Введение к работе
Актуальность работы. Постоянное усложнение систем человек-машина (СЧМ), внедрение микропроцессорной техники в интерфейс СЧМ и резкое возрастание потоков информации, воспринимаемой и перерабатываемой оператором, преобразовало процесс управления: в управлении используется информационный процесс, совершается комплексная деятельность, связанная с когнитивными способностями оператора.
Задача создания новых транспортных средств, оснащенных интеллектуальным интерфейсом и выполняющих свои функции в сложных условиях их применения,- выдвигает перед конструкторами необходимость пересмотра принципов организации каналов управления транспортным средством, а ітакже функций и возможностей человека-оператора. Особенностью таких транспортных средств является то. что деятельность человека-оператора по управлению динамическим объектом протекает в условиях интенсивных умственных и физических нагрузок, ограниченного времени принятия решений, экстремальных воздействий внешней окружающей, среды, иногда в отсутствие прямого визуального контакта с рабочей ситуацией, повышенной профессиональной ответственности и существующей опасности угрозы жизни.
В настоящее время каналы управления сложными системами организуются на основании оптимизации сопряжения человека и машины с учетом антропометрических и психофизиологических характеристик оператора. Для. биотехнических систем эргатического типа (БТС-ЭТ), в контур управления которыми включен человек-оператор, одним из основных принципов сопряжения является принцип единства и идентификации информационной среды. Развитием этого принципа является учет познавательных способностей оператора на этапах проектирования.' моделирования и эксплуатации БТС-ЭТ. Это приводит к необходимости применения "техники" и базы знаний когнитивной психологии при проектировании БТС-ЭТ, разработки понятийного аппарата для описания процесса взаимодействия оператора С СИСТеМОЙ В ТерМИНаХ КОГНИТИВНЫХ СИСТеМ. ПерВЫМ ШаГОЫ в
этом направлении является изучение когнитивной деятельности операторов при восприятии визуальной информации, учет и настройка каждой БТС на когнитивный стиль конкретного оператора перед началом работы. Решение этих задач снижает неопределенность в потоках визуальной информации, помогает оператору выделять значимую информацию и облегчает взаимодействие с машиной.
Цель работы. Це..ыэ настоящей работы является создание методов и аппаратно-программных средств для распознавания, оценки и учета личностных когнитивных стилей операторов БТС при совершенствовании интерфейса в БТС На примере системы "человек -транспортное средство".
Достижение поставленной цели потребовало решения следующих задач:
разработка способов формализации знаний о когнитивной деятельности операторов при восприятии визуальных информационных моделей и выработке интуитивных, и логических решений;
реализация алгоритмической и программной моделей операторской деятельности при оценке когнитивных стилей;
разработка методов синтеза фигурно-фоновых тестовых задач в форме визуальных сюжетов-изображений;
разработка моторно-перцептивного метода выявления когнитивных стилей с использованием различных моделей операторской деятельности; .
проведение установочных экспериментов и анализ результатов для подтверждения .эффективности моторно-перцептивного метода исследования когнитивных стилей.
Методы исследования. Методы исследования основаны на применении положений теории биотехнических систем, теории когнитивных процессов, информационной теорий' зрения. Использованы методы программного моделирования с применением ПЭВМ, методы экспериментальных исследований и эргономической экспертизы образцов рабочих мест операторов спе> шальных транспортных средств, методы' математического анализа данных.
Научную новизну составляют:
формальное описание моторно-перцептивного метода выявления и оценки когнитивных стилей при различной когнитивной деятельности операторов;
методика проведения экспериментов, позволяющая' выявлять стили операторской деятельности и определять степень нагрузки на когнитивные структуры операторов при работе с существующим интерфейсом БТС;
формализация когнитивных -принципов синтеза фигурно-фоновых тестовых задач, на основе которых разработан алгоритм, позволяющий автоматизировать процедуру создания новых тестов.
набор факторов для учета когнитивного стиля в контуре управг ления системой, на основе которого предложена обобщенная структура BTQ с когнитивным интерфейсом;
модель операторской деятельности, позьЪляющая сокращать объемы затрат на экспериментальные исследования вариантов оснащения транспортных средств системами предъявления1 информации и перспективными органами управления, а также разрабатывать и исследовать режимы труда и отдыха в многочасовой операторской деятельности;
биотехническая система оценки когнитивных стилей операторов1 (БТСС ОКС) для выявления и исследования обощенного когнитивного стиля операторов.
Практическую ценность работы определяют:
- БТС ОКС, которая может быть- использована в качестве тренажера
операторов-водителей с выработкой соответствующих навыков уп
равления транспортными средствами специального назначения, а
также для изучения принципиальных возможностей использования
различного рода визуальных моделей в операторских задачах;
* методы, алгоритмы и программы синтеза когнитивных тестов и методы анализа получаемых результатов, позволяющие использовать БТС ОКС в качестве АРМа психолога-исследователя с минимальными изменениями в ее структуре в виде дополнений соответствующими базами данных и средствами когнитивной графики;
количественные оценки параметров операторской деятельности и решений фигурно-фоновых задач, на основании которых выработаны критерии определения обобщенных когнитивных стилей операторов БТС; "
экспериментальные результаты психофизиологических исследований операторской деятельности, позволившие определить общую и специфическую нагрузку, в том числе на когнитивные структуры операторов.
Реализация результатов работы. Основные результаты диссертационной работы использованы при. выполнении исследовательских работ, проводимых в лаборатории систем жизнеобеспечения АО "Спецмаш" (г.Санкт-Петербург).
Основные положения, выносимые на защиту:
- моторно-перцептивный метод исследования когнитивного стиля
операторов транспортных средств, основанный на сравнительном
анализе параметрических оценок когнитивной деятельности опера-
-4--торов при управлении моделью движения (моторика) и решении фигурно-фоновых тестовых задач, представленных в виде визуальных сюжетов-изображений (визуальное восприятие); -^биотехническая .система оценки когнитивного стиля оператора транспортного средства, позволяющая реализовывать на ее основе БТС широкого профиля в виде тренажерно-моделирующих коплексов, АРМов психолога, эргономиста и исследователей других профилей, в работе которых необходимо использование знаний когнитивных .Стилей операторов.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на следующих конференциях и семинарах: Всесоюзная школа-семйнар молодых ученых и специалистов по биотехническим системам "БИМК-84". "БИМК-9Г г.Ленинград, 1984. 1991 гг,; Всесоюзная конференция "Медицинские информационные системы",' г.Таганрог, 1991 г.; Ежегодная конференция профессорско-преподавательского состава кафедры БМЭ ич0С СПб ГЭТУ 1994 г.; Научно-техническая конференция , "Диапностика-Информатика-Метрология-94 (ДИМ-94) *' г.Санкт-Петербург, 1994 г.
Публикации. По теме диссертации опубликованы 4 печатных работы, в том числе две статьи и тезисы к двум, конференциям.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит рз
введения, пяти глав, заключения, списка литературы, включающее
138 наименований и семи приложений. Основная часть работы изложе
на на 140 страницах машинописного текста. Работа-содержит 34 щ-
сунка и 9 таблиц. . '
