От вида алфавита

Оценивая относительную эффективность приема и обработки звуковых сигналов по перечисленным выше параметрам, следует уравнивать влияние таких факторов, как число градаций параметра, величина шага шкал, условия предъявления сигналов, задачи оператора и т. п.

Определение основания кода (длины алфавита)

Высокая дифференциальная чувствительность анализаторов человека по отношению к отдельным свойствам сигнала, казалось бы, позволяет использовать для передачи ему информации достаточно длинные алфавиты одномерных сигналов. Однако, по экспериментальным данным, при использовании таких алфавитов скорость и надежность приема информации человеком невелики. В ряде исследований было показано, что одним из наиболее важных ограничителей пропускной способности анализаторов человека является фактор различимости. По данным Б. Ф. Ломова [7], оптимальные условия различения одномерных

сигналов создаются лишь в том случае, если различие между парой одномерных сигналов превышает пороговую величину в несколько раз. Это обстоятельство ограничивает допустимую длину алфавита сигналов. Другое ограничение связано с низкой способностью человека точно идентифицировать возрастающее количество одномерных сигналов.

Многочисленные эксперименты по абсолютным оценкам одномерных сигналов различных модальностей показали, что при их использовании можно передать очень ограниченное количество информации. Так, по данным Хейка и Гарнера [119], пропускная способность при оценке положения в пространстве зрительных сигналов не превышает 3,25 дв. ед. Поллак [120] исследовал возможности абсолютного различения звуковых тонов по частоте. В том случае, когда использовались два или три тона, испытуемые никогда не смешивали их. При четырех различных тонах ошибки были чрезвычайно редки, при пяти и более тонах число ошибок возрастало, а при использовании 14 тонов точность различения резко падала. По мере увеличения числа альтернативных тонов от двух до 14 входная информация возрастала от 1 до 3,8 дв. ед. Полученная Поллаком зависимость переданной информации от входной имеет следующий вид: вначале переданная информация линейно растет приблизительно до 2 дв. ед., затем ее рост замедляется и она стремится асимптотически к значению, составляющему примерно 2,5 дв. ед. Это значение и есть пропускная способность слушателя, дающего абсолютные оценки частоты звуковых сигналов, и соответствует она примерно шести равновероятным альтернативам. Сходные данные были получены и Е. Я. Войтинским [194].

Гарнер [119] исследовал различение звуковых сигналов по интенсивности и показал, что при вынесении абсолютных оценок относительно интенсивности звуковых сигналов пропускная способность составляет 2,3 дв. ед., что соответствует пяти отчетливо различимым градациям. Очевидно, оценки частоты звуковых сигналов более точны, чем суждения об уровнях интенсивности. Следовательно, чем выше дифференциальная чувствительность по отношению к какому-либо признаку сигнала, тем эффективнее прием информации.

Дж. Миллер [195] обобщил имевшиеся в литературе данные и показал, что при обработке одномерных сигналов самая низкая пропускная способность, равная 1,6 дв. ед., имеет место при оценке кривизны дуги, а самая высокая — 3,9 дв. ед. — при оценке положения указателя на шкале. Автор показал также, что среднее значение пропускной способности для различных видов одномерных алфавитов составляет 2,6 дв. ед. при стандартном отклонении 0,6 дв. ед., что соответствует 6,5 градациям. Общий диапазон изменения числа абсолютно различаемых градаций одномерного сигнала колеблется в пределах 4—16 в зависимости от качества используемого признака.

Допустимая длина алфавита должна определяться экспериментальным путем для каждого вида алфавита. В инженерно-психологической литературе имеются данные относительно допустимой длины алфавита для некоторых видов алфавитов зрительных сигналов:

— форма — не ограничена в связи с возможностью использования различных дополнительных, внутренних и наружных, деталей;

— размер — 5;

— цифры и буквы — не ограничена в связи с возможностью использования различных сочетаний;

— цвет — 11;

— яркость — 4;

— частота мельканий — 4.

Выбор мерности кода

Наиболее целесообразным способом увеличения длины кодового алфавита является использование многомерного кодирования, т. е. увеличение числа значимых и меняющихся параметров сигнала. С помощью многомерных сигналов человеку можно передавать одновременно значительно больше информации о состоянии внешней среды или объектов управления, чем с помощью одномерных сигналов, поскольку информация на сигнал увеличивается пропорционально логарифму числа его измерений.

В ряде экспериментальных исследований измерялось количество переданной информации при работе с многомерными сигналами как зрительной, так и слуховой модальности. Так, Поллаком с соавт. [196] были проведены исследования на материале двумерных и многомерных слуховых алфавитов. При двумерном кодировании использовались такие параметры звукового сигнала, как частота и интенсивность чистых тонов. Результаты показали, что добавление второго параметра приводит к увеличению пропускной способности, но за счет уменьшения переданной информации на каждый параметр.

В другом эксперименте Поллака использовались многомерные звуковые сигналы, включавшие восемь различных параметров. Каждый из параметров имел две градации. Переданная информация составила около 7,0 дв. ед., что соответствует различению приблизительно 128 различных слуховых сигналов.

Результаты наших исследований также показали, что с увеличением мерности алфавитов слуховых сигналов линейно растет количество переданной информации при выполнении задач идентификации и опознания сигналов (рис. 37). Обзор исследований процессов приема и обработки информации, передаваемой с помощью многомерных сигналов, позволил У. Гарнеру [119] сформулировать общий принцип перцептивного различения

у человека: различимость стимулов улучшается с увеличением их мерности, т. е. числа параметров, по которым они различаются.

Рис 37. Зависимость количества переданной информации от мерности алфавита в задачах идентификации (И) и опознания (О) слуховых сигналов.

При использовании многомерных сигналов возникает вопрос об оптимальном соотношении числа переменных параметров сигнала и числа градаций каждого из параметров. Согласно данным Поллака и Фикса [196], три градации на каждый параметр слухового сигнала обеспечивают более высокую точность различения, чем четыре. Это значит, что максимально возможная передача информации будет достигнута в том случае, когда применяется не больше трех альтернатив на один параметр, но вводится много переменных параметров.

Экспериментально установлено, что количество передаваемой информации различно для различных параметров многомерного сигнала. Так, при использовании сигналов слуховой модальности наиболее точно распознаются градации частоты и числа перерывов, наименее точно — градации длительности. Различия между отдельными параметрами влияют и на длительность тренировки испытуемого.

Помимо тренировки большое влияние на точность опознания сигналов оказывает очередность идентификации градаций отдельных параметров: градации параметров, идентифицируемых в первую очередь, опознаются более точно, чем градации параметров, идентифицируемых в последнюю очередь. По данным Е. Я. Войтинского [194], количество передаваемой информации для сигналов с меньшим шагом шкал меньше, чем для сигналов с бо́льшим шагом шкал. И по мере тренировки сохраняются преимущества в количестве переданной информации для сигналов с большим и средним шагом шкал.

В целом результаты исследований свидетельствуют о высокой эффективности многомерного кодирования слуховой информации. Оно уже нашло применение в ряде систем. Так, в Англии информация о скорости ветра при посадке самолета на авианосец представляется с помощью изменения частоты и скорости прерывания звука. В системе «Флайбар» используется трехмерное кодирование поворота, крена самолета и скорости его полета частотой, интенсивностью и скоростью прерывания звука.

Для обеспечения надежной работы оператора с многомерными зрительными алфавитами также необходимо решить ряд проблем. Использование многомерного кодирования предполагает необходимость оперирования в процессе считывания информации одновременно несколькими признаками зрительного сигнала. Возникает вопрос о том, как изменяется эффективность процессов опознания, декодирования, поиска и других при оперировании несколькими признаками сигналов и каково максимальное число сочетаемых признаков, при котором скорость и точность выполнения этих операций остаются на достаточно высоком уровне. Иначе говоря, возникают задачи определения допустимой мерности кода и оптимальных сочетаний различных кодовых категорий в структуре многомерного алфавита. Без решения этих задач эффект увеличения информации на входе будет нивелироваться уменьшением точности и скорости переработки входных сигналов человеком.

В ряде наших исследований [79, 109, 110, 141, 169, 175] изучалась эффективность работы с алфавитами различной мерности в режимах идентификации, опознания, информационного поиска и подготовки решения. Мерность алфавита варьировалась от одномерного до четырехмерного путем сочетания кодовых категорий формы, размера, цвета и пространственной ориентации сигнала. Полученные данные свидетельствуют о преимуществах многомерных алфавитов, обеспечивающих более высокую скорость обработки информации в различных режимах (рис. 38).

Рис. 38. Зависимость скорости обработки информации от мерности алфавита в задачах опознания (О) и зрительного поиска (П).

Один из важных вопросов, возникающих в связи с использованием многомерного кодирования, — оценка эффективности многомерных алфавитов при длительной работе оператора. С этой целью нами исследовалась динамика работоспособности испытуемых в условиях длительного, шестичасового, эксперимента. Испытуемые работали в режимах идентификации, опознания и информационного поиска, оперируя одномерными и многомерными алфавитами зрительных сигналов. Для оценки функций внимания и памяти испытуемых до начала и после окончания эксперимента использовались различные пробы: корректурная проба, таблицы Платонова — Горбова, тест на оперативную память Дюкера и т. п. Результаты исследования показали, что длительная работа в указанных режимах не привела к снижению устойчивости, концентрации и переключения внимания, а также характеристик оперативной памяти испытуемых.

Сравнительная оценка продуктивности работы с одномерными и многомерными алфавитами в различных режимах не обнаружила снижения в ходе эксперимента продуктивности работы с многомерными алфавитами. Эти данные свидетельствуют о высокой эффективности многомерного кодирования и в условиях длительной работы оператора.

Определение доминирующего признака

Восприятие многомерных сигналов не является простой суммой параллельно развертывающихся процессов. Экспериментально установлено, что существует определенная последовательность различения признаков сигнала. В многомерных сигналах обычно есть доминирующие и рецессивные признаки. Доминирующие признаки являются опорными в процессе различения и определяют характеристики реакции субъекта. Иерархия признаков в многомерном коде соответствует рангу эффективности этого признака при одномерном кодировании, что говорит об относительной независимости признаков в структуре многомерного кода. Наибольшую эффективность слухового различения обеспечивает признак частоты, зрительного — признаки цвета и формы.

При построении многомерных алфавитов следует учитывать преимущества того или иного вида алфавита в решении различных задач. Кодовая категория, обеспечивающая оптимальную различимость и тем самым максимальную эффективность решения задач оператором, должна использоваться в качестве доминирующего признака, т. е. для кодирования наиболее значимой характеристики объекта. Так, в системах со знаковой индикацией доминирующим признаком должен быть контур знака.

При использовании категорий формы и цвета в структуре многомерного алфавита возникает вопрос, какой из этих категорий отдать предпочтение. Эффективность решения различных задач для двух данных видов алфавитов примерно одинакова. В одном из исследований испытуемым предъявлялось в течение нескольких секунд некоторое число простых геометрических фигур, окрашенных в различные цвета. Регистрировалось отношение числа удержанных в памяти форм к числу удержанных в памяти цветов. По этим показателям были выделены три группы испытуемых: видящие преимущественно формы, видящие преимущественно цвет, видящие и цвет и форму. Таким образом, результаты этого исследования не позволяют однозначно ответить на вопрос о доминировании формы или цвета в зрительном различении.

Другие данные приводит С. Смит [197]: когда на экране индикатора совмещаются цвет и форма, в зрительном различении

доминирует цвет. В связи с этим Смит полагает, что цвет должен использоваться как основное, а форма — как вспомогательное средство кодирования информации, отображаемой на индикаторе. Однако следует иметь в виду, что превосходство цвета над формой не обязательно будет сохраняться при увеличении длины алфавита. По мере увеличения числа цветовых тонов может наблюдаться ухудшение цветоразличения, что приведет к снижению эффективности цветового кодирования, в то время как увеличение числа фигур в символическом коде может не дать такого эффекта.

Определение меры абстрактности кода

При разработке систем кодирования возможны различные варианты приближения кодовых знаков к кодируемым объектам. С этой точки зрения можно выделить два возможных варианта: «абстрактный» код, никак не связанный с содержанием сообщения, и «конкретный» код, в определенной мере связанный с содержанием сообщения. В соответствии с мерой абстрактности кода выделяют следующие типы знаков: абстрактные, схематические, иконические и пиктографические. Известно, что конкретность, наглядность опознавательных признаков знака ускоряет процесс декодирования, поскольку в этом случае процессы различения, опознания и декодирования осуществляются одновременно.

Использование принципа конкретности, т. е. связи формы сигнала со значением, смыслом кодируемого объекта, обеспечивает более продуктивное запоминание и хранение символов в памяти [198]. В опытах Г. В. Репкиной [199] было показано, что увеличение нагрузки на оперативную память наблюдателя приводит к более значительным различиям в эффективности разных способов кодирования. Наиболее эффективными при этом являются буквенный и цифровой коды, что определяется наличием у испытуемых сложившихся способов обработки этих кодов с точки зрения образования различных оперативных единиц памяти.

Вопрос о мере абстрактности каждой категории кодовых знаков должен решаться в соответствии с их особенностями. Буквы и цифры являются абстрактным кодом, но они могут отражать названия характеристик объектов или ранжировать их по порядковому номеру. В таком случае буквенный и цифровой коды будут приближаться к конкретному коду.

При цветовом кодировании также рекомендуется использовать цвета, возможно точнее отображающие реальную ситуацию. Согласно международному стандарту, сигналами опасности являются теплые тона, безопасности — холодные. Красный

цвет требует немедленной остановки действия, является запрещающим и аварийным цветом. Желтый цвет означает внимание и слежение, зеленый — разрешающий цвет.

Вопрос о мере абстрактности имеет наибольшее значение для категории формы. Экспериментально установлено, что частичное воспроизведение в опознавательных признаках сигнала признаков кодируемого объекта обеспечивает высокую точность декодирования. Вместе с тем следует соблюдать определенную меру «картинности», которая должна определяться требованием хорошей различимости знака.

При выборе вида алфавита также следует опираться на системы знаний, сложившиеся и прочно закрепленные в опыте человека. Это помогает быстрому оживлению ассоциаций и повышает скорость и точность декодирования. На этом основании буквы используются для передачи информации о названии объекта, цифры — о его количественных характеристиках, цвет — о значимости. Геометрические фигуры могут быть использованы для кодирования информации в тех случаях, когда оператору необходима наглядная картина для быстрой переработки информации.

При создании алфавитов слуховых сигналов также предпочтительно использовать «натуральные» взаимоотношения между параметрами сигнала и кодируемыми характеристиками объекта. Например, различия в частоте звукового сигнала могут обозначать движение самолета вверх и вниз и т. п.

Компоновка кодового знака

При компоновке кодовых знаков следует соблюдать требование хорошей различимости. Учитывая результаты ряда экспериментальных исследований, можно сформулировать некоторые требования к построению кодовых знаков.

1. При построении алфавитов знаков необходима четкая и последовательная классификация символов внутри алфавита.

2. Основной классификационный признак объекта кодируется контуром знака, который должен представлять собой замкнутую фигуру.

3. Знак должен иметь не только контур, но и дополнительные детали.

4. Дополнительные детали не должны пересекать или искажать основной символ.

5. Не следует перегружать знак внутренними или наружными деталями. Использование букв снаружи или внутри контура также затрудняет различение знака.

6. Предпочтительно использование симметричных символов, поскольку они легче усваиваются и более прочно сохраняются как в оперативной, так и в долговременной памяти.

7. В качестве различительных и опознавательных признаков знаков в пределах одного алфавита не рекомендуется использовать следующие: число элементов в знаке или его протяженность, отличие знаков по признаку позитив — негатив, отличие знаков по признаку прямое — зеркальное отражение.

8. Различимость знаков должна оцениваться также по их угловым размерам, яркости и контрасту с фоном.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Предпринятый в работе системно-структурный анализ опознания позволил выявить его основные закономерности как самостоятельного процесса и как частного действия в составе других познавательных процессов.

Анализ места опознания в системе познавательных процессов показал его тесную связь с процессами восприятия, памяти, мышления и др. Это позволило рассматривать опознание как полисистемный процесс, включающий в себя перцептивные, мнемические, селективные и т. п. компоненты.

Результаты функционального анализа перцептивных и опознавательных процессов показали динамичность оперативных единиц восприятия и опознавательных эталонов, являющихся результатом различных преобразований материала. Вид опознавательных эталонов детерминирован задачей, стоящей перед субъектом. Актуализация элементарных оперативных единиц или целостных эталонов определяет способ опознания тест-объекта — сукцессивный или симультанный. Сукцессивность опознания может быть вызвана развертыванием этого процесса не только на уровне анализа предъявленного стимула, но и на более высоких уровнях: выбора эталона и сличения, формирования ответа.

Микроструктурное исследование опознания позволило выявить его сложную иерархическую структуру, включающую ряд функциональных блоков: анализа, выбора эталона, сличения, решения, обозначения.

На основе сравнительного анализа результатов исследования идентификации и опознания зрительных и слуховых сигналов установлены общие закономерности в процессах обработки зрительной и слуховой информации. Выявлены различные способы обработки многомерных сигналов в процессах идентификации и опознания. В процессе идентификации осуществляется оперирование целостными эталонами, при опознании имеет место параллельная обработка информации

в зрительной системе и последовательная — в системе вербализации. Успешность взаимодействия этих двух систем ведет к успешному решению опознавательной задачи. Экспериментальные данные свидетельствуют о возможности параллельной работы зрительной и вербальной систем, т. е. о возможности обработки зрительной информации во время функционирования системы вербализации.

Исследование микроструктуры внимания в процессе опознания показало возможность селекции информации на разных уровнях ее обработки. Блокировка иррелевантной информации наиболее успешно осуществляется в тех случаях, когда механизмы фильтрации функционируют на уровне сенсорного анализа стимулов.

Динамичность микроструктуры внимания обнаружена и в условиях обработки бимодальной информации. При этом соотношение последовательных и параллельных компонентов в обработке информации может быть различным и определяется стратегией селективного внимания, на которую, в свою очередь, влияют задачи, стоящие перед субъектом, инструкция, установка, временная организация сигналов и пр.

В целом результаты выполненных исследований показали гибкость, оперативность микроструктуры опознания (возможность сличения по отдельным признакам и по целостным эталонам; различные соотношения последовательных и параллельных процессов; различный удельный вес включенности системы вербализации; различные стратегии внимания в процессе опознания). Очевидно, человек может изменять правила опознания, динамически приспосабливаясь к стоящим перед ним задачам, особенностям воспринимаемых объектов, своим ожиданиям и т. п.

Особенности опознания, выявленные на микроструктурном уровне его исследования, сохраняются и при включении опознания как частного действия в процессы приема и обработки информации: декодирования, информационного поиска, информационной подготовки решения. Это позволяет использовать закономерности опознания при разработке требований к кодированию информации, передаваемой человеку-оператору.

Перспективы исследования процесса опознания мы видим в переходе от изучения закономерностей опознания алфавитов многомерных сигналов к изучению опознания реальных многомерных объектов окружающего мира. Центральное место в таком исследовании должно занять изучение детерминации функциональной структуры опознания такими факторами, как установка, прошлый опыт, эмоциональное состояние, личностные особенности субъекта.

Поиск по сайту: