Г л а в а 4

ИНЖЕНЕРНО-ПСИХОЛОГИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ «ЧЕЛОВЕК — ЭВМ»

§ 10. Организация взаимодействия человека с эвм

Интенсивное развитие вычислительной техники и ее широ­кое использование в АСУ различных уровней и назначения обу­словливают актуальность исследований и разработок, связан­ных с проблемой организации эффективного взаимодействия человека-оператора и ЭВМ в рамках единой системы «чело­век—ЭВМ». Эти исследования охватывают широкий спектр воп­росов от психологического анализа различных режимов работы ЭВМ (режима с разделением времени, режима пакетной обра­ботки и т. д.) до инженерно-психологической разработки про­цесса общения человека с ЭВМ при совместном решении задач и оптимизации системы «человек—ЭВМ». К сожалению, выпол­ненные к настоящему времени исследования весьма фрагмен­тарны и их результаты не дают возможности представить состояние проблемы в целом. Однако имеющиеся данные дают основание для постановки и исследования ряда весьма важных инженерно-психологических вопросов.

С психологической точки зрения автоматизированная систе­ма управления есть деятельность людей, опосредованная ЭВМ, т. е. деятельность по преобразованию информации с использо­ванием машин. В зависимости от типа системы управления, в которую включен человек, ее назначения и от используемой техники можно выделить различные формы взаимодействия в системе «человек—ЭВМ». В одних случаях человек принимает решение и выполняет управляющие действия, а функции ЭВМ состоят в сборе, первичной обработке, хранении информациии выдаче ее по требованию человека. В других — ЭВМ работа­ет в режиме советчика, предлагая человеку те или иные вари­анты возможных решений; функции человека состоят в том, что­бы выбрать из этих вариантов наиболее целесообразный, внести уточнения и т. п. В третьих — функции управления разделяют­ся между человеком и ЭВМ, в четвертых — за человеком оста­ются функции контроля и резервирования, а управление в целом осуществляется ЭВМ.

Таким образом, в системах управления с ЭВМ человек вы­полняет самые разнообразные функции, начиная с технического обслуживания аппаратуры и кончая принятием ответственных решений на высших уровнях управления. Следовательно, инже­нерно-психологический анализ АСУ связывается с решением комплекса весьма сложных задач. Понятно, что при этом зада­чи инженерной психологии не должны ограничиваться проек­тированием и оценкой только согласующих средств, таких как индикаторные устройства и пульты ввода информации, хотя они, без сомнения, делают возможным, ускоряют, расширяют или усиливают взаимодействие человека с ЭВМ.

Инженерно-психологический анализ должен включать и за­дачи распределения функций между человеком и ЭВМ, и опти­мизацию взаимодействия в целом. В настоящее врем-я уже мож­но указать исходные пункты решений указанных задач. Такими исходными пунктами исследований организации взаимодействия могут служить, с одной стороны, теория решения задач чело­веком в режиме диалога с ЭВМ, а с другой — количественное исследование и формализация факторов эффективного взаимо­действия человека с ЭВМ.

Проблема организации взаимодействия — комплексная проблема, требующая для своего решения использования во взаимосвязи методов и результатов, заимствованных из самых различных областей математики, техники, психологии. В инже­нерно-психологической литературе намечаются три пути улуч­шения взаимодействия. Первый путь связывается с дальнейшим совершенствованием средств отображения информации, созда­нием принципиально новых средств, развитием математического обеспечения, теории и техники проектирования систем.

Второй путь — это развитие специальных психологических исследований, направленных на оптимизацию условий деятель­ности пользователей, распределение функций и т. п.

И, наконец, третий путь — раскрытие закономерностей обу­чения и подготовки людей к работе в человеко-машинных сис­темах, поиск средств и способов преодоления психологического барьера при работе с ЭВМ, учет индивидуальных особенностей и т. д.

Комплексный подход к проблеме взаимодействия человека с ЭВМ необходим и в связи с осознанием того факта, что эффект взаимодействия проявляется прежде всего в. создании новой системы, обладающей такими признаками, которые отсутствуют у включенных в ее состав подсистем. Иными сло­вами, решение многих задач, возникающих в процессе управле­ния производством, может быть осуществлено достаточно эффективно только системой «человек—ЭВМ», а не человеком или машиной в отдельности. В свою очередь, с инженерно-психологических позиций при этом со всей остротой встает вопрос о распределении функций, о рациональном сопряжении математического обеспечения ЭВМ и творческой деятельности человека. К сожалению, достаточно четкие принципы такого сопряжения применительно к АСУ пока не разработаны, здесь еще много неясных и нерешенных вопросов. Тем не менее в ли­тературе прослеживаются достаточно интересные подходы.

Как указывалось, в инженерной психологии сформулирован принцип преимущественных возможностей. Согласно этому принципу, рациональное распределение функций между чело­веком и ЭВМ должно осуществляться так, чтобы человеку пору­чались те функции, которые позволяют ему наиболее эффек­тивно реализовать свои возможности, а машине — те, которые требуют выполнения стереотипных операций, высокого быстро­действия и точности. Другими словами, возникает необходи­мость сравнения человека и ЭВМ в отношении возможностей приема, хранения и переработки информации. Анализ позитив­ных и негативных сторон человека и ЭВМ привел некоторых ис­следователей к выводу, что машина будущего должна основы­ваться на тех же принципах обработки информации, какими пользуется человек.

В то же время следует иметь в виду, что если в математико­-логическом аспекте ЭВМ можно передать любую трудовую функцию, для которой составлена программа ее выполнения, то с психологической точки зрения (в отличие от этого) ЭВМ могут быть переданы только те функции, которые формализова­ны и психологически характеризуются тем, что они фиксиро­ваны и однозначно определены. Требуется еще значительная работа по определению критериев «психологической целесооб­разности» передачи ЭВМ той или иной трудовой функции чело­века. Интересные приложения для решения задачи распределе­ния функций могут возникнуть в связи с идеей создания так называемых «сбалансированных» систем «человек—ЭВМ», т. е. систем, где оба партнера являются активными.

Решение задачи распределения функций тесно связано с психологическим исследованием основных функций, выполня­емых оператором в АСУ. Одной из наиболее важных функций, как известно, является функция принятия решений, посредст­вом которой оператор выявляет проблемы, осуществляет диаг­ностику, прогноз и планирование. Понятно, что уровень изучен­ности процесса принятия решений человеком будет во многом определять пути и методы организации эффективного взаимодействия человека и ЭВМ. Надо сказать, что, несмотря на гро­мадное число исследований по этому вопросу, имеется мало данных о действительной структуре принятия решений опытны­ми профессиональными работниками. Особенно это справедливо для условий применения ЭВМ. Здесь наряду с достаточно тра­диционными проблемами, такими как особенности восприятия основных форм машинного вывода данных, выбор предпочти­тельных форм взаимодействия, возникает целый ряд принципи­ально новых: выбор стратегии и тактики и формирование критери­ев оптимальности решения; оценка последовательности и постро­ения управляющих воздействий; особенности использования различных языков обмена и способов их построения — фазово­го, анкетного, дихотомического; организация диалога, эффек­тивность интерактивных процедур обмена при принятии опе­ративных решений и т. д.

Универсальным средством для связи человека с ЭВМ по-прежнему считается электронно-лучевая трубка (ЭЛТ). Однако этот вид связи не вполне совершенен, так как обладает недо­статочными размерами индикационного поля и недостаточным разрешением. Необходимо создание принципиально новых сис­тем индикации, в частности плазменных индикаторных устройств, а также дальнейшее распространение экранов непо­средственного видения на ЭЛТ. Решению этой задачи способ­ствуют непрерывное улучшение качества трубок общего назна­чения, разработка специализированных ЭЛТ (особенно запоми­нающих, профильно-лучевых и цветных), усовершенствование знакогенерирующих трубок (моноскоп, принтикон). Перспек­тивными устройствами следует считать плазменные панели и экраны на основе жидких кристаллов, к основным достоин­ствам которых относятся прямое цифровое управление, возмож­ность запоминания, а также прозрачность, позволяющая совме­стить текущие данные с фоном либо вести одновременные наблюдения и регистрацию данных.

Работы такого направления — типичный пример техническо­го подхода к вопросу об организации взаимодействия человека с ЭВМ. Этот подход широко используется в настоящее время и включает вопросы выбора структуры и параметров устройств графического взаимодействия оператора с ЭВМ, требования к комплексам оперативного отображения для диалоговых сис­тем, использования многофункциональных дисплеев, многопуль­товых структур и т. д.

Достаточно широко стали развиваться в последнее время и инженерно-психологические исследования по отдельным аспек­там перечисленных проблем. В ряде работ, посвященных сис­темам с разделением времени, суммированы результаты, полу­ченные при измерении времени ответов пользователей. Эти результаты помогают определить оптимум времени, необходи­мого для изменения программы. Время обычно измеряется от момента сообщения о том, что главная ЭВМ готова к приему информации, до момента, когда пользователь посредством устройства графического взаимодействия передал в нее инфор­мацию. В диапазоне ответов длительностью от 0 до 30с 50% ответов осуществлялись быстрее, чем за 4,5 с, и 90% ответов — быстрее, чем за 16с.

При включении ЭВМ в контур системы управления требует­ся обращать особо пристальное внимание на алгоритмические аспекты. Поскольку сама сущность взаимодействия состоит в кооперативном объединении усилий человека и вычислитель­ного средства, распределение функций между партнерами сис­темы «человек—ЭВМ» требует выделения в алгоритмической структуре задачи¹⁸ блоков, допускающих чисто машинную реа­лизацию («жесткий» алгоритм), и блоков, требующих для сво­ей реализации интерактивных процедур («нежесткий» алго­ритм). Очевидно, что большинство так называемых диалоговых задач допускает различные варианты такого разбиения. Однако ясно, что для систем «человек—ЭВМ» алгоритмы могут быть с менее жестким программным ходом, что позволит резко уменьшить объем кропотливой работы, связанной с формализа­цией процессов управления. Весьма важной задачей становятся сбор и уточнение алгоритмов, позволяющих ЭВМ оказать су­щественную помощь человеку в принятии решения, особенно в условиях преодоления информационной неопределенности.

Понятно, что, если преобладает такая форма взаимодейст­вия, где максимум инициативы в процессе общения приходится на долю ЭВМ, алгоритм должен иметь более жесткий программ­ный ход. Если же преобладают другие формы взаимодействия, ориентированные прежде всего на пользователей с преимуще­ственно творческим характером труда, то алгоритм должен быть достаточно гибким, его членение должно обеспечивать макси­мальную реализацию творческого потенциала человека, учиты­вать индивидуальные различия операторов.

Процесс решения практически любой задачи при наличии ЭВМ следует рассматривать, по-видимому, как процесс обще­ния человека с ЭВМ в режиме диалога. Организация эффектив­ной процедуры диалога человека с ЭВМ ставит перед инже­нерной психологией значительное число вопросов, требующих тщательного исследования. Некоторые из этих вопросов рассма­триваются в следующем параграфе.