Информационная пропускная способность
Одной из важнейших характеристик передачи информации как процесса, развертывающегося во времени, является скорость, т.е. количество информации, переданной за тот или иной промежуток времени:
,
где R – скорость передачи информации;
t – время, в течение которого передается информация.
Максимальная скорость, с которой тот или иной канал может передавать информацию, называется его пропускной способностью. Она измеряется в битах в секунду.
Эффективность работы систем управления в значительной степени зависит от того, насколько согласованы ее звенья по показателям пропускной способности. Так, система, состоящая из последовательно соединенных звеньев, будет нормально работать только в том случае, если по принципу минимума скорость передаваемой информации не превышает пропускной способности ее наиболее слабого звена. В противном случае неизбежны потери и искажения циркулирующей информации.
Следует заметить, что при изучении психических явлений нельзя ограничиваться только одной из количественных мер информации. Необходимо более широкое привлечение и других средств из современного математического аппарата. Информация, приходящаяся на символ, определяется длиной всего алфавита. Чем длиннее алфавит, тем больше средняя информация на символ. Знание пропускной способности является одним из основных условий решения задачи согласования информационных характеристик системы «руководитель-подчиненный» с уровнем подготовленности и психофизиологическими особенностями работников.
По Купфмюллеру[6], максимальное значение потока информации, которую может обработать человек, лежит в районе 50 бит/сек. Максимальное значение информации, передаваемой человеком в разных видах деятельности, составляет: чтение про себя – 45 бит/сек, громкое чтение – 30 бит/сек, корректорская работа – 18 бит/сек, печатание на машинке – 16 бит/сек, игра на фортепьяно – 23 бит/сек, сложение двух цифр – 12 бит/ сек, счет предметов – 3 бит/сек.
Главная причина расхождения данных в том, что в экспериментах перед испытуемыми ставились разные задачи, а значит, и способы их деятельности были различны. Здесь мы сталкиваемся с необходимостью анализа природы тех процессов, посредством которых осуществляются приемы, переработка и передача информации человеком. Зависимость пропускной способности от способа организации деятельности может быть проиллюстрирована на примере работы человека с печатным текстом. Данные, приведенные выше, показывают, что при корректировке текста принимаемая информация равна примерно 18 бит/сек, при обычном громком чтении – 30 бит/сек, а при чтении про себя доходит до 45 бит/сек. Психологически эти три вида деятельности различны.
Для корректорской работы характерно аналитическое чтение, при котором человек раскладывает каждое слово на составные элементы (буквы) и сравнивает его написание с эталонами, хранящимися в памяти. Здесь основная задача – обнаружить ошибки. Ясно, что в этом случае скорость чтения не может быть большой.
Во втором случае деятельность организуется иначе. Здесь главной задачей становится понимание и передача смысла текста. Как показали исследования[7], единицей восприятия у опытного чтеца является не буква и даже не слог, а целое слово. При этом схватывается лишь общая конфигурация букв, да и то не всех, а только доминирующих, т.е. тех, которые определяют слово как целостный зрительный образ. Большую роль в процессе чтения связного текста играют также смысловые догадки, направляющие данный процесс. Все это увеличивает скорость чтения.
Что же касается чтения про себя, то задача здесь несколько упрощается: снимается необходимость передавать содержание другому человеку. Вместе с тем перестраиваются и сами механизмы чтения. Это выражается, с одной стороны, в сокращении числа глазных движений и длительности пауз между ними, с другой – в редукции движений артикулярного аппарата. Естественно, что в таких условиях скорость чтения увеличивается.
Можно предполагать, что с изменением способа деятельности изменяется и структура образа, в котором отражается стимул. Время переработки информации зависит от того, в «пассивном» или «активном» ожидании находится человек. Например, время реакции определяется сформированной установкой. Пропускная способность при опознании как букв, так и цифр является величиной более или менее постоянной и равна примерно 55 бит/сек[8].
Максимальная скорость передачи информации зависит от уровня тренированности человека. Это можно заключить уже из того, что по мере тренировки латентный период двигательной реакции сокращается.
Необходимо отметить, что теория информации не рассматривает значимость, ценность сообщения для ее получателя. Между тем в реальной трудовой обстановке одни сигналы являются более важными для человека, другие – менее важными. Влияние фактора значимости сигнала на скорость передачи информации человеком в ситуации выбора изучалась А.Н.Леонтьевым и Е.П.Кринчик[9]. По их данным, это влияние выражается в изменении времени реакции.
В связи с проблемой информационной пропускной способности рассмотрим, что же происходит, если скорость входной информации превосходит возможности человека по ее приему и передаче. Исследования[10] показывают, что в этом случае наблюдается ряд более или менее значительных изменений в деятельности человека. Очень часто их объединяют одним словом «ошибка». Между тем при более детальном анализе обнаруживается, что эффекты перегрузки информацией различны. Они могут быть следующими:
· пропуск сигналов;
· искажение тех или иных сигналов (ошибочное опознание, неадекватная реакция и т.д.);
· задержка в передаче некоторых сигналов (не успевая ответить на сигнал в момент поступления большой порции информации, человек реагирует на него несколько позднее, в интервалах между порциями);
· фильтрация потока информации (выбор из массы поступающих сигналов только тех, которые принадлежат к определенной категории, и отбрасывание всех остальных);
· снижение полноты в различении и опознании сигнала (некоторые признаки сигнала не замечаются, «срезаются», многомерные сигналы как бы превращаются для человека в одномерные). Естественно, что в этом случае принимается только часть информации, содержащейся в сигнале, и ответные действия человека становятся менее дифференцированными;
· отказ от решения задачи, т.е. прекращение деятельности.
При повышении темпа входной информации мобилизуются резервы человека, и приводится в действие ряд механизмов, направленных на преодоление возникших трудностей. Происходит перестройка способа деятельности. Благодаря этому эффективность работы человека некоторое время может оставаться на прежнем уровне. Однако если поток информации становится слишком большим, и это продолжается длительное время, наступает срыв деятельности. Чем меньше у человека возможностей использовать при перегрузках внутренние резервы, тем быстрее возникает отказ от работы, и тем сильнее угроза его здоровью.
Вопрос о скорости входной информации имеет еще один аспект. Дело в том, что эффективность деятельности человека снижается не только при перегрузке, но и при недостаточности информации. Имеется немало данных, которые показывают, что при монотонности и бедности внешних воздействий у человека развиваются явления, сходные, как это ни парадоксально, с утомлением: учащаются ошибочные действия, снижается эмоциональный тонус, развивается сонливость и т.д. В крайних случаях, при длительной «сенсорной изоляции» возникают серьезные, иногда патологические нарушения. Так, шестидневная «сенсорная изоляция» приводит к дезорганизации мозговых функций: нарушению ориентировки в пространстве, возникновению иллюзий, галлюцинаций, расстройству координации движений и т.п.
Из вышеизложенного следует, что надо ориентироваться на некоторую оптимальную скорость подачи информации, которая не превышала бы «пропускной способности» человека, но в то же время была достаточной для поддержания его активности на довольно высоком уровне.
Информация и тезаурус
Состояние приемника информации обычно называется тезаурусом. Слово это буквально означает «сокровище» В данном контексте тезаурус – система знаний о мире и о текстах, описывающих этот мир. В тезаурусе приемника содержится перечень имен объектов, определенных отношений между ними, свойств объектов и самих отношений, знание о том, что некоторые свойства влекут за собой другие, что некоторые имена способны заменять другие. Наконец, сюда обязательно входит метаинформация о текстах, т.е. сведения о том, как в них кодируется информация об именах объектов и об отношениях между объектами.
На основе априорной информации – сведений, уже имеющихся в тезаурусе, – любой поступающий в приемник текст анализируется и сравнивается с хранящейся здесь информацией. Если этот текст не принес новой информации, то тезаурус не меняется. Если же поступает новая информация, то она включается в тезаурус, т.е. он претерпевает изменение.
Тезаурус учитывает также сведения о самом источнике информации – авторе поступающего текста.
Понятие тезауруса оказывается применимым к весьма разнообразным ситуациям (смысловой анализ предложения, теория обучения, проблема узнавания и др.). Однако стоит обратить внимание на одно общее качественное соображение. Рассмотрим некоторый фиксированный текст (сообщение) и посмотрим, как зависит величина информации, извлекаемой из данного текста тезаурусом, от величины НТ, – априорной информации в тезаурусе. Иначе говоря, как данный текст воспринимается разными тезаурусами. Очевидно, что до определенного критического уровня априорной информации HA(кр) тезаурус вообще не воспринимает информации из данного текста. После того как априорная величина информации приемника превзошла критическое значение, информация, извлекаемая из текста, начинает расти и принимает максимальное значение НТ(mах) при оптимальном значении априорной информации приемника НА(опт). После этого текст перестает быть совсем новым для тезауруса, и величина извлекаемой информации НТ начинает падать до нуля (рис. 3).
Рис. 3 Зависимость количества информации,
извлекаемой из текста приемником,
от количества априорной информации приемника
Пример 4.
Учебник по теории вероятностей младшему школьнику просто непонятен: тезаурус не воспринимает информации из текста учебника. После того как школьник овладел определенным математическим аппаратом, он способен кое-что понять и в теории вероятностей. Но чтобы понять содержание учебника полностью, он должен знать математический анализ, т.е. студент вуза где-то в середине второго года обучения может успешно проштудировать курс теории вероятностей. В дальнейшем этот курс теряет для него новизну, он перестает получать из него новую информацию.
Если вероятность некоторого события равна единице, то известие о том, что данное событие произошло, фактически не несет информации. Но в семантической теории информации главное – это изучение условий, при которых приемник способен воспринять информацию из текста, т.е. изучение восходящей части приведенной кривой.
Если тот же текст поступил в приемник вторично, то он не несет новой информации. Смысл текста сохранился, но информация с точки зрения данного приемника исчезла. Однако мы часто перечитываем любимые книги, особенно стихи. Во-первых, потому, что чтение текста еще не означает, что мы извлекаем из него всю информацию. Во-вторых, мы читаем художественную литературу не только для получения информации, но и ради самого общения с художественным произведением.
Контрольные вопросы к теме 4
1. В чем состоит смысловое значение единицы информации?
2. Что характеризует информационная емкость?
3. Каково смысловое значение энтропии?
4. В чем состоит психологический смысл информационной пропускной способности человека?
5. Каковы признаки информационной перегрузки человека?
6. Каковы признаки информационной недогрузки человека?
7. В чем состоит психологическая сущность полезной информационной избыточности?
8. Каков психологический смысл тезауруса?
9. В чем состоит психологический механизм восприятия и переработки новой информации?