Глава 5. Трудность задачи. Некоторые задачи более трудны по сравнению с другими

Трудность задачи. Некоторые задачи более трудны по сравнению с другими. Это может быть связано с более сложными требованиями к переработке информации (например, запоминание семи цифр вместо четырех) или с тем, что оператор менее опытен или квалифицирован (запоминание семи цифр без группирования). Важно иметь в виду, что трудность задачи может сказываться не только на эффективности ее выполнения, но и на требуемых для этого ресурсах. В действительности

Низкая

О та

Вложенные ресурсы, %

Рис. 5.14. Зависимость эффективности выполнения задачи от ресурсов. Кривая А — хуже освоенная или трудная задача, в которой отсутствует остаточное внимание. Кривая Б — лучше освоенная или легкая задача, в которой указано количество остаточного внимания.

трудность задачи может влиять на ресурсы, не затрагивая эффективности. Зависимости эффективности выполнения задач разной трудности от ресурсов представлены на рис. 5.14 [94J. Обе зависимости могут представлять выполнение двух вариантов одной задачи, которые различаются по степени сложности (или уровню квалификации оператора). Следует отметить, что при использовании всех ресурсов никакого различия в деятельности нет. Только в том случае, если ресурсы отвлекаются на выполнение параллельной задачи, проявляется различие в эффективности выполнения первой задачи.

5.5.3. Внимание как ресурс: умственная напряженность

Функция эффективность — ресурсы, представленная на рис. 5.14, отражает необходимые ресурсы или умственное напряжение, которое испытывает оператор при выполнении задачи. Психологические аспекты концепции рабочей нагрузки или напря-

______ Переработка информации, принятие решения __________________255

женности рассмотрены в т. 4, гл. 5. В данном разделе эта концепция рассматривается с точки зрения деятельности оператора. Интересы эргономики при создании хорошей системы не исчерпываются обеспечением высокой эффективности выполнения задачи. Необходимо создать условия для разумного расходования ресурсов человека. Необходимо предусмотреть сохранение «остаточного внимания», прежде чем эффективность начнет- уменьшаться (кривая Б на рис. 5.14), т. е. оператор должен быть в состоянии выполнить неожиданные требования, не -затрачивая ресурсы, необходимые для поддержания эффективности выполнения основной задачи на определенном уровне [107, 156J. Вопрос определения запаса остаточного внимания обсуждался в ряде работ ([86J; журнал Human Factors, 1979),, однако все еще нет единого мнения, какая методика является наилучшей. Представлены классификация существующих методик [165] и аннотированная библиография работ по исследованиям рабочих нагрузок [166J. Ниже описаны три категории методик с кратким изложением достоинств и недостатков каждой из них.

Вторичные задачи. Вторичная задача, введенная в то время, когда оператор выполняет основную задачу, дает возможность непосредственно определить количество наличных ресурсов. Чем легче основная задача и чем больше имеется ресурсов, тем лучше выполняется вторичная задача [107, 96].Дамос [28], например, собрал данные о том, как с помощью вторичных задач можно выяснить разницу в уровне профессиональной подготовки между летчиками-инструкторами и летчиками-курсантами. Дорник [33] показал, что различия в выполнении вторичной задачи вскрывают разницу в когнитивных требованиях у говорящего на двух языках даже в случае сходства языков. Гарвей и Тейлор [47] наблюдали различия в выполнении вторичных задач с разделением времени в двух системах ручного управления, причем они выполнялись одинаково хорошо в условиях единственной задачи.

Существуют, однако, два основных ограничения в методике измерения умственной рабочей нагрузки с помощью вторичных задач. Во-первых, они часто бывают навязчивыми и нарушают выполнение основной задачи, т. е. как раз ту деятельность, выполнение которой они призваны оценить. В сложных ситуациях в реальном масштабе времени (например, при посадке самолета) такое нарушение может быть опасно. Во-вторых, иногда они могут быть не чувствительны к реальным изменениям требований к основной задаче [156, 157]. Причина такой нечувствительности понятна из модели множества ре сурсов, представленной на рис. 5.13. Если основная задача вы-

256 Глааа б

полняется за счет ресурсов, отличающихся от ресурсов вторичной задачи, то последняя не может служить адекватной мерой ресурсов, необходимых для первой задачи (будет их недооценивать). Следовательно, вторичные задачи должны иметь требования к ресурсам, которые качественно совпадают с аналогичными требованиями основной задачи. Например, отслеживание очень неустойчивого процесса [62] или измерение периодичности постукивающих движений [82] — хорошие задачи для измерения рабочей нагрузки при любом виде ручного управления; задача оценки длительности [52] или задача Стернберга по поиску в памяти (разд. 5.4.4) хорошо подходит для оценки перцептивной или когнитивной рабочей нагрузки. Для точного определения рабочей нагрузки в основных задачах, которые являются преимущественно зрительными, следует применять также зрительные вторичные задачи [158]. Более подробное описание видов вторичных задач и критериев их применения можно найти у Огдена [96].

Субъективные меры. Субъективная оценка трудности задачи, возможно, является наиболее приемлемой мерой рабочей нагрузки с точки зрения пользователя системы, который дает оценку своим субъективным ощущениям и усилиям или концентрации внимания при выполнении конкретной задачи или набора задач [38, 87, 106]. Некоторые исследователи [123] считают, что такие оценки подходят вплотную к выяснению сущности умственных рабочих нагрузок. В самом деле, при определенных обстоятельствах проектировщика системы могут интересовать главным образом оценки состояния оператора в процессе деятельности, а не данные о качестве выполнения задачи. Однако важно знать, насколько точно оператор способен оценить требования, предъявляемые к его ограниченным ресурсам, что лежит в основе этих оценок и как они должны быть шкалированы.

Шкала Купера — Харпера. Вероятно, старейшей и наиболее обоснованной системой субъективной оценки рабочей нагрузки является 10-балльная шкала Купера — Харпера для оценки качества управления летательными аппаратами с использованием дерева принятия решений [26]. В относительно ограниченной области задач слежения и ручного управления [и определения трудности задач в динамических системах (гл. 9)] шкала Купера — Харпера обеспечивает надежные и приемлемые оценки. Действительно, в работе [62] обнаружено, что такая оценка рабочей нагрузки при ручном управлении очень хорошо коррелирует (г = 0,96) с оценкой остаточного ресурса, полученного с помощью вторичной задачи слежения. Методика Купера — Харпера была применена [162] для измерения умственной нагрузки, и продемонстрирована возможность ее ис^

Переработка информации, принятие решений _______________ 25 т

пользования для перцептивных и когнитивных задач. На рис. 5.15 представлены процедуры дерева принятия решений для выявления уровней рабочей нагрузки.

Многомерные шкалы рабочей нагрузки. Шеридан [123] предположил, что субъективную оценку умственного напряжения определяют три параметра. К ним относятся время занятости, или нагрузка по переработке информации, умственные усилия, затраченные на решение задачи, или ее сложность, и «эмоциональный стресс», вызванный задачей. Рейд и др. [106] иа основе этих трех параметров создали методику субъективной оценки рабочей нагрузки. Они обнаружили, что испытуемые вполне способны оценивать задачи по этим трем параметрам; кроме того, оказалось, что существует высокая степень корреляции оценок при их сравнении для различных задач по трем параметрам. В работе [106] предложена методика объединения полученных по трем параметрам величин в единую шкалу оценки рабочей нагрузки. Однако не совсем ясно, вполне ли независимы эти величины, охватывают ли они всю изменчивость субъективной рабочей нагрузки и как они соотносятся с ресурсами переработки информации, необходимыми для выполнения задачи.

Исследования [161, 169], в которых серии различных задач оценивались с помощью шкал биполярных оценок [52], показали, что термины «перцептивно-когнитивное усилие» и «нагрузка от ответной реакции» почти полностью объясняют разброс субъективных оценок этих задач. Так как испытуемые выполняли задачи не в условиях сильного стресса или возбуждения, разумно предположить, что к этим терминам надо добавить еще и «стресс» в тех ситуациях, когда вероятно его возникновение.

Диссоциации субъективной оценки и реальной деятельности. Основная проблема субъективных оценок связана с тем, что они не всегда согласуются с деятельностью. Описаны [169] случаи, когда задачи, выполненные лучше других, оценивались как имеющие высокую субъективную нагрузку. В таких случаях разработчику системы трудно понять, какая же из систем «лучше». Предложены Г169] основные пути решения таких задач с помощью идентификации двух общих факторов, которые завышают субъективные оценки трудности по сравнению с реальной деятельностью. Это, во-первых, мотивационные или побудительные факторы, которые заставляют операторов затрачивать больше ресурсов на выполнение задачи (например, в эту категорию попадают те данные на индикаторе, которые дают более точную входную информацию, что соответственно требует более точных управляющих действий), и, во-вторых, структура задачи, имеющая множество элементов, или множе-

Очень легка», наиболее желательная Легкая, желательная Средняя, умеренной трудности	Умственное усилие onspamapa нормальное, и желаемая деятельность легко достижима Умственное усилив оператора небольшое, и желаемая деятельность постижима Аля достижения адекватной работы системы необходимо повышенное умственное усилие оператора	1 2 3
Небольшое, не неприятное затруднение Умеренно нежелательное затруднение Очень нежелательная но приемлема» трудность	Для достижения адекватна* работы системы необходима умеренно высока:1 умственное усилие оператора Для достижения адекватной работы системы необходимо большое умствеькое усилие оператора Для достижения идекваттп паботы системы требуется максимальнее умственное усилие оператора	4 5 S
Большая трудность Большая трудность Большая трудность	Чтобы работать с умеренными ошибками, требуется максимальное умственное усилие оператора Чтобы взбежать пририботс больших или многочисленных ошибок, требуется максимальное умственное усилие оператора Аля завершения задачи (нос частыми и многочисленными ошибками) требуется интенсивное умственное усилие оператора	7 8
Невозможное	Поставленная задача не может быть надежно завершена	10

Процедуры дерева принятия решений для выявления СубъеКТИВ-

Переработка информации, принятие решения

ство объектов, подлежащих кодированию. Кроме того, были определены тины задач, в которых занижаются субъективные оценки по сравнению с реальной деятельностью: 1) задачи, реализуемые за счет одинаковых ресурсов, как показано на рис. 5.13 (например, две зрительные задачи в противовес зрительной и слуховой задачам); 2) единичные задачи, в ходе выполнения которых требования к ресурсам повышаются (например, увеличение входной возмущающей частоты по сравнению с первоначальной при слежении).

Физиологические меры. Физиологические меры рабочей нагрузки при решении задач подробно описаны Ромхертом (т. 4, гл. 5) и здесь не разбираются. Отметим только, что эти меры, как и в случае вторичной задачи, по-разному соотносятся с различными требованиями в контексте множественных ресурсов. Например, вызванные потенциалы головного мозга лучше использовать для определения перцептивно-когнитивных требований, чем для переработки информации, связанной с ответной реакцией [59J. Характеристики сердечной деятельности — более чувствительные меры нагрузок, связанных с ответными реакциями [65, 30], а диаметр зрачка [8] чувствителен к требованиям всех ресурсов, которые используются при переработке информации. Оценки деятельности сердца были сопоставлены с другими измерениями рабочей нагрузки летчика (включая как полет, так и когнитивные задания) в субъективных и вторичных задачах [163, 15, 164J.

5.6. Заключение

В главе рассмотрены вопросы, связанные с переработкой информации человеком. Знание и учет представленных здесь основных положений помогут сделать более эффективной разработку системы человек-машина. Представленные здесь законы— только часть важнейших результатов науки о человеческих факторах. Без учета критических факторов, связанных с двигательной координацией (гл. 9), переработкой сенсорной информации (гл. 4) и антропометрией (т. 5, гл. 1), казалось бы хорошо спроектированная система может оказаться совершенно непригодной:

Комплексное выполнение задачи часто представляет собой нечто большее, чем совокупность возможных путей переработки информации, так как эти пути могут сочетаться и взаимодействовать непредсказуемым образом. Следовательно, в равной степени необходимо учитывать модели комплексной деятельности, такие, как рассмотренные в т. 3, гл. 1—6. Описанные здесь принципы намеренно представлены на достаточно

260 Глава 5

общем, а не конкретном уровне (т. е. для компьютера, самолета или промышленного комплекса). Чтобы превратить эти общие принципы в рекомендации по созданию конкретного проекта, необходимо дальнейшее тщательное исследование характеристик системы в соответствии с признаками, приведенными в гл. 3 и т. 3, гл. 7 и 8.

Тем не менее характеристики переработки информации, описанные в этой главе, основаны" на десятках высококачественны.; экспериментальных исследований. И можно смело ут-верждаг», что понимание этих характеристик и учет приведен ных здесь общих принципов помогут улучшить проектирование системы.

Литература

1. Ailuisi E., Muller P. I., Fitts P. M. (1957) An information analysis of

verbal and motor response in a iorce-paced serial task. Journal of Expert' mental Psychology, 53, 153—158.

2. Aretz A J. (1983) A comparison of manual and voice response modes tor the control of aircraft systems. In I.. Haugh, A. Pope (eds), Proceedings, 27th Annual Meeting of the Human Factors Society. Santa Monica, CA: Human Factors Society.

3. Baddeky A. D., Hitch G. (1974) Working memory. In G. Bower (ed.), Recent advances in learning and motivation, Vol. 8. New York: Academic.

4. Baddeley A. D., LieLerman K. (1980) Spatial working memory. InR.S. Ni-ekerson (ed.)., Attention and Performance VIII. Hillsdaie, NJ: Erlbaum.

5. Bertram D. J. (1980) Comprehending spatial information: The-relative efficiency of different methods of presenting information about bus routes. Journal of Applied Psychology, 65, 103—110.

6. Basils В., Sjlvendy G. (!979) Non-work related irovements In machine-paced and self-paced work. In C. Bensel (ed.), Proceedings, 23rd Annual Meeting of the Human Factors Society. Santa Monica, CA: Human Factors Society.

7. Baty D L. (1976) Evaluating a CRT map predictor For sirborne use. IEEE Transactions on Systems, Man and Cybernetics, 6, 209—515.

8. Be.-itty J. (1982) Task-evoked pupillary responses, processing load and the structure of processing resources. Psychological Bulletin, 91, 276—252.

9 Bjork R, A. (1972) Theoretical implications of directed forgetting. In A. W. A! el ton, E. Martin (eds). Coding processes in human memory, Washington, DC: Winston. 10 Booher H. R. (!975) Relative eomprehensibility of pictorial Information and printed words in procedurallzed instructions. Human Factors, 17, 266— 277.

11. Bower G. H., Reitman J. S. (1972) Mnemonic elaboration in multilist learning. Journal of Verbal Learning and Verbal Behavior, 253, 478—485.

12. Braune R., Wickens C. D. (1985) The functional age profile: An objective decision criterion for the assessment of pilot performance capacities and capabilities. Human Factors, 27, in press.

IS. Broadbeiit D. (197!) Decision and stress. New York: Academic.

14. Carswell С M., Wickens С 0. (1984) Stimulus integrality in displays of system input-output relationships: A failure detection studv. Proceedings, 28th Annua! Meeting of the Human Factors Society. Santa Monica, CA; Human Factors Society,

Переработка информации, принятие решений ___________________261

15. Casali J. G, Wierwille W. W. (1984) On the measurement of pilot perceptual workload: A comparison of assessment techniques addressing sentivity and intrusion issues. Ergonomics, 27, 1033—1050.

16. Chapanis A., Lindenbaum L. E. (1959) A reaction time study of four control-display linkages. Human Factors, I, 1—14.

17. Chase W., Chi M. (1979) Cognitive skill: Implications for spatial skill in large-scale environments (Technical Report No. 1). Pittsburgh, PA: Univer-siiy of Pittsburgh Learning and Development Center.

18. Chase W. G„ Ericsson A. (198!) Skilled memory. In S. A. Anderson (ed.), Cognitive skills and their acquisition. Hillsdale, NJ: Erlbaum.

19. Chaic W. G., Simon H. A (1973) The mind's eye in chess.!n W. G, Cease, (ed). Visual information processing. New York: Academic.

20. Clark H. H., Chase W G (1972) On the process of comparing senierrces against pictures. Cognitive Psychology, 3, 472—517.

21. Colquhoun W P., Baddeiey A. D. (1969) Evaluation of auditory, visual and dual-mode displays for prolonged sonar monitoring in repeated sessions. Human Factors, 17, 425—437.

22. Conrad R. (1951) Speed and load stress in sensori-motor skill. British Journal of Industrial Medicine, 8, 1—7.

23 Conrad R. (I960) Letter sorting machines—paced, «lagged» or unpaced. Ergonomics, 3, 149—157.

24. Conrad R. (1964) Acoustic comparisons in immediate memory. British lour-nal of Psychology. 55, 75—84.

25 Conrad R., Longman D. S. A. (1965) Standard typewriter vs chord keyboard— an experimental comparison. Ergonomics, S, 77—88.

26. Cooper G. E., Harper R. P. (1969) The use of pilot ratings in the evaluation of aircrait handling qualities (NASA Ames Technical Renort NASA TN-D-5153). Moffett Field, CA: NASA Ames Research Center.

27 Crawford B. M. Pearson W. H., Hoffman M. S. (1978) Multipurpose switching and flight control workload. Proceedings, Sixth Symposium on Psychology in Department of Defense, U.S. Airforce Academy, pp. 219-221.

28. Datnos D. (1978) Residual attention as a predictor of pilot performance. Human Factors, P0, 4';5—440.

29. Debecker J., Desmedt R. (1970) Maximum capacity for sequential om:-bi! auditory decisions. Journal of Experimental Psychology, S3, 366—373.

30. Derrick W. L., Wickens С D. (1984) A multiple processing resource explanation of the subjective dimensions of operator workload (University of Illinois Technical Report EPL-84-2/ONR-84-2). Champaign, IL: Engineering Psychology Laboratory.

31. Desoto С'В., London M., Handel S. (1965) Social reasoning and spatial paralogic. Journal of Persona! and Social Psychology, 2, 513—521.

32. Dewar R E. (1976) The slash obscures the symbol on prohibitive traffic signs. Human Facrors, IS, 253—258.

33. Domic S. S. (1980) Language dominance, spare capacity and perceived effort in bilinguals. Ergonomics, 23, 369—378.

34. Edwards W. (1977) How to use multiattribute utility measurement for social decision making. IEEE Transactions on Systems, Man and Cybernetics. 7, 326—340.

35. Edwards W., Lindman H., Phillips L. D. (1965) Emerging technologies for making decisions. In Т. М. Newcomb (ed.), New directions in psychology II. New York: Holt, Rinehart & Winston.

36. Edwards W.. Phillips L. D., Hays W. L., Goodman В. С. (1968) Probabilistic information processing systems: design and evaluation. IEEE Transactions on Systems, Science and Cybernetics, 4. 249—265.

37. Egan J., Carterette E., Thwing E. (1954) Some factors affecting multichannel listening. Journal of the Acoustical Society of America, 26, 774- 782.

38- Eggemeicr T. F. (1981) Current issues in subjective assessment of work-