Глава 4. мозга оператора заставляют его воспринимать «гештальты»

мозга оператора заставляют его воспринимать «гештальты». Однако стереотипы усваиваются человеком в процессе обучения и поэтому не являются универсальными. В результате при предъявлении одного и того же входного стимула разные наблюдатели видят или слышат разное (например, восприятие крика «огонь!» заметно различается у стрелка и у пожарного).

Важно подчеркнуть следующее. Мы утверждаем не то, что на восприятие людей с разными стереотипами влияют разные интерпретации, а то, что сам характер восприятия различен у разных людей (т. е. различны те процессы восприятия, которые происходят перед тем, как наблюдатель осознает смысл поступившей информации).

Отсюда следует, что для эргономиста-проектировщика важно установить, какие стереотипы формируют восприятие пользователя. Тогда можно определить, как правильно отобразить физический стимул в субъективные ощущения пользователя. В тех случаях, когда наблюдатель находится в состоянии напряжения, в условиях дефицита времени или он устал, в восприятии проявляется тенденция выделять ожидаемые стереотипы (даже если в нормальных ситуациях восприятие ничем не затруднено).

Кратковременные ожидания. Стереотипы, о которых говорилось выше, являются устойчивыми, и их трудно изменить. Но помимо этого наблюдается постоянное динамическое взаимодействие между объективной стимуляцией и ожиданиями наблюдателя. Колебания воспринимаемого образа могут происходить за очень короткий интервал времени: в некоторых случаях в течение долей секунды.

Наилучший способ наглядно показать взаимодействие между физическими особенностями входных сигналов и субъективными факторами заключается в том, чтобы прибегнуть к теории обнаружения сипналов применительно к задаче контроля качества, когда наблюдатель совершает ошибки.

Рассмотрим случай, когда оператор ОТК следит за потоком печатных плат с интегральными схемами, которые перемещаются по конвейеру. Задача оператора — обнаружить узлы с дефектной пайкой. Интуитивно ясно, что оператор с большей вероятностью будет обнаруживать крупные дефекты, чем мелкие, и что при правильном освещении точность обнаружения дефектов возрастет и т. д. Иными словами, в данном случае физические характеристики сигнала, который требуется обнаружить (здесь сигнал—участок пайки), определяют вероятность того, что дефект будет воспринят оператором.

Рассмотрим теперь ситуацию, когда на конвейере появляется плата с интегральной схемой, в которой имеется узел, не-

Ощущение, восприятие и проектирование систем

сколько отличающийся от стандарта, т. е, от нормального узла, который привык видеть оператор во время обучения. Воспримет ли оператор такой узел как дефектный или нет? Если обратиться к опыту, который накоплен при решении таких задач, то окажется, что имеются по крайней мере два фактора, которые влияют на принятие решения оператором относительно того, что он видел. Во-первых, если оператор знает, что уже прошло много дефектных изделий, то данный конкретный случай, для которого нельзя дать однозначного ответа, скорее всего будет отне(сен к той же категории дефектов. Это отличается от той ситуации, когда оператор полагает, что брака допускается мало. Во-вторых, оператор, очевидно, будет иметь представление, во что обходится сделанная им ошибка. Если он забракует хорошую микросхему, то компания понесет убыток. Если же он пропустит бракованную схему, то компания тоже понесет убыток, поскольку собранный из таких микросхем прибор может^k быть возвращен покупателем по гарантии качества товара. Более того, может оказаться, что «шкала стоимости», которой мысленно руководствуется оператор, связана каким-то образом с относительным количеством ложных тревог, правильных решений, пропущенных дефектов и т. д., которые имеют место в процессе его работы. Если в результате пропущенного брака компания понесет заметные убытки, то в сомнительных случаях оператор должен принять решение, что данная деталь бракованная, если же заметные убытки связаны с ситуацией, когда отбраковывается в целом удовлетворительно сделанная деталь, то оператор должен принять решение, что данная деталь небракованная. Другими словами, на суждение об увиденном влияет состояние ожидания наблюдателя и сумма штрафа, связанная с результатом принятого решения, при условии, ' что характер физического воздействия стимула на рецепторы остается во всех случаях неизменным.

Отметим, что в рассмотренном примере вместо термина «восприятие» употреблялся термин «суждение». Это связано с тем, что когда наблюдатель думает об увиденном, на его ответ влияет и его ожидание, и сумма возможного штрафа. Есть веские данные в пользу того, что восприятие на уровне сознания может рассматриваться как «реакция» наблюдателя на выходные сигналы мозгового механизма «анализа образа». В результате этого во многих ситуациях конечный итог восприятия определяется не просто тем, что было воспринято, а с учетом влияния ожидания и денежного штрафа.

Теория обнаружения сигналов (ТОС) предлагает некоторый логический аппарат для описания рассмотренных выше явлений. Поскольку эти явления очень важны и часто встречаются на практике, стоит более подробно познакомиться с этой тео-

196 Глава 4

рией. Чтобы получить исчерпывающую информацию относительно применения ТОС для решения практических задач, следует обратиться к работе Светса и Пиккета [21], которые предлагают также компьютерные програмлгы для соответствующего анализа данных.

Согласно ТОС, все перцептивные оценки совершаются в условиях неопределенности, обусловленной наличием в перцептивной системе «шума». Под «шумом* в данном случае понимается любое событие, не связанное причинными связями с тем сигналом, который пытается обнаружить наблюдатель. Шум, например, в зрительных задачах может быть связан с ослепле-

Рис. 4.16. Распределение вероятностей событий, наблюдаемых в отсутствие входного сигнала.

нием наблюдателя, а в слуховых задачах — с влиянием гудения на частоте 60 Гц (частота переменного тока в блоке питания прибора).

Мы предполагаем, что в некотором отделе нервной системы, который связан с измерением сигналов, поступающих от рецепторов, происходит и оценка степени правдоподобия связи возникших ощущений с реальным входным сигналом. Даже при отсутствии реального сигнала на входе уровень возбуждения флуктуирует, что обусловлено как случайными флуктуациями во внешней среде, так и флуктуациями в самой нервной системе. Распределение этого возбуждения представлено на рис. 4.16. (Вспомните о том, что можно видеть, если закрыть глаза, сидя в темноте: вы не увидите сплошной черноты, а будете воспринимать некоторый быстро меняющийся узор в виде зрительного шума.)

Предположим теперь, что когда поступает реальный сигнал, вызванное им возбуждение складывается с возбуждением, обязанным с внутренним шумом нервной системы, в результате чего показанное на рис. 4.16 распределение в среднем сдвигается вдоль оси величины события (рис, 4.17).

______ Ощущение, восприятие а проектирование систем _______________197

Когда наблюдателя спрашивают, имеется входной сигнал или нет (иапример, узел с неправильной пайкой), он изучает имеющиеся даиные н должен решить, к какому распределению они относятся. Если уровень входного сигнала достаточно высок (Sl) или уровень шума достаточно низок (N_L), то принятие правильного решения не вызывает затруднений. Однако в случае промежуточных уровней принимается статистическое решение (событие £,■), поскольку событие £< может принадлежать любому из двух распределений. Что должен в такой ситуации предпринять наблюдатель?

Он должен выбрать некоторую точку на оси величины события, которая будет служить ему точкой отсчета н позволит принимать решения. Назовем этот уровень С. Если уровень активации наблюдателя больше, чем С, то он должен сказать: «Да, это был сигнал». Если же этот уровень меньше, чем С, то наблюдатель должен сказать: «Нет, то, что было предъявлено,— это просто шум». Где же должна располагаться точка отсчета?

Отметим, что после того, как выбран критерий и соответствующая граничная точка, можно выделить четыре зоны, помеченные на рис. 4.17 как ТР, FP, TN и FN. (Часто этн зоны называют соответственно «попадание», «ложная тревога», «правильный отказ» и «пропуск».) Удобно также изображать эти зоны в виде матрицы:

Наличие сигнала на входе

Да Нет ____ S N

.Ла" (сигиая То,что предъявлен) говорит ^r _{u u} тйаЛатет $™_ад

отсутствую)

В нашу задачу не входит изложение строгого математического аппарата ТОС. Однако можно сделать одно интуитивно ясное дополнение, которое подчеркивает важность сформулированной выше концепции обнаружения сигнала наблюдателем. Дело в том, что теперь мы имеем возможность рационально выбрать положение точки С«. Если наблюдатель знает, чтс сигналы предъявляются довольно часто, то С₀ следует сдвинуть влево вдоль оси величины события, и тогда в сомнительном случае наблюдатель будет давать ответ «сигнал предъявлен». Если последствия ошибки типа FP не очень существенны, а правильный ответ ТР очень важен, то опять-таки С₀ нужно сместить влево. Наоборот, если сигнал появляется редко, последствия ошибок типа FN значительны или выполняется си-

 

 

 

	„Ла" (сигнал предъявлен) „Нет" (сигнал отсутствует)	Наличие сигнала на входе Да Нет S N
Та, что говорит наблюдатель	ТР	FP
FN	TN

В нашу задачу не входит изложение строгого математического аппарата ТОС. Однако можно сделать одно интуитивно ясное дополнение, которое подчеркивает важность сформулированной выше концепции обнаружения сигнала наблюдателем. Дело в том, что теперь мы имеем возможность рационально выбрать положение точки С«. Если наблюдатель знает, чтс сигналы предъявляются довольно часто, то С₀ следует сдвинуть влево вдоль оси величины события, и тогда в сомнительном случае наблюдатель будет давать ответ «сигнал предъявлен». Если последствия ошибки типа FP не очень существенны, а правильный ответ ТР очень важен, то опять-таки С₀ нужно сместить влево. Наоборот, если сигнал появляется редко, последствия ошибок типа FN значительны или выполняется си-