Критических знаков от мерности алфавита

Анализ экспериментальных данных, полученных при исследовании зрительного поиска на материале полихроматических тест-объектов, показал, что с использованием цвета в качестве релевантного параметра эффективность выполнения поисковых задач существенно возрастает. Эта закономерность проявляется при оперировании как одномерными, так и многомерными эталонами. Основываясь на полученных данных, можно высказать предположение о возможности двухфазного протекания процесса сличения при решении поисковых задач. На первом этапе осуществляется первичная, грубая обработка многомерных сигналов, в которой доминирующим параметром является цвет. На следующем, более высоком уровне обработки в процесс сличения включаются лишь те сигналы, которые идентичны или близки эталону по цвету. В результате более тонкой, дифференцированной обработки принимается решение об идентичности или отличии сигналов от эталона.

Гипотеза о возможности двухфазного протекания процесса обработки информации при выполнении поисковых задач согласуется с представлениями о механизмах опознавательной деятельности, развитыми Б. Ф. Ломовым [37]. В соответствии с моделью, предлагаемой Б. Ф. Ломовым, в процессе зрительного

опознания человек, минуя многие ступени дихотомической лестницы, быстро относит предъявляемый объект к группе объектов, сходных с ним. Что собой представляет класс объектов, участвующий в опознавательном процессе? По М. С. Шехтеру с соавт. [170], в такой класс входит положительный объект и группа отрицательных, весьма сходных с ним. Такого рода классы М. С. Шехтер называет зонами, или зональными классами. Интерпретируя полученные нами данные с точки зрения предлагаемой модели, можно предположить, что при использовании параметра цвета в структуре многомерного алфавита характеристика зонального класса определяется заданным инструкцией цветом эталона.

Таким образом, полученные в нашем исследовании данные показывают, что способы обработки информации при оперировании многомерными сигналами в процессе зрительного поиска динамичны и в значительной степени определяются составом параметров в структуре многомерного алфавита. Выявлены общие закономерности в способах обработки многомерных сигналов в режимах идентификации и зрительного поиска.

Однако в связи с тем, что информационный поиск представляет собой — в сравнении с процессом идентификации — деятельность, развернутую во времени и пространстве, на его эффективность влияют такие факторы, как число объектов в информационном поле и их плотность, количество критических, т. е. искомых объектов, структура информационного поля, режим предъявления информации и т. п. В ряде наших работ исследовалось влияние перечисленных факторов на эффективность деятельности оператора в режиме информационного поиска [171, 172, 173, 174].

Поскольку информационный поиск осуществляется посредством движений глаз наблюдателя, представляется важным изучение факторов, влияющих на характеристики движений глаз в процессе выполнения поисковых задач. В связи с этим задачей нашего исследования [175] явилось изучение характеристик движений глаз наблюдателя в процессе выполнения поисковых задач в зависимости от использованных способов кодирования визуальной информации. Движения глаз являются моторным компонентом процессов восприятия и, как установлено, выполняют различные функции и подчиняются стратегии восприятия, а их биомеханические и временные параметры зависят от активности ориентировочных и исполнительных действий. С режимом глазодвигательных реакций связано и состояние напряженности зрительной системы. Индикаторами напряженности, обусловленной спецификой выполняемых действий, могут служить количественные характеристики движений глаз: число и амплитуда скачков, длительность фиксаций. Их величина зависит как от свойств зрительного поля, так и от способа деятельности наблюдателя [176].

В нашем исследовании в качестве показателей глазодвигательных реакций использовались характеристики саккадических движений глаз: число и длительность фиксаций и амплитуда скачков. Исследование проводилось на материале одномерных, двумерных и трехмерных алфавитов сигналов. Использовались категории формы, размера и пространственной ориентации стимула. Испытуемым на экране проекционного тахистоскопа предъявлялись матрицы 6Ч4, содержащие 24 знака. Задача испытуемых состояла в поиске знаков по заданному эталону (одномерному или многомерному). В опытах регистрировались ответы испытуемых и время решения задачи. Кроме того, осуществлялась регистрация движений глаз испытуемых с помощью присоски с электромагнитным датчиком. Использованный метод регистрации позволил получить временную и пространственную развертки движений глаз испытуемых в процессе выполнения поисковых задач.

Рис. 34. Траектория движений глаз испытуемого в процессе выполнения задачи поиска по одномерному эталону.

При анализе данных регистрации движений глаз в период глазодвигательной активности выделялись следующие показатели: количество зрительных фиксаций, длительность зрительных фиксаций, амплитуда движений глаз, длительность скачков глаз. Полученные траектории движений глаз накладывались на копии экспонировавшихся матриц и совмещались с ними. Анализ полученных данных показал, что длительность

периода движений глаз определяется перцептивной сложностью задачи и имеет наибольшие значения при оперировании одномерным эталоном размера и двумерным эталоном, в состав которого входит категория размера.

Как известно, длительность периода движений глаз определяется числом шагов поиска, или количеством зрительных фиксаций, и длительностью зрительных фиксаций. Для выявления влияния способов кодирования визуальной информации на характеристики движений глаз испытуемых был произведен анализ полученных данных по этим двум показателям.

Рис. 35. Траектория движений глаз испытуемого в процессе выполнения задачи поиска по двумерному эталону.

Количество зрительных фиксаций определяется характером признака, которым оперирует наблюдатель в процессе выполнения поисковых задач: оно несколько больше для признака ориентации по сравнению с признаком формы и существенно возрастает при оперировании эталоном размера. При оперировании двумерным и трехмерным эталонами количество зрительных фиксаций практически не отличается от данных, полученных для одномерного эталона. Так, на рис. 34 и 35 приведены траектории движений глаз испытуемого при оперировании одномерным эталоном — категорией ориентации (рис. 34) и двумерным — категориями формы и размера (рис. 35); количество зрительных фиксаций при выполнении обеих задач одинаково.

Сходный характер имеет и маршрут движений глаз испытуемых.

Длительность зрительных фиксаций составляла в среднем периоды, равные 50—90% от общего времени решения задачи. Длительность зрительных фиксаций определяется перцептивной сложностью эталона. Наибольшая средняя длительность фиксаций отмечается при оперировании размером как одномерным эталоном Средняя длительность зрительных фиксаций не зависит от мерности эталона и составляет 0,23 с для одномерного, 0,27 с — для двумерного и 0,25 с — для трехмерного эталона.

Анализ распределения длительностей зрительных фиксаций при оперировании различными по характеру эталонами проводился по показателям количества фиксаций и удельного веса фиксаций определенной длительности в общем времени решения задач. Полученные данные показывают, что наибольшее количество фиксаций лежит в диапазоне длительности 160—200 мс независимо от характера признака и мерности эталона (рис. 36). Лишь для трехмерного эталона отмечается незначительное смещение максимального числа фиксаций в диапазон длительностей 220—260 мс. Увеличение перцептивной сложности задачи за счет включения признака размера в структуру двумерного эталона вызывает увеличение числа фиксаций длительностью 340—380 мс и появление фиксаций большой длительности — свыше 640 мс. В целом можно отметить, что характер распределения длительностей фиксаций почти не изменяется с увеличением мерности алфавита.

Рис. 36. Распределение длительностей зрительных фиксаций при оперировании эталонами различной мерности.

Проведенный анализ показывает, что с увеличением мерности алфавита не наблюдается значительных изменений ни в количестве, ни в длительности зрительных фиксаций, ни в траекториях движений глаз испытуемых. Возрастание времени решения поисковых задач у отдельных испытуемых обусловлено увеличением удельного веса длительных фиксаций и числа шагов поиска. В свою очередь, увеличение числа шагов поиска происходит не за счет возрастания количества фиксаций на каждой строке матрицы (оно относительно постоянно и колеблется в пределах 5—7 фиксаций на строке), а в результате повторного сканирования информационного поля с целью

контроля и проверки принятого решения. Таким образом, результаты исследования показали, что увеличение мерности алфавита, т. е. переход к оперированию многомерными целостными эталонами, не приводит к существенным изменениям в характеристиках движений глаз наблюдателя в процессе решения поисковых задач.

Характеризуя деятельность оператора в режиме информационного поиска, выделяют два типа этой деятельности: информационный поиск с немедленным и отставленным обслуживанием [177]. Для первого типа деятельности характерна быстрая оценка поступающей информации; решение при этом принимается по достаточно простым правилам и не требует учета большого числа переменных. Оператор от восприятия сразу переходит к исполнительному действию. Выше были представлены результаты исследования данного типа деятельности.

Для второго типа деятельности оператора — информационного поиска с отставленным обслуживанием — характерно наличие большого количества информации. Процесс ее восприятия превращается в самостоятельное действие, развернутое во времени и осуществляемое по определенным, заранее заданным или выработанным в процессе работы правилам. Данный тип деятельности оператора называют также информационной подготовкой решения. Он занимает промежуточное положение между информационным поиском и процессом решения. Деятельность в режиме информационной подготовки решения может включать в себя ряд задач: поиск проблемной ситуации; построение образно-концептуальной модели этой ситуации; выбор оценочных критериев, определяющих характер и направление преобразований исходной информации; преобразование информации с целью приведения ее к виду, пригодному для принятия решения. Информационная подготовка решения реализуется не только перцептивными и мнемическими, но и интеллектуальными действиями. Оценка и прогноз затрат времени на информационную подготовку решения связаны с трудностями, возникающими при дифференциации перцептивных и собственно интеллектуальных действий. Д. Н. Завалишиной [178] была предпринята попытка сопоставления задачи распознавания ситуации с задачей распознавания образа. Несмотря на наличие сходных характеристик, эти задачи различаются: 1) образ статичен, ситуация динамична; 2) распознавание ситуации связано с предсказанием, чего нет при распознавании образов; 3) задача распознавания образов предполагает наличие конечного априорного алфавита, т. е. классификации образов; при распознавании ситуации алфавит бесконечен.

Процесс информационной подготовки решения в задачах, связанных с распознаванием ситуации, мало изучен. Можно выделить ряд проблем, возникающих при исследовании этого

процесса. Одна из основных проблем — описание и анализ стратегий оператора. При этом представляет интерес изучение зависимости стратегии решения задачи от ряда факторов: перцептивной и мнемической нагрузки оператора, числа возможных гипотез, вида алфавита, условий деятельности, индивидуальных особенностей операторов.

При решении задачи распознавания ситуации, как и в процессе зрительного опознания, может возникнуть необходимость в фильтрации иррелевантной информации и выборе наиболее существенных объектов и параметров. В связи с этим требует изучения вопрос, осуществляется ли при этом перебор всех признаков, или имеет место блокировка малоинформативных параметров.

В исследовании, выполненном под нашим руководством Г. Н. Горбуновой [179], изучалась эффективность процесса информационной подготовки решения в зависимости от общего, оперативного объема отображения, вида алфавита (различных типов знаково-цифровых формуляров), действия экстремальных факторов (информационной перегрузки, дефицита времени, шума). Анализ результатов исследования позволил выявить наличие двух стратегий решения задач испытуемыми. При решении задачи выстраивания объектов в очередь для обслуживания используется последовательная стратегия, обеспечивающая высокую точность решения. При решении задачи обнаружения наиболее критичного объекта испытуемые прибегают к избирательной стратегии, что способствует редукции времени поиска, правда за счет некоторого снижения точности решения.

В другом исследовании, выполненном под нашим руководством Л. В. Куликовым, исследовалась специфика деятельности в режиме информационной подготовки решения при оперировании многомерными зрительными алфавитами. Нас интересовал вопрос, возможно ли в этих условиях формирование целостных многомерных эталонов, как это имело место при решении поисковых задач. Материалом в исследовании служили двумерные и трехмерный алфавиты сигналов, составленные путем сочетания категорий формы, размера и цвета. В эксперименте использовалась динамическая модель предъявления информации: объекты перемещались на экране по случайным траекториям. Общий объем отображения варьировался от двух до шести знаков. Испытуемые решали задачу обнаружения критического объекта, т. е. объекта, обладающего максимальной значимостью в данной ситуации. Предварительно они усваивали оценочную шкалу, в которой каждому значению признаков присваивался соответствующий балл.

Анализ полученных данных по точности и времени решения задач, а также словесных отчетов испытуемых позволил высказать некоторые предположения об использованных ими стратегиях решения задачи. При оценке значимости предъявленных

объектов испытуемые, как правило, не прибегают к подсчету суммы баллов. В памяти испытуемых хранятся эталоны объектов, наиболее значимых в данном алфавите. В тех случаях, когда критический объект является одним из первых по значимости в данном алфавите, время решения задачи не зависит от общего объема отображения. Отсутствие зависимости времени решения задачи от числа одновременно предъявленных объектов позволяет предположить, что обнаружение критического объекта при этом осуществляется по типу выделения фигуры из фона и последующего сличения выделенного объекта с рядом записанных в памяти эталонов.

Если в предъявленной ситуации имеется несколько объектов, близких по значимости, испытуемые переходят к последовательной оценке значимости объектов по отдельным параметрам. В результате с увеличением степени близости объектов растет время решения задачи. Наименьшее время и наибольшая точность решения задачи получены для двумерного алфавита, сочетающего признаки формы и цвета. Очевидно, этот алфавит представляет большие возможности для формирования укрупненных оперативных единиц восприятия, что создает условия для свертывания процесса решения.

Анализ динамики способов решения задачи испытуемыми показал, что если в начале тренировки существенную роль в ходе решения занимали речемыслительные процессы, то по мере формирования навыка решения задач возрастает удельный вес перцептивных процессов. Об этом свидетельствуют отчеты испытуемых. По достижении достаточно высокого уровня тренированности внутренняя речь испытуемых в процессе решения задачи сводится к минимуму и служит главным образом для фиксирования результатов некоторых этапов решения. Дополнительный эксперимент показал, что для решения задачи с полным подсчетом числа баллов каждого объекта, осуществляемым во внутренней речи, потребовалось в четыре раза больше времени, чем без него. Эти данные являются косвенным доказательством того, что процесс решения задачи осуществлялся в основном на перцептивном уровне, что согласуется с результатами, полученными в других исследованиях [17, 180]. При усложнении задачи доля участия внутренней речи возрастает и увеличивается время решения.

Сопоставление результатов исследования деятельности в режиме информационной подготовки решения на материале формулярного способа отображения информации и многомерных алфавитов показывает, что при этом испытуемые применяют различные стратегии. Использование многомерных алфавитов создает возможности для формирования целостных многомерных эталонов и применения оптимальной стратегии, основанной на сличении предъявленных объектов с записанными в памяти эталонами.

В связи с тем, что в большинстве современных систем управления оператор имеет дело не с реальными объектами, а с их информационными моделями, важной составной частью деятельности оператора по приему и обработке информации является декодирование предъявленных сигналов. Процессы опознания и декодирования часто отождествляют. Между тем это различные процессы. Опознание знака заключается в установлении тождества его геометрической структуры с хранящимся в долговременной памяти эталоном. Но всякий знак нечто обозначает и «предполагает для себя специфического носителя». Иначе говоря, всякий знак есть смысловое отражение предмета [181]. Декодирование состоит в соотнесении знака с управляемым объектом, определении и мысленном воссоздании этого объекта и его характеристик [182]. Декодирование обязательно включает опознание знака (определение его смыслового значения) и представление реального объекта и его характеристик (определение его предметного значения). Различия операций опознания и декодирования можно продемонстрировать на примере описанного Ф. Бартлеттом посещения Лондона одним африканцем. Последний воспринимал лондонских полицейских как особенно дружественно настроенных, так как видел их часто поднимающими руку вверх при приближении транспорта. В данном случае правильное опознание сопровождалось ошибочным декодированием: этот признак следовало декодировать как сигнал к остановке движения.

Поскольку декодирование предполагает помимо опознания знака его соотнесение с некоторым алфавитом условных значений, эффективность декодирования в значительной мере должна определяться правилами соотнесения алфавитов знаков с алфавитом значений, а также уровнем усвоения этих правил испытуемыми. Эта проблема была исследована Г. В. Репкиной и Н. И. Рыжковой [183], проанализировавшими процесс заучивания различных кодовых алфавитов. Авторами было установлено, что скорость запоминания зависит от характера связей кода с содержанием сообщения.

В связи с тем, что была установлена высокая эффективность обработки многомерных сигналов в режимах опознания, информационного поиска и подготовки решения, возникает необходимость в исследовании особенностей деятельности оператора в режиме декодирования при работе с многомерными алфавитами. Мы совместно с Л. М. Солововой [184] изучали эффективность декодирования при работе с кодами различной мерности. В эксперименте использовались одномерные, двумерные, трехмерный и четырехмерный кодовые алфавиты, составленные из категорий формы, размера, цвета и ориентации. Эти алфавиты использовались для кодирования различных классов и видов объектов. Система кодирования была построена по следующему принципу: формой знака обозначался класс объекта,

размер и ориентация использовались для обозначения видовых характеристик внутри каждого класса объектов, цветом обозначалось состояние объектов.

Экспериментальное исследование включало два этапа. На первом этапе изучалась эффективность запоминания испытуемыми знаков и их значений. На втором этапе исследовалась эффективность декодирования при использовании одномерных и многомерных кодовых алфавитов. При этом знаки предъявлялись испытуемым по одному на экране тахистоскопа при времени экспозиции 50 мс.

Анализ результатов первой части исследования показал, что с увеличением мерности кода наблюдается значительное возрастание времени заучивания (табл. 25). Для усвоения многомерных кодов пришлось увеличить число опытов до двух, а для четырехмерного — до трех.

Таблица 25

Поиск по сайту: