ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 05.05.2021
Просмотров: 659
Скачиваний: 2
Ко второму классу относятся программы, созданные на основе наблюдения и анализа какой-либо конкретной деятельности и способные решать задачи, возникающие именно в этой деятельности. Примером является программа для решения задачи оптимального распределения операций между рабочими на конвейере. Эта программа была создана на основе анализа мыслительной деятельности инженеров — организаторов производства.
Заканчивая общую характеристику эвристических машинных программ, следует подчеркнуть, что в них используется упрощенная модель задачи с ограниченным перебором вариантов, но без полной гарантии получения оптимального решения. Рассмотренные программы еще далеки от человеческих эвристик. По сути дела, в них решается не творческая мыслительная задача, а более простая лабиринтная задача с известными областями поиска, начальными условиями и конечной целью. Для выработки новых алгоритмов в ходе решения используется методика перебора вариантов (проб и ошибок), но с известным сокращением. Моделируются лишь отдельные стороны мыслительной деятельности человека. Основной путь оптимизации рассмотренных программ состоит в приближении их к человеческим эвристикам, особенностям концептуальной модели, формируемой человеком.
Более полно особенности человеческого мышления учтены при разработке метода ситуационного управления. Метод предназначен для автоматизации процессов управления и основан на психологическом изучении мышления оператора. В результате исследований установлено, что процесс решения оперативной проблемы есть не столько выбор одного варианта, из нескольких возможных (как это принято в эвристических машинных программах), сколько формирование варианта, ведущего к решению. Этот принцип и использован в методе ситуационного управления. Суть его состоит в том, что ЭВМ строит внутри себя систему отношений или модель управляющего объекта, а дальнейшая стратегия управления формируется на основе динамики этой модели.
Метод ситуационного управления, являясь итогом психологических исследований процесса решения задач, может выполнять двоякую функцию. С одной стороны, это путь построения программ, позволяющих автоматизировать такие управленческие процессы, которые до его создания не могли быть переданы ЭВМ или автоматизировались не лучшим образом. С другой стороны, такой метод может быть рассмотрен как математический инструмент описания реальной мыслительной деятельности оператора в процессе решения сложных задач по оперативному управлению. Все это позволяет по-новому подойти к решению проблемы распределения функций между человеком и ЭВМ в системе управления, поскольку применение метода позволяет передать машине решение многих задач, которые еще недавно были доступны лишь человеку.
К настоящему времени метод ситуационного управления внедрен на ряде предприятий нашей страны. Причем везде, где он внедрялся, получен существенный экономический эффект.
Большой интерес представляют также машинные программы моделирования мыслительных процессов, в основу построения которых положено понятие логико-психологических координат (ЛПК). Эти программы базируются на так называемой операторно-гностической модели мышления. В ее основу положены две гипотезы: положение об «одноканальности» сознания и «многоканальное™» наглядно-содержательной интуиции и положение о несовместимости в осознаваемой части интеллекта операторного (связанного с выполнением операций) и логико-психологического (концептуального) компонентов мыслительного процесса.
Центральным звеном операторно-гностической модели являются ЛПК, которые включают в себя как эвристические, так и логико-алгоритмические компоненты. Логико-психологические координаты — это одновременно и условие познания соответствующих мыслительных механизмов, и путь разработки «психологического» обеспечения ЭВМ и АСУ. На основе экспериментальных психологических исследований анализируется роль ЛПК, которыми человек, находясь в проблемной ситуации, руководствуется в своей деятельности. Выявленные ЛПК используются затем для оптимизации машинных программ.
Рассмотренные подходы к созданию машинных моделей мыслительной деятельности являются составной частью более широкого научного направления, известного под названием «искусственный интеллект» и занимающегося созданием машинных систем для решения сложных задач. При этом не выдвигается в качестве обязательного условия имитация естественного интеллекта. Главное — чтобы машинные программы выдавали результаты, аналогичные тем, которые получает человек. Поэтому в общем случае работы в области искусственного интеллекта направлены не столько на моделирование существа познавательных процессов, сколько на автоматизацию сложных форм деятельности — автоматизацию, для которой достаточно описания внешнего поведения человека.
Как известно, в психологии и кибернетике различают три уровня сходства между мышлением человека и программами ЭВМ:
■ сходство результатов;
■ сходство общих методов и приемов;
■ сходство между последовательностями отдельных операций и деталей решения.
Работы в области искусственного интеллекта ориентированы в основном лишь на сходство результатов. В психологических направлениях этих работ (эвристические машинные программы, методы ситуационного управления и др.) делаются, кроме того, попытки получения сходства методов, приемов и последовательности выполнения отдельных операций. Однако эти попытки крайне ограничены, поэтому между интеллектом человека и его машинными аналогами (искусственным интеллектом) остаются принципиальные различия.
Система «человек — машина»
Человеко-машинные комплексы относятся к объектам, свойства которых формируются в результате взаимодействия сложных разнокачественных систем физической и биологической природы. Эргономика - (от греч. ergon — работа + nomos — закон) - научная и проектировочная дисциплина, сформировавшаяся на стыке психологии, физиологии, гигиены труда, биомеханики, антропологии и ряда технических наук; междисциплинарное изучение человека или группы людей в условиях их деятельности с применением технических средств составляет содержание эргономики как научной дисциплины. Эргономика использует идеи системного подхода в качестве основной:
— эффективное информационное взаимодействие человека и технических устройств;
— максимальную надёжность деятельности человека и системы управления;
— возможность легко и свободно менять способы действия, гибкость поведения человека и взаимозаменяемость наблюдателей;
— условия координации действий, если системой управляет не один человек, а коллектив;
— это организованное в соответствии с определённой системой правил отображение состояния предмета труда, технической системы, внешней среды и способов воздействия на них.
Типы систем «человек — машина»
Система «человек — машина» эффективна, когда оптимально сочетаются возможности машины и человека. На человека следует возлагать выполнение функций по:
— распознаванию ситуации в целом по многочисленным, сложно связанным характеристикам, а также при неполной информации о ситуации;
— осуществлению функций индуктивного вывода, т.е. обобщению отдельных фактов в единую систему;
— решению задач, в которых отсутствует единый алгоритм или нет чётко определённых правил обработки информации;
— решению задач, в которых требуется гибкость и приспособляемость к изменяющимся условиям, особенно задач, появление которых заранее трудно предвидеть;
— решению задач с высокой ответственностью в случае возникновения ошибки.
Машине следует поручать:
— выполнение всех видов математических расчётов;
— выполнение однообразных, постоянно повторяющихся операций, реализуемых по заданному алгоритму;
— хранение и динамическое представление больших объёмов однородной информации;
— решение задач, требующих дедуктивного вывода, т.е. получения на основе общих правил решений для частных случаев;
— выполнение действий, требующих высокой скорости реакции на команду.
Не следует воспринимать приведённые рекомендации как руководство к действию. Это лишь иллюстрация различий, присущих основным элементам человеко-машинной системы. Всё в действительности гораздо сложнее, требует тонкого анализа содержания деятельности оператора и учёта возникающих артефактов. Несмотря на значительный прогресс в создании сложных технических систем, человек во многих случаях незаменим. Особенно это касается его возможностей по работе в условиях неполноты информации и использовании эвристических методов решения проблем. К тому же только человек обладает способностью учитывать разнокачественный, в том числе и социальный, опыт для достижения своих целей. Человечеством создано огромное разнообразие человеко-машинных систем, в которых трудно ориентироваться. Чтобы упростить этот процесс, в технологических и целевых нюансах технических систем создаются различные классификационные системы и схемы. В зависимости от технического назначения человеко-машинных систем различают:
• системы управления движущимися объектами с управлением как с объекта, так
и извне;
• системы управления энергетическими установками;
• системы управления технологическими процессами циклического типа;
• системы наблюдения за обстановкой и обнаружения объектов;
• системы диспетчерского типа, управляющие транспортными средствами, распределением энергии и т.п.
Приведённая классификация при всей её условности и простоте выполняет задачу по уменьшению многообразия возникающих в практике реальных систем. Более сложные классификации СЧМ:
А. По степени участия в работе системы человека:
1) автоматические (работающие без человека);
2) автоматизированные (с участием человека);
3) неавтоматизированные (человек работает без применения сложных технических средств).
Б. По целевому назначению:
1) управляющие (основная задача — управление машиной или комплексом);
2) обслуживающие (человек контролирует состояние машины, ищет неисправности, осуществляет настройку);
3) обучающие (тренажёры, технические средства обучения);
4) информационные (радиолокационные, телевизионные и т.п.);
5) исследовательские (моделирующие установки, макеты).
В. По числу операторов и иерархии «человеческого звена»:
1) моносистемы (один человек — например, пилот или оператор станков с ЧПУ);
2) полисистемы (несколько человек, команда), где выделяются: паритетные (когда
все операторы работают «на равных») и иерархические (с чёткой соподчинённостью операторов).
Г. По типу взаимодействия человека и машины:
1) с непрерывным, постоянным (например, система «водитель — автомобиль»);
2) частичным, стохастическим (например: система «оператор — компьютер»;
3) эпизодическим взаимодействием.
Д. По типу и структуре машинного компонента в СЧМ:
1) инструментальные СЧМ (неотъемлемый компонент системы — инструменты и приборы, работа с которыми требует от оператора высокой точности выполняемых операций, т.е. важна роль самого человека);
2) простейшие человеко-машинные системы (включают стационарные и нестационарные технические устройства);
3) сложные человеко-машинные системы (включают целую систему взаимосвязанных устройств, различных по своему функциональному назначению);
4) системотехнические комплексы (иногда система расширяется до «человек — человек — машина», как некая иерархия более простых систем).
Е. По особенностям рабочего процесса:
1) детерминированные и вероятностные;
2) статические и динамические;
3) дискретного и непрерывного действия системы.
Известны и другие классификации: по видам продуктов труда, точности и надёжности функционирования, роли и месту человека в системе.
Концепции деятельности человека в человеко-машинных системах
Развитие инженерной психологии как научно-практической дисциплины связано с возникновением и сменой парадигм проектирования и, соответственно, взглядов на роль и положение человека в технической системе. В начальном периоде эволюции технических систем большую роль играл машиноцентрический подход, в соответствии с которым человек рассматривался как звено технической системы, решающее ту или иную её задачу. Описание оператора осуществляется в терминах анализа технических средств. Определяются «входные» и «выходные» параметры человека, составляется его передаточная функция. Задача исследователя — поиск некоторых констант, не зависящих от условий работы человека. Такой подход оказался малопродуктивным при анализе сложных систем, так как поведение человека осуществляется сложным, плохо формализуемым образом. Возникла необходимость в развитии новых подходов, и появился сформулированный А. Н. Леонтьевым и Б. Ф. Ломовым антропоцентрический подход. Его суть в том, что машина — орудие труда, с помощью которого осуществляется деятельность человека. При этом главным становится проектирование деятельности «человека-оператора». Проект деятельности выступает основой решения задач проектирования системы. Несмотря на перспективность антропоцентрического подхода, его эффективность оказалась сомнительной. Дело в том, что одного психологического знания явно недостаточно, чтобы возглавить проектирование сложных технических систем на всех уровнях их создания и эксплуатации. Многие инженерно-психологические проекты имели явно декларативный характер, не подкреплённый технологически. Одновременно с антропотехническим подходом появился системно-технический подход, в котором роль человека и техники уравнена. Между тем и он не получил развития, но уже по причине низкой психологической грамотности инженеров, что проявлялось в игнорировании ими психологического знания. Мягкой формой антропоцентрированной методологии стал человекоориентированный подход к проектированию, который постулирует необходимость учитывать возможности человека в системе, но главным образом на первых этапах её проектирования. Далее осуществляется эргономический контроль процесса разработки системы, оценка её эргономичности. Этот подход широко распространён в инженерной среде эргономического направления. Однако он, позволяя проектировать хорошо известные системы и продукты, тем не менее, малоэффективен при создании новых образцов техники и систем «человек-машина». Альтернативой ему служит подход, который называется умножением возможностей. Согласно ему задача эргономического проектирования — расширение возможностей психологической и психофизиологической систем оператора, наделение его новыми свойствами для решения профессиональной задачи. Подчеркнём, что речь идёт не только о проектировании технических систем, включающих человека и учитывающих его свойства, но и о проектировании человека, его внутреннего мира посредством специальных технических решений. «Новый человек» придаёт эргатической системе новые свойства, ведущие к успешному выполнению профессиональной деятельности. В процессе тематической проработки технических решений человеко-машинной системы должны оцениваться вклады каждой новой подсистемы в увеличение возможностей тех или иных систем человека. Речь идёт об усилении его перцептивных возможностей, возможностей антиципации, памяти, внимания, принятия решения, мышления, включения в социальные системы и системы коллективного принятия решений и т.д. Необходимо учитывать синергетические эффекты, возникающие вследствие появления новых технических и психологических элементов в проектируемой системе. Особое внимание уделяется новым способностям, которыми наделяется человек при внедрении той или иной системы. Например, в авиации сверхманёвренность самолётов с изменяемым вектором тяги двигателя позволяет снять ограничения по пространственному манёвру, что даёт пилоту новую способность — свободно перемещаться в пространстве на низких скоростях. Введение систем обеспечения невидимости в радиолокационном диапазоне даёт лётчику уверенность и превосходство над противником при выполнении задач, требующих внезапного появления и ухода с поля боя. Машина усиливает возможности пилота. При таком подходе важную роль приобретает выбор интерфейсных решений, обеспечивающих эффективное включение оператора в комплекс обеспечения целевой функции системы.
Методология умножения возможностей включает в круг рассматриваемых инженерной психологией не только вопросы тематической разработки новых изделий и систем с точки зрения обеспечения технико-технологических аспектов проектирования, но и вопросы формирования посредством техники эффективного внутреннего мира профессионала.
Развитие компьютерных технологий позволяет реализовать перспективные методологические схемы к решению психологических проблем проектирования новой техники. Так, например, Костин А. Н. предложил принцип взаимного резервирования оператора и автоматики, в соответствии с которым оператор резервирует автоматику (в случае возникновения отказов техники или непредвиденных ситуаций) посредством самостоятельного снижения степени автоматизации; автоматика резервирует оператора (при возникновении в его деятельности высокой субъективной сложности) путём принудительного повышения степени автоматизации процессов управления. При этом полуавтоматические режимы управления должны являться основными, а автоматические и ручные рассматриваются как резервные для страховки оператора и автоматики соответственно.
Оперативное мышление
Центральное место в деятельности операторов занимает решение тех или иных задач, возникающих в ходе процесса управления. Оператор, участвующий в сложных системах управления, имеет дело с проблемными ситуациями, он должен осмыслить их, выявить задачу и найти пути ее решения. При этом нередко оператор ограничен временем, опоздание становится равносильным ошибке и может привести к еще большему усложнению проблемной ситуации, а иногда и к частичному или полному нарушению работы всей системы.
Ясно, что мозг оператор постоянно находится в напряжении, он выполняет непрерывную мыслительную работу. Выше мы уже рассмотрели, что мышление — активный процесс отражения объективного мира в человеческом мозгу в форме суждений, понятий, умозаключений. В отличие от ощущений, восприятий и представлений мышление есть процесс обобщенного и опосредствованного отражения деятельности. На данном этапе уместно ознакомиться с разновидностями мышления. Различают наглядно-действенное, наглядно-образное, словесно-логическое, оперативное и теоретическое мышление.
Наглядно-действенное мышление — анализ и синтез познаваемых объектов в процессе практической деятельности с ними.
Наглядно-образное мышление — процесс трансформации перцептивных образов и представлений объектов (например, мысленное вращение объекта, его реконструкция и т. п.). Теоретическое мышление выступает в форме отвлеченных понятий и рассуждении.
Образное мышление — процесс отражения и соотнесение текущей информации о состоянии объекта с ранее накопленной информацией. Понятийное и образное мышление в реальной трудовой деятельности выступают в тесном единстве, переходят одно в другое, что обеспечивает конкретное отражение проблемной ситуации.