Концепции деятельности человека в системах "человек – машина"

Как бы ни менялась позиция (подход) рассмотрения соотношения компонентов системы "человек – машина", инженерная психология призвана была обеспечить проектирование систем сведениями о характеристиках, факторах, закономерностях деятельности человека. Эффективность функционирования каждого из компонентов системы еще не обеспечивает эффективность работы системы – только в случае их согласованности целевая функция системы может быть в полной мере реализована. Для нахождения лучшего варианта согласования действий человека и функционирования технических элементов последние должны быть описаны на языке параметров и характеристик (деятельности и функционирования). Практика проектирования требовала разработки концептуальных представлений о деятельности, обеспечивающих ее описание на языке параметров и характеристик. Общепсихологические представления о деятельности и ее закономерностях, а также накопленный в науке арсенал сведений о характеристиках отдельных психических процессов не могли в полной мере обеспечить запросы практики. Становление и развитие инженерной психологии было связано в первую очередь с формированием теоретических (концептуальных) представлений о структуре деятельности человека-оператора, полнота и адекватность которых определяла успешность решения практических задач проектирования автоматизированных систем управления и обеспечение их работы.

Можно выделить два класса концепций, получивших распространение в инженерно-психологических исследованиях, обслуживающих практику проектирования. Первый класс – факторно-процессные концепции, описывающие деятельность как процесс, что позволяет оперировать параметрами и характеристиками отдельных операций, действий (оценивать их) аналогично тому, как осуществляется оценка работы технических элементов, решать задачи согласования характеристик или распределения функций при проектировании. К факторно-процессным концепциям относятся этапная концепция (Ломов, Зинченко), алгоритмическая концепция [13], микроструктурный анализ как реализация информационного подхода [7]. Исследование структуры деятельности в рамках представления об этапах деятельности оператора (прием и переработка информации – принятие решения – исполнение) позволило описать последовательность операций, их характеристики для широкого класса задач, а также вариативность параметров при влиянии внешних и внутренних факторов. Результаты многочисленных экспериментальных исследований этого направления представлены в психологической литературе, справочной литературе как требования и рекомендации для проектирования технических элементов систем управления, закреплены в стандартах.

Центральная идея алгоритмической концепции базируется на представлениях: 1) о деятельности как последовательности действий и операций; 2) об ограниченном наборе задач (фиксированных функций, соответствующих действий и операций), включенных в деятельность оператора; 3) об инвариантности структуры деятельности, определяемой особенностями объекта и технологией его управления. Эффективность работы системы определяется тем, насколько последовательность действий и операций соответствует технологии управления, а из множества возможных (логически и функционально обоснованных) вариантов лишь один может быть признан наилучшим по различным показателям. Задача инженерной психологии в этом контексте состоит в разработке алгоритмов деятельности – жестко фиксированной последовательности операций, следование которым призвано исключить ошибки и сократить время решения оперативных задач, т.е. обеспечить эффективность деятельности и функционирования систем.

Анализ деятельности в рамках алгоритмического подхода состоит в выделении типовых единиц – психологических действий и элементарных психофизиологических операций, в выявлении состава и взаимосвязей этих единиц в структуре алгоритмов решения конкретных задач. В рамках алгоритмического подхода описание деятельности человека в системах представляет собой комбинацию типовых действий и операций в целостной структуре, а решение задач оптимизации деятельности или повышения ее эффективности сводится к поиску, обоснованию или разработке наилучшего (но критериям эффективности или оптимальности) варианта структуры действий и операций для достижения заданного результата деятельности.

Преимуществом данного подхода является описание процесса деятельности в единицах, имеющих психологическое ОГЛАВЛЕНИЕ, но схожих по характеристикам с единицами описания технологических процессов. Другими словами, деятельность человека описывается в терминах технологического процесса, что и позволяет решать системотехнические задачи оптимизации взаимодействия, распределения функций, согласования характеристик и т.п.

Признание "информационного взаимодействия с объектом" в качестве специфической характеристики деятельности оператора привело к формированию представлений о деятельности как информационном процессе. Использование информационного подхода позволило описать процесс деятельности человека в системе как последовательность преобразований поступающей информации, выявить их характеристики, условия и факторы, детерминирующие эффективность деятельности как информационного процесса. В инженерной психологии применение информационного подхода к анализу деятельности получило название "микроструктурный анализ". Результатами исследований процесса обработки информации явились модели, широко представленные в когнитивной психологии [9; 19] и используемые для проектирования информационных компонентов систем.

Достоинством факторно-процессных концепций является возможность получения надежных данных о характеристиках отдельных (элементарных) составляющих деятельности. При этом имеются два ограничения в оценке возможности их использования при проектировании. Первое связано с тем, что полученные характеристики отдельных составляющих процесса деятельности оператора подвержены влиянию большого числа факторов (внешних и внутренних, биологической и социальной природы).

Очевидны трудности не только непосредственного соотнесения отдельных факторов с отдельными процессными составляющими, этапами или операциями, но и трудности, связанные с систематизацией и полнотой учета всех влияющих факторов для обеспечения устойчивости работы системы. В самом деле, взвешенный перебор всех возможных факторов, их сочетаний и комбинаций, обусловливающих эффективность и надежность деятельности оператора, вряд ли возможен. Наиболее полные "коллекции" насчитывают до 2 тыс. факторов. Делались попытки уменьшить количество факторов, подлежащих учету, путем их систематизации, использования факторного анализа, математического моделирования и концептуальной селекции. Суть всех попыток основана на представлении о взаимозависимости факторов в целостной целенаправленной субъектной деятельности, что означает, что все факторы могут быть систематизированы, подвергнуты системной "свертке". Вероятностно-временные характеристики деятельности в этом случае определяются как функции конечного небольшого числа условий, но при этом теряют точность и надежность.

Второе ограничение связано с трудностями описания некоторых составляющих деятельности как процесса. В частности, принятие решения, хотя и ощущается как процесс, однако его соотнесение с предшествующими и последующими операциями, выделение сто составляющих крайне затруднены. Необходимость решения задач проектирования систем "человек – машина" привела к разработке новых методологических подходов к анализу деятельности оператора.

Специфическую интерпретацию получило взаимодействие человека и объекта в автоматизированных системах в концепции внешних и внутренних средств деятельности (В. П. Зинченко). Исходным для этой концепции является антропоцентрический подход, предполагающий рассмотрение технических компонентов системы как средств, опосредующих взаимодействие субъекта с объектом управления, позволивший решать задачи проектирования – разработку требований к техническим компонентам системы. Принципиальным для концепции является рассмотрение всех технических средств системы как внешних, характеристики которых должны соответствовать внутренним средствам (возможностям человека), обеспечивающим деятельность, а также анализ функций технических средств.

Различают две группы средств – органы управления и информационные средства. Первая группа средств обеспечивает передачу команд управления на объект, ее функциональное назначение – снятие ограничений и усиление возможностей человека по управлению объектом. Назначение второй группы средств – "представление" сложного объекта в соответствии с целевой функцией, "замещение" реального объекта сведениями о нем и формирование предмета деятельности. Специфика деятельности оператора определяется именно тем, что его взаимодействие с объектом характеризуется как информационное, формирование предмета деятельности зависит от параметров представленной информации об объекте. Процесс деятельности (функционирования) человека в концепции внешних и внутренних средств деятельности описывается как манипулирование внешними и внутренними средствами для их согласования и достижения целей управления объектом. К внешним средствам деятельности оператора относятся: информационная модель, средства отображения информации, органы управления. К внутренним средствам деятельности относятся концептуальная модель, образно-концептуальная и исполнительная модели.

При отсутствии возможности непосредственно "наблюдать" объест, но при необходимости решения различных задач по управлению им, оператору должна быть представлена информация о характеристиках и параметрах объекта в данный момент времени. Совокупность информации о наличном (в данный момент времени) состоянии объекта управления называется информационной моделью. Она является источником сведений о свойствах реальных объектов управления, основой формирования образа реальной обстановки, анализа и оценки сложившейся ситуации, планирования управляющих воздействий, принятия решений, обеспечивающих эффективную работу системы, а также оценку результатов их реализации. Другими словами, оператор имеет дело не с объектом как таковым, а с его знаковым эквивалентом. Понятие "информационная модель" фиксирует функцию замещения: не сам объект предстает перед оператором, а лишь его модель на языке информации, т.е. в виде совокупности характеристик объекта.

Информационные модели (ИМ) характеризуются по таким параметрам, как степень обобщения, объем необходимой и достаточной информации, особенности распределения статической и динамической информации, темп обновления и время сохранения информации, степень дублирования информации на различных устройствах. Информационные модели различаются по языку описания объекта. По используемой системе знаков выделяются: а) наглядно-образные – изображения, акустические сигналы; б) абстрактно-знаковые – тексты, таблицы; в) графические – схемы, диаграммы и г) комбинированные. Типы информационных моделей различаются также по модальности "канала связи" – визуальные и акустические каналы связи, по степени детализации – интегральные и детальные.

Для каждой проектируемой системы управления инженерная психология призвана разработать требования и рекомендации к ИМ для обеспечения эффективности решения оператором задач управления. Требования к ИМ ориентированы на понимание оператором ситуации управления. Общими требованиями к информационным моделям являются следующие: 1) адекватность – соответствие модели реальной ситуации (в том числе, и в отношении временных характеристик объекта); 2) релевантность – представленность в модели только тех характеристик ситуации, которые необходимы для решения задачи; 3) оптимальный объем информации – необходимый и достаточный для решения задач.

Информация о характеристиках объекта управления – информационная модель – предъявляется оператору на технических средствах отображения информации. Средства отображения информации (СОИ) – это технические средства, обеспечивающие предъявление информации оператору, материальные носители информационной модели. К СОИ относятся различные экраны, приборы и индикаторы, стрелочно-шкальные, интегральные и другие носители визуальной информации (включая трехмерные, голографические), акустические сигнализаторы (при подключении слухового канала предъявления информации). Органы управления (ОУ) в системах представлены различными устройствами ввода и запуска команд управления: интегральные (клавиатуры) и устройства запуска единичных команд (тумблеры, переключатели, кнопки, рычаги, световое перо и др.). Инженерно-психологические требования разрабатываются для обеспечения соответствия органов управления другим внешним средствам (информационной модели и средствам отображения информации). Например, направление движения ОУ должно совпадать в восприятии оператора с направлением изменения параметра управляемого объекта, быть адекватным используемым кодам изменяемого параметра и соответствующей функции органа управления. Требования касаются также характеристик идентификации функции органа управления, удобства пользования, безопасности и ограничения несанкционированных включений.

Основным внутренним средством деятельности оператора является концептуальная модель – внутреннее субъективное представление о назначении, структуре и характеристиках системы, в которую включен оператор, а также представление о целях своей деятельности. Технологическая концептуальная модель – обобщенное (понятийное) представление о технических элементах объекта управления и их свойствах. Функциональная концептуальная модель – представление о состоянии и возможных изменениях элементов технической части системы. Концептуальная модель должна включать сведения о допустимых значениях параметров функционирования объекта и их связях, что отражено в представлении об информационной составляющей концептуальной модели [2]. Для актуальных ситуаций управления объектом концептуальная модель приобретает вид внутреннего субъективного представления о целевом состоянии объекта, представленного преимущественно в понятийной форме, и детерминирует направление действий и решение оперативных задач.

Концептуальная модель формируется в ходе обучения и профессионализации, а требования к ней и ее составляющим формулируются как требования к опыту – совокупности знаний о закономерностях функционирования объекта, навыков решения оперативных задач, умений идентификации ситуаций и выбора оптимальных способов действий.

Следует отметить, что в концептуальную модель входит представление о цели как заданном результате действий. Цель как психологическое образование имеет форму целостного обобщенного образа (или понятия). Решение актуальной задачи требует конкретизации обобщенной цели в представление о характеристиках целевого состояния объекта; в противном случае возникает рассогласование между формой представленности объекта – параметров и характеристик его наличного состояния – и обобщенным представлением о цели. Преодоление рассогласования между формами предъявления информации (информационной моделью) и концептуальной моделью обеспечивается посредством формирования у субъекта представления о целевом состоянии объекта на языке параметров и характеристик. Внутреннее субъективное представление о целевом состоянии объекта на языке параметров и характеристик объекта получило название образно-концептуальной модели.

Сопоставление целевого и наличного состояний объекта управления позволяет выявить характеристики объекта, требующие изменений в направлении целевого состояния. Рассогласования по разным характеристикам требуют различных алгоритмов действий, сформированных в ходе профессионального обучения и ставших элементами опыта оператора. Совокупность приемов и способов переведения объекта из наличного в целевое состояние представлена в концепции как исполнительная модель, обеспечивающая актуализацию алгоритма (схемы) действия, адекватного выявленному рассогласованию.

Достоинством концепции внешних и внутренних средств деятельности является возможность конкретизировать требования к внешним средствам деятельности на основе данных о закономерностях психических процессов, а также требования к содержанию профессионального обучения, обеспечивающего деятельность оператора в различных ситуациях.

В инженерной психологии были разработаны и другие концепции, включающие такие психологические переменные, как индивидуально-личностные особенности, творческие возможности человека, особенности коллективного взаимодействия в системе, рефлексивные составляющие деятельности [1]. Совершенствование программно-технических средств деятельности также потребовало разработки концепций, описывающих особенности деятельности человека в новых условиях. Примером теоретического обоснования необходимости выхода за пределы классической инженерной психологии является теория иммерсивных сред [21]. Расширение спектра концептуальных разработок отвечает принципам системного анализа, дополняет и углубляет классические представления о закономерностях деятельности оператора, не меняя их базовых методологических оснований.