Характеристики оперативной памяти

Оперативная память, обеспечивая решение теку­щих задач оператором, играет важную роль в его деятельности. Установлено, что часть ошибок операто­ров связана с процессами памяти, большое влияние она оказывает и на пропускную способность оператора (см. главу II).

Основными характеристиками оперативной памя­ти являются объем, точность и длительность сохране­ния информации. Объем оперативной памяти опреде­ляется тем количеством сигналов (стимулов), которые оператор способен запомнить после одного кратковре­менного предъявления. Необходимо различать объем памяти на статические и динамические сигналы. В пер­вом случае оператор должен запомнить и воспроизве­сти неизменяемую последовательность сигналов. Объем памяти составляет при этом в среднем 5—9 символов, причем чем меньше длина алфавита символов, тем больше объем памяти, и наоборот.

Ввиду индивидуальных различий людей объем памяти является случайной величиной. Исследования показывают, что она подчинена биноминальному зако­ну распределения, который в общем виде выражается формулой

(12.1)

где случайная величина х принимает значения в диапа­зоне от 0 до п, а вероятность Р₀ есть параметр закона распределения.

Особенностью применения биноминального зако­на в рассматриваемом случае является то, что объем памяти К принимает значения не от 0 до n, а в неко­тором интервале К₀...К_n. Для перехода к этому интер­валу необходимо воспользоваться соотношениями

(12.2)

Для нахождения параметра Pq воспользуемся ра­венством, справедливым для биноминального закона:

(12.3)

Из этого условия с учетом выражения (12.2) полу­чим

(12.4)

Подставляя выражения (12.2) и (12.4) в (12.1), полу­чим закон распределения объема оперативной памяти

(12.5)

где Рк — вероятность того, что у данного оператора объем памяти равен — соответственно среднее, минимальное и максимальное значения объема оперативной памяти, получаемые экспериментально для данных условий деятельности.

В качестве примера на рис. 12.3, а, показано изоб­ражение биноминального закона распределения объема памяти, полученное для значений Точками здесь показаны значения Р_к, полученные экспериментально, а сплошной линией — значения вероятности Р_к, рассчитанные по формуле (12.5). Как видно из рис. 12.3, совпадение экспериментальных и расчетных данных вполне удовлетворительное [45, 167].

Рис. 12.3. Законы распределения характеристик памяти:

а — объема памяти;

б — длительности сохранения информации.

Значительно меньше изучен объем памяти на ди­намические последовательности сигналов. В этом слу­чае оператор должен не только хранить в памяти предъявляемую последовательность сигналов, но и следить за ее изменениями в соответствии с измене­ниями обстановки. Это имеет место при работе с дина­мичной информационной моделью. Исследования показывают, что объем памяти не превышает в этом случае 3 — 4 сигналов.

Другой важной характеристикой оперативной па­мяти является длительность сохранения информации. Физиологической основой процесса сохранения явля­ется способность нервных клеток определенное время сохранять изменения, возникающие под влиянием внешних воздействий. Эти изменения называются «сле­дом» памяти, они постепенно затухают во времени. Безошибочное воспроизведение информации возмож­но, пока затухание «следа» не достигнет некоторого критического значения. Соответствующий этому про­межуток времени и определяет время сохранения информации.

Проведенные исследования показывают, что это время в ряде случаев является случайной величиной, подчиненной закону равномерной плотности в интервале от 0 до τmax- Ее среднее значение τxp0,5τ зависит от характера запоминаемой информации и условий деятельности и лежит в пределах от нескольких секунд до нескольких минут.

Графическое изображение закона распределения времени тхр приведено на рис. 12.3,6. Соответствующее ему математическое выражение имеет вид

(12.6)

Помимо объема памяти и длительности хранения информации важной характеристикой оперативной памяти является точность воспроизведения инфор­мации. Для ее количественной оценки используется вероятность безошибочного воспроизведения, которая по статистическим данным оценивается по формуле

(12.7)

где n и N — соответственно число правильно воспро­изведенных и общее число предъявленных последова­тельностей.

Рассмотренные характеристики не являются стро­го постоянными величинами, они во многом зависят от характера запоминаемой информации и условий дея­тельности. Классификация объективных параметров, влияющих на продуктивность памяти, приведена на рис. 12.4. Все параметры объединены в четыре основ­ные группы: информационные (0,48), структурно-пространственные (0,15), модальные (0,25), временные (0,12). В скобках указаны вероятностные оценки степе­ни влияния параметров каждой группы на продуктив­ность памяти. Эти оценки получены на основании экспертного опроса [13].

Среди информационных параметров большое зна­чение имеет количество и ценность информации. Ко­личество информации (см. главу II) определяется степенью организации, упорядоченности, объема за­поминаемого материала. В качестве численной меры для учета этих характеристик при изучении процессов памяти удобно использовать избыточность. Она позво­ляет сравнивать между собой сообщения, различные" по форме и содержанию. Опыты показали положитель­ное влияние избыточности на память человека (в отличие от памяти ЭВМ). Избыточность в разной форме (вероятностная, логическая) не просто приводит к уве­личению объема памяти, количества усвоенной ин­формации, но и к увеличению скорости запоминания, пропускной способности памяти [119]. Вместе с тем следует отличать избыточную информацию от ирре-левантной (не относящейся к ситуации). Последняя ухудшает продуктивность памяти.

Рис. 12.4. Классификация объективных параметров, влияющих на продуктивность памяти.

Продуктивность памяти зависит также от ин­формативности символов. Она (в статистическом смысле) определяется вероятностью их появления. Установлено [119], что лучше всего запоминаются символы, появляющиеся с наибольшей и наимень­шей вероятностью (табл. 12.2). Это явление связано с общей способностью живых организмов более эф­фективно откликаться на более информативные (ма­ловероятные, неожиданные) или хорошо известные (ожидаемые) раздражители.

К группе информационных параметров относится также и способ кодирования предъявляемой информа­ции. Здесь большое значение имеет величина, структура и мерность алфавитов, из которых выбираются символы для кодирования информации. Эти вопросы специально рассмотрены в главе XVI.

Таблица 12.2