ЧМВ лекции АТ
.pdfсемиотическая система, характерная для данной культуры. Несмотря на структурную сложность, образно-концептуальная модель представляет собой целостное отражение действительности, обладающее тенденцией
ксовершенствованию.
Врезультате анализа концептуальной модели, человек принимает решение, которое реализует с помощью эффекторов. Для преобразования команд человека в машинные сигналы служат специальные устройства ввода (в настоящее время в качестве устройств ввода наибольшее распространение получили различные виды клавиатур). Воздействуя на устройства ввода, оператор осуществляет целенаправленную деятельность в соответствии с задачами всей системы.
Далее рассмотрим подробнее процесс переработки информации человеком с физиологической и психологической точек зрения.
Таким образом, упрощенно функции оператора в эргатической системе можно свести к следующему набору:
прием информациихранение информациипереработка информациипринятие решения
осуществление управляющих воздействий
С психологической точки зрения прием и обработка информации основываются на следующих процессах:
ощущениевосприятиепредставлениемышление
Ощущение — построение образов отдельных свойств предметов окружающего мира при непосредственном взаимодействии с ними. Существуют различные виды ощущений. По модальности выделяют зрительные, вкусовые, слуховые, осязательные и другие ощущения.
Восприятие — процесс формирования при помощи активных действий образа предмета в целом. В отличие от ощущений,
5
отражающих лишь отдельные свойства предметов, в образе восприятия представлен весь предмет, в совокупности его различных свойств. Принимая информацию, оператор анализирует и преобразует ее. Экспериментально установлено, что различение признаков визуальных сигналов осуществляется в определенной последовательности: первоначально различается положение отметки, затем ее яркость и лишь после этого размер и форма.
Образ восприятия выступает как результат объединения ощущений. В воспринимаемом предмете главным может оказаться либо одно, либо другое качество, от чего зависит, информация от какого анализатора будет признана приоритетной.
Также как и ощущения, различают зрительное, слуховое, осязательное, вкусовое и обонятельное восприятие. При этом особенно важную роль во всех видах восприятия, играют двигательные, или кинестезические ощущения, которые регулируют по принципу обратной связи реальные взаимоотношения субъекта с предметом. В частности, в зрительном восприятии вместе с собственно зрительными ощущениями (цвета, света) интегрируются также и кинестезические ощущения, сопровождающие движения глаза (аккомодация, конвергенция и дивергенция, слежение).
Основными свойствами восприятия являются
влияние на восприятие предметов окружающего мира предшествующего опыта и установок индивида
способность к выделению в воспринимаемом пространстве определенных областей, имеющих более или менее очерченные и устойчивые границы,т.е. отнесение объекта к определенной категории. При этом четкость данных границ тесно связана с перцептивными задачами, решаемыми индивидом.
относительная устойчивость воспринимаемых признаков предметов при изменении условий восприятия
преимущественное выделение одних объектов по сравнению
сдругими
Представление — наглядный образ предмета, воспроизведенный по памяти в воображении. Образы представлений, как правило, менее ярки и менее детальны, чем образы восприятия, но в них находит отражение самое характерное для данного предмета. Представление и
5
есть рассмотренная выше концептуальная модель.
Чтообеспечиваетустойчивостьконцептуальноймоделивусловиях, когда наорганычувствчеловекавоздействуютодновременномножествопостоянно ме няющихся раздражителей? Если бы организм, центральная нервная система постоянно реагировали на все эти сигналы, по ведение человека было быхаотичныминиокакойцеленаправленнойдеятельностинемоглобыбыть иречи. Однакоэтогонепроисходит, таккаквкореголовногомозгаобразуется устойчи вый очаг повышенной возбудимости нервных центров, обеспе чивающих систему условных рефлексов, составляющих данную деятельность, а остальные, лишние для этой деятельности реф лексы, тормозятся, подавляются. Такойгосподствующийочагнервноговозбуждения, обеспечивающий реализацию рабочего динамического стереотипа, называют рабочей доминантой. Бла годаря ей уточняются, концентрируются рабочие действия, а внимание исполнителя сосредотачивается на трудовой деятель ности.
Таким образом, на уровне восприятия происходит: Обнаружение объекта, т.е. выделение его из фона; различие, выделение деталей объектов и раздельное восприятие 2-х рядом расположенных; Опознавание. Выделение существенных признаков объектов и отнесение его к определенному классу.
На основе ощущения и восприятия строится более сложная форма чувственного отражения представления – вторичный, чувственный образ предмета, не действующего в данный момент на наши органы чувств.
Обычно преставление об объекте формируется на основе многократного восприятия, вследствие чего отбираются и фиксируются лишь наиболее устойчивые признаки объекта, а случайно зависящие от конкретной ситуации отсекаются
В представлении отражаются не только свойства отдельного предмета, но и особенные, типичные, основанные на взгляде для группы предметов, т.е. за счет представления достигается наиболее экономичный способ хранения информации об Объекте и наиболее быстрый способ извлечения информации из предмета.
Мышление – наиболее сложный из психологических процессов приема и обработки информации, в рамках данного курса подробно
5
рассматриваться не будет. Можно отметить, что в процессе мышления присутствуют такие операции, как анализ, синтез, абстрагирование, обобщение и т.д.
В сложных ситуациях оператор последовательно должен выполнить
:
1.осмыслить ситуацию, т.е. выяснить проблему 2.выяснить конкретную задачу, т.е. к чему сводится задание 3.найти пути решения задачи в условиях дефицита времени
Во всей описанной процедуре очень важна оперативность мышления, в результате которой в процессе решения практической задачи управления формируется модель предполагаемых действий. Выполнив действия, оператор решает поставленную задачу.
Оперативное мышление включает: 1.выявление проблемной ситуации
2.систематизация мысленных и практических преобразований ситуаций, т.е. алгоритм действий.
Основные составляющие оперативного мышления:
1.структурирование - структурирование проявляется в связывании элементов ситуации между собой.
2.динамическое узнавание – основывается на определении частей конечной ситуации в исходной проблемной ситуации
3.формирование алгоритма
Для процессов мышления важную роль играет память человека. Основные формы памяти:
1.кратковременная
2.долговременная
Кратковременная память в свою очередь подразделяется на: 1.непосредственная 2.оперативная
Внепосредственной памяти хранится почти вся поступающая информация, но время ее хранения не превышает нескольких секунд.
Воперативной памяти сохраняется необходимая текущая информация в течение времени, требуемого для выполнения определенного действия (максимум несколько минут). Перевод информации из непосредственной в оперативную сопровождается ее
5
селекцией по критериям, определяемых решением задачи.
Затем важная для информация переводится из кратковременной памяти в долговременную память. При этом происходит селекция и реорганизация информации (временное хранение в долговременное – дни, месяцы, годы)
В зависимости от задач, решаемых в системе, ведущая роль может принадлежать той или иной памяти. Например, на надежность и эффективность действий оператора решающую роль оказывает оперативная память.
Лекция № 2. Работа нервной системы. Характеристики и особенности анализаторов.
Прием и обработка информации человеком-оператором осуществляется с помощью нервной системы. Нервная система имеет сложную структуру. Различают централь ную нервную систему (головной и спинной мозг), формирующую и регулирующую мышление и поведение человека, перифериче скую нервную систему — нервы, по которым сигналы-импульсы распространяются от периферических органов к нервным цен трам и от нервных центров к периферическим органам, вегета тивную нервную систему, регулирующую деятельность внутрен них органов человека, функции жизнеобеспечения — т. е. расти тельную, «вегетативную» жизнь организма.
Решающую роль в осуществлении всех процессов жизнедея тельности человека, в том числе трудовой деятельности,
играет центральная нервная система.
Прежде всего, благодаря ей организм функционирует как единое целое, взаимодействуют его органы и системы, осущест вляется основной обмен, без которого невозможна сама жизнь.
Основные элементы нервной системы — рецептор, нейрон (нервная клетка) и синапс.
Рецептор — это устройство, преобразующее энергию внеш него или внутреннего раздражителя (светового, звукового, теп лового, химического и т. п.) в специфический нервный процесс — возбуждение. Возбуждение, подобно сигналу, передается с одной нервной клетки на другую.
Нейрон (нервная клетка) — структурная единица мозга. Кора
5
больших полушарий головного мозга, определяющая индивидуаль ное поведение человека, состоит из более чем 10 млрд нейронов.
Синапс — тончайшее межклеточное образование, с помощью которого осуществляется переход возбуждения с одного нейрона на
другой, с |
нейрона |
на мышцу |
или другие периферические |
ис полнительные органы. |
|
||
Помимо |
нервных |
клеток серое |
вещество мозга на 60—90% |
состоит из так называемых глиальных клеток (или «глии»), выполняющих функцию опорного каркаса для нейронов, а также функцию питания нервных клеток — в глии находятся «энергетические депо» накопления энергетических веществ, пе риодически поступающих в нервные клетки.
Мозг можно представить как совокупность взаимосвязанных групп нервных клеток, или анализаторов — зрительного, слухового, обонятельного, осязательного, двигательного, речедвигательного и т. п. Корковые центры соответствующей области коры головного мозга называют корковым концом (представительством) анализа тора, а органы чувств или другие рецепторные зоны, где распо ложены соответствующие рецепторы, — периферическим кон цом анализатора.
Основными процессами нервной деятельности являются
возбуждение и торможение.
Информация из внешней среды и внутренней среды орга низма поступает в виде самых разнообразных раздражителей, однако на нейрофизиологическом уровне она проявляется в ви де одного и того же физиологического процесса — возбуждения. Это сложный биоэлектрический процесс, состоящий из множе ства сигналов-импульсов, приводящий в действие клетки и ор ганы. Процесс возбуждения обладает свойством распространять ся, переходить из одного участка ткани на другой, находящийся в покое, и за счет этого связывает между собой и приводит в действие различные элементы организма.
Процесс торможения — сложный биоэлектрический процесс, ослабляющий или прекращающий деятельность клетки, органа. В отличие от возбуждения торможение носит местный характер, не распространяется.
5
Физиологическая основа формирования концептуальной модели – это работа анализаторов, т.е. первых органов, с помощью которых человек осуществляет анализ раздражителей.
Анализатор — термин, введенный И.П. Павловым для обозначения функциональной единицы, ответственной за прием и анализ сенсорной информации какой–либо одной модальности. Различают зрительный, слуховой, тактильный, вкусовой, обонятельный, кинестетический (внутримышечный), темпера турныйивестибулярныйанализаторы.
Важнейшими для оператора является следующие анализаторы:
зрительные (90%)
слуховые (7%)
тактильные (3-2,5%)
Ванализаторе выделяют три отдела:
1.Воспринимающий орган или рецептор, предназначенный для преобразования энергии раздражения в процесс нервного возбуждения. Вход рецеп тора приспособлен к приему сигналов определенного вида (световых, звуковых, тепловых и так далее), что и является осно вой квалификациианализаторов;
2.Проводник, состоящий из афферентных нервов и проводящих путей, по которому импульсы передаются к вышележащим отделам центральной нервной системы;
3.Центральный отдел, состоящий из релейных подкорковых ядер
ипроекционных отделов коры больших полушарий. (центр в коре больших полушарий головного мозга (мозговой конец))
Кроме восходящих (афферентных) путей существуют нисходящие волокна (эфферентные), по которым осуществляется регуляция деятельности нижних уровней анализатора со стороны его высших, в особенности корковых, отделов.
Анализаторы человека являются единой, взаимосвязанной системой. Действия раздражителя на один из анализаторов вызывает не только его прямую реакцию, но и изменяет функционирование других.
Мозговой конец (МК) состоит из ядра и рассеянных по коре головного мозга отдельных элементов. Между МК и рецептором существует обратная связь – осуществляется через волокна. За счет ОС в рецепторах производится декодирование, т.е. воспроизведение того исходного состояния, которое возникает при взаимодействии рецептора с раздражителем.
5
В частности, возможностями и особенностями анализаторов человека опреде ляютсяпсихофизиологическиетребованиякорудиямтруда. Рассмотрим подробнее некоторые важнейшие характеристики анализаторов, а также свойства зрительного, слухового и тактильного анализаторов. (Ведь именно от особенностей работы анализаторов зависит быстродействие и точность работы человека-оператора).
Как уже отмечалось выше, восприятие информации в основном осуществляется зри тельным, слуховым и тактильным анализаторами. Остальные анализаторы в технических системах используются крайне редко, в особых ус ловиях деятельности (например вестибулярный — в системе «летчик-самолет»). Основными характеристиками анализаторов является чувствительность, избирательностьиадаптивность.
Диапазон чувствительности анализатора определяется интер валом от минимальной до максимальной адекватно ощущаемой величины сигнала. Величина раздражителя, вызывающая едва заметное ощущение, называется
нижним абсолютным порогом чувствительности, а максимальная величина раздражителя — верхним абсолютным порогом. Нижний абсолютный порог опре деляет чувствительность анализатора, поскольку сигналы, ин тенсивность которых меньше нижнего абсолютного порога, че ловеком не ощущаются, а увеличение интенсивности сигналов выше верхнего абсолютного порога вызываетучеловекаболевоеощущение.
Избирательность анализатора заключается в его способности из множества раздражителей, одновременно действующих на человека, в зависимости от условий воспринимать и анализиро вать только существенные раздражители, чем обеспечивается высокая помехоустойчивость, и быстродействие по анализу ин формации. Благодаря избирательности анализаторованализбольшогоколичестваинформациичеловекомпроводитсяв не сколько раз быстрее, чем автоматическим устройством, посколь ку компьютерная система предусматривает последовательный анализ всей информациибезучетаеезначимости.
Взависимости от условий окружающей среды анализатор может изменять диапазон чувствительности, например, переме щением хрусталика глаза. Это свойство называется адаптацией. Адаптация характеризуется величиной изменения чувствитель ности и временем, в течение которого она происходит.
Вреальных условиях должны соблюдаться следующие требо вания к
5
сигналам-раздражителям:
интенсивность сигналов должна соответствовать средним значениям диапазоначувствительностианализаторов;
различиемеждусигналамидолжнобытьбольшеопера тивного порога различения, но не должно значительно превышатьоперативныйпорог, т. е.
составлять |
опти мальную |
величину, |
обеспечивающую |
хорошую |
работо способностьиневызыватьутомления; |
|
|
||
наиболее значительные |
и ответственные раздражители |
следует |
||
располагать в тех зонах сенсорного поля, которые соответствуют участкам рецепторнойповерхностиснаи большейчувствительностью.
Характеристики зрительного анализатора. Зрительным анали затором воспринимается форма, цвет, яркость и движение пред метов. Возможность различения предмета на фоне других пред метов определяется его контрастностью.
Контрастность— этосоотношениеяркостипредметаифо на. Различают прямой (яркость фона больше яркости предметов) и обратный (яркость предмета больше яркости фона) контрасты. Оптимальным считается контраст, находящийся в пределах 0.6...0.9. Необходимо, чтобы различие в яркости предмета и фо на было в 10...15 раз больше порогового значения. Форма пред мета воспринимается с учетом контраста и угловых или линей ных размеров.
Эргономические требования к средствам отображения визу альной информацииустанавливаютразмерыиконфигурациюзнаков, сигналов, углыих обзора и расстояния наблюдения, вид контраста изображения и окружающего фона, цвет свечений световых изображений, уровень яркости, частоту мельканий, скорость перемещений, условия внешней освещенности изобра жения. Рациональное соответствие орудий труда зрительному, анализаторусоблюдаютсяприследующихусловиях:
освещенностьнарабочемместеоператора— 410 лк;
яркость свечения индикатора на черно-белой электрон но-лучевой трубке(ЭЛТ) — неменее0,5 кд/м2;
яркость свечения индикатора на цветной ЭЛТ не менее 10 кд/м2;
оптимальнаяяркостьиндикаторанацветнойЭЛТ—170 кд/м2;
контрастпрямойоптимальный— 0,8...0,9;
контраст прямой допустимый — 0,6...0,9;
контраст обратный для самосветящихся индикаторов — не менее
5
0,2;
время представления (индикации) сигнала — не менее 2 с;
скорость движения сигнала при наличии опорного ори ентира — 1...2 угловыхминутывсекунду;
скорость движения сигнала без опорного ориентира — 15...30 угловыхминутвсекунду;
размерызнаковнаэкране15...40 угловыхминут;
частотамельканий— неменее50 Гц;
ширина линии на экране — 1,15... 1,5 мм при расстоянии наблюдения соответственно0,25... 1,5м.
Традиционно освещение рабочего места при работе с бумаж ными носителями информации имеет высокий уровень обшей освещенности (700 лк и более). При считывании информации с ЭЛТ имеются следующие особенности:
1. Поверхность ЭЛТ расположена вертикально, что приводит к расположению линий зрения оператора на 20° выше, чем при работе с бумажными носителями. Поэтому увеличивается веро ятность появления прямойблесткостиотсветильниковиокон.
2.Любой уровень освещенности экрана ЭЛТ уменьшает контраст между изображениемифоном, таккакяркость темныхучастков(фона) увеличивается сильнее, илияркостьсветлыхучастков.
3.Экран ЭЛТискривленичасто имеетвысокийкоэффици ентотражения. Он играет роль зеркала, вызывая блесткость, так как свет ярких объектов, расположенных за оператором, и над ним отражается от экрана и попадает в глаза оператору. Эти от ражения уменьшают контраст и могут частично или полностьюискажатьчастьинформации.
Исходя из этого, освещенность рабочего места с ЭЛТ и ин формацией, записанной на бумажном носителе, должна состав лять 400...500 лк, что существенноснижаетконтрастэкрана, посравнениюснеосвещеннымрабочим местом и затрудняет вы полнения задания, но позволяет читать информацию с
бумаги и переносить ее на магнитный носитель. При использовании ин формации только с экрана ЭЛТ освещенность рабочего места может находитьсявпределах150...400 лк.
Характеристики слухового анализатора. Слуховой анализатор состоит из уха, слухового нерва и сложной системы нервных связей и центров
5