Применение ЭВМ и автоматизация инженерно психологическим исследований
Эффективное решение многих задач инженерно-психологического исследования возможно лишь на основе полной или частичной их автоматизации, применения ЭВМ при проведении таких исследований. Только на таком пути, как отмечается в [55], возможен переход к «индустриализации» и унификации методов исследования с широким использованием количественных оценок, что, в свою очередь позволит повысить достоверность и сопоставимость результатов различных работ.
Применение ЭВМ в инженерно-психологических исследованиях осуществляется по следующим основным направлениям [126/146], показанным на рис. 10.4.
1. Обработка результатов инженерно-психологических исследований. Это освобождает исследователя от рутинного, непроизводительного труда по выполнению расчетов и вычислений. Кроме того, машинная обработка позволяет использовать при анализе полученных результатов более мощный, информативный математический аппарат (множественная регрессия, факторный анализ и т. п.). Без ЭВМ такой анализ зачастую провести невозможно из-за недопустимо больших затрат времени на ручную обработку данных. Обработка результатов может носить автоматизированный (изучаемые показатели деятельности и состояния оператора автоматически, без участия исследователя вводятся в ЭВМ) либо неавтоматизированный (эти показатели непосредственно или с помощью приборов фиксируются исследователем и затем вручную вводятся в ЭВМ для обработки) характер. Такое применение ЭВМ является традиционным и наиболее распространенным.
2. Генерирование психологических задач. В этом случае ЭВМ входит в состав исследовательского комплекса и по определенной программе дает задания испытуемому(например, подает необходимые сигналы). Исследование может носить управляемый (адаптивный) или неуправляемый характер.
Рис. 10.4. Возможные области применения ЭВМ в
инженерно-психологических исследованиях.
В первом случае ЭВМ автоматически или по указанию экспериментатора меняет режим работы испытуемого в зависимости от результатов его работы и изменения его функционального состояния. Во втором случае ЭВМ работает по жесткой и неизменяемой в процессе исследования программе. Такое применение ЭВМ наиболее эффективно, когда оно входит в состав стенда для комплексного исследования операторской деятельности (рис. 6.2).
3.Имитация (моделирование) деятельности оператора. В этом случае ЭВМ по определенной программе имитирует деятельность оператора. Имитация может носить детерминированный или стохастический характер. В первом случае строится гипотетическая модель, описывающая поведение человека, например, с помощью системы дифференциальных уравнений. Тогда, используя ЭВМ, можно проверить гипотезу, откорректировать ее и рассмотреть поведение объекта в различных, в том числе и в экстремальных условиях. Стохастическая имитация основана на розыгрыше воздействия случайных факторов на поведение оператора непосредственно в ходе моделирования. При этом каждая реализация моделируемого процесса носит случайный характер. Методы такой имитации рассмотрены в главе IX. 4. Создание справочной информационно-поисковой системы инженерно-психологических данных. Идея такой системы состоит в том, что накапливаемый справочный материал концентрируется в памяти ЭВМ, а доступ к нему и поиск необходимых сведений организуется так, что любому исследователю в достаточно короткий срок могут быть выданы все интересующие его данные, накопленные ко времени запроса. Дальнейшим развитием применения ЭВМ в этом направлении является создание банка инженерно-психологических данных.
Такой банк данных представляет совокупность технических, программных, информационных и организационных средств, обеспечивающих накопление, хранение и выдачу по запросу индивидуального пользователя необходимой ему эргономической и инженерно-психологической информации, хранящейся в базе данных. Современные банки данных строятся с использование новейших технических средств (супер мини-ЭВМ, персональные компьютеры, автоматизированные рабочие места пользователей, аппаратура и каналы передачи данных) и программного обеспечения (системы управления базами данных, средства интеллектуального интерфейса, комплексы программных модулей, позволяющие создавать проблемно-ориентированные автоматизированные рабочие места пользователей}.
Большое значение имеет организационное обеспечение банка данных, в том числе: организация системы сбора, обработки, обновления, обмена и тиражирования собираемой информации; координация исследований, проводимых в различных отраслях; расширение круга пользователей банка данных.
Применение банка данных позволяет повысить производительность труда проектировщиков систем «человек-машина», снизить затраты на проведение инженерно-психологических исследований, повысить качество проектируемых изделий, улучшить их эксплуатационные свойства [166].
Важнейшей составной частью банка данных является его информационная база (база данных). Она представляет совокупность сведений, хранимых в запоминающих устройствах ЭВМ. Эта совокупность выступает в качестве исходных данных задач, решаемых в процессе функционирования СЧМ, систем обработки данных, информационных и вычислительных систем. Главной целью создания базы данных является обобществление функций обновления, ведения и пополнения хранимой информации, а также справочной функции. База данных в этих системах является одним из основных структурных компонентов и предназначена для информационного обеспечения задач, решаемых в условиях коллективного пользования хранимой информации.
Основным характерным свойством базы данных является ее независимость от рабочих программ, с которыми она взаимодействует. Эта независимость проявляется в возможности изменения содержания, объема и организации хранимой информации без последующей модификации рабочих программ, пользующихся этой информацией.
В общем случае структура базы данных представляет собой совокупность взаимосвязанных массивов (файлов). Доступ к ним осуществляется при помощи имен и идентификаторов, присваиваемых пользователями или операторами во время определения базы данных [216].
База данных по инженерной психологии и эргономике может иметь следующие массивы:
■ характеристики человека (психологические, физиологические, антропометрические, характеристики надежности, своевременности, уровня подготовленности и т. п.);
■ условия труда (характеристики технических средств, рабочего места, среды, средств обеспечения коллективной деятельности и др.);
■ рабочее задание (характеристики технологии производства, организации труда, безопасности труда и др.);
■ процедуры (инженерно-психологические измерения, испытания, проектирование, моделирование, обработка результатов исследований и т, д.);
■ эргономическое и инженерно-психологическое обеспечение (инженерно-психологические требования, типовые программы, оценка затрат и эффекта и др.);
■ инженерная психология как наука (термины и определения, методы, научные школы, смежные науки);
■ нормативно-методические документы (международные и национальные стандарты, утвержденные методики, аббревиатура и условные обозначения, методические документы);
■ библиография (монографии, учебники и учебные пособия, статьи, научно-технические отчеты, патенты и изобретения) [35].
Важное значение для повышения эффективности инженерно-психологических исследований имеет их автоматизация. Под ней понимается применение автоматических устройств (и прежде всего ЭВМ) для решения задач экспериментального исследования. К числу таких задач прежде всего относится: планирование (в соответствии с замыслом экспериментатора) и определение нужной стратегии ведения эксперимента, выдача стимульного материала, управление (в том числе и адаптивное) ходом проведения эксперимента, сбор и обработка данных в темпе их поступления (в реальном масштабе времени), интерпретация полученных данных и выдача необходимых рекомендаций. Автоматизация обеспечивает повышение достоверности результатов исследований вследствие сохранения неизменными контролируемых условий эксперимента (пространственно-временные параметры стимуляции) для всех испытуемых, легкую воспроизводимость уже проведенного эксперимента, оперативное получение обработанных результатов, малые организационные затраты для увеличения числа исследуемого контингента, легкую приспособляемость контролируемых условий к индивидуальным различиям испытуемых, сокращение времени проведения отдельных опытов, минимизацию нежелательных побочных эффектов (вынужденные паузы и пр.), минимизацию влияния и ошибочных действий экспериментатора.
Важно также то, что автоматизация позволяет провести исследования в направлениях, фактически недоступных для широкого исследования без применения ЭВМ в качестве средства управления экспериментом. Сюда относятся все приемы точного временного дозирования предъявляемой информации, осуществление адаптивного эксперимента, управление экспериментами по исследованию сложной сенсомоторной деятельностью, включающими в себя регистрацию движений или положения тела, конечностей, головы и глазных яблок, представление сложных синтезированных изображений (например, из случайно расположенных точек), исследование и применение метода моделирования конкретных психических функций. Полная автоматизация проведения основных этапов эксперимента, значительное расширение области используемых экспериментальных условий (качественное разнообразие и неограниченный объем стимульного материала, достаточно широкий диапазон варьирования режимов предъявления информации и т. д.), возможность использования оптимальных стратегий проведения исследования на основе адекватных математических приемов планирования эксперимента и разработки программ адаптивного типа существенно улучшают качество проводимых инженерно-психологических исследований.
Проведение автоматизированного психологического исследования предполагает решение целого ряда организационных задач. Здесь необходимо решить, какую ЭВМ использовать, какие построить интерфейсы, какие применить языки и системы программирования, как организовать передачу данных, какие при этом использовать методы сжатия информации и т. п. Одним из наиболее важных вопросов является выбор технических средств автоматизации. К ним относятся:
■ лабораторные вычислительные средства управления, сбора и обработки информации;
■ средства стыковки экспериментального оборудования;
■ экспериментальная аппаратура, т. е. средства стимуляции и датчики. В случае применения иерархической системы управления к перечисленным средствам нужно добавить каналы передачи данных.
В заключение необходимо отметить, что автоматизация нисколько не умаляет роли экспериментатора. Нужно помнить, что средства автоматизации (в том числе и современные ЭВМ) работают только в рамках; определенных им человеком. Успех в решении той или иной проблемы зависит от уровня сформированных гипотез, грамотного определения стратегии проведения исследования, поставленных задач и намеченных целей, степени разработанности применяемых моделей. Качество решения этих задач не столько определяется возможностями техники, сколько зависит от опыта, интуиции и знаний экспериментатора.