Тема 7. Информационные модели

В автоматизированной системе оператор лишен возможности непосредственно наблюдать управляемый объект и вынужден судить о его состоянии по информации, поступающей к нему через канал связи. Деятельность человека, совершаемая не с реальными объектами, а с их заместителями или имитирую­щими их образами, названа В. П. Зинченко и Д. Ю. Пановым деятельностью человека с информационной моделью реального объекта. В информационной модели передается не только состояние объекта, но попутно отражается состояние сис­темы управления, внешней среды, а также средств передачи и отображения информации. Информационные модели с опреде­ленной степенью точности характеризуют как свойства реальных объектов, так и взаимосвязь этих свойств с состоянием объекта.

Шофер, который по показаниям спидометра, манометра масла и термометра воды судит о работе мотора автомобиля, действует с информационной моделью. Рабочий же, который по команде на приборе однообразно нажимает имеющийся у него единственный рычаг, уже не действует с информационной моделью. Здесь сигналу на приборе соответствует однозначный ответ человека и ему не требуется каждый раз мысленно соот­носить показания прибора с состоянием управляемого объекта. Он может ничего не знать об объекте. Действия такого рабочего могут быть легко описаны алгоритмом. В подобных операциях человека в системе управления обычно заменяют автоматом.

Для технических звеньев существует жесткая зависимость между входными и выходными сигналами — определенная пере­даточная функция. Передаточная же функция звена «человек», как уже отмечалось, может меняться в зависимости от постав­ленной задачи и условий работы системы. Такая способность человека называется оперативностью, а процесс пере­стройки передаточной функции в зависимости от задачи и усло­вий ее решения — оперативной настройкой. Благодаря опера­тивной настройке, информационная модель в сознании оператора отражается в виде оперативного образа, адекватного задаче, поставленной перед оператором.

Так, информационная модель, созданная посредством прибо­ров, контролирующих работу авиационного двигателя, может вызвать у летчика различные оперативные образы. Если на само­лете истекает запас топлива, летчик оценивает работу двигателя с точки зрения экономичности расхода горючего; если же в дви­гатели ранее была какая-то неисправность, он рассматривает работу двигателя с точки зрения возможности повторения подоб­ной неисправности.

Работа с информационной моделью характеризуется рядом особенностей:

1. Действуя с информационной моделью, оператор соотносит сведения, полученные от приборов, экранов, табло, как между собой, так и с реальным объектом. Так, на основе показаний авиагоризонта, компаса, указателей скорости и высоты в созна­нии летчика формируется оперативный образ существующего режима полета.

2. В процессе соотнесения информации с состоянием объекта происходит декодирование полученной информации. Так, по положению стрелки на шкале высотомера, летчик оценивает высоту полета.

3. Из соотнесения имеющейся информации с реальным объ­ектом оператор способен реконструировать некоторые пара­метры, не получившие отражения в информации. Например, по температуре выхлопных газов авиационного двигателя возможно судить о составе горючей смеси.

4. Исходя из оперативного образа и опыта управления, опе­ратор может предвидеть изменение режима работы объекта и. следовательно, появление новой информации. Так, летчик знает, что смещение вперед рычага управления авиадвигателем со вре­менем приведет к увеличению скорости полета, а увеличение ско­рости полета, при неизменном положении рулей, затем повлечет за собой прирост высоты.

5. Благодаря знанию взаимосвязи, существующей между отдельными сообщениями, и действию с оперативным образом, оператор способен различать сигналы на фоне помех — у него появляется подпомеховая видимость. Действительно, контроли­руя некоторое время движение цели на экране радиолокатора, летчик приобретает способность представлять ее движения и на том участке экрана, где цель полностью закрыта радиопо­мехами.

Деятельность оператора с информационными моделями управления реальными объектами является одним из главных вопросов инженерной психологии.

В сложных современных системах управления оператор при­нимает решение и действует, исходя из более обширной инфор­мации, чем та, которую он получает от информационной модели. На основе полученных ранее знаний и опыта работы, оператор заблаговременно располагает определенным объемом дополни­тельных сведений о состоянии системы, по сравнению с теми, которые отражены в информационной модели или вытекают из нее. Данные, полученные от информационной модели, плюс эти дополнительные сведения, служат фундаментом для формиро­вания концептуальной модели, обусловливающей дея­тельность оператора в системе управления. Таким образом, информационная модель определяет лишь часть содержания концептуальной модели. Но так как эта часть является главной, принято считать, что информационная модель служит основой для формирования концептуальной модели.

Однако неправильно понимать концептуальную модель только как производную от информационной модели. Если бы концептуальная модель не содержала информации об объекте, существенно отличной от тех данных о текущих состояниях объ­екта, которые поступают к оператору через информационную модель, она не могла бы служить основой для осмысливания этих последних и для выработки оценочного к ним отношения. Так, благодаря концептуальной модели, оператор способен критиче­ски относиться к показаниям контрольных приборов и обнару­живать ложные показания отдельных приборов в случае их отказов.

Следует отметить еще одно важное принципиальное разли­чие, существующее между понятиями «информационная» и «кон­цептуальная» модель. Первое понятие определяет материальную форму, в которой выражена информация, второе — представле­ние, возникающее в голове оператора под воздействием этой информации.

На основе концептуальной модели оператор принимает реше­ние на соответствующее управляющее воздействие на систему. Однако перед реализацией этого решения он обычно мысленно «проигрывает» на информационной модели результаты выбран­ного воздействия на систему и только, будучи удовлетворенным ими, осуществляет данное воздействие. Оператор может и откло­нить выбранный способ действия. В подобных случаях он по-иному оценивает информационную модель, привлекая для этого, может быть, дополнительные известные ему данные, и строит новую концептуальную модель, из которой следует дру­гой способ действия. Этот способ снова проверяется и реали­зуется только в том случае, если он будет удовлетворять опера­тора. Концептуальная модель может изменяться и в связи с изменением в процессе работы системы информационной модели или получением каких-либо дополнительных данных непосредственно от самого управляемого объекта. Таким обра­зом, информационная модель является как бы полем, на кото­ром оператор, «проигрывая» различные управляющие воздей­ствия, выбирает оптимальные. Поэтому эта модель становится для оператора не только средством отображения состояния сис­темы, но и объектом его целенаправленной деятельности.

Динамика формирования концептуальной модели представ­ляет большой интерес для инженерной психологии. На ее основе можно так выбрать и расположить приборы, чтобы получить информационную модель, которая максимально облегчает фор­мирование концептуальной модели, адекватной ситуации, сло­жившейся в работе системы.

Каковы же критерии построения информационной модели? Они следуют из ряда основных требований, которые предъ­являются к таким моделям:

— по содержанию информационные модели должны адек­ватно отображать объекты управления и окружающую среду;

— по количеству информации — обеспечивать оптимальный информационный баланс и не приводить к таким явлениям, как дефицит или перегрузка информацией;

— по форме и композиции информационные модели должны соответствовать задачам и возможностям оператора по управ­лению;

— информационные модели должны отражать наиболее существенные, с точки зрения управления, сведения и быть сво­бодны от второстепенных, отвлекающих оператора деталей;

— они должны представлять информацию в предварительно отобранном и сконцентрированном виде, тем самым разгружая оператора от выполнения некоторых перцептивных и мысли­тельных операций;

— информационные модели должны обладать избыточно­стью, что обеспечит большую оперативность и надежность пере­дачи информации.

Создание информационных моделей, всесторонне удовлетво­ряющих этим требованиям, будет возможно, очевидно, только на основе серьезных научных исследований, как работы самих систем, так и психической деятельности в них операторов.

Контрольные вопросы

1. Как называется деятельность человека, совершаемая с заместителями реальных объектов?

2. Какие особенности работы с информационной моделью вы знаете?

3. Чем отличается информационная модель от концептуальной модели?

4. Каковы критерии построения информационной модели?