Глава 4. тельная интенсивность», «внезапные изменения», «смещение» и «эмоциональная значимость» (например, предъявление в качестве стимула собственной фамилии

тельная интенсивность», «внезапные изменения», «смещение» и «эмоциональная значимость» (например, предъявление в качестве стимула собственной фамилии наблюдателя). Первые три характеристики являются характеристиками стимула; ввиду своей заметности они приводят к прерыванию восприятия. Напротив, эмоциональная значимость должна рассматриваться как воздействие верхних уровней на нижние, поскольку нет никаких особых свойств стимула, которые оценивались бы как эмоционально значимые.

При проектировании систем человек — машина мало пользы учитывать эмоциональные характеристики. Однако заметность сигналов является важной, если необходимо привлечь-внимание наблюдателя. Поэтому в качестве сигналов тревоги используются вспыхивающие световые сигналы и серии звуков. Подобные весьма заметные сигналы будут привлекать внимание наблюдателя, хотя нет гарантии, что он не переключит произвольно свое внимание на другой стимул, если появится какой-нибудь отвлекающий сигнал.

Механизмы внимания интенсивно исследовались в течение последних 30 лет. Надежно установлено, что процессы внимания действуют на двух уровнях: на уровне, где может изменяться сенсорная чувствительность, и на уровне принятия решений, где могут устанавливаться различные критерии (это обсуждалось в предыдущем разделе). Механизмы внимания могут изменить чувствительность наблюдателя к входному сигналу с помощью внутреннего механизма «управления усилением». Посредством сдвига критерия механизм внимания может также изменить готовность наблюдателя к тому, что прн оценивании будет предъявлен конкретный сигнал. К тому же, по крайней мере в слуховом восприятии, изменения чувствительности и изменения критерия могут происходить несколько раз в секунду. Иными словами, механизмы внимания могут быть весьма лабильными.

При нзученнн внимания главным является вопрос о том, в какой степени характерна для наблюдателя переработка нескольких сообщений одновременно, т. е. вопрос о возможности «параллельной обработки». Огромное количество полученных данных позволяет предположить, что в большинстве случаев входная информация обрабатывается всегда параллельно, по крайней мере до стадии анализа образа. Механизмы внимания, по-видимому, функционируют на уровне выходных механизмов анализа образов, причем внимание как бы модулирует ту информацию, которая становится доступной сознанию наблюдателя. Действительно, в «автоматическом режиме» обработки (без участия сознания) могут выполняться весьма сложные поведенческие действия. В этом случае входная информация

Ощущение, восприятие и проектирование систем

используется мозгом для того, чтобы выработать соответствующую реакцию, однако этот процесс не осознается.

В лабораторных условиях можно провести такие эксперименты, которые покажут, что во многих парадигмах имеет место параллельная обработка информации. Разумеется, такой результат имеет большое теоретическое змачение, однако с точки зрения практики в нем мало пользы. Дело в том, что при разработке и проектировании любой системы всегда следует делать допущение, что в каждый момент времени наблюдатель направляет свое внимание только на один источник информации. Существуют отдельные ситуации, в которых, по-видимому, параллельная обработка действительно играет определенную роль (в решении прикладных задач). Например, Фиск и Шнайдер [4] обнаружили, что снижение внимания, проявляющееся в задачах обнаружения, можно уменьшить, если достаточно долго тренировать наблюдателей, так что их поведенческие реакции станут «автоматическими». Этого можно также достичь, если спроектировать средства отображения информации таким образом, чтобы оператор мог воспринимать пульт управления «как целое», а не фиксировать каждый прибор по отдельности (L. Bainbridge, 1985, личное сообщение).

Внимание является ограниченным, в особенности в отношении зрения. Строение глаза таково, чтс для точного восприятия источник информации нужно зафиксировать глазом. Если не брать в расчет самых современных «интегрированных» средств визуального отображения (которые сконструированы таким образом, что значительный объем информации предъявляется в ограниченном участке поля зрения) то обычно наблюдатель направляет свое внимание на объект, который фиксируют его глаза. Вдоба:вок из-за того, что при решении задач «повседневной жизни» невозможно выполнить более двух-трех движений глаз в секунду, внимание оказывается очень ограниченным.

Что касается слуха, го звуковые сигналы обладают несколькими размерностями, что позволяет наблюдателю избирательно воспринимать одно сообщение и игнорировать другое. Одна из наиболее эффективных в этом смысле размерностей сигнала — различие в местоположениях источника звука. Другими размерностями являются различия в высоте звуков, их громкости и ритме или тембре голоса [2, 11]. Часто думают, что, поскольку звуковые сигналы можно воспринимать, не поворачивая головы (нет необходимости ориентироваться на источник шума), звуковая модальность — это хороший способ предъявлять сложные сигналы тревоги. Однако есть веские доказательства того, что если поступает более шести отдельных сообщений, то нарушается восприятие и появляются ошибки. Если же предъяв-

2C2 Глава 4

лять сообщения одновременно, то возникает эффект взаимной маскировки и интерференции (если не применяется стереофоническое разделение). В частности, не следует придерживаться рекомендаций делать такой звуковой сигнал более громким, чтобы обеспечить его слуховое восприятие: часто сами операторы отключают устройство генерации сигналов тревоги, поскольку эти сигналы оказываются слишком громкими, раздражают оператора и мешают ему.

На практике зрительное внимание — доминирующий механизм переработки информации. Например, в большом удобном помещении, где дежурит оператор, он может переходить от одного средства отображения информации к другому или переводить взгляд с одного на другое. Объем информации, который должен быть воспринят в таких случаях, часто намного превышает реально воспринимаемый за имеющееся (ограниченное) время. Отсюда следует, что в таких случаях необходимо разрабатывать стратегию распределения внимания.

Первый из факторов, который надо при этом учитывать,— необходимость «компромисса между скоростью и точностью», который уже обсуждался выше. В общем, чем дольше фиксируется внимание на некотором экране, тем больше точность восприятия предъявленной на нем информации. Однако если оператор лимитирован временем (ему нужно перевести взгляд на другой экран), то восприятие становится менее точным.

Второй фактор, который следует учитывать при формировании стратегии распределения внимания и который пока еще слабо исследован, — это разумное распределение внимания. В реальных системах часто бывает так, что несколько переменных оказываются коррелированными («связанными»). Есть данные о том, что в таких случаях наблюдатели проявляют тенденцию смотреть только на один или два экрана из каждой подсистемы. При этом они рассчитывают, что можно полагаться на факт корреляции переменных и судить, что в целом подсистема работает нормально [8]. Если же оператор обнаруживает аномальное состояние, то внимание локализуется именно на соответствующей подсистеме, а остальные начинают игнорироваться (своего рода «когнитивное туннельное зрение», или «когнитивное запирание»).

В основе рассмотренных двух примеров стратегии распределения внимания лежит более общий принцип распределения зрительного внимания. Для описания динамики зрительного внимания было предложено не менее 10 математических моделей, причем большинство из них было успешно испытано по крайней мере для одного конкретного случая. Несмотря на то что наблюдателям кажется, что они воспринимают всю информацию в том месте, куда смотрят, на самом деле оказывается, что

________ Ощущение, восприятие и проектирование систем _________________203

обычно их восприятие очень неточно. Это становится ясным, если попросить наблюдателей описать, на что они обратили внимание при рассматривании средств отображения информации (например, панели управления в кабине самолета). В повседневной жизни для работы операторов характерен высокий практицизм, поскольку они решают одну и ту же задачу в течение многих дней или месяцев. За этот период они создают собственные умственные модели (обычно это делается подсознательно), в которых учитываются статистические свойства данных средств отображения информации. Эти модели управляют динамикой зрительного внимания, с тем чтобы свести к минимуму неопределенность оценки состояния системы. Известно, что при управлении динамикой зрительного внимания важны следующие факторы. Во-первых, частота, с которой сменяется информация, предъявляемая на экране: чем больше объем информации, тем чаще предъявляются на экране выборки этой информации. Во-вторых, значимость предъявляемой информации: чем важнее информация, тем чаще она предъявляется. В-третьих, «стоимость» наблюдений: чем: «дороже» наблюдение, тем реже предъявляется информация. В-четвертых, забывание: при отдалении момента последнего предъявления уверенность наблюдателя относительно значимости предъявленного сигнала снижается независимо от того, меняется информация или нет. В-пятых, наличие корреляции между информацией, предъявляемой на разных экранах. Хороший обзор по динамике зрительного внимания написал Моури [12, 13].

4.5.3. Передовая технология

В настоящее время имеется мало данных относительно влияния новой техники на распределение внимания и характер восприятия. Компьютеры, которые генерируют на экране необходимую информацию (причем информацию мсжно менять в разных частях экрана, выделять в определенном «окне», подавать с определенной раскраской и т. д.), используются для формирования новых способов распределения внимания. Переменные, которые были упомянуты в предыдущем разделе, являются, конечно, базовыми, однако могут появиться и новые. Проектировщик подобных средств отображения информации должен знать, что как психофизика восприятия синтезируемых компьютером изображений, так и стратегия распределения внимания могут оказаться отличными от тех, которые в настоящее время описаны в литературе. Сотрудники нашей лаборатории Моури и Ротенберг обнаружили, что если бы на каждую переменную при управлении некоторым процессом от оператора требовалось отдельное действие, то на каждом приборе потребовалось бы

204 Глава 4

до 20 управляющих ручек и оператору пришлось бы фиксировать только экран с предъявляемой информацией, совершенно не отвлекаясь на другие объекты. Отсюда следует, что при расчете информационной нагрузки оператора гораздо важнее иметь отчетливое представление о процессах внимания, а не о самих действиях оператора в процессе управления. Сотрудники нашей лаборатории Фоули и Харвуд получили убедительные данные о том, что зрительное восприятие телевизионного дисплея отличается от зрительного восприятия обычных визуальных средств отображения, даже если при этом сохраняются неизменными все параметры — цвет, яркость, шрифт, контраст и характер предъявляемого материала.

Выводы

Чтобы оценить те задачи, с которыми сталкивается оператор в системах человек — машина, необходимо понимание основ анатомии, физиологии и психофизики, а также знание принципов восприятия и внимания. Все действия оператора основаны на оценке информации, пришедшей раньше и продолжающей поступать в рассматриваемый момент от окружающего мира. Эта информация кодируется посредством психофизических функций. Полученные оператором знания хранятся в виде более или менее правдоподобных мысленных моделей ситуаций, которые встречаются в задачах управления человек — машина. Эти модели используются для интерпретации вновь поступающей информации. Такая интерпретация проводится с учетом представлений оператора относительно вероятности тех или иных событий и их значимости.

Конечный результат — интеллектуальное и адаптивное поведение. В специальных таблицах содержатся только основные данные и граничные условия. Восприятие людей является практически целесообразным.

Литература

1. Blackwell H. R. (1946) Contrast thresholds of the human eye. Journal of the Optical Society of America, 50, 624—643.

2. Broadbent D. E. {1958) Perception and communication. London: Pergamon. 3. CIE (1959) Colors of light signals (Publication CIE#2, W.1.3.3), Paris:

CIE. Berean Center. 4. Fisk Л. D., Schneider W. (1981) Conirol and automatic processing during

tasks requiring sustained attention; a new approach to vigilance. Human

Factors, 23, 737—750. 5. Foley P. J., Lavery J., Abbey D. (1964) Scoiopic acuity and knowledge of

results. Perceptual and Motor Skills, 18, 505 -508. 6. Qraham С. Н. (ed.) (1965) Vision and visual perception. New York: Wiley.

Ощущение, восприятие й проектирование систем

7. Hecht S., Schlaer S., Pirenne M. H. (1942) Energy, quanta and vision. Journal of General Physiology, 25, 819—840.

8. losif G. (1968) La stratc-gie dans la surveillance des tableaux de commande. 1. Quelques facteurs determinants de caractere objectif. Revue Roumanien des Sciences Sociales-Psychologiques, 12, 147—161.

9. Kotika K. U935) t'nnciples of gestalt psychology. New York: Harcourt Brace Jovanovich.

10. MacAdam D. L. (1942) Visual sensitivities to color differences in daylight. Journal of ilie Optical Society of America, 32, 247—274.

11. Moray N. P. (1970) Attention: Selective processes in vision and hearing. London: Hutchinson.

12. Moray N. P. (1983) Attention is dynamic visual display in man-machine systems. In K. Parasurman (ed.), Varietes of attention. New York: Academic, pp. 485—513.

13. Moray N. (1986) Monitoring behaviour and supervisory control. In K. Boff, L. Kaufmsnn, J. Beattie (eds), Handbook of human perception and perfor' mance. New York: Wiley.

14. Mowbray G. H., Gebhard J. W. (1959) Man's senses as information channels (Report CM-936). Baltimore: Applied Physics Laboratory, The John Hopkins University.

15. Munseli A. H. (1941) A color notation, Baltimore: Munsell Color.

16. Oswald I., Taylor A., Treisman M. (1960) Discriminative responses to stimulation during human sleep. Brain, 83. 440—448.

17. Pieron H. (1952) The sensations. New Haven. CT: Yale University Press.

18. Pitt F. H. G. (1935) Characteristics of dichromatic vision (Special Report 200). Loudon: Medical Research Council.

19. Pollack I. (1952) The information of elementary auditory displays. I. Journal of the Acoustica' Society of America, 24, 745—749.

20. Shvarts L. A. (i!-*57) Raising the sensitivity of the visual analyser. Psycho' logy in the Soviet Union. Palo Alto, CA: Stanford University Press.

21. Swets J., Picket* R, (1933) Evaluation of diagnostic systems. New York: Academic.

22. Tobias J. V. (ed.) (1970) Foundations of modern auditory theory. Vol. 1. New \ork: Academic

23. Tobias J. V. (cd.) (1972) Foundations of modern auditory theory. Vol. 2. New York: Academic.

24. Wysecki G, Stiles W. S. (1967) Color Science. New York: Wiley.

25. Graham С. Н. (1965) Vision and visual perceptions. New York: Wiley.

26. Tobias J. V. (1970, 1972) Foundations of modern auditory theory, Vols. I, 2. New York: Academic.

27. Van Cott H P., Kinkade R. G. (1972) Human engineering guide to equipment design (Rev. ed.). Washington, D. C.: U.S. Government Printing Office.

Глава 5

ПЕРЕРАБОТКА ИНФОРМАЦИИ,