![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Тема 9. Мышление опреатора
Развитие современных эргатических систем происходит главным образом в двух направлениях: - по пути расширения класса разрешаемых задач и повышения качества их решения; - по пути передачи машине все большего числа функций, которые ранее в системе выполнял человек.
Первое направление влечет за собой усложнение конструкции систем и появление у оператора в связи с этим новых обязанностей. Второе — приводит к концентрации у оператора в основном сложных мыслительных задач — задач, с которыми на современном уровне развития техники машины не в состоянии справляться. Так как в эргатических системах человек является основным звеном, определяющим их работу, то, очевидно, от его возможностей успешно решать сложные мыслительные задачи будет зависеть качество и надежность работы всей системы в целом. Поэтому при проектировании систем «человек-машина» нельзя ограничиваться только функцией «входа» и «выхода» машины, а требуется учитывать и способы решения задач, характерные для человека. Распределение функций между человеком и машиной, приспособление систем к человеку должно производиться из соображений создания для оператора условий, благоприятствующих решению мыслительных задач, возникающих в системе управления. Таким образом, появляется необходимость в изучении мыслительной деятельности операторов эргатических систем, а также в выявлении оптимальных способов мышления в той или иной сложившейся ситуации. Эти данные нужны как для обучения операторов, так и при проектировании эргатических систем. Закономерности мышления оператора могут явиться основой для разработки программ вычислительных машин, позволяющих имитировать некоторые процессы мышления. Подобные программы, направленные на автоматизацию процессов мышления, становятся одновременно полезным инструментом при исследовании мыслительных процессов. Выявление закономерностей мышления оператора — наиболее сложного элемента его деятельности, и их математическое моделирование открывает широкие возможности математического описания работы оператора в системе управления. Такие математические модели имеют большое значение в ходе рабочего проектирования системы и проверки ее конструкции. Они позволяют, не ожидая полного завершения разработки и изготовления системы, с помощью электронно-вычислительных машин производить оценку степени согласованности «человеческого фактора», с избранными конструкциями технических звеньев. При этом в математических моделях могут быть учтены различные события, влияющие на работу системы, статистические закономерности распределения событий, их вероятностный характер. Многие элементы деятельности оператора по управлению системой пока не удается описать какими-либо количественными характеристиками. Более того, в отдельных системах даже трудно предвидеть все качественные состояния, в которых может оказаться система. Так, например, практически просто невозможно предсказать различные условия динамики полета в случаях отдельных отказов авиационной техники. Тем более нельзя заранее указать летчику способ, которым ему следует действовать в каждом из этих случаев. И когда возникают условия, для которых заранее не предусмотрена определенная схема действия, когда существует целый ряд способов, и из них следует выбирать оптимальный, в таком случае перед оператором встает логическая задача. Процесс решения подобных задач называется оперативным мышлением. Под оперативным мышлением в общем случае понимается такой процесс решения практических задач, который осуществляется на основе моделирования оператором объектов трудовой деятельности, в результате которого в данной ситуации формируется модель предполагаемой совокупности действий (план операций), обеспечивающей достижение поставленной цели. Оперативное мышление включает в себя задачу выявления проблемной ситуации и систему ее мысленных и практических преобразований. В.Н. Пушкин, занимавшийся исследованием оперативного мышления, поясняет его сущность: «Если прежде, чем отреагировать на ту или иную программную ситуацию оператору, необходимо отразить, мысленно воссоздать, представить элементы, из которых складывается эта ситуация, а затем привести в движение отражения, образы этих элементов и на основе такого перемещения увидеть план будущего действия или совокупности действий, то здесь имеет место оперативное мышление. В случае, когда действие однозначно следует из ситуации, независимо от его сложности и структуры сигнала, деятельность такого рода является просто ответной реакцией». Понятие «оперативное» обычно употребляется в трех значениях: - когда деятельность оператора слагается из отдельных операций; - когда деятельность протекает оперативно (в смысле быстро); - когда мышление связано с трудом и является элементом трудовой деятельности.
Д.Н. Завалишина и В.Н. Пушкин, на основе исследования механизмов процесса оперативного мышления, пришли к заключению, что он состоит из трех основных компонентов. 1) Структурирование. Оно проявляется в образовании более крупных единиц действий, на основе связывания элементов ситуации между собой. Этот процесс заключается в аналитико-синтетической деятельности по оценке местоположения элементов и существующих между ними связей. В процессе структурирования осуществляется организация и упорядочение элементов задачи в структурное целое. Приведем пример структурирования. Предположим, что летчик обнаружил по прибору рост температуры масла авиадвигателя. Этот факт свидетельствует о ненормальности в работе авиадвигателя. Однако такие показания прибора могут быть и при нормальной работе двигателя, в том случае, когда прибор откажет и будет выдавать ложные показания. Чтобы оценить создавшуюся ситуацию, нужно сравнить показания термометра масла с показаниями приборов, измеряющих давление масла и температуру выходящих газов, затем сопоставить эти показания между собой. Если будет замечено, что одновременно с ростом температуры масла падает его давление и растет температура выходящих газов, то все эти факторы вместе взятые будут создавать структурно-упорядоченное представление о перегреве авиадвигателя. Благодаря процессу структурирования, появляется возможность исключить вариант отказа прибора и тем самым сократить число переменных, определяющих проблемную ситуацию. 2) Динамическое узнавание — обнаружение частей конечной ситуации в исходной, проблемной ситуации. Узнавание может быть в какой-то определенной, сравнительно узкой зоне поиска. Оно может быть и при решении задач, для которых область поиска не определена (например, при выявлении непривычных связей). Процесс решения задач узнавания протекает динамически и выражается в трех формах: узнавание подзадачи; узнавание ситуации встречавшейся ранее; узнавание в наличной ситуации конечного эталона. Продолжим тот же пример. В рассматриваемых условиях конечной целью летчика является выбор способа действия, оптимального для возникшей ситуации. Начальные условия указывают, что температура двигателя превысила норму, следовательно, управляющие действия должны быть направлены на снижение температуры двигателя. Однако возможно, что подобный рост температуры двигателя летчик наблюдал раньше, в связи с отказом привода турбины авиадвигателя. В том случае требовались иные действия — немедленное выключение двигателя. Чтобы установить, совпадает ли данная ситуация с ранее встречавшейся, летчик обращается к дополнительной информации — проверяет частоту вибрации двигателя. Если частота вибрации в шторме, значит привод и сам двигатель исправны, следовательно причина перегрева двигателя обусловлена внешними факторами. Среди внешних факторов легко узнать часто встречающийся фактор — плохое охлаждение авиадвигателя. 3) Формирование алгоритма решения, то есть выработка принципов и правил решения, определение последовательности действий. Возвратимся к нашему примеру. Оценивая ситуацию, летчик узнает, что причина перегрева двигателя заключена в плохом его охлаждении. Отсюда следует алгоритм решения — увеличить интенсивность охлаждения двигателя. Этот алгоритм летчик реализует путем принудительного открытия заслонки маслорадиатора (вероятно автомат регулировки температуры масла по какой-то причине не выполнил возложенные на него функции). Д.Н. Завалишина и В.Н. Пушкин процесс решения задач подразделяют на три этапа. На первом этапе наблюдается стремление действовать только с одиночными элементами ситуации (температурой масла, затем его давлением и т.д.), и каждый элемент здесь выступает как одномерный вектор. На втором этапе имеет место группировка элементов определенным образом (установление взаимосвязи ряда параметров и появление представления о режиме работы двигателя). Третий этап состоит в выработке общих принципов решения данной задачи, обеспечивающих соединение одних элементов и исключение других, неудовлетворяющих связям, соответствующим данной задаче (нужно снизить температуру двигателя путем дополнительного открытия заслонки маслорадиатора).
Укажем на некоторые особенности оперативного мышления, свойственные оператору эргатической системы. а) Прежде всего отметим, что оперативное мышление, как и другие формы мышления, по структуре психической деятельности принципиально отличается от сложных форм реакции человека. Для оперативного мышления, в отличие от других форм мышления, характерна работа с информационной моделью. б) Оперативное мышление направлено на решение конкретных практических задач, поэтому оно всегда «вплетено» в непосредственную практическую деятельность. в) Из оперативного мышления непосредственно вытекают практические действия, поэтому результаты оперативного мышления сразу испытываются на практике. При этом у оператора появляется возможность по ходу работы корректировать, изменять процесс оперативного мышления. г) Оперативное мышление часто осуществляется при жестких временных ограничениях, в затруднительных и необычных для человека психофизиологических условиях (например, в условиях полета на сверхзвуковых скоростях). Очевидно специфичность условий будет отражаться как на процессе, так и на результатах оперативного мышления.
Каковы пути, методы экспериментального исследования процессов оперативного мышления? Укажем некоторые из методов, которые сейчас используются на практике. 1) Испытуемым предлагается решить логическую задачу и по ходу ее решения вслух последовательно рассказывать о том, как они мыслят. Описание хода мышления может даваться и по окончанию решения задач, особенно в случаях, когда задачи решаются в условиях временных ограничений. 2) В процессе решения мыслительных задач фиксируются движения глаз испытуемых. Опыты показывают, что каждому способу решения данной задачи характерна своя закономерность переноса взгляда, которая может служить показателем протекания интеллектуального процесса. 3) О характере и закономерностях оперативного мышления можно судить по результативности решения задач и некоторым количественным характеристикам, определяющим качество решения (времени решения, количеству ошибок и исправлений). 4) Закономерности оперативного мышления могут исследоваться с помощью электронных вычислительных машин.
Указанные методы позволяют исследовать процессы анализа, синтеза, обобщений и комбинаторной деятельности планирования, протекающие при оперативном мышлении; они позволяют выявлять трудности, испытываемые человеком на различных этапах этих процессов. Моделирование процессов мышления, с одной стороны, открывает широкие возможности перед кибернетикой по созданию машин, решающих мыслительные задачи. С другой стороны, использование средств кибернетики и ее метода — моделирования способствует более глубокому изучению механизмов работы мозга. Вначале раскроем сущность понятия «моделирование». Это один из универсальных методов познания явлений, объектов, для которых непосредственное исследование затруднительно, или по каким-либо причинам вообще невозможно. Модель, как средство познания, основана на заключениях по аналогии. Модель является упрощенным описанием прототипа, но упрощенным лишь на столько, чтобы она, оставаясь пригодной для замещения прототипа, одновременно позволила бы получить о нем новые знания. Модель может выполнять как теоретические функции, так и практические. Например, электронная вычислительная машина, выступая в качестве модели мыслительной деятельности, является также средством исследования и средством автоматизации умственного труда. Анализируя понятие «моделирование», А. Н. Кочергин указывает, что его не следует воспринимать упрощенно, как пассивное описание. Модель должна «быть активной — способствовать пониманию сущности объекта исследования». С другой стороны, моделирование нельзя понимать и слишком широко, отождествляя его с познанием (которое иногда определяют, как моделирование в мозгу внешнего мира) или с теорией (последняя, в отличие от модели, может еще и истолковывать объект в форме понятий). Говоря о моделировании живой природы, следует также отметить, что здесь предполагается нетождественность модели и ее прототипа, а лишь воспроизведение в определенном свете каких-то отдельных сторон моделируемой системы. (А вот в технике возможно полностью воспроизвести конструкцию; например, создать точную модель объекта в уменьшенном масштабе.) Подобный подход к моделированию живой природы определил появление двух направлений в моделировании процессов; мышления: а) создание причинных моделей, воспроизводящих внутренние механизмы процессов мышления, условия выполнения им определенных функций; б) создание функциональных моделей типа «черного ящика», отражающих только связь входных сигналов и реакций на них, отражающих лишь поведение прототипа. Как уже отмечалось оперативные образы являются важным психологическим фактором, повышающим точность работы оператора. Сейчас мы снова вернемся к рассмотрению оперативных образов, но уже с точки зрения их роли в процессе мышления. Для многих видов операторской деятельности характерно мышление образами. Мыслительная деятельность летчика, штурмана корабля, диспетчера аэропорта и многих других операторов неразрывно связана с образами управляемых объектов. Всем этим операторам присуще образное видение объектов. Так, например, управляющие действия летчика обусловлены образом пространственного положения самолета, штурман действует, исходя из представления о положении корабля относительно берегов, диспетчер аэропорта принимает решение в соответствии с образом воздушной обстановки. Оперативный образ формируется на основе соотнесения текущей информации о состоянии объекта с той информацией о нем, которая ранее была накоплена оператором. «Оперативный образ, — пишет Д.А. Ошанин, — всегда представляет из себя некоторую наличную информацию об объекте (образная информация), отраженную в сознании и активно взаимодействующую с сигнальной информацией, то есть с информацией, поступающей к исполнителю уже по ходу действия, извне». В другой работе автор выделяет ряд особенностей, присущих оперативным образам. — Оперативные образы прагматичны, то есть формируются в процессе действия с объектами, по ходу выполнения конкретных практических задач и применительно к этим задачам. — Оперативные образы адекватны, то есть соответствуют конкретным задачам действия. В зависимости от выполняемой задачи и условий ее выполнения, изменяется угол зрения оператора на управляемый объект и его состояние. В соответствии с этим углом зрения формируется оперативный образ, адекватный выполняемой задаче управления. — Оперативные образы упорядочены. Информация в них структурно организована в единый информационный комплекс, в котором отдельные составляющие поставлены в определенную взаимосвязь. — Оперативные образы специфичны. Они отражают только ту информацию, которая необходима для решения данной конкретной задачи. В оперативном образе выдвигается на передний план информация, которая обусловливает при сложившейся ситуации выбор способа действия. Специфичность оперативного образа заключена в узкой предметной направленности, сконцентрированной в нем информации. Разбирая особенности оперативных образов, следует специально отметить, что адекватность образа информационной модели еще не означает его адекватности решаемой задачи. Покажем это на конкретном примере. Предположим, что летчик заметил непредвиденное уменьшение показаний барометрического высотомера. Эта информация сразу вызвала появление оперативного образа — самолет теряет высоту. Такой образ определил предметное действие: летчик сместил на себя рукоятку управления. Предположим далее, что это действие не дало эффекта и высотомер продолжает указывать на снижение самолета. Тогда при прежней информационной модели появляется новая концептуальная модель, которая порождает новый оперативный образ — самолет летит горизонтально, а высотомер выдает ложную информацию о снижении. Чтобы утвердиться в том, этот образ правильно отражает сложившуюся ситуацию, летчик смотрит на показания радиовысотомера и вариометра. Если показания этих приборов не соответствуют данным барометрического высотомера, следовательно, барометрический высотомер действительно отказал. В нашем примере одна и та же ситуация порождала несколько оперативных образов, из которых только один оказался адекватным ситуации. Решение здесь было получено в результате образного мышления: путем последовательного перебора и анализа различных оперативных образов, до выявления образа, адекватного ситуации. Неадекватность оперативного образа той ситуации, которую он отражает, порождается различными факторами. Таким фактором может явиться несовершенство информационной модели: ограниченность выдаваемой информации, низкая эффективность ее кодирования, многозначность ее трактовки и т. п. Неадекватность оперативных образов может быть вызвана и факторами внутреннего порядка: ложной информацией от интерорецепторов (например, появлением у летчиков иллюзий о пространственном положении самолета), типологическими, функциональными особенностями оператора и его мышления. Говоря об оперативных образах, адекватных ситуации, нельзя не отметить их высокой эффективности при решении различных задач управления как в благоприятных, так и в усложненных условиях. Более того, по мере усложнения условий, эффективность использования таких оперативных образов возрастает. Итак, приходим к заключению, что оперативные образы являются важным регулятором в системе предметного действия оператора. Это можно доказать и на основе анализа деятельности оператора. Оставаясь верными нашему общему примеру, покажем это на анализе работы летчика по выдерживанию заданного режима полета. Контрольные вопросы 1. В каких направлениях происходит развитие современных эргатических систем? 2. От каких факторов зависит качество и надежность работы эргатических систем? 3. Дайте определение оперативного мышления. Из каких компонентов оно состоит? 4. Назовите особенности оперативного мышления, свойственные оператору эргатической системы.
|