

Абсолютный порог чувствительности — это минимальная величина раздражителя, вызывающая едва заметное ощущение (или минимально допустимая величина). Сигналы, величина которых меньше нижнего порога, человеком не воспринимаются, а сигналы, величина которых превышает верхний порог, вызывают у человека болевое ощущение. Интервал между нижним и верхним порогами называется диапазоном чувствительности анализатора.

Дифференциальный порог — это минимальное различие между раз­дражителями либо между двумя состояниями одного раздражителя, вы­зывающее едва заметное различие ощущений. Дифференциальный порог характеризуется константой для различных видов анализатора:

к-— = const, (2.1)

где /— исходная величина сигнала,

dJ — величина дифференциального порога.

Значение к составляет 0,01 для зрительного, 0,10 — для слухового, 0,30 — для тактильного анализатора.

Дифференциальный порог характеризует предельные возможности анализатора, поэтому данная характеристика редко используется в эр­гономике.

В СЧМ необходимо использовать оптимальную различимость сигна­лов. Такой величиной является оперативный порог различения — наимень­шая величина различия между сигналами, при которой точность и ско­рость различения достигают максимума. Оперативный порог в 10—15раз больше дифференциального.

Характеристики анализаторов человека позволяют сформулировать общие требования к сигналам, поступающим к оператору СЧМ:

• интенсивность сигналов должна соответствовать средним значениям диапазона чувствительности анализаторов;

• для слежения за изменением сигналов необходимо обеспечить их различие по интенсивности, длительности, пространственному положе­нию, а также различие между сигналами больше оперативного порога;

• перепады между сигналами не должны значительно превышать ве­личину оперативного порога, так как при больших перепадах возникает утомление;

• наиболее важные и ответственные сигналы следует располагать в тех зонах сенсорного поля, которые соответствуют участкам рецепторной по­верхности с наибольшей чувствительностью, т.е. в зонах, где различение сигналов осуществляется с наибольшей скоростью и точностью;

• при конструировании индикаторных устройств необходимо правиль­но выбрать вид сигнала, а следовательно, и модальность анализатора.

Характеристики зрения

Раздражителем зрительного анализатора является световая энергия, а рецептором — глаз. Зрение позволяет воспринимать форму, цвет, яркость и движение предметов. Оператор около 90 % всей информации получает через зрительный анализатор. Возможность зрительного вос­приятия определяется энергетическими, пространственными, времен­ными и информационными характеристиками сигналов, поступающих к оператору.

Энергетическая характеристика зрительного анализатора определя­ется мощностью (интенсивностью) световых сигналов, воспринимаемых глазом.

Яркость зависит от плотности светового потока, излучаемого (£_изл) или отражаемого в направлении к глазу (£_отр)-

*=*„зл + Лотр- (2-2)

Значение В_ИЗЯ определяется мощностью источника света и его све-кютдачей:

*изл=^-> (2-3)

о cos a

i до У— сила света, т.с световой поток, излучаемый на единицу телесного угла; S — площадь светящейся поверхности; а — угол, под которым рассматривается поверхность.

Значение В зависит от уровня освещенности данной поверхности и ее коэффициента отражения:

В_отр=—, (2.4)

где Е— освещенность поверхности;

г— коэффициент отражения поверхности.

Значение коэффициента г изменяется в зависимости от цвета по­верхности: например, для белого г = 0,90, желтого г = 0,65, зеленого г— 0,52, серого г~ 0,55, синего (темного) г = 0,13, коричневого г= 0,10, черного г= 0,07. Коэффициент отражения показывает, какая часть па­дающего на поверхность светового потока отражается ею.

Абсолютный диапазон чувствительности зрительного анализатора со­ставляет от 10~⁶ до 10⁶ кд/м², оптимальный — от 10—20 до 200—300 кд/м².

Особо высокой чувствительностью к изменению яркости изображения обладают окраинные области сетчатки. Например, оператор не различает изменения яркости свечения элементов на экране дисплея, который находится прямо перед ним, но замечает их, когда экран наблюдается боковым зрением.

Видимость предмета по отношению к фону характеризуется контраст­ностью. Рассматривают два вида контраста: прямой (предмет темнее фона) и обратный (предмет ярче фона). Значение параметра контраста рассчитывают по следующим формулам:

к„_Р-^; (2.5)

*о«=^, сад

где ВфИ В_и — соответственно яркость фона и предмета.

Оптимальное значение данного параметра для различных рабочих мест находится в диапазоне К~ 0,60—0,95. Работа при прямом контрасте более благоприятна, чем при обратном.

Видимость предмета при проектировании рабочего места устанавли­вается на основании оценки порогового контраста:

К =^dBnop (2.7)

где dB — пороговая разность яркости, т.е. минимальная разность яркости предмета и фона, обнаруживаемая глазом.

Оперативный порог должен быть в 10 раз больше дифференциального (10ЛТ_пор). Значение Л" зависит от яркости и размеров предмета: с их увеличением значение л_пор уменьшается.

При работе оператора с изображениями, имеющими прямой и об­ратный контраст, имеет значение внешняя освещенность. Увеличение освещенности при прямом контрасте приводит к улучшению условий видимости (значение Ад увеличивается, так как яркость фона возрастает больше, чем яркость предмета, коэффициент отражения фона больше коэффициента отражения предмета). При обратном контрасте видимость ухудшается (так как яркость предмета не изменяется, предмет светится, а яркость фона увеличивается).

С понятием освещенности связано понятие ослепленности, которое за­висит от интенсивности освещения наблюдаемых поверхностей. Поэтому необходимо обеспечивать оператору равномерное распределение яркости в поле зрения.

Глаз человека воспринимает электромагнитные волны в диапазоне / = 380—760 нм. Чувствительность глаза к волнам неодинакова, она максимальна в диапазоне / = 500—600 нм, соответствующем середине спектра видимого света желто-зеленого цвета. Это свойство зрительного анализатора определяется через параметр относительной видимости

*a=f. (2.8)

1де Si и S — ощущение, вызываемое источниками длиной соответственно / = 500-600 нм и / = 550 нм.

Например, для обеспечения одинакового зрительного ощущения мощность красного излучения должна быть в 9,3 раза больше мощности желто-зеленого.

Информационная характеристика зрительного анализатора определя­ется пропускной способностью. Наибольшую пропускную способность (R = 5,6-10⁶ бит/с) имеет сетчатка (фоторецепторы) глаза. Кора голов­ного мозга обладает возможностью перерабатывать зрительную инфор­мацию со скоростью R = 20—70 бит/с, а с учетом ответных действий человека пропускная способность коры головного мозга уменьшается до R = 2—4 бит/с.

Пространственные характеристики зрительного анализатора опреде­ляются размерами предметов и их местоположением в пространстве, воспринимаемыми глазом. Основные характеристики — острота и поле

фСНИЯ.

Острота зрения — способность глаза различать мелкие детали пред­метов. Единица остроты зрения — угловая минута ('). Минимально допустимые угловые размеры элементов изображения, предъявляемого оператору должны быть не менее 15', что соответствует значению опе­ративного порога.

Острота зрения изменяется при изменении угла, под которым рас­сматривается предмет: например, острота зрения под углом 10° в 10 раз, а под углом в 30° — в 23 раза меньше, чем при расположении предмета прямо перед человеком. Это условие определяет расчет линейных раз­меров предметов (Н), наблюдаемых оператором (рис. 2.4):

# = 2£tg(cc/2), (2.9)

где а — угловой размер предмета;

L — расстояние от глаза до предмета.

Поле зрения — область пространства, ограничивающая поступление светового сигнала к рецепторам. Поле зрения одного глаза в предпо­ложении, что голова зафиксирована, охватывает 180° по горизонтали и 150° по вертикали.

В реальных условиях при выборе соответствующих характеристик индикаторной панели и размещении приборов на ней принято, что все поле зрения можно разделить на три зоны. Первая — оперативное поле, в котором производится одномоментная обработка информации, огра­ничено размерами 3x3°. Вторая зона — поле постоянного контроля — ограничена по горизонтали значением ±31°, по вертикали +23, -32°. В этой зоне размещаются наиболее важные и часто использующиеся индикаторы. Третья зона поле периодического контроля — определяется предельными возможностями зрительной системы человека. Размеры поля периодического контроля определяют общие размеры индикатор­ных панелей.

Временные характеристики зрительного анализатора определяются временем, необходимым для возникновения зрительного ощущения при

тех или иных условиях работы опе­ратора. К основным характеристи­кам относятся: латентный период h зрителы юй реакции и длительность информационного поиска.

Латентный период — проме­
жуток времени от момента подачи
сигнала до момента возникно-
Рис. 2.4. Углы зрения вения ощущений. Он зависит от

шмеисшшого сигнала, его значимости, сложности работы оператора. И» пишем латентный период для большинства людей равен 0,160—0,240 с, ин лоижсн быть не больше 0,5 с (для работников, связанных с движением ч».| на юртиых средств).

Для операторов СЧМ на транспорте характерно проведение инфор­мационного поиска — нахождения на устройстве отображения объекта - ицпнпыми признаками (занятие стрелок, путей, графического ото-• мм 'Кения поезда или судна на графике и т.п.).

Значения длительности фиксации для задач информацииониого по-и« к.| п задач разной степени сложности приведены в табл. 2 1 и 2.2.

Таблица 2.1

Значение средней длительности фиксации взгляда в различных задачах информационного поиска

Таблица 2.2

Значения средней длительности фиксации взгляда в зависимости от сложности задач

Для обеспечения эффективной работы зрительного анализатора не­обходимо:

• элементы информационного поля располагать так, чтобы в объем фиксации, ограниченной зоной 20°, попадало не более 4—8 объектов;

• по возможности уменьшать объем поля, не допуская нахождения в нем ненужных элементов;

• искомые элементы выделять таким образом, чтобы обеспечить наи­меньшее время фиксации (кодирование цветом, светом и т.п.).

Характеристики слуха

Часть информации поступает к операторам СЧМ в виде звуковых сигналов. Отражающие эти сигналы ощущения вызываются действием звуковой энергии на слуховой анализатор. Он состоит из уха, слухового нерва, нервных связей и центров мозга. С помощью звука информация к оператору на слуховой анализатор поступает в двух формах: сигнала и речевого сообщения.

Распознавание звукового сигнала слуховым анализатором оператора происходит через набор следующих параметров: частота колебаний, интенсивность и громкость звука, временной порог чувствительности акустического анализатора.

Частота колебаний звуковой волны при передаче сообщения измеря­ется в герцах (Гц). Человек воспринимает слышимый звук, имеющий колебания с частотой от 16 до 20 000 Гц. Наиболее чувствителен слуховой анализатор к колебаниям в области средних частот — 1000—4000 Гц.

Интенсивность звука устанавливается через уровень звукового дав­ления и измеряется в децибелах (дБ). По этому параметру верхний и нижний пороги (абсолютные пороги) слухового анализатора имеют со­ответственно значения 0 и 130 дБ.

Громкость звука характеризует его интенсивность для тона частотой 100 Гц и измеряется в фонах.

Временной порог чувствительности акустического анализатора — это длительность звукового раздражителя, необходимая для возникновения ощущения. При интенсивности звука 30 дБ и больше и частоте от 100 Гц слуховое ощущение возникает при длительности звукового раздражителя 0,01 с, а при 10 дБ и 1000 Гц — при длительности 0,05 с. Минимальное время, необходимое для ощущения высоты тона, равно 0,05 с.

Важной характеристикой слухового анализатора оператора является его способность распознавать комбинации звукового кода. Если при кодировании использовать только один параметр звукового сигнала, то

оператор способен различать не более 4—5 кодовых комбинаций. На­пример, при кодировании сигнала его звуковой частотой количество I >;пличных градаций равно 4, а при кодировании интенсивностью коли­чество градаций — 5. При кодировании звукового сигнала одновременно частотой и интенсивностью количество градаций различных кодовых комбинаций увеличивается до 8. Используя для кодирования большее i< опичество признаков звукового сигнала, можно получить большее коли­чество кодовых комбинаций, что позволяет с высокой эффективностью m пользовать слуховой анализатор оператора.

Одной из форм звукового информационного сообщения является речевая форма. Для оператора важно различать речь. Восприятие речи зависит:

• от длительности произнесения отдельных звуков и их комбинаций; » редняя длительность произнесения гласного звука составляет 0,35 с, < oi ласного — 0,02—0,03 с;

• от темпа произнесения слов; оптимальный темп составляет 120 слов, .t максимальный — 160 слов в минуту;

• от интенсивности; интенсивность речевых звуков должна быть на <• л 1> иыше интенсивности шумов, тогда они будут понятны.

Помимо акустических характеристик, восприятие речи зависит от « ми еловой нагрузки:

• частоты встречаемости слова в речи;

• сложности слов и словосочетаний (например, односложные слова 111 u вил ьно понимаются в 3 раза хуже, чем шестисложные, так как имеют меньшее число опознавательных знаков);

• длины фразы; хорошо воспринимается фраза до 11 слов, оптималь­ном длина фразы 7+2 слов.

Характеристики памяти

Различают два вида памяти:

• кратковременную (информация удерживается на время, необходи­мое л пи непосредственной деятельности);

• долговременную (информация хранится и накапливается «впрок» ми л последующей жизнедеятельности).

Кратковременная память имеет две формы: непосредственную (ч|мнится одномоментная информация) и оперативную (связанную со • urn оЫюстыо человека сохранять текущую информацию, необходимую ■ни! и ы пол нения действия).

Л ми юлыюсть хранения информации в оперативной памяти опреде­ли ю1 иременем выполнения данного действия.

Оперативная память характеризуется объемом запоминаемой инфор­мации. Этот объем оценивается количеством одновременно запоминае­мых символов и почти не зависит от их смысла (7±2). Максимальный объем запоминания: 9 двоичных символов; 8 десятичных; 7 букв алфавита; 5 односложных слов.

Хранение информации в долговременной памяти характеризуется двумя процессами: запоминанием и забыванием.

Объем долговременной памяти зависит от количества воспринимае­мой информации и отношения человека к ней. Информация, которую оператор считает важной и ценной не только для текущей деятельности, но и для будущей, запоминается намного прочнее, чем информация, к которой оператор нейтрален.

Объем усвоенной информация наиболее значительно уменьшается за первые 9 часов: от 100 до 35 %.

На процесс забывания влияют отношение к информации (мотивация) и наложение информации (интерференция).

Возможны три вида забывания:

• потеря информации из-за неиспользования;

• потеря информации в результате замены;

• забывание, обусловленное мотивацией.

Способ запоминания — связь новой информации со старой.

Установлено, что полнота и точность воспроизведения запоминаемой информации у многих людей в процессе беседы с другими намного выше, чем в индивидуальном воспроизведении.

Прочность запоминания можно значительно повысить, перейдя на предельный уровень мотивации («это важно и нужно запомнить») или максимально сосредоточившись на том, что необходимо запомнить. Примером может служить старинное мнемоническое правило для запо­минания числа тс:

[Кто и шутя и скоро пожелаетъ пи узнать, число уж знаетъ] — 3,1415926526.

Оперативное мышление

В деятельности оператора ведущее место занимает решение опера­тивных задач.

Мышление — активный процесс отражения объективного мира в че­ловеческом мозгу в форме суждений, понятий, умозаключений.

Эффективность операторской деятельности зависит от оперативного мышления. Оперативное мышление — процесс решения задач, в том числе

и/мм управления, в результате которого формируется план действий, »»(к'сиспивающий выполнение задачи (алгоритм).

Мыслительные процедуры в процессе оперативного мышления за-|ц ршаются принятием решений различного типа:

• дедуктивных (от причины — к следствию);

• абдуктивных (действие по правилам, хранящимся в памяти опера­нда);

• индуктивных (подбор правила для выполнения действия);

• интуитивных.

В процессе оперативного мышления — на основе оперативной инфор­мации о состоянии на управляемом объекте и профессионально важных • ведений из памяти оператора с учетом всего многообразия влияющих факторов — принимается решение и составляется последовательность пеиствий, необходимых для реализации решения.

В оперативном мышлении участвуют следующие психологические < оставляющие:

• оперативный образ управляемого объекта;

• образ-цель;

• восприятие, переработка, осознание информации;

• принятие решения;

• определение последовательности действий (алгоритма) по реали-иции решения;

• реализация решения;

• контроль за изменениями на управляемом объекте, которые прои-юшли в результате реализации решения.

Поиск по сайту: