Описание показателей ПАК АМОД

Весь комплекс показателей ПАК АМОДдля многокритериальной оценки работоспособности операторов включает ряд базовых, наиболее информативных показателей. Это показатели, подлежащие прямому измерению в динамике тестирования, значение которых автоматически адаптируется к способностям оператора решать поставленные задачи. К ним относятся:

× ω _х – частота колебаний виртуальной цели на экране монитора по оси х;

× ω _y – частота колебаний виртуальной цели по оси y;

× А_х – амплитуда колебаний виртуальной цели по оси х;

× А_y – амплитуда колебаний виртуальной цели по оси y;

× t_п - время предъявления логической задачи.

Модельная ситуация реализуется на экране монитора. Положение виртуальной цели управляется автономно по двум осям:

Задача слежения заключается в совмещении визира с положением виртуальной цели в реальном масштабе времени.

Одновременно с этим оператор решает логическую задачу. На экране высвечивается набор цифр. Оператор должен выполнить соответствующие вычисления и принять решение по нажатию одной из клавиш манипулятора мышь (в зависимости от результата вычисления). Возможные варианты алгоритма вычисления:

Вариант 1

(a+c) > b – правая клавиша,

(a+c) < b – левая клавиша.

Вариант 2

(a+b) > (c+d) – правая клавиша,

(a+b) < (c+d) – левая клавиша.

Вариант 3

(a-b) > (с-d) – правая клавиша,

(a-b) < (с-d) – левая клавиша.

Вариант 4

|a-b| > |c-d| – правая клавиша,

|a-b| < |c-d| – левая клавиша.

Рис. 15. Вариант расположения цифр относительно мишени в задаче счета для варианта с 3-мя цифрами

Рис. 16. Вариант расположения цифр относительно мишени в задаче счета для вариантов с 4-мя цифрами

 

Варианты алгоритма выбираются при настройке комплекса. Сложность реализации вариантов различная. Согласно исследованиям психофизиологических закономерностей восприятия и памяти (А.Н.Лебедев, Институт психологии РАН), наиболее трудной при прочих равных условиях является арифметическая операция вычитания. За ней с убывающей степенью трудности следуют операции деления и сложения.

Для принятия и реализации решения оператору выделяется ограниченное время, величина которого адаптируется по результату вычислений.

Указанные показатели используются для формирования комплексных оценок качества деятельности операторов и построения графических моделей их работоспособности (кривые работоспособности, фазовые портреты).

 

Формулы расчета качества слежения:

 

- качество слежения по горизонтальной оси.

- качество слежения по вертикальной оси.

 

Качество слежения фактически является линейной скоростью движения виртуальной цели по экрану. Поскольку параметры адаптивны, то оценка качества говорит о том, какие скоростные характеристики слежения для оператора доступны. Причем, они могут быть различными по двум осям. Слежение в горизонтальной плоскости может быть успешнее, чем в вертикальной и наоборот.

- комплексный показатель качества слежения, где

- максимальное значение показателя для оператора или группы операторов. Комплексный показатель - суть векторное сложение двух координатных проекций линейной скорости движения виртуальной цели.

Комплексный показатель нормируется к максимально возможному значению. Оно определяется физиологическими особенностями человека. Согласно зарубежным исследованиям [20], предельная частота в значительной степени зависит от возраста оператора, и составляет для возрастной категории 18-25 лет – 1, 7 Гц, для лиц старше 40 лет – 0, 4 Гц (Табл.1).

Таблица 1

Возраст	Вид слежения
Однокоординатное	Двухкоординатное
18 – 25 лет	2.0 Гц	1.7 Гц
40~ лет	1.7 Гц	0.4 Гц

 

Формула расчета качества решения логической задачи:

 

, где - максимальное значение показателя для оператора или группы операторов.

Этот показатель характеризует скорость решения логической задачи (количество правильно решенных задач в единицу времени). Максимальное значение зависит от заданного алгоритма решения и определяется экспериментальным путем. Причем учитывается фрактальность изображения цифр. Проведенные Исполнителем исследования показали, что эффективность восприятия и распознавания оператором символов в значительной степени зависит от фрактальности их изображения. Все цифры можно разделить на две группы:

0, 3, 6, 8, 9.

1, 2, 4, 5, 7.

 

Эксперименты показали, что эффективность распознавания второй группы цифр в 3 раза ниже, чем первой. Этот факт учитывается при формировании задания оператору. Набор цифр логической задачи всегда содержит равное количество цифр из каждой группы.

 

Формулы расчета качества совмещенной деятельности:

 

 

Оценка совмещенной деятельности оператора может осуществляться по любой из приведенных выше формул. Если придерживаться концепции об ортогональности векторов Q_с и Q_л, то первая формула имеет физический смысл векторного их сложения.

Исследование совмещенной деятельности позволяет сформировать многомерное представление качества деятельности оператора в виде фазового пространства.

На Рис.17 представлен пример кривых работоспособности оператора при выполнении совмещенной деятельности. В каждый момент времени совмещенная деятельность характеризуется двумя координатами: Qл (качество выполнения задачи арифметического счета) и Qс (качество выполнения задачи слежения за виртуальной целью).

Qc

Qл

 

 

Рис. 17 Пример кривых работоспособности

 

Результаты тестирования могут быть представлены в графическом виде на координатной плоскости, как показано на Рис.18. По оси абсцисс указывается значение Qл, по оси ординат – значение Qс.

 

Qc

Qл

0, 1 0, 5 1

 

Рис. 18 Фазовый портрет совмещенной деятельности

(" сырые" данные)

 

Для построения фазового портрета по кривым работоспособности используются дополнительные показатели.

 

Формулы расчета координат аттрактора:

, , где m – количество усредняемых точек.

Координаты аттрактора – это геометрическое место множества экспериментальных точек на фазовом портрете. Программный комплекс АМОД осуществляет фиксацию результатов тестирования с шагом 20 мс. Это означает, что при длительности сеанса тестирования 10 минут мы получим 3000 значений каждого параметра. Для построения фазового портрета производится усреднение результатов тестирования по секундному интервалу. В этом случае m=50. Таким образом, мы уменьшаем число экспериментальных точек до 60.

Формула расчета асимметрии совмещенной деятельности:

Формула расчета радиуса устойчивости совмещенной деятельности:

, где δ _с и δ _л - дисперсии комплексных показателей качества слежения и решения логической задачи.

Q

Qл

Qс

Z

R

 

Рис. 19 Фазовый портрет результатов тестирования

На рисунке условно выделена область – геометрическое место точек, характеризующих текущее значение качества совмещенной деятельности

 

 

Размер данной области (радиус R) является индивидуальной характеристикой для каждого оператора. Это область наиболее вероятного состояния работоспособности оператора (качества выполнения совмещенной деятельности). Также для количественной оценки деятельности оператора используется показатель асимметрии совмещенной деятельности.

Значение Z=0 означает, что оператор равномерно распределяет ресурс работоспособности в совмещенной деятельности между задачами слежения и счета. Если Z> 0, то оператор отдает предпочтение сенсомоторному виду деятельности, если Z< 0, то абстрактно-логическому виду деятельности.

На фазовом портрете схематично представлены четыре вероятных зоны функционирования оператора:

· зона предпочтения слежению - 1,

· зона предпочтения логическому счету -2,

· зона наиболее эффективного использования ресурсов оператора – 3,

· зона профнепригодности -4.

Такое представление результатов тестирования позволяет визуализировать процессы, характеризующие деятельность оператора:

а) Перераспределение ресурса работоспособности между двумя видами деятельности – результаты тестирования находятся в зоне 1 или 2.

в) Динамику работоспособности оператора, в том числе процессы врабатываемости и утомления. Если на фазовом портрете изображать аттрактор для различных участков кривой работоспособности, то можно построить траекторию движения аттрактора в процессе тестирования (этап врабатываемости, устойчивой работы и т.д.).

с) Процесс обучения. Если на фазовом портрете изображать аттрактор для различных серий тестирования, то можно построить траекторию, характеризующую процесс обучения оператора.

d) Реакцию оператора на внешние возмущающие факторы. Внешние возмущения могут влиять на когнитивную работоспособность оператора различным образом, что будет отражаться на положении аттрактора в фазовой плоскости.

е) Реакцию оператора на изменение сложности задачи. Имеется в виду изменение результатов тестирования при изменении алгоритма решения логической задачи.

Показатели, характеризующие устойчивость оператора к утомлению:

Для оценки степени устойчивости операторов к утомлению при воздействии неблагоприятных факторов используются показатели качества, характеризующие этапы тестирования с явно выраженными компенсаторными паузами.

Qcл

5 (мин) 10 15

Врабатываемость

Время устойчивой работы

Компенсаторные паузы

t2

t1

Т

Qmax

Qi

 

 

Рис.20 Кривая работоспособности в режиме слежения

На рисунке Рис.20 представлен пример кривой работоспособности с явно выраженными компенсаторными паузами. Эта область неустойчивой работы оператора, которая характеризуется периодическими значительными провалами качества выполнения тестовых задач.

Расчетные параметры устойчивой работы:

T– время от начала тестирования до появления первой компенсаторной паузы, т.е. выраженного спада качества совмещенной деятельности;

 

- суммарное время, в течение которого наблюдались компенсаторные паузы, где t_i – время i-ой паузы, ;

 

– градиент развития утомления (усредненный процент снижения качества совмещенной деятельности в периоды компенсаторных пауз от ранее достигнутого уровня), где Q_i – качество деятельности в период компенсаторных пауз;

 

D Q – разница между качеством совмещенной деятельности, зарегистрированным в последние 10 секунд тестирования, и максимальным качеством деятельности, продемонстрированным в тесте (в процентном выражении относительно максимального уровня).