Возможности формализации деятельности оператора
Применение математических методов в инженерной психологии основано во многих случаях на формализации деятельности оператора. В самом общем случае под формализацией (от лат. forma — вид, образ) понимается уточнение содержания познания, осуществляемое посредством того, что изучаемому объекту (в инженерной психологии — деятельности оператора) определенным образом сопоставляются некоторые материальные конструкции, обладающие относительно устойчивым характером и позволяющие в силу этого выявлять и фиксировать существенные и закономерные стороны рассматриваемых объектов. Особенность формализации как гносеологического приема состоит в том, что совершающееся с ее помощью выявление и уточнение содержания происходит через выявление и фиксацию его формы. Во всякой формализации всегда присутствует момент огрубления живой, развивающейся действительности. Однако это огрубление является необходимой стороной процесса познания.
Основное значение для формализации имеют знаки специального характера, в частности, применяемые в математике. Проведение формализации всегда сопровождается противоречием между формой и содержанием. Опыт показывает, что если формализуется достаточно богатая содержанием теория, область научного знания (например, деятельность оператора), то она не может быть полностью отображена в формальной системе; в этой области всегда остается невыявленный, неформализуемыи остаток. Это несоответствие между формализацией и формализуемым содержанием выступает в качестве внутреннего источника развития формально-логических средств науки. Преодоление указанного противоречия происходит путем построения новых формальных систем, в которых формализуется часть того, что не было учтено при предшествующих формализациях. Таким образом осуществляется все более глубокая формализация содержания, никогда, однако, не достигающая абсолютной полноты*.
Рассмотренные общефилософские и общеметодологические проблемы формализации научного знания имеют непосредственное отношение к инженерной психологии. Именно в ней открываются особенно большие возможности для формализации деятельности человека. Этому способствуют следующие обстоятельства [77]. В изучаемой здесь деятельности человек решает ограниченный круг технических задач, а его действия зачастую оказываются детерминированными извне техническими условиями. Помимо этого для операторской деятельности отбирается определенный круг людей, психофизиологические показатели которых отвечают соответствующим требованиям. Оба эти обстоятельства способствуют как ограничению числа существующих психологических переменных, определяющих поведение операторов, так и уменьшению различий в их поведении. Все это и дает основание для формализованного описания психологических закономерностей деятельности оператора.
Формализация деятельности оператора, как отмечается в [207], предполагает в первую очередь математическое моделирование его трудового процесса. В общем случае модель любой деятельности может быть представлена в виде набора взаимосвязанных между собой частных моделей. При моделировании необходимо учитывать форму и тип труда (управление системой, техническое обслуживание, ремонт и т. п.); составляющие трудовой процесс операции, их взаимосвязь, точность и время выполнения; влияние на них направленности деятельности, дефицита времени, внешних условий и многих других факторов.
Применяемые на практике модели можно классифицировать по функциональному назначению (модели информационного поиска [62], принятия решений [17], значащих переживаний [77], приобретения и утраты навыков [10], технической диагностики и устранения неисправностей [17] и др.) и принципу построения {информационные, игровые, структурно-алгоритмические и пр.). Приведенные модели, классифицированные по функциональному назначению, являются частными моделями, отображающими либо отдельные стороны деятельности, либо ее отдельные количественные характеристики (точность, надежность, производительность и т. п.), но не моделируют профессиональную деятельность в целом как специфическое сложное явление. Некоторые из этих моделей будут рассмотрены при изучении соответствующих разделов.
Полная модель деятельности человека может быть получена лишь на основе комбинированного использования частных моделей с учетом специфики связи между ними, обусловленными психофизиологическими возможностями человека и характерными для данной системы условиями его деятельности. В таких моделях возможности формализации, как правило, меньше по сравнению с частными моделями. В них обычно остается не учитываемый, не формализуемый остаток, поэтому полные модели являются большим огрублением действительности, чем частные модели. Однако это обстоятельство не может служить основанием для отказа от формализации деятельности оператора. Важно только учитывать степень огрубления и с учетом этого применять созданные модели на практике и делать соответствующие выводы. Наличие же неформализуемого остатка является обычно стимулом для дальнейшего совершенствования разработанных моделей. Разработка математических моделей деятельности оператора является важнейшим направлением применения математических методов в инженерной психологии.
Анализ деятельности человека в СЧМ показывает, что современный уровень развития отдельных математических методов и недостаточная степень познания психофизиологических и интеллектуальных характеристик, а также поведенческих мотивов человека не позволяют в настоящее время предложить универсального метода формализации, адекватно описывающего все эти процессы в деятельности человека. Поэтому для описания и оценки деятельности человека в инженерной психологии используется большое число разнообразных математических методов. В связи с этим выбор математического аппарата и построения на его основе адекватной математической модели становится самостоятельной проблемой. Чтобы уменьшить затруднения, возникающие при выборе подходящей модели, стремятся каким-то образом классифицировать уже известные модели, методы их построения и анализа, а также определить возможные области их применения. Одна из таких классификаций, основанная на делении моделей на частные и общие, рассмотрена выше. Другие подходы к классификации математических моделей приведены в работах [40, 107, 178]. Однако эти классификации несколько громоздки и не всегда достаточно информативны, что затрудняет их практическое использование.
Одной из наиболее полных и пригодных для практического использования является классификация, предложенная А.В. Кудрявцевым [83]. Она приведена в табл. 8.1. В этой классификации выделены два основных класса моделей операторской деятельности: модели конкретной задачи и модели оператора (класса задач). Модели первого класса нестабильны, поскольку изменяются от задачи к задаче даже для одного режима работы оператора. В то же время эти модели довольно универсальны за счет более широкой сферы применения. Отмеченных недостатков в определенной мере лишены модели оператора, однако каждая из них (кроме, пожалуй, структурно-алгоритмических) может быть эффективно использована только в своей специфической области.
Для построения моделей деятельности оператора, как следует из табл. 8.2, может быть использован различный математический аппарат.
Таблица 8.1
Классификация математических моделей операторской деятельности
Класс моделей | Тип моделей | Основной математический аппарат | Основное назначение (основная область применения) |
Модели задачи | автоматные | теория автоматов | формальное описание деятельности |
алгоритмические | теория алгоритмов | ||
сетевые | методы сетевого планирования и управления и другие сетевые методы | ||
теоретико-множественные | теория множеств | ||
структурные | теория надежности, теория вероятностей | оценка надежности деятельности | |
Модели оператора (модели класса задач) | структурно-алгоритмические | теория графов, матричная алгебра, теория вероятностей | формальное описание деятельности |
сервомодели (модели слежения) | теория автоматического управления | задачи компенсаторного и преследующего слежения | |
сервисные (модели обслуживания) | теория массового обслуживания | задачи обслуживания различного рода заявок | |
информационные | теория информации | задачи распределения и ретрансляции информации | |
игровые | теория игр и статистических решений | задачи принятия решений в условиях неопределенности и противодействия, в конфликтной или проблемной ситуации | |
эвристические | эвристическое программирование, теория искусственного интеллекта | ||
ситуационные | теория продуктивного мышления, теория нечетких множеств |
Таблица 8.2
Возможности применения математических методов в инженерной психологии
Метод | Степень выполнения требований | ||||
размерность | неопределенность | динамичность | факторность | описательность | |
Теория информации | высокая | средняя | отсутствует | средняя | средняя |
Теория массового обслуживания | высокая | средняя | средняя | средняя | отсутствует |
Теория автоматического управления | средняя | малая | высокая | отсутствует | малая |
Теория автоматов, теория алгоритмов | малая | средняя | средняя | отсутствует | средняя |
Теория игр и статистических решений | средняя | высокая | средняя | средняя | высокая |
Сетевые методы | малая | средняя | средняя | отсутствует | средняя |
Теория множеств | малая | высокая | средняя | средняя | средняя |
К математическим методам в инженерной психологии предъявляются следующие требования: размерность (описание процессов управления со многими неизвестными), динамичность (учет фактора времени), неопределенность (учет случайных, вероятностных составляющих в деятельности оператора), факторностъ (учет специфических особенностей поведения человека, например, напряженности, эмоций и т. п.), описа-тельность (возможность описания внутренних, психофизиологических механизмов деятельности человека). Кроме того, применяемые методы должны допускать возможность описания деятельности человека и функционирования машины с единых позиций, с помощью единых показателей и характеристик [196]. Сравнительная характеристика различных методов приведена в табл. 8.2.
Из этой таблицы видно, что метод, одинаково хорошо учитывающий все характеристики деятельности оператора, практически отсутствует. Каждый из рассмотренных методов оптимален лишь по одной — двум характеристикам, иными словами, удачно описывает лишь определенные стороны деятельности оператора. Поэтому при решении инженерно-психологических задач очень часто приходится применять комбинацию тех или иных методов. Это можно сделать, воспользовавшись данными табл. 8.1. и 8.2. Рассмотрим более подробно возможности и особенности применения различных математических методов, перечисленных в этих таблицах, для построения моделей деятельности оператора.
Дата добавления: 2016-03-05; просмотров: 913;