Общие понятие об информации

Понятие информации имеет фундаментальное зна­чение для инженерной психологии. Это обусловлено тем, что содержание функций человека в СЧМ состав­ляют информационные процессы передачи, переработ­ки, хранения и реализации информации, а информа­ционное взаимодействие между человеком и машиной составляет предмет инженерной психологии. Поэтому для решения многих инженерно-психологических про­блем весьма важно решение двух взаимосвязанных задач:

1) изучение закономерностей инфор­мационной деятельности человека;

2) орга­низация процесса обмена информацией между чело­веком и машиной в СЧМ.

Теоретической базой для изучения информационных процессов является теория информации, основные положения которой разработал применительно к техническим каналам связи извест­ный американский ученый К. Шеннон[1]. Основная идея К. Шен­нона заключается в том, что с информацией можно обращаться почти так же, как с другими физическими категориями, какими являются вещество и энергия. Поэтому информация не может быть определена че­рез эти категории и является наряду с ними одной из трех самостоятельных субстанций окружающего нас мира. Следовательно, согласно К. Шеннону, и транс­портировка (передача) информации может рассматри­ваться подобно транспортировке вещества и энергии.

Несмотря на частое использование термина «ин­формация» в различных сферах жизни и деятельности человека однозначного определения этого понятия пока не существует. Мы будем понимать под информациейсовокупность сведений, уменьшающих неопределен­ность в выборе различных возможностей [3].

В инженерной психологии более конкретно под информацией понимают любые изменения в управ­ляемом процессе, отображаемые на средствах отобра­жения информации или непосредственно восприни­маемые оператором, а также команды, указания о необходимости осуществления тех или иных воздей­ствий на процесс управления.

Любое сообщение ин­формативно, если оно представляет то, чего человек не знал до его поступления. Сообщение представляет собой совокупность сведений о некоторой физической системе.

Применительно к деятельности оператора сообще­ние – совокупность зрительных, слуховых и других сигналов, воспринимаемых им в данный момент вре­мени, а также «сигналов», хранимых в памяти операто­ра. Сообщение приобретает смысл (содержит не­которое количество информации) только тогда, когда состояние системы заранее неизвестно, случайно, т. е. системе присуща какая-то степень неопределенности. В качестве меры неопределенности в теории информа­ции используется понятие энтропии. Неопределенность системы уменьшается при получении каких-либо све­дений об этой системе. Чем больше объем полученных сведений, чем они более содержательные, тем большей информацией о системе можно располагать. На этом основании базируется подход к определению количе­ства информации, в соответствии с которым количество информации измеряется уменьшением энтропии той системы, для уточнения состояния которой предназна­чены эти сведения. Другими словами, мерой количе­ства информации является снятая неопределенность (снятая энтропия) [2].

Материальным носителем информации является сигнал. Сигнал– это процесс или явление (внешнее или внутреннее, осознанное или неосознанное), несущее сообщение о каком-либо собы­тии и ориентирующее человека относительно этого события [3]. В психологии такие сигналы называют также раздражителями. В соответствии с характером анали­заторов (органов чувств) и других воспринимающих систем выделяются сигналы: оптические, акустические, механические, термические, электромагнитные, хими­ческие и др. Сигнал, являясь носителем сообщения, содержит в себе определенную информацию для по­лучателя. Вне сигналов информация не существует. В то же время она не зависит от конкретных физичес­ких (и вообще материальных) свойств сигналов. Одна и та же информация может быть передана различны­ми сигналами. Например, одна и та же информация о состоянии объекта управления может быть передана оператору с помощью оптических (показание прибо­ра), звуковых (сирена, голос), тактильных (вибрация руля управления) и других сигналов.

Связь между сигналом и характером вызываемых им информационных процессов составляет смысловое содержание сигнала. Смысл сигнала (в отличие от количества информации) не является объективным свойством его источника: один и тот же сигнал может интерпретироваться различными получателями по-разному и, напротив, в определенных ситуациях раз­личные сигналы могут оцениваться как имеющие один и тот же смысл. Таким образом, смысл сообщения определяется его субъективной интерпретацией полу­чателем (оператором). Это положение имеет важное значение для любой человеческой деятельности, но оно, к сожалению, лежит вне рамок статистической теории информации, что существенно ограничивает возмож­ности ее применения в инженерной психологии.

Связь между сигналом и несущей им информаци­ей базируется на принципе изоморфизма. Под ним понимается общая форма взаимной упорядоченности двух мно­жеств. Изоморфизм представляет собой однозначное свойство элементов и отношений двух множеств. На­пример, множество состояний звукового давления и множество состояний намагничивания на магнитной ленте являются изоморфными. Множество возбужде­ний зрительного нерва, возникающих под воздействи­ем световых волн, действующих на сетчатку глаза, находится в соотношении изоморфизма с источником информации. Это множество нервных импульсов яв­ляется нервными сигналами действующего источника.

Используемая в деятельности оператора информа­ция классифицируется по ряду признаков. В обобщенном виде классификацию информации по различным признакам можно представлена в таблице 1.

Таблица 1

Классификация информации

По значению информа­ция подразделяется на командную (дает указания о необходимости проведения определенных действий) и осведомительную (дает представление о сложившейся ситуации). По своему характеру информация может быть релевантной (полезной, относящейся к решаемой в данный момент задаче) и иррелевантной (бесполез­ной, ненужной в данной ситуации; такая информация может оказаться и вредной с точки зрения эффектив­ности работы оператора, тогда она называется помехой). Иррелевантную информацию не следует путать с избыточной информацией, которая во многих случаях оказывает положительное влияние на деятельность оператора [3].

С точки зрения полноты информация подразделя­ется на избыточнуюи безызбыточную. Введение из­быточности (изображение, естественный язык, приме­нение специальных помехоустойчивых кодов и др.) является эффективным средством борьбы с помехами, повышает помехоустойчивость работы оператора. С этой же точки зрения информация может быть полной и неполной. По форме информация может быть количественной (несет количественные харак­теристики объекта управления) и качественной (не­сет модальные, качественные характеристики: боль­ше – меньше, выше – ниже; правый крен, левый крен, отсутствие крена и т. п.). Несмотря на свой качествен­ный характер такая информация тем не менее также может быть оценена количественно.

С точки зрения искажений информация может быть достоверной (истинной) и недостоверной (ложной, искаженной). Последняя, если ее вовремя не распоз­нать, может внести дезорганизацию в процесс управ­ления. Недостоверная информация может возникнуть как вследствие сбоев в работе технических средств, так и вследствие ошибок операторов. В зависимости от источника поступления информация делится на при­борную (инструментальную) и неинструментальную. Приборная информация поступает к оператору со средств отображения информации, как правило, в за­кодированном виде. Для уяснения смысла такой инфор­мации оператору нужно провести ее декодирование, т. е. привести ее к исходному виду. Неинструменталь­ная информация непосредственно поступает на орга­ны чувств оператора. Она присутствует практически во всех видах операторской деятельности, однако ее роль и значение для многих из них существенно раз­ная [3].

Важную роль неинструментальная информация играет в деятельности операторов транспортных средств. Так, летчик, ощущая угловые и продольные ускорения, вибрации, шумы, усилия на органах управ­ления и даже запахи, систематически обозревая внекабинное пространство при визуальном полете, может косвенно судить о состоянии самолета, изменении ре­жима полета.

И, наконец, в зависимости от изменения во време­ни различают статическую и динамическую информа­цию. Статическая (постоянная, не меняющаяся во времени) информация, как правило, не подвергается машинной обработке. К ней относятся, например, па­раллели и меридианы на географических картах, фи­зические и математические константы, статические надписи на рабочих местах операторов и т. п. Динами­ческая (меняющаяся во времени) информация обычно подлежит машинной обработке, при необходимости подлежит кодированию и в закодированном виде по­ступает к оператору. Сказанное относится преиму­щественно к инструментальной информации [3].

Информацию, используемую в СЧМ, можно рас­сматривать в различных аспектах: количественном, семантическом, прагматическом (рис. 1.).

Рис. 1. Подходы к рассмотрению информации

Количественный ас­пект, называемый также статистическим, структурным отражает объективные пространственно-временные характеристики сигналов. Он проявляется в различной вероятности появления того или иного сигнала, в ко­личестве возможных сигналов, в соотношении сигнала и шума (помехи) и др. Психологическими эквивален­тами этих переменных являются степень неожиданно­сти сигнала или степень сложности выбора. Дан­ный аспект информации оценивается ее количеством, которое зависит только от объективных характеристик сигналов (их вероятностей и разнообразия), и совер­шенно не учитывает их субъективные, психологичес­кие эквиваленты.

Прагматический аспект информации определяет отношение получателя к принятым сообщениям, како­во их практическое, прикладное значение в деятельно­сти оператора, насколько они полезны и как отража­ются на деятельности оператора и ее результатах. Данный аспект информации оценивается ее ценнос­тью, полезностью для оператора. Ценность информа­ции может оцениваться только в связи с целью де­ятельности. В этой связи любое сообщение может содержать (или не содержать) информацию, облегча­ющую или затрудняющую достижение полезного ре­зультата (цели) в вероятностной ситуации. Поэтому основные подходы к определению ценности информа­ции предполагают оценку изменения вероятности до­стижения цели после получения данного сообщения.

Семантический аспект определяется содержани­ем, смыслом информации, который она несет опера­тору. Этот аспект разработан наиболее слабо, что обусловлено как трудностью количественной оценки смысловой стороны информации, так и недостаточной определенностью самого этого понятия. Один из наиболее возможных подходов к определению количе­ства семантической информации основан на том, что необхо­димым моментом применения семантической теории информации является определение исходного множе­ства «обслуживаемых» элементов и функциональных элементов системы, выявление многоуровневой струк­туры этого множества элементов, знание алгоритмов функционирования системы. Семантическая информа­ция делится на два вида: структурную и функциональ­ную. Первая основывается на статических множествах, элементы которых не изменяют свои состояния во времени. Этот вид информации используется челове­ком для ориентировочной деятельности. Вторая состав­ляющая семантической информации (функциональная) базируется на динамических множествах и представ­ляет собой информацию о состояниях элементов мно­жества и о действиях, с помощью которых осуществля­ется требуемое движение множества как динамической системы [3].