Тесты по теме

Выберите правильный ответ

1. Прибор, позволяющий дозировать время предъявления информации, называется:

а) тахитоскоп;

б) динамометр;

в) кинескоп.

2. Автором классификации сенсомоторной реакции является:

а) И.П. Павлов;

б) Франс Дондерс;

в) Е.И. Бойко.

3. Реакции, при которых испытуемому предъявляются два или несколько сигналов, а нужно отвечать на какой-нибудь один, оставляя другие без ответа, называют

а) А-реакциями;

б) В-реакциями;

в) С-реакциями.

Правильные ответы: 1.а; 2.б; 3.в.

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.

1. 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.

2. 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).

3. 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.

Тесты по теме

Выберите правильный ответ

1. Моделирование процессов мышления – это:

а) универсальный метод познания явлений;

б) универсальный метод познания объектов, для которых непосредственное исследование затруднительно, или по каким-либо причинам вообще невозможно:

в) все ответы верны.

2. Закономерности оперативного мышления могут исследо­ваться с помощью:

а) электронных вычислительных машин;

б) различных методов изучения мышления;

в) все ответы верны.

3. Оперативным образам присущи следующие особенности:

а) они прагматичны;

б) они адекватны;

в) они упорядочены;

г) они специфичны;

д) все ответы верны.

Правильные ответы: 1.в; 2.а; 3.д.