Учебное пособие санкт-петербург 2006 ббк 88. 4 Г67 Рецензент: докт психол наук проф

Вид материала

Учебное пособие

Содержание Концептуальная модель 5. Психологические основы кодирования информации оператором Прием и переработка знаковой информации оператором Коэффициент совпадения элементов 5.4. Инженерно-психологические требования к п о с т роению кодовых алфавитов Семантическое моделирование

Подобный материал:

• Вестник балтийской педагогической академии вып. 94. – 2010 г. Актуальные проблемы нравственного, 2431.92kb.
• Издательская программа 300 лучших учебников для высшей школы в честь 300-летия Санкт-Петербурга, 9780.06kb.
• Научный выпуск вестник балтийской педагогической академии вып. 29. – 2000 г. Поиск, 1745.18kb.
• Л. М. Семенюк Под редакцией докт психол наук, проф. Д. И. Фельдштейна Х 91 Хрестоматия, 4158.51kb.
• Учебное пособие Санкт-Петербург 2005 удк 662. 61. 9: 621. 892: 663. 63 Ббк г214(я7), 546.15kb.
• В. В. Гриценко (Смоленск); к психол, 65.41kb.
• Учебное пособие санкт Петербург 2010 удк 001. 8 Ббк, 1217.72kb.
• Ббк 63. 3(0) Н72, 4378.93kb.
• Ббк 63. 3(0) Н72, 5546.58kb.
• Д. А. Леонтьев психология смысла, 9607.39kb.

37

При разработке проекта информационной модели задают количе­ство информации в ней, предполагаемую полноту отображения объек­та управления (среды, события), динамику изменения модели во вре­мени, пространственную организацию и тип модели.

Количество информации определяется числом различаемых и идентифицируемых градаций признаков воспринимаемого сигнала. Полнота отображения обусловливается целями, задачами и способами деятельности. Динамика изменения модели во времени представляет собой отношение времени развертки модели к реальному времени технологического процесса с учетом различных уровней временной развертки (психофизического, оперативного мышления, утомления зрительной системы). Пространственная организация информацион­ной модели зависит от характеристик поля зрения оператора, свойств сигналов, поступаемых для восприятия оператором, и структуры дея­тельности оператора. К наиболее важным принципам пространствен­ной организации информационной модели относятся принцип ком­пактности (информационные сигналы должны располагаться компакт­но, без лишних промежутков); принцип группировки (поступающие сигналы группируются в соответствии с решаемой задачей или по дру­гому основанию); принцип соответствия структуры пространства мо­дели субординации задач, решаемых оператором (сигналы, требуемые для выполнения первостепенных задач, располагаются в центре или ближе к центру поля зрения оператора); принцип структурного соот­ветствия сенсорного и моторного полей (расположение приборов должно соответствовать расположению связанных с ними органов

управления).

Информационная модель входит в состав более сложного психи­ческого комплекса, обеспечивающего прием и переработку информа­ции оператором, - концептуальную модель.

Концептуальная модель это комплексное психическое образо­вание, выполняющее регуляторную функцию и имеющее оперативный характер. Концептуальная модель отражает представления человека о целях и задачах трудовой деятельности, состояниях управляемого объ­екта, характеристики внешней среды, способы и приемы трудовой дея­тельности, знания и опыт, которые накоплены ранее при решении про­изводственных задач. Концептуальная модель как информационный комплекс организована согласно задачам действия. Структура концеп­туальной модели изоморфна структуре действия.

Концептуальная модель представляет собой единую систему опе­ративных образов. Функционирование концептуальной модели осуще-ствляегся с опережением относительно существующей динамики кон­кретного технологического процесса и, соответственно, формируемых оперативных образов и информационной модели. Характеристики концептуальной модели зависят не только от отображаемой в ней тех­нологической ситуации, но и от профессионального опыта оператора, его обученности, тренированности, актуальных мотивов, функцио­нальных состояний и др.

На процесс и результаты переработки человеком информации влияют несколько групп факторов.

Первая группа - объективные параметры потока информации (пространственные и временные характеристики приборов, состав­ляющих средства отображения информации, качественные и количе­ственные характеристики информационного потока). Пространствен­ные характеристики описывают угловые размеры и пространственное положение источников информации, временные характеристики - рас­пределение сигналов во времени, скорость информационного потока, длительность экспозиции, временную неопределенность появления сигналов. Качественная оценка информационного потока составляет описание алфавитов сообщений, оценку избыточности сигналов, их значимость, соотношение релевантной и иррелевантиой информации. Количественно рассчитывается величина информационного потока.

Впорая группа факторов определяется условиями деятельности оператора. Сюда входят внешние условия и внутренние условия - осо­бенности когнитивных процессов, мотивация и др.

Третью группу факторов составляют индивидуальные характери­стики субъекта - пол, возраст, тип нервной системы, обучеиность, тре­нированность.

4.2. Опознание сигналов

Процессы приема и переработки информации оператором имеют сложную многоуровневую структуру. Они включают обнаружение сигналов, принятие решения, выполнение диагностических задач, ори­ентировку в сложной ситуации и т. д. Основой приема и переработки информации оператором служит процесс опознания сиг налов. Опозна­ние наряду с обнаружением, различением и идентификацией относят к


38

39


системе перцептивных и опознавательных действий, составляющих процесс восприятия как сложную структуру, обеспечивающую взаи­модействие человека с окружающим миром.

Т.П. Зинченко выделяла в макроструктуре опознания следующие операции: обнаружение объекта; различение стимула, т. е. выделение в объекте отдельных признаков в соответствии с задачей, стоящей перед наблюдателем; формирование перцептивного образа; идентификация, т. е. отождествление образа объекта с эталоном, который записан в памяти; принятие решения, к какому классу относится объект и его

обозначение.

Обнаружение объекта осуществляется в сенсорном входном кана­ле, где происходит предварительная обработка стимулов и кодирова­ние входных воздействий. Затем проводится анализ входных воздейст­вий, происходит различение стимула и формирование перцептивного образа воздействующего объекта. После этого осуществляется извле­чение соответствующего эталона памяти и проходит операция сличе­ния важных признаков эталона и предъявляемого стимула. И далее устанавливается достаточность или недостаточность результата сли­чения и принимается решение о выполнении ответной реакции. Про­цесс опознания заканчивается вербальным или моторным кодировани­ем ответной реакции.

Идентификация - это процесс сличения двух одновременно вос­принимаемых стимулов или непосредственно воспринимаемого сти­мула с эталоном, записанным в памяти, и установления их тождества или различия.

Процесс опознания включает идентификацию с последующим обозначением стимула и отнесением его к определенной категории.

При решении задач опознания и идентификации центральное ме­сто занимает процесс формирования эталонов восприятия. Понятие «эталон» соотносится с понятием «перцептивный образ». Эталон - это перцептивный образ, хранящийся в памяти. Процесс формирования эталона является многоуровневым. На первом уровне объект воспри­нимается как целое. На следующем уровне идет развернутый анализ отдельных элементов: оценивается количество элементов, форма, цвет, расположение. На следующем уровне происходит формирование «схемы», т. е. сокращается количество элементов и связей между ними и вырабатывав гея комплексный опознавательный эталон.

Важное место в понимании процесса опознания занимает понятие оперативных единиц восприятия. Оперативные единицы восприятия -

40

это система выделяемых человеком релевантных признаков объекта. Вид оперативных единиц восприятия детерминируется задачами дея­тельности.

В инженерной психологии процесс опознания изучается подроб­но, так же во многом эффективность деятельности оператора зависит от эффективности процесса опознания. Можно выделить факторы, влияющие на эффективность опознания сигналов:

• внешние: модальность сигнала, длина алфавита знаков, мер­ность сигнала, неопределенность сигнала, вероятность его появления;
  
• внутренние: уровень тренированности испытуемых, стратегии опознания объектов, индивидуальные особенности испытуемых.
  

5. ПСИХОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ КОДИРОВАНИЯ ИНФОРМАЦИИ ОПЕРАТОРОМ

5.1. Кодирование информации и сущность знаковой информации

Человек, воспринимая информацию, вычленяет значимые для не­го отношения между элементами сообщения и устанавливает связи с прошлыми сообщениями. Сообщения могут передаваться при помощи любых единиц информации - речь, изображение, текст и т. д.

Не смотря на то что еще в 1948 г. К. Шеннон предложил формулу для расчета количества информации в сообщении, в настоящее время нет единого подхода к оценке этого параметра. Линейная зависимость длины сообщения и количества информации считается общепринятой. С другой стороны, что особенно важно для психологических исследо­ваний, необходимо различать количество и качество информации в сообщении. В соответствии с формулой Шеннона, отдельные единицы информации (знаки) не зависят друг от друга и не связаны между со­бой. Такой подход не может быть правильным при определении коли­чества информации, воспринимаемой человеком.

Количество информации, получаемое человеком из сообщения, зависит от индивидуальных особенностей личности, выполняемой за­дачи, контекста входной информации и условий ее предъявления. Контекст отражает взаимосвязи и взаимовлияние отдельных единиц информации. При восприятии сообщения анализируются информаци-

41

онные отношения между единицами сообщения. В результате этого анализа формируется новая информация, которую невозможно свесги к сумме информации, содержащейся в отдельных элементах сообще­ния.

Кодирование информации рассматривается как процесс преобра­зования сообщений о свойствах реальных объектов в знаковую ин­формацию, предназначенную для приема и декодирования ее челове­ком. Декодирование информации представляет собой обратный коди­рованию процесс создания образа объекта на основе образа знака. Код - это правило перехода от кодируемого объекта к кодовому знаку. Ха­рактерной особенностью кодового знака является передача информа­ции о реальных объектах в передающей системе со свойственными ей правилами отображения.

По мнению М.К. Тутушкиной, психологические основы кодиро­вания информации включают три главных момента: определение пси­хологической сущности знаковой информации, исследование психоло­гических механизмов приема и переработки знаковой информации и установление специфики функционирования знаковой информации в деятельности оператора.

Психологическая сущность знаковой информации определяется функциями, которые выполняет знак в системе. В системах «человек -машина» знак и системы знаков служат основным средством взаимо­связи человека и техники. Проектировщик систем «человек - техника» является и проектировщиком знаков, с помощью которых человек бу­дет взаимодействовать с техникой. При проектировании определяется смысловая нагрузка знака и уточняются его коммуникативные функ­ции. Для человека-оператора знак выступает как предмет восприятия. При восприятии знаков основную роль играют материальная форма знаков и условия их предъявления, отношения между знаками внутри знаковой системы.

Системы кодирования, которые также называют алфавитами, от­ражают отношения между знаками внутри знаковой системы. Алфави­ты кодовых знаков построены по конкретным принципам для передачи информации о классе взаимосвязанных объектов. Уровень кодирова­ния определяется количеством элементарных единиц, используемых для системы кодирования, и внутренней структурой кодового знака. Повышение уровня кодирования позволяет «насытить» знак информа­цией за счет увеличения в нем числа элементарных единиц или со­вмещения в одном знаке нескольких элементарных категорий, при по-

42

мощи которых осуществляется кодирование: цвета, элементов формы. Однако это приводит к повышению сложности знака.

В структуре сообщения могут использоваться различные системы кодирования и дополнительные опознавательные знаки: текст, рисун­ки, символы. Способ кодирования - это более широкое понятие, чем система кодирования. Способ кодирования предполагает выбор прин­ципа подачи информации, связанного с устройством отображения. Системы кодирования и кодовые знаки определяются и создаются тогда, когда выбран способ кодирования.

В деятельности оператора знаки выполняют несколько основных функций: сигнальную, наглядно-образную, информирующую, инте-гративную, структурирующую. Сигнальная функция выступает как побуждение к действию. Наглядно-образная функция обеспечивает восприятие знака. Информирующая функция - это взаимодействие знака и характеристик кодируемого объекта. Интегративная функция представляет собой объединение информации в семантическом ком­плексе. Структурирующая функция позволяет организовать и настро­ить систему приема и переработки знаковой информации. Объектив­ная сложность знаковой информации оценивается через сложность структуры знака. Субъективная сложность переработки знаковой ин­формации определяется скоростью и точностью этой переработки. Существует разница в скорости переработки информации на разных уровнях психического отражения: скорость восприятия и опознания уменьшается с ростом сложности знака и разнообразием признаков, а скорость идентификации, наоборот, увеличивается.

Прием и переработка знаковой информации оператором рас­сматриваются как функциональная психосемиотическая система, фор* минование которой происходит в результате взаимодействия человека с объективной системой знаковой информации. Понятие психосемио-титческой системы введено М.К. Тутушкиной. Психосгтеотическая система - это психологическая функциональная система, обеспечи­вающая процесс преобразования и декодирования знаковых систем. Психосемиотическая система интегрирует образ объекта и образ знака в определенном семантическом комплексе. М.К. Тутушкина подчерки­вает, что психосемиотическая система формируется и функционирует по своим законам, отличающимся от законов речевой системы, хотя для полного декодирования в словесной форме необходимо с ней свя­зана. Системообразующим фактором формирования психосемиотиче­ской системы выступает практическая задача деятельности. Выделено

43

четыре уровня переработки знаковой информации: восприятие, иден­тификация, опознание, декодирование.

Формирование и развитие психосемиотической системы происхо­дит в процессе обучения и приобретения индивидуал ыюго опыта. В основе этого процесса лежит организация субъективного пространства на перцептивном и семантическом уровнях. Определяющим фактором в развитии психосемиотической системы является установление отно­шений между знаком и кодируемым объектом, формирование психо­логической взаимосвязи между образами знака и кодируемого объекта. Эти отношения зависят от степени сложности кодируемого сообще­ния, наглядности знаковой системы и соотношения опознавательных признаков знака и кодируемого объекта.

М.К. Тутушкина выделяет несколько семиотических уровней функционирования психосемиотической системы:

1. Прагматический уровень определяется практическими задачами использования знаков в деятельности.
   
2. На семантическом уровне устанавливаются связи между знаком и ««означаемым объектом в плане его смыслового и предметного зна­чений.
   
3. Синтаксический уровень обусловлен правилами взаимодейст­вия знаков внутри знаковых систем.
   

5.2. Психологические механизмы переработки знаковой информации

Психологические механизмы приема и переработки знаковой ин­формации обеспечиваются системой сенсорных, интеллектуальных и мнемических действий. Информационные признаки объекта - это при­знаки, которые отражают его основные характеристики. На их основе происходит декодирование сообщения. М.К. Тутушкина выделяет раз­личительные, опознавательные и семантические информационные признаки объекта. При переходе с одного уровня познавательной дея­тельности на другой происходит смена информационных признаков: различительные признаки сменяются опознавательными, а затем се­мантическими.

Семантические признаки выделяются в процессе декодирования знаков. Славная функция семантических признаков - расшифровка значения знака. Под расшифровкой значения понимается актуализа-

44

ция связей, сформированных при заучивании алфавита знаков. Фор­мирование алфавита знаков происходит' на основе выделения опозна­вательных признаков формы знака и классификации этих признаков. На этапе восприятия и идентификации осуществляется выделение раз­личительных признаков и формирование образа знака. Затем выделя­ются опознавательные признаки формы знака, которые сличаются с сохраненными в памяти при заучивании знаками алфавита с после­дующим их отождествлением. На этане опознания идет сопоставлеьме образов-эталонов с предъявленными знаками, заключающееся в сли­чении опознавательных признаков формы с эталонами рабочего « ш ф а -вита знаков.

Операция декодирования в самом общем виде основывается на выделении семантических признаков знака и сличении их с рабочим алфавитом. Декодирование включает отождествление формы знака и актуализацию его значения.

5.3. Оценка знаков и знаковых алфавитов

При оценке знаковых алфавитов используют ряд инженерно-психологических критериев. К ним относятся: уровень кодирования знака, заполненность пространства признаков алфавита знаков, коэф­фициент совпадения элементов знака, коэффициент разнообразия эле­ментов и семантическая близость элементов знака в алфавите. Понятие уровень кодирования связано со сложностью внутренней структуры знака. Сложность знака определяется сложностью контура его формы, количеством и расположением элементов формы, угловыми размерами наименьшего элемента. Сложность сигнала можно выразить через та­кую характеристику, как мерность сигнала — количество признаков, применяемых для различения знаков.

Заполненность пространства признаков, коэффициент совпадения элементов, коэффициент разнообразия, семантическая близость ха­рактеризуют не отдельный знак, а алфавит знаков в целом. Заполнен­ность пространства признаков оценивается учтенными и неучтенны­ми в алфавите признаками. Отношение учтенных признаков к их об­щему числу представляет собой коэффициент заполненности про­странства признаков алфавита. Чем больше заполненность простран­ства признаков, тем меньше структурных совпадений в алфавите сиг­нала.

45

Коэффициент совпадения элементов определяется как степень сходства и различия знаков в данном алфавите. Отношение неповто­ряющихся признаков к общему количеству признаков дает коэффици­ент разнообразия. Семантическая близость определяется отношени­ем общих, повторяющихся наименований элементов знака к общему их числу в алфавите. Семантическая близость может быть использова­на как для опенки знаков внутри одного алфавита, так и для оценки общности двух разных алфавитов.

Мы рассмотрели критерии оценки знаков и знаковых алфавитов, используемых для кодирования. Исходное сообщение, то, которое подлежит кодированию, также можно оценить с точки зрения его сложности. Очевидно, что более сложное сообщение будет иметь и более сложную структуру кодирования.

Сложность сообщения с точки зрения информационных характе­ристик определяется количеством связей между кодируемыми объек­тами и значимостью этих связей для решаемой оперативной задачи.

5.4. Инженерно-психологические требования к п о с т роению кодовых алфавитов

Построение и оценка алфавитов кодовых сигналов определяются возможностями человека-оператора и спецификой решаемых им задач. Выбор и построение алфавита знаков включают в себя несколько ос­новных этапов.

Прежде всего решается вопрос о выборе модальности сигнала. Большая часть информации представляется оператору в зрительной форме. Однако в некоторых случаях предпочитают представление ин­формации в виде слуховых сигналов. Слуховой анализатор принимает информацию сукцессивно, т. е. последовательно, зрительный, соответ­ственно, симультанно (одновременно). Слуховой анализатор более устойчив к внешним воздействиям, имеет большой диапазон частот и интенсивностей, относительно независим от пространственного поло­жения источника. Различают звуковые, шумовые и речевые сигналы. Слуховую форму предъявления информации рекомендуют использо­вать для сигналов опасности и работы в специфических, отклоняю­щихся О Т нормы условиях.

Далее решается вопрос о выборе вида алфавита знаков. Вид алфа­вита определяется способом кодирования информации (условными

46

знаками, буквами, цветом, яркостью). Способ кодирования иногда со­кращенно называют кодом. Коды различаются по мере абстрактности. Выделяют абстрактные, схематические, иконические и пиктографиче­ские коды. Иконические и пиктографические коды благодаря нагляд­ности обеспечивают большую продуктивность запоминания и хране­ния символов. Вопрос о мере абстрактности решается с учетом осо­бенностей кодируемого объекта и деятельности оператора.

Различная эффективность видов кодовых знаков зависит от спе­цифики стоящих перед оператором задач.

Следующий этап ~ определение основания кода и длины алфави­та. Допустимая длина алфавита устанавливается экспериментально в каждом отдельном случае.

Затем идет выбор мерности сигналов в алфавите. Мерность с и г - н а -ла обусловлена количеством его признаков. Общий принцип перцеп­тивного различения состоит в том, что различимость сигналов улуч­шается с увеличением их мерности, т. е. числа параметров, по которым они различаются. В каждом случае главная задача заключается в опре­делении допустимой мерности и оптимальных сочетаний различных кодовых категорий в структуре многомерного алфавита.

На следующем этапе происходит выявление доминирующего при­знака алфавита сигналов. Установлено, что существует определенная последовательность различения признаков сигнала. В сложных сигна­лах есть доминирующие и рецессивные признаки. При различении сигналов человек прежде всего оценивает доминирующие признаки. При итоговой компоновке кодового знака соблюдают общее тре­бование хорошей различимости, четкости и последовательности клас­сификации символов внутри сигнала. Различимость знаков оценивает­ся по их угловым размерам, яркости и контрасту с фоном.

5.5. Семантическое моделирование

В практике создания современных компьютерных систем, систем искусственного интеллекта остаются нерешенными задачи формали­зации процессов представления и анализа информации и принятия решений. Главный недостаток в использовании формальных методов анализа - игнорирование смыслового содержания. Например, различ­ные технологии анализа изображений выделяют, сравнивают различ-