![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Середня тривалість фіксації погляду при вирішенні завдань інформаційного пошуку
В багатьох експериментальних дослідженнях [16; 17; 44; 45; 132; 146] було виявлено, що час переміщення погляду становить усього 5% часу інформаційного пошуку, і якщо цю складову не враховувати, то середнє значення тривалості інформаційного пошуку буде дорівнювати де n— математичне очікування кількості зорових фіксацій або кроків пошуку об'єкта з заданими властивостями.
На базі згаданих експериментальних досліджень була побудована математична модель інформаційного пошуку [100; 132]:
де N — загальна кількість елементів інформаційного пошуку, М — кількість елементів із заданими властивостями, а — обсяг зорового сприймання в просторовій зоні розміром 10° (оперативне поле сприймання) з урахуванням обсягу оперативної пам'яті.
Ця модель дає змогу підрахувати кількість елементів інформаційного поля або каналів зв'язку, або сигналів, за якими може стежити оператор, і встановити в їхній роботі певні відхилення за відведений час: Значну роль у сприйманні інформації відіграють рухи очей. Вони поділяються на два основні класи: пошукові та гностичні. За допомогою пошукових рухів очей оператор віднаходить необхідний об'єкт або задану його ознаку, переводить об'єкт у потрібне поле зору (ясного бачення або центральне). Тривалість пошукових рухів залежить від структури інформаційного поля, складності об'єкта та визначеності його параметрів, тобто трудності завдання, а також від професійного досвіду оператора та його індивідуально-психологічних характеристик. Застосування характеристик активності рухів очей людини-оператора для визначення часу інформаційного пошуку Тш дає змогу оцінити різні варіанти інформаційної моделі та визначити кількість об'єктів, за якими може стежити оператор (IV). Гностичні (пізнавальні) рухи очей беруть участь в обстеженні об'єкта, розрізненні необхідних деталей, ознак, його впізнанні. Відомо, що основну інформацію очі отримують за час фіксації (/), яка при інформаційному пошукові є величиною відносно постійною. Потрібно зауважити, ідо при розв'язанні завдань інформаційної підготовки рішення як складових процесу оперативного мислення (підрозділ 3.3) порушується регулярність сакадичних рухів очей, а тривалість фіксацій (Гф) змінюється у широкому діапазоні залежно від стадій процесу інформаційної підготовки рішення [132; 146]. До того ж важливі не тільки кількісні показники активності рухів очей, а і якісні, певна послідовність переміщення погляду, з допомогою якої можна охарактеризувати застосовану тактику або стратегію діяльності оператора. Для реєстрації руху очей використовують різні методики — від кінозйомки до методу електроокулографії (ЕОГ) [146]. На рис. 11 продемонстровано записування руху очей при сприйманні показників елементів панелі приладів автомобіля методом ЕОГ.
Гориз. Верт. Відмітка експозиції Рис. 11 Записи руху очей методом електроокулографії: а — записування ЕОГ; б — розглядуване зображення; в — записування ВЕОГ; г — зображення об'єкта з ВЕОГ
На рисунку зліва записано складові (горизонтальна та вертикальна) руху очей, зроблені за допомогою енцефалографа, а справа тестовий об'єкт (б), векторелектроокулограма (ВЕОГ) («), яка накладена на тестовий об'єкт (г). Просторово-часові характеристики руху очей виявляють найбільш інформативні зони інформаційного поля для певного оператора, розкривають послідовність його дій з будування образно-концептуальної моделі (ОКМ). Крім цього, записування ВЕОГ зафіксовує конкретні дії, які не усвідомлює сам оператор.
Рис.12 Записи руху очей методом векторелектроокулографіі при сприйманні стрілкового приладу
На рис. 12 наведена ВЕОГ руху очей при сприйманні показника стрілкового приладу. В своїх відповідях оператор стверджував, що не обстежував критичну зону, яка була позначена червоним кольором. Але записи ВЕОГ свідчать, що процес сприймання він почав з обстеження цієї зони, зробивши не один крок і витративши певний час. Таким чином, у процесі інформаційної підготовки рішення беруть участь неусвідомлювані компоненти діяльності оператора, на які впливають так звані суб'єктивні фактори — мотиви, цілі, установки, воля тощо. Методи самоспостереження тут непридатні, тому ведеться пошук таких методів, за допомогою яких можна було б описати не тільки фази інформаційної підготовки рішення, а й саму розумову діяльність оператора, її стадії, фази і компоненти.
3.1.2. Характеристики слухового аналізатора Одним із основних каналів передавання інформації операторові є звукові сигнали, завдяки яким він отримує до 10 % її обсягу. При відображенні цих сигналів у людини виникають відчуття, спричинені дією звукової енергії на слуховий аналізатор. Слуховий аналізатор складається з вуха, слухового нерва, складної системи нервових зв'язків і мозкових центрів людини. Вухо сприймає окремі частоти звуків завдяки функціональній здатності волокон його мембрани до резонансу. Джерелом звукових хвиль може бути будь-який процес, котрий спричинює зміни тиску або механічну напругу в середовищі. Основні характеристики звукових коливань — амплітуда (інтенсивність), частота і форма звукових хвиль — відображаються у таких слухових відчуттях, як гучність, висота і тембр. Інтенсивність звуку оцінюється звуковим тиском і виражається у динах (ергах) на квадратний сантиметр. Діапазон тиску, який відчуває вухо людини, значний — від 2 • 10~4 до 2 • 102 дин/см2; а сама інтенсивність звуку виражається в логарифмічних одиницях щодо початкового рівня:
/„ = 2-10^ дин/см2 і вимірюється у децибелах (дБ):
де I - потужність конкретного сигналу. Частота звукових коливань виражається в герцах (1 герц — це частота звукових коливань, період яких дорівнює 1с). Діапазон частот, який сприймає вухо людини, становить від 16 до 20 000 Гц. Особливе значення він має у межах 200...3500 Гц, що відповідає спектрові людської мови. Усі звуки поділяють на прості і складні. Коливання з однією частотою — це прості звуки, або чисті тони. Всі інші розглядаються як складні. Нерегулярні звукові коливання називають шумом. Окремо виділяють так званий білий шум — звук, що вміщує всі чутливі частоти. Суб'єктивно інтенсивність відчувається як гучність і виражається у фонах. Фон кількісно дорівнює звуковому тиску для чистого тону частотою 1000 Гц. Абсолютні пороги слухового аналізатора залежать від частоти звукового сигналу. Значення нижнього і верхнього абсолютного порогів, а також «зона» мови показані на рис. 13.
F, Гц Рис. 13 Лінії рівної гучності
Верхній абсолютний поріг становить 120... 130 дБ, а «зона» мови — 60... 100 дБ. Крім того, людина оцінює різні за інтенсивністю звуки як рівні за гучністю, навіть якщо їхні частоти відрізняються. Наприклад, тон з інтенсивністю 120 дБ і частотою 10 Гц оцінюється як рівний за гучністю тону з інтенсивністю 100 дБ і частотою 1000 Гц (рис. 13). Диференціальний поріг за інтенсивністю залежить від вихідної інтенсивності сигналу та його частоти. В зоні мови величина енергетичного диференціального порога більш-менш постійна і дорівнює 0, 1 вихідної інтенсивності сигналу. Диференціальний поріг за частотою залежить і від вихідної частоти сигналу та від його інтенсивності. В межах від 60 до 2000 Гц за інтенсивності звуку більше ЗО дБ диференціальний поріг дорівнює 2—3 Гц. Для звуків понад 2000 Гц ця величина різко зростає і змінюється пропорційно до зростання частоти, також як і при зменшенні інтенсивності звуку нижче за 30 дБ (рис. 14)
63 250 1000 4000 Рис.14 Диференціальні енергетичні пороги слухового аналізатора
Значний вплив на пороги має тривалість сигналу. Часовий поріг чутливості акустичного аналізатора теж залежить від інтенсивності й частоти сигналу. При інтенсивності, більшій за 30 дБ, і частоті, більшій за 1000 Гц, слухове відчуття виникає вже за тривалості сигналу в 1 мс. Але при зменшенні інтенсивності звуку до 10 дБ (при тій же частоті) часовий поріг становитиме 50 мс. Для оцінки якості сигналу його мінімальна тривалість має бути 20...50 мс, при меншій — звук сприймається як клацання, тобто не розрізняється ані висота тону, ані його гучність. Крім того, на диференціювання двох звуків за частотою та інтенсивністю впливає не тільки їхня тривалість, а й тривалість інтервалів між ними. Акустичний аналізатор забезпечує також відображення розміщення сигналу в просторі щодо його отримувача. Коротка відстань, близько 1—2 метрів, оцінюється з точністю до 0, 1 м. Зі збільшенням відстані до 3 м точність підвищується і становить уже 0, 05 м. Із зростанням відстані понад 4 м точність зменшується, але все ж таки вона більша, ніж за двометрової відстані. Важливу роль в оцінці відстані до джерела сигналу відіграють його гучність і частота. Сигнал, гучність якого збільшується, сприймається як такий, що наближується, і навпаки. Відомо, що з наближенням джерела сигналу до його отримувача частота звукових коливань збільшується, а з віддаленням — зменшується (ефект Допплера). Це відображується у слухових відчуттях, а саме у формі зміни висоти звуку або його тембру. Більш тембрований (складна форма висоти) звук оцінюється як більш віддалений. Визначення напрямку звуку залежить від його частоти. Для низьких частот (до 800 Гц) поріг розрізнення напрямку в горизонтальній площині становить 10°... 11°, зі збільшенням частоти до 3000 Гц — уже 20°...22°, а при частоті понад 3000 Гц він знову зменшується. Для частоти 10 000 Гц поріг розрізнення напрямку — 13°. Крім того, точність визначення напрямку дії звуку залежить і від розміщення самого джерела сигналу відносно тіла людини. Краще диференціюється звук У горизонтальній площині, ніж у вертикальній; при цьому кращим є правий напрямок, ніж лівий. Добре диференціюється місцезнаходження джерела звуку попереду напрямку, але його часто плутають з верхнім розміщенням, оскільки значну роль відіграє тут ефект взаємодії рецепторів акустичного аналізатора. Бінауральний ефект допомагає визначити положення джерела звуку за рахунок різниці часу надходження звукових коливань до правого і лівого вух людини. Ось чому людина найкраще ідентифікує положення джерела сигналу, стоячи до нього перпендикулярно, тобто коли джерело сигналу знаходиться справа або зліва на 90° від осі її зору.
На диференціальний поріг суттєво впливають адаптація і бінауральність або монауральність прослуховування, а також явище «маскування» чистих тонів на фоні білого шуму. Ця залежність показана на рис. 15. Рис. 15 Пороги виявлення звуку за різних рівнів шуму: РШ- рівень шуму, ПТ- повна тиша
Сприйняття мовних повідомлень. Знання характеристик мовних повідомлень використовується при вирішенні основних завдань: розробки апаратури для передавання повідомлень і організації самих повідомлень з урахуванням психофізіологічних і психологічних можливостей людини. У сучасних СЛМ все частіше використовується мовний зв'язок між людиною і машиною. Розвиток синтетичної телефонії потребує знань залежності сприймання мовних повідомлень від акустичних характеристик сигналу, визначення їх розбірливості в умовах шуму, а також пошуку шляхів підвищення розбірливості повідомлень. Мова є комбінацією складних звуків, які змінюються за частотою та інтенсивністю. Найбільш високою інтенсивністю характеризуються голосні звуки, менш інтенсивними є приголосні. Інтенсивність звуку з переходом від найгучнішого голосного до найтихішого приголосного змінюється на ЗО...40 дБ. Загальний діапазон інтенсивності мови становить 60...Ю0дБ. На ефективність сприймання мови впливає тривалість вимовляння окремих звуків та їхніх комбінацій. Тривалість вимовляння голосного звуку дорівнює 0, 35 с, а приголосного — коливається в межах 0, 02...0, 03 с. При сприйманні повідомлень має значення тривалість інтервалів між словами, фразами, реченнями. Недотримування пауз або їхнє неправильне розташування призводить до викривлення смислу самого повідомлення. До того ж треба враховувати тривалість процесу перекодування сигналу, який, залежно від рівня підготовки оператора, може функціонувати на різних рівнях [40]. Все це зумовлює темп подавання інформації, що вважається оптимальним за швидкості 120 слів за хвилину. Для того, аби мовні звуки були зрозумілі, їхня інтенсивність має переважати інтенсивність шумів на 6 дБ, але їх можна виявити і в тому випадку, коли інтенсивність сигналу менша за інтенсивність шуму теж на 6 дБ. Якщо пропорційно підвищувати інтенсивність сигналу і шуму, то розбірливість повідомлення зростатиме до певної межі, після якої спостерігатиметься її зниження, що відображено на рис. 16.
Рис. 16 Вплив рівня шуму на розбірливість мови
Мова, крім акустичних, має й інші характеристики. Слово наділене фонетичною, фонематичною, складовою, морфологічною формою і при цьому має певне смислове навантаження. Важливим фактором, що впливає на сприйняття слів, є їхня частотна характеристика. Чим частіше вживається слово, тим краще воно впізнається на фоні шумів, Що відбувається через створення більш стабільних його еталонів. У сприйманні окремих слів суттєву роль відіграють фонетичні характеристики, а вже у сприйманні речень перше місце посідають синтаксичні залежності. Слухач схоплює синтаксичний зв'язок між словами, і це допомагає йому відновити повідомлення, яке було зруйноване шумом. Так, односкладові слова правильно аудіюються лише в 12, 5 % випадків, а шестискладові — в 40, 6 %. Слово, що має більше складів, має і більшу кількість розпізнавальних ознак, що забезпечує йому точніше аудіювання. У сприйманні фраз слухач починає орієнтуватися не на окремі елементи, а на весь складний граматичний каркас. На точність аудіювання впливають довжина та глибина фрази на фоні «білого шуму» (відношення сигналу до шуму 10 дБ). Було доведено, що точність аудіювання суттєво не змінюється при довжині фрази до 11 слів. Зі збільшенням кількості слів точність різко знижується. Глибина фрази має коливатись у межах 7 ± 2 рівні, враховуючи неоднозначність інтерпретації повідомлення («семантичний шум»). Відомо, що в разі сприйняття таких повідомлень операторові необхідно не тільки повторно звертатись до певних частин повідомлення, а й трансформовувати фрази. Таким чином, можна стверджувати, що аудіювання — багаторівневий процес, в якому поєднані фонетичний, синтаксичний і семантичний рівні, і особливості його перебігу враховують при організації мовних повідомлень. 3.1.3. Характеристики тактильного аналізатора Значну кількість інформації оператор отримує через зоровий і слуховий канали, що спричиняє їх значне перевантаження. До того ж унаслідок дії певних перешкод сигнали цієї модальності можуть стати значно викривленими, що зумовлює похибку в сприйнятті інформації. В зв'язку з цим останнім часом здійснюється пошук можливостей передавання інформації по інших каналах сприйняття інформації людиною-оператором. Найперспективнішим уважається використання тактильного аналізатора. Експериментальні дослідження довели, що дотиковий образ формується на базі синтезу значної кількості тактильних і кінестетичних сигналів. Відомо, що шкіра людини сприймає термічні, хімічні, механічні та електричні подразники. Якщо використання перших двох поки що неможливе для передавання інформації, то відносно двох останніх є певні досягнення [47; 100]. Механічні подразнення передаються за допомогою вібраторів і сприймаються різними частинами шкіри тіла людини по-різному. Абсолютна чутливість вимірюється мінімальним тиском, необхідним для виникнення відчуття, і становить: для найбільш чутливих зон (губи, язик) — 1...50 мг/мм2, для найменш чутливих зон (спина, живіт) — 10 г/мм2. Диференціальний поріг розрізнення дорівнює приблизно 7 % початкового тиску. Просторова чутливість теж залежить не тільки від характеристик подразника, а й від особливостей певних зон тіла людини. Диференціальний просторовий поріг є мінімальним на губах та кінчиках пальців — 1...2, 5 мм, а максимальний — на спині та плечах — 60 мм. Найбільша чутливість спостерігається за частоти вібрації 100...300 Гц. Відомий цікавий спосіб передавання інформації за допомогою вібраторів. Людську мову записують на плівку і відтворюють у декілька разів повільніше від нормального темпу. Отримані низькочастотні електричні сигнали перетворюють у механічні коливання пластинки, яка торкається поверхні шкіри людини. Після кількох тренувань оператори можуть визначати основні звуки мови. Цей метод може бути використаний при передаванні сигналів в умовах значних шумів, коли слуховий аналізатор діє неефективно. Крім того, при порушеннях зору людини (у сліпих та сліпоглухих) роль тактильного аналізатора стає провідною, бо це єдиний канал, яким інформація від зовнішнього середовища передається у мозок людини. Особливості тактильно-вібраційної чутливості людини враховані при конструюванні оригінального приладу для сліпих «Оптакон», у якому оптичні сигнали перетворюються на тактильно-вібраційні, що дає сліпій людині можливість читати звичайні книги зі швидкістю 40—50 слів за хвилину. За всіх досягнень у цьому напрямку є і певні недоліки, котрі стримують використання механічного способу передавання інформації. Передусім це недосконалість самих вібраторів, а саме їхня громіздкість та інерційність. У зв'язку з цим ведуться розробки з використання електрошкіряних подразників для передавання інформації з прямокутовими імпульсами струму. Залежно від величини імпульсу розрізняють три характерні пороги відчуття: - абсолютний поріг, за якого людина відчуває дію подразника; - больовий поріг, коли в людини виникають неприємні відчуття; - поріг нестерпного болю, за якого людина припиняє дію подразника. При використанні електрошкіряних подразників необхідне попереднє тренування, після якого абсолютний поріг знижується, а інші пороги підвищуються, але після цього вони майже не змінюються у часі і не залежать від зони подразнення. У людей похилого віку вони вищі, ніж у молодих. Значною перевагою електрошкіряного подразнення порівняно з механічним є менша (приблизно в 100 разів) необхідна потужність сигналу, а також можливість використання мініатюрних електродів. Це дуже важливо при розробці необхідних приладів для використання їх при передаванні інформації через тактильний аналізатор. У нашій країні та за кордоном продовжуються розробки з використання тактильних стимуляторів, «тактильних кодів» для підвищення ефективності передавання інформації операторові.
3.1.4. Взаємодія аналізаторів під час приймання інформації Різні канали передавання інформації використовують і різні аналізатори, які функціонують не окремо, а в єдиній, дуже складній системі. При цьому дія подразника на певний аналізатор спричиняє не тільки пряму реакцію, а й впливає на функціонування усіх інших. Так, наприклад, чутливість центрального поля зору змінюється під впливом гучних звуків, а запахи, смак солодкого, зручне положення тіла людини, підвищення атмосферного тиску або опромінювання шкіри знижують чутливість периферійного поля зору [138]. Міжаналізаторні зв'язки поділяються на три основні групи: - активізуючі - інформуючі; - Вікаруючі
Активізуючі зв'язки забезпечують певний рівень активності аналізатора незалежно від характеру дії побічних подразників. Вони не впливають на зміст почуттєвих образів і можуть бути як безумовно-рефлекторними, так і умовнорефлекторними. Інформуючі зв'язки впливають на зміст почуттєвих образів. До них належать різнобічні асоціації відчуттів, перехід їх від однієї модальності до іншої (візуалізація чуттєвих образів) тощо. Вікаруючі зв'язки забезпечують можливість заміни певних функцій одного аналізатора іншим. Завдяки взаємодії цих зв'язків у процесі розвитку і трудової діяльності людини формуються певні функціональні системи, структура і організація яких зумовлена загальними умовами життєдіяльності людини, усім процесом її природного розвитку. Взаємодію аналізаторів ураховують при застосуванні полімодальних сигналів, тобто сигналів, які складаються з подразників, адекватних різним аналізаторам. Полімодальні сигнали застосовують для дублювання сигналу, тобто його одночасного посилання по різних каналах приймання. Дублювання сигналів може підвищити надійність передавання інформації операторові, особливо за малоймовірних подій. Воно може приводити до розширення обсягу короткочасної пам'яті оператора [47; 133]. Другим шляхом використання полімодальних сигналів є розподіл інформації по різних аналізаторах із метою зняття перевантаження одного з них, особливо зорового, тому необхідно враховувати можливості кожного аналізатора. Так, слух має певні переваги у прийманні неперервних сигналів, а зір — дискретних. Найменший час реакції — на тактильний подразник, що може бути використано при передаванні сигналів небезпеки, які вимагають швидких дій. Зоровий і слуховий аналізатори сприймають інформацію дистантно, а тактильний — безпосередньо. Розподіл інформації надає можливість побудови полісенсорних інформаційних моделей [60; 100], що сприяє підвищенню ефективності її приймання. Третім шляхом використання полімодальних сигналів є їхнє переведення з однієї модальності на іншу. На відміну від попереднього різні аналізаторні системи працюють не паралельно, а послідовно. Підвищення втоми певного аналізатора (наприклад зорового) зумовлює перехід на іншу модальність сигналу (слухову або тактильну). Дослідження [111; 117; 138] показали, що продуктивність роботи оператора підвищується на 30—40 %, коли послідовно використовувати зоровий, слуховий і тактильний канали. Якщо ж інформацію подавати тільки по зоровому каналу, такого ефекту не відбудеться. Отже, особливості взаємодії аналізаторів необхідно враховувати у розробці засобів відображення інформації і методів навчання операторів, у побудові інформаційних моделей і конструюванні певних технічних засобів.
|