Психофизиология приема информации оператором

Характеристика принимающего анализатора. Их виды. Психологические приемы оптимизации деятельности принимающего анализатора. Роль аутогенной тренировки в борьбе с информационным стрессом.

Психофизиологическая характеристика приема информации.

Как уже отмечалось, одним из этапов деятельнос­ти оператора является прием осведомительной инфор­мации о состоянии объекта управления и ходе проте­кания управляемого процесса. Этот этап деятельности обеспечивается такими познавательными процессами, как ощущение, восприятие, представление.

Ощущение — это простейший психический про­цесс, состоящий в отражении отдельных свойств и явлений материального мира, а также внутренних со­стояний организма при непосредственном воздействии раздражителей на органы чувств. Иными словами, ощущение есть «превращение энергии внешнего раз­дражения в нервный процесс» [88; т. 18, с.46]. В инже­нерной психологии ощущение рассматривается не только как чувственный образ, но также как особого рода деятельность человеческого организма (сенсор­ная деятельность). Она может выражаться как во внут­ренних процессах, так и во внешних движениях, но она обязательно необходима для возникновения ощущения. Так, например, зрительное ощущение не может возник­нуть при неподвижном глазе, оно всегда сопровожда­ется движением глаз.

На основе синтеза ощущений складывается более сложная форма чувственного отражения — восприятие, которое представляет собой процесс целостного отражения предметов и явлений материального мира, действующих в данный момент на органы чувств человека. Восприятие возникает на основе ощущений, на основе отражения отдельных свойств и качеств пред­метов. В отличие от ощущений при восприятии отра­жаются не отдельные свойства, а предмет в целом. При этом восприятие не сводится к простой сумме ощуще­ний, а представляет собой качественно новую ступень чувственного познания.

Восприятие, как основа процесса приема инфор­мации оператором характеризуется такими свойства­ми, как целостность, осмысленность, избирательность, константность. Целостность восприятия возникает в результате анализа и синтеза комплексных раздражи­телей в процессе деятельности оператора. Осмыслен­ность состоит в том, что воспринимаемый объект отно­сится к определенной категории.

Восприятие обладает также избирательностью, которая заключается в преимущественном выделении одних объектов по сравнению с другими. Избиратель­ность восприятия является выражением определенно­го отношения оператора к воздействию на него пред­метов и явлений внешней среды.

Константностью восприятия называется относитель­ное постоянство некоторых воспринимаемых свойств предметов при изменении условий восприятия. Напри­мер, при зрительном восприятии имеет место констан­тность цвета, величины и формы предметов. Констан­тность восприятия цвета заключается в относительной неизменности видимого цвета при изменении освеще­ния.

Относительное постоянство видимой величины предметов при их различной удаленности называется константностью восприятия величины. Константность восприятия формы предметов заключается в относи­тельной неизменности восприятия формы предмета при изменении положения его по отношению к линии взора оператора. Константное восприятие связано с восприятием предмета или предметной ситуации как единого целого.

Важным свойством восприятия является также апперцепция (от лат. ар — к и perceptio — восприя­тие) — зависимость содержания и направленности восприятия от опыта человека, его интересов и отно­шений. Апперцепция придает восприятию активный характер. Воспринимая сигналы, оператор выражает определенное отношение к ним. Апперцепция отража­ет тот факт, что разные люди могут по разному воспри­нимать один и тот же предмет или, наоборот, разные предметы воспринимаются как один и тот же. Разли­чают апперцепцию устойчивую (обусловленную опы­том и мировоззрением) и временную (связанную, на­пример, с настроением).

Перечисленные свойства восприятия не являются врожденными. Их источником являются активные дей­ствия различных функциональных систем человека, в результате чего он способен сформировать адекватный образ предмета или явления, называемый перцептив­ным. Следовательно, восприятие необходимо рассмат­ривать не только как один из процессов отражения предметов и явлений внешнего мира, но и как особый вид умственной деятельности (перцептивная деятель­ность). Существенным компонентом восприятия (так же как и ощущения) являются моторные процессы, которые характерны для любого вида восприятия. Так, зрительное восприятие сопровождается движением глаз, слуховое — движением гортани, воспроизводя­щим слышимый звук. Особенно большую роль мотор­ные компоненты играют при осязании.

Процесс восприятия, как отмечалось в главе II, является фазным процессом и включает в себя не­сколько этапов: обнаружение, различение, опознание, интерпретацию. В различных видах деятельности че­ловека рассмотренные этапы могут иметь различную продолжительность во времени. Это зависит от коли­чества и величины оперативных единиц восприятия, под которыми следует понимать содержание, выделя­емое субъектом при выполнении той или иной перцеп­тивной задачи. Примерами оперативных единиц могут служить отдельные признаки сигнала (яркость, цвет, форма), отдельные предметы и их совокупности, отно­шения между ними. Чем крупнее оперативные едини­цы восприятия, чем меньше их общее число, тем быс­трее осуществляется процесс восприятия. Предельным случаем является симультанное (одномоментное) вос­приятие информации. Противоположным ему являет­ся сукцессивное (развернутое во времени) восприятие.

Сукцессивное восприятие развивается в процессе его микрогенеза. Микрогенез восприятия — это выделяемые в реальном масштабе времени фазы становле­ния перцептивного образа. Так, при изучении зритель­ного восприятия выделено пять фаз:

■ грубое различение общих пропорций и положения объекта;

■ мерцание формы объекта;

■ различение резких перепадов контура (грубое различе­ние основных деталей) ;

■ глобальное восприятие формы, но без достаточно четко­го различения мелких деталей;

■ оптимальное восприятие.

Указанная последовательность фаз может быть достаточно лабильной. В зависимости от задач и ус­тановок субъекта (апперцепции) микрогенез восприятия может не проходить все фазы, а заканчиваться на любой из них. Каждая фаза может инициировать определенное действие субъекта, в том числе и оши­бочное. Установление фаз микрогенеза восприятия особенно необходимо для оптимизации трудовой де­ятельности, связанной с управлением различными транспортными системами, когда человек имеет дело не с отображенной информацией, а с ориентирова­нием в реальном пространстве среди других движу­щихся объектов.

В процессе восприятия информации может при­сутствовать ряд специфических феноменов (от греч. phainomenon — являющееся), т. е. необычных, неожи­данных явлений при восприятии информации.

Первый феномен заключается в том, что постулат «непосредственности», симультанной идентификации знакомых объектов является абстракцией. Реально идентификация — процесс двухэтапный. Первым эта­пом является диффузная, грубая ориентировочная оценка объекта, на втором этапе проводится более точная оценка — конкретная классификация сформу­лированного на первом этапе «базового образа». В ре­альной деятельности человека эти два этапа могут проявляться и сказываться на качестве решения зада­чи при дефиците времени.

Второй феномен связан с явлением апперцепции и заключается в «пристрастности» опознания. Разные люди один и тот же, даже хорошо знакомый объект воспринимают не вполне идентично. Более того, один и тот же человек может воспринимать объект неодинаково. Это обусловлено, с одной стороны, эффектом преднастройки, ожидания, что является результатом антиципации, а с другой стороны, эффектом активной «достройки» воспринимаемой ситуации. Это обуслов­лено тем, что человек постоянно творит, продумывает, даже не осознавая этого. Поэтому можно считать, что человеческому восприятию свойственны две противо­положные тенденции: дорабатывать диффузно идентированные образы, повышая тем самым вероятность их правильного опознания, и искажать образы, уменьшая их конкретность.

Третий феномен восприятия связан с флюктуациями внимания. Он проявляется главным образом в эффектах обратимых фигур, когда при рассмотрении изображения непроизвольно одни признаки зритель­ного образа становятся доминирующими, а затем — другие; через несколько секунд первые снова стано­вятся доминирующими и т. д. В результате человек в одном и том же изображении видит то один образ, то другой. Это явление может быть источником иллюзор­ного восприятия информации, отображаемой на рабо­чих местах операторов. С другой стороны, знание этих эффектов может помочь создавать наиболее адекват­ные информационные модели.

На основе ощущений и восприятия возникает сложная форма чувственного отражения — представ­ление. Представление — это процесс отражения тех предметов и явлений, которые в данный момент не действуют на органы чувств. Очень велика (но, к со­жалению, мало изучена) роль представлений в деятель­ности оператора. Не имея возможности непосредствен­но воспринимать управляемые объекты и процессы, он должен на основе поступающей информации воссоз­дать их в плане представлений. Основными особенно­стями представлений является их обобщенность и со­бирательность. Это означает, что в представлениях отражаются не только свойства единичного предмета, но и типичные свойства значительной по объему груп­пы предметов.

Большое значение при приеме информации игра­ет внимание. Под ним понимается направленность сознания на определенный объект. Внимание не явля­ется самостоятельным процессом, а только организует познавательную деятельность так, что определенные явления осознаются человеком отчетливее других. Основная функция внимания состоит в отборе значи­мых для человека воздействий и игнорировании дру­гих, несущественных. В зависимости от характера направленности и сосредоточения выделяют произ­вольное и непроизвольное внимание.

Основными свойствами внимания являются: ин­тенсивность, объем, устойчивость, распределение и переключение. В ряде случаев внимание отождествля­ется с умственным (внутренним) усилием, в других случаях оно рассматривается как ограничение поля восприятия, как своеобразный фильтр посту­пающей информации, внутренний контроль. В ин­женерной психологии изучение свойств внимания имеет важное значение. По изменению характеристик внимания можно судить о степени утомления, уровне готовности реагировать на экстренные сигналы, опре­делять оптимальную продолжительность работы за пультом управления, устанавливая рациональные ре­жимы труда и отдыха. Учет характеристик внимания имеет важное значение при конструировании средств отображения информации.

Физиологической основой формирования пер­цептивного образа является работа анализаторов. Анализаторами называются нервные «приборы», по­средством которых человек осуществляет анализ раз­дражений. Любой анализатор состоит из трех основ­ных частей: рецептора, проводящих нервных путей и центра в коре больших полушарий головного мозга (рис. 11.1).

Рис. 1. Функциональная схема анализатора.

Основной функцией рецептора является превра­щение энергии действующего раздражителя в нервный процесс. Вход рецептора приспособлен к приему сиг­налов определенной модальности (вида) — световых, звуковых и др. Однако его выход посылает сигналы, по своей природе единые для любого входа нервной си­стемы. Это позволяет рассматривать рецепторы как устройства кодирования информации.

Проводящие нервные пути осуществляют переда­чу нервных импульсов в кору головного мозга. Эти импульсы, достигнув коры головного мозга, подверга­ются там определенной обработке и снова возвраща­ются в рецепторы. Только в этом процессе взаимодей­ствия рецепторов и центров в коре больших полушарий происходит формирование перцептивного образа.

В зависимости от модальности (вида) принимаемых сигналов различают следующие анализаторы — вне­шние: зрительный (рецептор — глаз), слуховой (рецеп­тор — ухо), тактильный, болевой, температурный (ре­цепторы кожи), обонятельный (рецептор в носовой полости), вкусовой (рецепторы на поверхности языка) и внутренние: анализатор давления, кинестетический (рецепторы в мышцах и сухожилиях), вестибулярный (рецепторы в полости уха) и специальные анализато­ры, расположенные во внутренних органах и полостях тела. Наибольшее значение для деятельности операто­ра имеет зрительный анализатор, за ним следует слу­ховой и тактильный (осязательный). Участие других анализаторов в деятельности оператора невелико.

Основными характеристиками любого анализато­ра являются пороги — абсолютный (верхний и ниж­ний), дифференциальный и оперативный. Понятие каждого из этих порогов может быть введено по отно­шению к энергетическим (интенсивность), простран­ственным (размер) и временным (продолжительность воздействия) характеристикам сигнала.

Минимальная величина раздражителя, вызываю­щая едва заметное ощущение, носит название нижне­го абсолютного порога чувствительности, а максималь­но допустимая величина — название верхнего порога чувствительности (это понятие вводится по отношению лишь к энергетическим характеристикам). Сигналы, величина которых меньше нижнего порога, человеком не воспринимаются. Увеличение же интенсивности сигнала сверх верхнего порога вызывает у человека болевое ощущение (сверхгромкий звук, слепящая яр­кость и т. д.). Интервал между нижним и верхним по­рогами носит название диапазона чувствительности анализатора. Примерные значения основных характе­ристик различных анализаторов приводятся в табл. 11.1. С помощью анализаторов человек может не только ощущать тот или иной сигнал, но и различать сигналы. Для характеристики различения вводится понятие дифференциального порога (от лат. differentia —разли­чать), под которым понимается минимальное различие между двумя раздражителями (сигналами) либо между двумя состояниями одного раздражителя, вызывающее едва заметное различие ощущений. Эксперименталь­но установлено, что величина дифференциального порога пропорциональна исходной величине раздра­жителя:

(1)

где J — исходная величина сигнала (раздражителя); dJ — величина дифференциального порога; k — кон­станта, равная 0,01 для зрительного анализатора, 0,10 — для слухового и 0,30 — для тактильного.

На основании выражения (11.1) может быть уста­новлена зависимость между величиной сигнала и ве­личиной вызываемого им ощущения:

(2)

где s — величина ощущения; к и С — константы.

Зависимость (11.2) носит название основного пси­хофизического закона, или закона Вебера — Фехнера. Согласно этому закону, интенсивность ощущения пря­мо пропорциональна логарифму силы раздражителя. Закон справедлив только для среднего участка диапа­зона чувствительности анализатора.

Понятие дифференциального порога имеет боль­шое значение в психофизике? и экспериментальной психологии. Однако оно является явно недостаточным для инженерной психологии. Дело в том, что величина дифференциального порога характеризует предельные возможности анализатора и поэтому не может служить

Таблица 1

Сравнительная характеристика некоторых типов анализаторов

основанием для выбора допустимой длины алфавита сигналов. Для этого необходимо пользоваться величи­ной, характеризующей не минимальную, а некоторую оптимальную различимость сигналов. Такой величиной в инженерной психологии является оперативный по­рог различения. Он определяется той наименьшей величиной различия между сигналами, при которой точность и скорость различения достигают максиму­ма. Обычно оперативный порог различения в 10—15 раз больше дифференциального.

Рассмотренные характеристики и устройство ана­лизаторов позволяют сформулировать общие требова­ния к сигналам-раздражителям, адресованным опера­тору:

■ интенсивность сигналов должна соответствовать средним значениям диапазона чувствительности анализаторов, которая обеспечивает оптимальные условия для приема и переработки информации;

■ для того чтобы оператор мог следить за изменением сиг­налов, сравнивать их между собой по интенсивности, дли­тельности, пространственному положению, необходимо обеспечить различие между сигналами, превышающее оперативный порог различения;

■ перепады между сигналами не должны значительно пре­вышать оперативный порог, так как при больших пере­падах возникает утомление; следовательно, существуют не только оптимальные пороги, но и оптимальные зоны, в которых различение сигналов осуществляется с наиболь­шей скоростью и точностью;

■ наиболее важные и ответственные сигналы следует рас­полагать в тех зонах сенсорного поля, которые соответ­ствуют участкам рецепторной поверхности с наиболь­шей чувствительностью;

■ при конструировании индикаторных устройств необхо­димо правильно выбрать вид сигнала, а следовательно, и модальность анализатора (зрительный, слуховой, так­тильный и т. д.).

Как уже отмечалось, специфической особенностью анализаторов является большой диапазон интенсивно-стей сигналов, в пределах которого возможно эффек­тивное функционирование анализаторов. Это оказыва­ется возможным благодаря явлениям адаптации и сенсибилизации (соответственно понижение и повышение их чувствительности в зависимости от средней интенсивности сигналов, воздействующих на анализа­тор). Процессы адаптации и сенсибилизации (от лат. sensibilis — чувствительный) достаточно инертны и характеризуются адаптационными кривыми, которые также являются важной характеристикой анализа­торов.

Чувствительность анализаторов как к интенсивно­сти, так и к другим параметрам сигналов определяется не только положением точки на адаптационной кри­вой, но и зависит от множества других параметров: комплекса окружающих условий, взаимодействия ана­лизаторов, методики измерений, индивидуальных осо­бенностей обследуемого, его состояния и т. п. Поэтому измеренные разными наблюдателями характеристики анализаторов, проведенные в литературе и в табл. 1, являются среднестатистическими величинами, облада­ющими значительной дисперсией. В каждом конкрет­ном случае они требуют своего уточнения.

Раздражителем зрительного анализатора является световая энергия, а рецептором — глаз. Зрение позво­ляет воспринимать форму, цвет, яркость и движение предметов. Человек-оператор около 90% всей инфор­мации получает посредством зрения. Большое значе­ние для нормальной деятельности имеет подготовка зрения к предметному видению. Под ней понимается совокупность биологических функциональных механиз­мов, обеспечивающих наилучшее для данных условий зрительное восприятие. Подготовка зрения осуществ­ляется по типу безусловного рефлекса, автоматически; важную роль при этом играют адаптация, аккомода­ция и конвергенция — дивергенция зрения.

Адаптация зрения— приспособление органа зре­ния к разным световым условиям; осуществляется путем регулирования чувствительности фоторецепторов сетчатки глаза и величины зрачка (зрачковый рефлекс), обеспечивающего нужное количество поступающего в глаз света. В результате адаптации устанавливаются оптимальные для данных световых условии соотноше­ния между чувствительностью фоторецепторов и силой светового потока, попадающего на сетчатку. Перегруз­ка механизма адаптации зрения вызывает утомление, снижение производительности и качества труда. Так, при сильном слепящем эффекте наступает резкое ос­лабление или потеря способности видеть в течение нескольких секунд или минут, что может создавать аварийные ситуации.

Аккомодация— регулирование силы преломляюще­го аппарата глаза, обеспечивающее четкое изображение рассматриваемого предмета на сетчатке при дистанции наблюдения от ближайшей точки ясного видения до 6 м; осуществляется за счет работы аккомодационной мыш­цы, изменяющей кривизну хрусталика глаза как двояко­выпуклой линзы. Врожденные или возникающие с воз­растом нарушения аккомодации могут частично или полностью исправляться дополнительно линзами (очка­ми). Недостатки организации рабочего места, вызываю­щие частую переаккомодацию, приводят к неприятным субъективным ощущениям и утомлению.

Конвергенция — дивергенция— регулирование направления зрительных осей на рассматриваемый предмет, в результате чего достигается согласование места проекционного изображения на сетчатках обоих глаз и исключается «двоение» зрительного образа. Конвергенция — сведение зрительных осей к средней линии. Дивергенция — разведение зрительных осей при увеличении дистанции наблюдения. Конверген­ция — дивергенция зрения обеспечивается работой мышц глазных яблок и осуществляется одновременно с аккомодацией. При затрудненных условиях зритель­ной работы, а также при нарушении координации в работе мышц глазных яблок (заболевания, травма) может возникать диплопия — «двоение в глазах».

Рис..2. Классификация характеристик зрительного анализа.

Возможность зрительного восприятия определяет­ся энергетическими, пространственными, временны­ми и информационными характеристиками сигналов, поступающих к оператору. Совокупность этих харак­теристик и их численные значения определяют види­мость объекта (сигнала) для глаза. В соответствии с названными характеристиками сигналов целесообраз­но рассмотреть четыре группы характеристик зритель­ного анализатора (рис. 2).

Энергетические характеристики зрительного ана­лизатора определяются мощностью (интенсивностью) световых сигналов, воспринимаемых глазом. К ним относятся: диапазон яркостей, воспринимаемых глазом, контраст, цветоощущение.

Световой поток, излучаемый источником или от­ражаемый светящейся поверхностью, попадая в глаз наблюдателя, вызывает зрительное ощущение. Оно будет тем сильнее, чем больше плотность светового потока, излучаемого или отражаемого по направлению к глазу. Следовательно, источник света или освещен­ный предмет будет тем лучше виден, чем большую силу света излучает каждый элемент поверхности в направлении глаза. Яркостью предмета называется величина светящейся поверхности, определяемая по ее излучению в данном направлении

(3)

где J — сила света, т. е. световой поток, излучаемый на единицу телесного угла; S — величина светящейся поверхности; — угол, под которым рассматривается поверхность.

Единицей яркости является кандела на 1 кв. м (кд/м²). Яркость в 1 кд/м² обладает равномерно светя­щаяся плоская поверхность, излучающая в перпенди­кулярном к ней направлении свет силой 1 кд на каж­дый квадратный метр. Яркость является основной характеристикой света. Величиной яркости определя­ется величина нервных импульсов, возникающих в сетчатке глаза.

В общем случае яркость предмета определяется двумя составляющими — яркостью излучения и ярко­стью за счет внешней засветки (яркостью отражения):

(4)

Яркость излучения определяется мощностью ис­точника света и его светоотдачей. Вторая же состав­ляющая формулы (11.4) определяется уровнем осве­щенности данной поверхности и ее отражающими свойствами:

(5)

где Е — освещенность поверхности, лк; г — коэффици­ент отражения поверхности.

Таблица 1