Психологическое моделирование мыслительных процессов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Моделирование в психологии

2. Психологическое моделирование мыслительных процессов

3. Система «человек -- машина»

4. Типы систем «человек -- машина»

5. Концепции деятельности человека в человеко-машинных системах

6. Оперативное мышление

7. Хранение и переработка информации оператором. Характеристика памяти

8. Запоминание

9. Психологические аспекты проблемы принятия решения

Список использованных источников



Введение

В жизни любого человека могут возникать проблемные ситуации, для решения которых прежних знаний оказывается недостаточно. Индивид, осознавший проблему, делает этим первый шаг к ее решению. От осознания и формулирования проблемы человек переходит к ее разрешению. Решение происходит с помощью тех или иных мыслительных операций. Мышление направлено на познание и преобразование окружающей действительности, что позволяет глубже проникнуть в ситуацию, исследуемый объект, позволяет установить связи и отношения, которые не видны при простом восприятии. Каждый человек, когда мыслит, самостоятельно делает открытие чего-то нового, неизвестного (пусть это открытие небольшое, только для себя, а не для человечества). Например, всякий школьник, решая учебную задачу, обязательно открывает для себя нечто новое.

Мышление - это социально обусловленный, неразрывно связанный с речью психический процесс поисков и открытия существенно нового, процесс опосредствованного и обобщенного отражения действительности в ходе ее анализа и синтеза. Мышление возникает на основе практической деятельности из чувственного познания и далеко выходит за его пределы.

В структуре процессов мышления можно выделить набор логических операций и процедур, которые удобно рассматривать в качестве базисных. Суть дела заключается только в предложении приоритетной важности этих процедур и использовании их комбинаций в процессе мышления. При рассмотрении процедур мышления важно выделять определенные иерархические уровни. Эти уровни так или иначе связаны с осознанным или неосознанным построением "дерева целей" и программ, реализующих эти цели и подцели.

1. Анализ заключается в выделении основных частей предметов, явлений или аспектов ситуации для определения характера их взаимодействия и установления связей и взаимоотношений, как между ними, так и с внешней средой. Схема анализа:

ь Определение возможных способов выделения основных частей проблемы (предметов, явлений, этапов, ситуаций).

ь Четкое и ясное выделение каждой части.

ь Установление связи между ними и, в целом, - с другими внешними проблемами.

ь Выделение информации, относящейся к каждой части.

ь Формулирование вывода на основе проведенного анализа.

2. Синтез по-новому объединяет составные части для разрешения проблемы, при этом заменяются или вовсе устраняются те или иные этапы, части, добавляются новые, меняется их порядок, характеристики, расположение и взаимосвязь. Схема синтеза:

ь Определение цели создаваемого целого.

ь Перечисление основных частей, которые должны быть включены в это целое.

ь Придумывание идей по каждой из них.

ь Продумывание возможностей соединения этих частей.

ь Составление плана и создание целого.

3. Сравнение выявляет сходство и различие явлений, предметов, процессов, мнений различных групп людей и т.д. Сравнение позволяет установить, что и как влияет на то или иное явление, а так же установить роль тех или иных факторов в нашем общении. Схема сравнения:

ь Внимательное изучение объектов, которые нужно сравнить.

ь Выделение параметров, по которым будет происходить сравнение.

ь Сравнение объектов по каждому из выделенных параметров.

ь Формулирование вывода.

4. Абстракция заключается в выделении каких-либо нужных для решения задачи и проблемы свойств или сторон объектов, при отвлечении от всех остальных. Схема абстракции:

ь Определение цели.

ь Рассмотрение всех объектов с точки зрения пригодности их для осуществления цели. Выделение для этого тех их характеристик и свойств, которые могут быть полезны.

ь Формулирование вывода на основе такого рассмотрения.

5. Обобщение - это объединение объектов, явлений и событий по их общим и существенным признакам. Схема обобщения:

ь Внимательно изучение имеющихся объектов, событий и т.д.

ь Поиск среди них как можно больше общих черт, свойств.

ь Выделение и определение этого общего.

ь Формулирование соответствующих выводов.

Следует отметить, что все процессы мышления взаимно дополняют друг друга в ходе интеллектуальной деятельности, кроме того, у каждого индивида они могут протекать по-разному: в разном порядке или одновременно.



1. Моделирование в психологии

Моделирование в психологии (англ. modelling in psychology) -- применение метода моделирования в психологических исследованиях. Развивается в 2 направлениях: 1) знаковая, или техническая, имитация механизмов, процессов и результатов психической деятельности -- моделирование психики; 2) организация, воспроизведение того или иного вида человеческой деятельности путем искусственного конструирования среды этой деятельности (напр., в лабораторных условиях), что принято называть психологическим моделированием.

Моделирование психики -- метод исследования психических состояний, свойств и процессов, который заключается в построении моделей психических явлений, в изучении функционирования этих моделей и использовании полученных результатов для предсказания и объяснения эмпирических фактов. По полноте отражения объекта в модели можно выделить следующие классы и подклассы моделей психики: знаковые (образные, вербальные, математические), программные (жестко алгоритмические, эвристические, блок-схемные), вещественные (бионические). Такая последовательность моделей отражает постепенный переход от описательной имитации результатов и функций психической деятельности к вещественной имитации ее структуры и механизмов.

Моделирование психики тесно связано с проблемой искусственного интеллекта и построением сложных управляющих информационных и вычислительных машин и систем. Работы по моделированию психики ведутся не только в психологии, но и в смежных областях -- бионике, кибернетике, вычислительной технике, информатике, синергетике. Первые успехи в моделировании психики достигнуты в середине XX в. на базе цифровой и аналоговой вычислительной техники.

Современный уровень знаний о психической деятельности позволяет широко развернуть исследования лишь на первых ступенях приближения модели к объекту, поэтому наиболее разработаны в настоящее время знаковые (в частности, математические) и программные (в частности, эвристические) модели. С их помощью удалось имитировать некоторые аспекты таких процессов и свойств психики, как восприятие, память, обучаемость, логическое мышление и т. д. Делаются первые попытки построить вещественные -- гипотетические и бионические -- модели психической деятельности.

2. Психологическое моделирование мыслительных процессов

Проблемой моделирования мышления в мире занимаются давно, однако, несмотря на большой поток (в основном прикладных) работ, область искусственного интеллекта испытывает сейчас значительный кризис и все чаще высказывается мнение об отсутствии общей концепции мышления и необходимости ее создании.

Построение модели мышления как механизма управления поведением, обеспечивающего мыслящим системам возможность автономного существования в широком классе изменений условий внешней среды является одним из главных направлений работ сектора.

Поскольку поведения строится на основе хранящихся в памяти законов и правил, позволяющих посредством анализа, логического вывода и других преобразований входной информации, принимать решения, т.е. находить неизвестные пути к целям, формировать действия, предсказывать изменения и пр., причем не все законы заранее известны, то необходимым этапом становится обучение, т.е. основанный на наблюдениях, выдвижении и проверке гипотез поиск законов.

Именно с обучением связаны основные проблемы моделирования мышления, одна из которых состоит в том, что в исходных описаниях ситуаций число связываемых гипотезами характеристик чрезвычайно велико, из-за чего возникает так называемый «комбинаторный взрыв», когда перебор и проверка гипотез становятся практически нереализуемыми. Необходимо сокращение размерности исходных описаний.

Вторая проблема связана с тем, что при случайно выбранном языке представления гипотез большая их часть, пройдя проверку на конечном множестве примеров, будут оставаться ненадежными, т.е. на новых примерах выполняться не будут.

Единственная возможность - использование языка изначально согласованного с устройством мира.

Ведется разработка такого языка. Основу языка составляет понятие объекта пространства - времени. В качестве объектов могут фигурировать представления предметов, их частей, траекторий движения, процессы и пр. Каждому объекту и каждой его части соответствует свой канонический пространственно-временной базис, в котором задается его описание.

Со структурой языка согласовываются алгоритмы обработки входной информации и архитектура ассоциативной памяти, обеспечивающие процессы формирования понятий и законов и их использование при принятии решений.

Алгоритмы рассчитываются на высокую степень распараллеливания вычислений. М.Н. Вайнцвайгом и М.П. Поляковой построена теоретическая модель ассоциативной памяти, позволяющая инвариантно к локальным преобразованиям базисов и найденным ранее законам устанавливать частичное соответствие картин входа и памяти, распознавать объекты входных картин и отдельные их части, строить инвариантное предсказание ближайших контрастных событий.

При параллельной реализации выполнение указанных процессов обеспечивается в реальном времени.

В качестве одной из задач, на которых ведется отладка модели и ее коррекция, рассматриваются действия системы в мире движущихся предметов, где имеют место законы трения, соударения и отражения, взаимодействия масс, зарядов и пр. Цели системы состоят в выполнении в тех или иных местах пространства-времени ситуаций с заданными свойствами.

По мере обучения происходит постепенное расширение класса ситуаций, в которых обеспечивается возможность достижения целей.

Изучение процессов мышления позволяет моделировать их с помощью ЭВМ. Моделирование процессов мышления, с одной стороны, открывает перспективы для создания машин, решающих различные задачи. С другой стороны, применение методов моделирования способствует более глубокому изучению психических процессов. Поэтому программа вычислительной машины, выступая в качестве модели некоторых сторон мыслительной деятельности, является как средством исследования, так и средством автоматизации умственного труда.

Моделирование отдельных сторон мышления чело­века может быть реализовано на основе эвристических машинных программ (эвристическое программирование). В них с психологических позиций рассматривается поведение человека как сложной информационной системы. Цель состоит в том, чтобы построить систему-модель, поведение которой в выбранных ситуациях соответствовало бы поведению человека. Такая модель должна решать задачи, используя те же методы, способы и приемы переработки информации, которыми пользуется человек. На этом пути возникает проблема изучения алгоритмов переработки информации человеком, а также проблема изучения человеческих эвристик, т. е. способов решения задач человеком.

Эвристические машинные модели создаются следующим образом. Путем экспериментального исследования поведения человека при решении задач выбранного типа выявляются наиболее характерные приемы и методы решения. На этой основе выдвигается гипотеза об алгоритмах, описывающих выбран­ный тип деятельности человека. Для проверки гипотезы строится ее модель (в виде программы ЭВМ) и сопоставляется поведение модели и человека при решении задач данного класса. Результаты сопоставления используются для коррекции гипотезы и самой модели.

Для построения модели разработан также ряд способов, с помощью которых ЭВМ может решить поставленную задачу, если алгоритм ее заранее неизвестен. К этим эвристическим способам относятся: поиск правильного решения из некоторого множества путем перебора; ограничение перебора вариантов за счет опознания объектов исследования по некоторому набору их признаков; обучение машины стратегии поиска на основе закрепленного опыта; сокращение поиска путем предварительного планирования; нахождение закономерностей в исходных данных (индукция). Количество этих способов может быть увеличено, причем каждый из них включает свои подспособы.

Таким образом, эвристическое программирование основывается на двух моментах: на воссоздании некоторых интеллектуальных человеческих действий и на анализе специфических свойств и особенностей объекта, в отношении которого осуществляется программирование. В области практического использования эвристических машинных программ получены интересные результаты.

Созданные программы можно разделить на два класса.

К первому классу относятся программы, в основе которых лежит гипотеза об общих механизмах процесса решения задач. Особенностью таких программ является их обобщенный характер, возможность решения на их основе широкого класса задач. К ним относится, например, программа «Общий решатель проблем» (ОРП). Общий характер программы обусловлен тем, что она состоит из отдельных частей, каждая из которых занимается учетом определенных факторов. Основой ОРП является ядро программы, которое состоит из исполнительного алгоритма и арсенала эвристических способов формулирования, оценки и решения определенных задач. Программа работает в следующих основных понятиях: объекты (геометрические фигуры, выражения символической логики и т. п.) и способы преобразования этих объектов (операторы), которые изменяют состояние объектов, их свойства и различия между ними. ОРП может действовать в любой среде, в которой можно определить совокупность объектов и в которой эти объекты могут быть преобразованы или скомбинированы в другие объекты путем применения распознающих «операторов» или правил преобразования.

Ко второму классу относятся программы, созданные на основе наблюдения и анализа какой-либо конкретной деятельности и способные решать задачи, возникающие именно в этой деятельности. Примером является программа для решения задачи оптимального распределения операций между рабочими на конвейере. Эта программа была создана на основе анализа мыслительной деятельности инженеров -- организаторов производства.

Заканчивая общую характеристику эвристических машинных программ, следует подчеркнуть, что в них используется упрощенная модель задачи с ограниченным перебором вариантов, но без полной гарантии получения оптимального решения. Рассмотренные программы еще далеки от человеческих эвристик. По сути дела, в них решается не творческая мыслительная задача, а более простая лабиринтная задача с известными областями поиска, начальными условиями и конечной целью. Для выработки новых алгоритмов в ходе решения используется методика перебора вариантов (проб и ошибок), но с известным сокращением. Моделируются лишь отдельные стороны мыслительной деятельности человека. Основной путь оптимизации рассмотренных программ состоит в приближении их к человеческим эвристикам, особенностям концептуальной модели, формируемой человеком.

Более полно особенности человеческого мышления учтены при разработке метода ситуационного управления. Метод предназначен для автоматизации процессов управления и основан на психологическом изучении мышления оператора. В результате исследований установлено, что процесс решения оперативной проблемы есть не столько выбор одного варианта, из нескольких возможных (как это принято в эвристических машинных программах), сколько формирование варианта, ведущего к решению. Этот принцип и ис­пользован в методе ситуационного управления. Суть его состоит в том, что ЭВМ строит внутри себя систему отношений или модель управляющего объекта, а дальнейшая стратегия управления формируется на основе динамики этой модели.

Метод ситуационного управления, являясь итогом психологических исследований процесса решения задач, может выполнять двоякую функцию. С одной стороны, это путь построения программ, позволяющих автоматизировать такие управленческие процессы, которые до его создания не могли быть переданы ЭВМ или автоматизировались не лучшим образом. С другой стороны, такой метод может быть рассмотрен как математический инструмент описания реальной мыслительной деятельности оператора в процессе решения сложных задач по оперативному управлению. Все это позволяет по-новому подойти к решению проблемы распределения функций между человеком и ЭВМ в системе управления, поскольку применение метода позволяет передать машине решение многих задач, которые еще недавно были доступны лишь человеку.

К настоящему времени метод ситуационного управления внедрен на ряде предприятий нашей страны. Причем везде, где он внедрялся, получен существенный экономический эффект.

Большой интерес представляют также машинные программы моделирования мыслительных процессов, в основу построения которых положено понятие логико-психологических координат (ЛПК). Эти программы базируются на так называемой операторно-гностической модели мышления. В ее основу положены две гипотезы: положение об «одноканальности» сознания и «многоканальное™» наглядно-содержательной интуиции и положение о несовместимости в осознаваемой части интеллекта операторного (связанного с выполнением операций) и логико-психологического (концептуального) компонентов мыслительного процесса.

Центральным звеном операторно-гностической модели являются ЛПК, которые включают в себя как эвристические, так и логико-алгоритмические компоненты. Логико-психологические координаты -- это одновременно и условие познания соответствующих мыслительных механизмов, и путь разработки «психологического» обеспечения ЭВМ и АСУ. На основе экспериментальных психологических исследований анализируется роль ЛПК, которыми человек, находясь в проблемной ситуации, руководствуется в своей деятельности. Выявленные ЛПК используются затем для оптимизации машинных программ.

Рассмотренные подходы к созданию машинных моделей мыслительной деятельности являются составной частью более широкого научного направления, известного под названием «искусственный интеллект» и занимающегося созданием машинных систем для решения сложных задач. При этом не выдвигается в качестве обязательного условия имитация естественного интеллекта. Главное -- чтобы машинные программы выдавали результаты, аналогичные тем, которые получает человек. Поэтому в общем случае работы в области искусственного интеллекта направлены не столько на моделирование существа познавательных процессов, сколько на автоматизацию сложных форм деятельности -- автоматизацию, для которой достаточно описания внешнего поведения человека.

Как известно, в психологии и кибернетике различают три уровня сходства между мышлением человека и программами ЭВМ:

¦ сходство результатов;

¦ сходство общих методов и приемов;

¦ сходство между последовательностями отдельных операций и деталей решения.

Работы в области искусственного интеллекта ориентированы в основном лишь на сходство результатов. В психологических направлениях этих работ (эвристические машинные программы, методы ситуационного управления и др.) делаются, кроме того, попытки получения сходства методов, приемов и последовательности выполнения отдельных операций. Однако эти попытки крайне ограничены, поэтому между интеллектом человека и его машинными аналогами (искусственным интеллектом) остаются принципиальные различия.

3. Система «человек -- машина»

Человеко-машинные комплексы относятся к объектам, свойства которых формируются в результате взаимодействия сложных разнокачественных систем физической и биологической природы. Эргономика - (от греч. ergon -- работа + nomos -- закон) - научная и проектировочная дисциплина, сформировавшаяся на стыке психологии, физиологии, гигиены труда, биомеханики, антропологии и ряда технических наук; междисциплинарное изучение человека или группы людей в условиях их деятельности с применением технических средств составляет содержание эргономики как научной дисциплины. Эргономика использует идеи системного подхода в качестве основной:

-- эффективное информационное взаимодействие человека и технических устройств;

-- максимальную надёжность деятельности человека и системы управления;

-- возможность легко и свободно менять способы действия, гибкость поведения человека и взаимозаменяемость наблюдателей;

-- условия координации действий, если системой управляет не один человек, а коллектив;

-- это организованное в соответствии с определённой системой правил отображение состояния предмета труда, технической системы, внешней среды и способов воздействия на них.

4. Типы систем «человек -- машина»

Система «человек -- машина» эффективна, когда оптимально сочетаются возможности машины и человека. На человека следует возлагать выполнение функций по:

-- распознаванию ситуации в целом по многочисленным, сложно связанным характеристикам, а также при неполной информации о ситуации;

-- осуществлению функций индуктивного вывода, т.е. обобщению отдельных фактов в единую систему;

-- решению задач, в которых отсутствует единый алгоритм или нет чётко определённых правил обработки информации;

-- решению задач, в которых требуется гибкость и приспособляемость к изменяющимся условиям, особенно задач, появление которых заранее трудно предвидеть;

-- решению задач с высокой ответственностью в случае возникновения ошибки.

Машине следует поручать:

-- выполнение всех видов математических расчётов;

-- выполнение однообразных, постоянно повторяющихся операций, реализуемых по заданному алгоритму;

-- хранение и динамическое представление больших объёмов однородной информации;

-- решение задач, требующих дедуктивного вывода, т.е. получения на основе общих правил решений для частных случаев;

-- выполнение действий, требующих высокой скорости реакции на команду.

Не следует воспринимать приведённые рекомендации как руководство к действию. Это лишь иллюстрация различий, присущих основным элементам человеко-машинной системы. Всё в действительности гораздо сложнее, требует тонкого анализа содержания деятельности оператора и учёта возникающих артефактов. Несмотря на значительный прогресс в создании сложных технических систем, человек во многих случаях незаменим. Особенно это касается его возможностей по работе в условиях неполноты информации и использовании эвристических методов решения проблем. К тому же только человек обладает способностью учитывать разнокачественный, в том числе и социальный, опыт для достижения своих целей. Человечеством создано огромное разнообразие человеко-машинных систем, в которых трудно ориентироваться. Чтобы упростить этот процесс, в технологических и целевых нюансах технических систем создаются различные классификационные системы и схемы. В зависимости от технического назначения человеко-машинных систем различают:

* системы управления движущимися объектами с управлением как с объекта, так

и извне;

* системы управления энергетическими установками;

* системы управления технологическими процессами циклического типа;

* системы наблюдения за обстановкой и обнаружения объектов;

* системы диспетчерского типа, управляющие транспортными средствами, распределением энергии и т.п.

Приведённая классификация при всей её условности и простоте выполняет задачу по уменьшению многообразия возникающих в практике реальных систем. Более сложные классификации СЧМ:

А. По степени участия в работе системы человека:

1) автоматические (работающие без человека);

2) автоматизированные (с участием человека);

3) неавтоматизированные (человек работает без применения сложных технических средств).

Б. По целевому назначению:

1) управляющие (основная задача -- управление машиной или комплексом);

2) обслуживающие (человек контролирует состояние машины, ищет неисправности, осуществляет настройку);

3) обучающие (тренажёры, технические средства обучения);

4) информационные (радиолокационные, телевизионные и т.п.);

5) исследовательские (моделирующие установки, макеты).

В. По числу операторов и иерархии «человеческого звена»:

1) моносистемы (один человек -- например, пилот или оператор станков с ЧПУ);

2) полисистемы (несколько человек, команда), где выделяются: паритетные (когда

все операторы работают «на равных») и иерархические (с чёткой соподчинённостью операторов).

Г. По типу взаимодействия человека и машины:

1) с непрерывным, постоянным (например, система «водитель -- автомобиль»);

2) частичным, стохастическим (например: система «оператор -- компьютер»;

3) эпизодическим взаимодействием.

Д. По типу и структуре машинного компонента в СЧМ:

1) инструментальные СЧМ (неотъемлемый компонент системы -- инструменты и приборы, работа с которыми требует от оператора высокой точности выполняемых операций, т.е. важна роль самого человека);

2) простейшие человеко-машинные системы (включают стационарные и нестационарные технические устройства);

3) сложные человеко-машинные системы (включают целую систему взаимосвязанных устройств, различных по своему функциональному назначению);

4) системотехнические комплексы (иногда система расширяется до «человек -- человек -- машина», как некая иерархия более простых систем).

Е. По особенностям рабочего процесса:

1) детерминированные и вероятностные;

2) статические и динамические;

3) дискретного и непрерывного действия системы.

Известны и другие классификации: по видам продуктов труда, точности и надёжности функционирования, роли и месту человека в системе.

5. Концепции деятельности человека в человеко-машинных системах

Развитие инженерной психологии как научно-практической дисциплины связано с возникновением и сменой парадигм проектирования и, соответственно, взглядов на роль и положение человека в технической системе. В начальном периоде эволюции технических систем большую роль играл машиноцентрический подход, в соответствии с которым человек рассматривался как звено технической системы, решающее ту или иную её задачу. Описание оператора осуществляется в терминах анализа технических средств. Определяются «входные» и «выходные» параметры человека, составляется его передаточная функция. Задача исследователя -- поиск некоторых констант, не зависящих от условий работы человека. Такой подход оказался малопродуктивным при анализе сложных систем, так как поведение человека осуществляется сложным, плохо формализуемым образом. Возникла необходимость в развитии новых подходов, и появился сформулированный А. Н. Леонтьевым и Б. Ф. Ломовым антропоцентрический подход. Его суть в том, что машина -- орудие труда, с помощью которого осуществляется деятельность человека. При этом главным становится проектирование деятельности «человека-оператора». Проект деятельности выступает основой решения задач проектирования системы. Несмотря на перспективность антропоцентрического подхода, его эффективность оказалась сомнительной. Дело в том, что одного психологического знания явно недостаточно, чтобы возглавить проектирование сложных технических систем на всех уровнях их создания и эксплуатации. Многие инженерно-психологические проекты имели явно декларативный характер, не подкреплённый технологически. Одновременно с антропотехническим подходом появился системно-технический подход, в котором роль человека и техники уравнена. Между тем и он не получил развития, но уже по причине низкой психологической грамотности инженеров, что проявлялось в игнорировании ими психологического знания.

Мягкой формой антропоцентрированной методологии стал человекоориентированный подход к проектированию, который постулирует необходимость учитывать возможности человека в системе, но главным образом на первых этапах её проектирования. Далее осуществляется эргономический контроль процесса разработки системы, оценка её эргономичности. Этот подход широко распространён в инженерной среде эргономического направления. Однако он, позволяя проектировать хорошо известные системы и продукты, тем не менее, малоэффективен при создании новых образцов техники и систем «человек-машина». Альтернативой ему служит подход, который называется умножением возможностей. Согласно ему задача эргономического проектирования -- расширение возможностей психологической и психофизиологической систем оператора, наделение его новыми свойствами для решения профессиональной задачи. Подчеркнём, что речь идёт не только о проектировании технических систем, включающих человека и учитывающих его свойства, но и о проектировании человека, его внутреннего мира посредством специальных технических решений. «Новый человек» придаёт эргатической системе новые свойства, ведущие к успешному выполнению профессиональной деятельности. В процессе тематической проработки технических решений человеко-машинной системы должны оцениваться вклады каждой новой подсистемы в увеличение возможностей тех или иных систем человека. Речь идёт об усилении его перцептивных возможностей, возможностей антиципации, памяти, внимания, принятия решения, мышления, включения в социальные системы и системы коллективного принятия решений и т.д. Необходимо учитывать синергетические эффекты, возникающие вследствие появления новых технических и психологических элементов в проектируемой системе. Особое внимание уделяется новым способностям, которыми наделяется человек при внедрении той или иной системы. Например, в авиации сверхманёвренность самолётов с изменяемым вектором тяги двигателя позволяет снять ограничения по пространственному манёвру, что даёт пилоту новую способность -- свободно перемещаться в пространстве на низких скоростях. Введение систем обеспечения невидимости в радиолокационном диапазоне даёт лётчику уверенность и превосходство над противником при выполнении задач, требующих внезапного появления и ухода с поля боя. Машина усиливает возможности пилота. При таком подходе важную роль приобретает выбор интерфейсных решений, обеспечивающих эффективное включение оператора в комплекс обеспечения целевой функции системы.

Методология умножения возможностей включает в круг рассматриваемых инженерной психологией не только вопросы тематической разработки новых изделий и систем с точки зрения обеспечения технико-технологических аспектов проектирования, но и вопросы формирования посредством техники эффективного внутреннего мира профессионала.

Развитие компьютерных технологий позволяет реализовать перспективные методологические схемы к решению психологических проблем проектирования новой техники. Так, например, Костин А. Н. предложил принцип взаимного резервирования оператора и автоматики, в соответствии с которым оператор резервирует автоматику (в случае возникновения отказов техники или непредвиденных ситуаций) посредством самостоятельного снижения степени автоматизации; автоматика резервирует оператора (при возникновении в его деятельности высокой субъективной сложности) путём принудительного повышения степени автоматизации процессов управления. При этом полуавтоматические режимы управления должны являться основными, а автоматические и ручные рассматриваются как резервные для страховки оператора и автоматики соответственно.

6. Оперативное мышление

Центральное место в деятельности операторов занимает решение тех или иных задач, возникающих в ходе процесса управления. Оператор, участвующий в сложных системах управления, имеет дело с проблемными ситуациями, он должен осмыслить их, выявить задачу и найти пути ее решения. При этом нередко оператор ограничен временем, опоздание становится равносильным ошибке и может привести к еще большему усложнению проблемной ситуации, а иногда и к частичному или полному нарушению работы всей системы.

Ясно, что мозг оператор постоянно находится в напряжении, он выполняет непрерывную мыслительную работу. Выше мы уже рассмотрели, что мышление -- активный процесс отражения объективного мира в человеческом мозгу в форме суждений, понятий, умозаключений. В отличие от ощущений, восприятий и представлений мышление есть процесс обобщенного и опосредствованного отражения деятельности. На данном этапе уместно ознакомиться с разновидностями мышления. Различают наглядно-действенное, наглядно-образное, словесно-логическое, оперативное и теоретическое мышление.

Наглядно-действенное мышление -- анализ и синтез познаваемых объектов в процессе практической деятельности с ними.

Наглядно-образное мышление -- процесс трансформации перцептивных образов и представлений объектов (например, мысленное вращение объекта, его реконструкция и т. п.). Теоретическое мышление выступает в форме отвлеченных понятий и рассуждении.

Образное мышление -- процесс отражения и соотнесение текущей информации о состоянии объекта с ранее накопленной информацией. Понятийное и образное мышление в реальной трудовой деятельности выступают в тесном единстве, переходят одно в другое, что обеспечивает конкретное отражение проблемной ситуации.

Словесно-логическим или понятийным мышлением называется процесс отражения в сознании человека существенных связей и отношений между предметами и явлениями материального мира.

Для инженерной психологии особое значение имеет оперативное мышление. Под оперативным мышлением понимается такой процесс решения практических задач, в том числе и задач управления, в результате которого формируется субъективная модель предполагаемой совокупности действий (плана операций), обеспечивающей решение поставленной задачи. Оно включает выявление проблемной ситуации и систему мысленных и практических преобразований.

Основными компонентами оперативного мышления являются структурирование (которое проявляется в образовании более крупных единиц на основе связывания элементов ситуации между собой), динамическое узнавание (узнавание частей конечной ситуации в исходной проблемной ситуации) и формирование алгоритма решения (выработка принципов и правил решения задачи, а также в каждом конкретном случае определение последовательности действий).

Выявлено три этапа процесса решения:

1. На первом этапе наблюдается стремление действовать только с одним элементом ситуации: каждый элемент выступает здесь как одномерный вектор.

2. На втором этапе элементы группируются определенным образом.

3. Третий этап состоит в выработке общих принципов решения данной задачи, обеспечивающих соединение элементов в инвариантные подгруппы и разъединение неудовлетворительно (с точки зрения задачи) связанных элементов.

В деятельности оператора существенную роль играет образное, или наглядное, мышление, т. е. оперирование представлениями реальной ситуации, воссозданными на основе принятой и декодированной информации. психологический моделирование мыслительный информация

Мыслительная деятельность летчика, штурмана корабля, диспетчера аэропорта и многих других операторов неразрывно связана с трансформацией образов управляемых объектов. Всем этим операторам присуще образное видение объектов. Так, например, управляющие действия летчика обусловлены образом пространственного положения самолета, штурман действует исходя из представления о положении корабля относительно берегов, диспетчер аэропорта принимает решение в соответствии с образом воздушной обстановки. Оперативный образ формируется на основе соотнесения текущей информации о состоянии объекта с той информацией о нем, которая ранее была накоплена оператором. Развитие оперативного мышления может быть активизировано различными приемами, способами методического порядка, например через создание оперативных образов.

7. Хранение и переработка информации оператором. Характеристика памяти

Приняв поступившую информацию, оператор, так или иначе, ее анализирует и преобразует. В процессах переработки информации решающая роль принадлежит не только мышлению, но и памяти.

В деятельности человека, управляющего машинами по приборам, в том или ином виде проявляются все основные формы памяти: кратковременная (непосредственная, или иконическая, и оперативная) и долговременная. Формы памяти, как видно из обозначающих их терминов, различаются по времени хранения информации. Кратковременная память обеспечивает хранение поступившей информации в течение коротких промежутков времени (секунды и минуты), долговременная - в течение длительного времени (дни, месяцы, годы).

Кратковременная память подразделяется на непосредственную (иконическую) и оперативную. В непосредственной памяти хранится почти вся информация, поступившая в какой-то момент времени на органы чувств, но хранится она недолго: всего несколько секунд. Непосредственное запоминание - это как бы фотография объектов, воздействующих на органы чувств. Оперативная память представляет собой способность человека сохранять текущую информацию, необходимую для выполнения того или иного действия; длительность хранения определяется временем выполнения данного действия. Простейший пример оперативной памяти - сохранение первых слов принимаемого речевого сообщения в течение всего времени его аудирования. При переводе информации из непосредственной памяти в оперативную происходит ее селекция по критериям, определяемым задачей, которую решает человек.

Долговременная память хранит информацию как бы впрок. При переводе информации из кратковременной памяти в долговременную происходит ее дальнейшая селекция и вместе с тем реорганизация.

Соотношение между перечисленными формами памяти зависит от задач, решаемых системой «человек - машина», и от структуры деятельности оператора. В одних случаях ведущее место принадлежит кратковременной памяти, в других - долговременной.

В инженерной психологии большое внимание уделяется оперативной памяти, так как она в значительной степени влияет на надежность и эффективность действий оператора. Показано, что существенную роль в оперативной памяти могут играть не только процессы запоминания информации, но и процессы ее «сбрасывания», т. е. исключения информации из памяти. Оператор иногда допускает ошибки не потому, что не запомнил необходимую информацию, а потому, что не забыл ненужную, уже использованную. Объем оперативной памяти определяется не количеством сохранения информации, а количеством воспринимаемых стимулов и почти не зависит от их информационного содержания. Человек может точно повторить 9 двоичных цифр, около 8 десятичных, 7 букв алфавита, 5 односложных слов. При увеличении количества информации, приходящейся на один стимул, общее количество запоминаемой информации возрастает.

Объем долговременной памяти, оцениваемой по отношению запоминаемого материала к необходимому числу повторений, определяется количеством принимаемой информации.

Кратковременная и долговременная память имеют различные функции в организации поведения. Кратковременная память связана прежде всего с первичной ориентировкой в окружающей среде и поэтому направлена главным образом на фиксацию общего числа вновь появляющихся сигналов вне зависимости от их информационного содержания.

Психологи исследовали объем долговременной памяти на материале запоминания чисел. Полученные результаты - это зависимость объема памяти от количества запоминаемой информации. Из этой зависимости следует, что увеличение информации снижает объем запоминаемого материала, а уменьшение увеличивает его. Результаты проведенных экспериментов говорят о том, что из разных по длине сообщений запоминаются лучше те, которые несут меньше новой информации. С увеличением количества информации и числа символов объем памяти уменьшается. Следовательно, чтобы увеличить объем запоминаемого материала, надо: уменьшить количество информации, сократить количество запоминаемых символов путем укрупнения «кусков» информации, одновременно уменьшить и количество информации, и количество запоминаемых символов. Дальнейшие исследования позволили установить, что в случае запоминания информации на короткий срок (кратковременная память) объем памяти в решающей степени зависит от количества запоминаемых символов. Объем долговременной памяти в большей мере зависит от количества информации.

8. Запоминание

Характер запечатления, его сила, яркость и четкость зависят, с одной стороны, от особенностей воздействия отражаемых человеком предметов и явлений, а с другой - от характера деятельности и психологического состояния человека, т. е. от его активности.

Исследования показывают, что для облегчения запоминания, увеличения объема памяти важнейшее значение имеет рациональная группировка исходного материала, переход на более крупные оперативные единицы памяти. Кроме того, можно указать на следующие приемы: в определенных условиях переход на более длинный алфавит, на укрупненные оперативные единицы памяти оказывается выгодным, ибо позволяет сократить количество символов в запоминаемом материале без увеличения количества информации; для облегчения запоминания важное значение имеет нахождение в запоминаемом сообщении избыточной информации; один из способов сокращения информации состоит в перекодировании запоминаемых символов.

Для сознательного и активного развития, а равно и самовоспитания памяти полезно знать следующие основные правила запоминания материала.

Большую роль при запоминании играет направленность на прочность запоминания. Экспериментально доказано, что если перед человеком ставится задача запомнить материал на короткий срок или надолго, то во втором случае материал хранится более длительное время, чем в первом. Это различие в прочности объясняется тем, что установка, мнемоническая направленность на долгое запоминание материала вызывает более активную, сложную деятельность мозга при запоминании. Материал более выгодно группируется и более тщательно перекодируется и осмысливается. Из этого следует психолого-педагогический вывод: очень важно, чтобы учащиеся знали не только то, какой материал надо запомнить, но и с какой полнотой и прочностью. Активность запоминания в решающей степени зависит от характера деятельности обучаемых.

Традиционная психология всегда подчеркивала преимущество произвольного, преднамеренного запоминания перед запоминанием непроизвольным, непреднамеренным. Однако опыты, проведенные психологами, существенно поколебали это утверждение. Было установлено, что при определенной организации деятельности человека непреднамеренное запоминание может дать более высокие результаты, чем преднамеренное.

Жизненные наблюдения и экспериментальные исследования показывают огромное превосходство осмысленного запоминания над механическим. По данным профессора Н.А.Рыбникова, продуктивность осмысленного запоминания в 20 раз выше механического. В чем же причина столь существенного различия? Прежде всего в том, что механическое запоминание основано главным образом на многократном повторении запоминаемого материала.

Осмысленное же запоминание основывается на сокращении количества запоминаемой информации, установлении в запоминаемом сообщении избыточной информации, на перекодировании, т. е. на понимании запоминаемого материала. Новые связи здесь образуются с использованием старых, ранее сформированных знаний. Смысловое запоминание является более экономным, емким и продуктивным. Отдавая предпочтение осмысленному запоминанию, не следует отрицать важное значение и механического запоминания. При определенных условиях эффективным способом запоминания может быть перевод словесной информации в наглядные образы (например, зрительно представляемые схемы). Это вовсе не означает, что надо стремиться во всех случаях трансформировать словесную информацию в зрительную. Образы обладают большой информационной емкостью, но в отрыве от слова они плохо включаются в ранее приобретенную систему связей. Наилучшие результаты с точки зрения запоминания, как показали экспериментальные исследования, достигаются в случае сочетания образа и слова. В наибольшей степени такое сочетание, единство достигается в кино и телевидении. В настоящее время эти технические средства дают наиболее эффективный способ передачи информации человеку. Вместе с тем они являются очень действенным средством для развития памяти. Именно этим средствам обучения принадлежит большое будущее. Продуктивность запоминания теснейшим образом связана с эмоциональной сферой личности обучаемого. Известно, что события, вызвавшие эмоцию, хранятся в памяти человека в течение более длительного времени, чем нейтральные события. Обычно считается, что память обращена только к прошлому. Между тем, как показывают исследования, ее важнейшей детерминантой является предвидение возможных событий (прогнозирование) и планирование предстоящей деятельности. Иначе говоря, объем и точность запоминания зависят не только от того, что человек делал в прошлом, но и от того, что он предполагает в будущем. В экспериментах Б. Ф. Ломова и А. К. Осницкого было выявлено влияние вероятностного прогнозирования на непреднамеренное запоминание событий. Предсказания и планы образуют как бы своеобразную координатную систему (систему «опорных точек»), относительно которой оцениваются действительные исходы событий. Эта система, определяемая стратегией прогнозирования, запоминается в первую очередь и служит как бы канвой для непреднамеренного запоминания действительных событий. Иначе говоря, запоминание происшедшего события зависит от того, насколько точно оно было предсказано.

Как же информация хранится в памяти человека? Оказывается, воспринятый материал не просто находится в мозге, он продолжает «ассимилироваться» мозгом и преобразовываться. Хранение информации, кроме того, связано с некоторой ее потерей. Воспринятая информация как бы рассеивается, теряется или, как мы говорим, забывается.

Забывание - довольно сложный и неравномерный процесс. Кривая забывания характеризуется прежде всего стремительным падением вниз, сразу же в первые часы после запоминания материала. Оказалось, что усвоенная информация наиболее значительно уменьшается за первые девять часов: со 100% она падает до 35%. Потеря информации составляет более двух третей от первоначального объема. Соответствующие подсчеты показывают, что процент сбережения усвоенного материала обратно пропорционален логарифму времени.

В психологии выделяют три вида забывания: 1) потеря информации из-за того, что она не используется, 2) потеря информации в результате интерференции (проактивной и ретроактивной), 3) забывание, обусловленное мотивацией.

Считается, что причиной первого вида забывания является «стирание следов» в нервной системе. Второй вид обусловлен действием закона индукции нервных процессов (отрицательной индукцией, т. е. развитием процесса торможения под влиянием возбуждения). Проактивная интерференция возникает как результат влияния предшествующей деятельности на последующую (информация, запомненная во время деятельности, которая уже закончена, мешает запоминанию новой информации). Ретроактивная интерференция - это отрицательное влияние последующей деятельности на предшествующую (новая информация как бы подавляет старую). Третий вид забывания выражается в том, что из памяти человека исключается тот материал, который противоречит мотивам деятельности (например, человек старается забыть то, что ему неприятно).

Потеря информации в кратковременной памяти связана главным образом со «стиранием следов», в долговременной - с нарушением системы кодирования информации. Важное условие перевода информации из кратковременной памяти в долговременную - повторение запоминаемого материала. Одним из средств, препятствующих забыванию, является обзор (краткое воспроизведение) прошлого материала перед сообщением новых заданий.

Воспроизведение - процесс извлечения информации, хранящейся в памяти. Обычно мы судим о свойствах памяти по тому, насколько полно и точно человек воспроизводит запомненную информацию.

Так же как и запоминание, воспроизведение может быть преднамеренным (произвольным) и непреднамеренным (непроизвольным). В первом случае воспроизведение выступает как целенаправленный процесс восстановления хранимой информации. Иногда он связан с преодолением определенных затруднений. Во втором случае информация как бы всплывает сама собой. Эффективность воспроизведения, как преднамеренного так и непреднамеренного, существенно зависит от организации хранимой информации. Воспроизведение - это не просто механическая калька запомненного, а сложный процесс, включающий определенное преобразование информации. При произвольном воспроизведении человек пользуется определенными приемами поиска информации в памяти.

Экспериментально показано, что в условиях общения человека с другими людьми воспроизведение бывает более полным и точным по сравнению с воспроизведением в условиях индивидуальной деятельности. Стратегия поиска хранящейся в памяти информации в условиях общения также оказывается иной.

Проведено большое количество исследований по изучению взаимосвязи памяти, процессов восприятия и мыслительных процессов. Изучались характеристики оперативной памяти (объем, лабильность, точность и помехоустойчивость) при решении человеком сравнительно простых задач. Сравнительные исследования эффективности различных кодов, используемых для передачи информации человеку: цифры, буквы, цвет, геометрические фигуры, конфигурации, - выявляют зависимость их эффективности от характера оперативных задач. Эти данные показывают, что при решении различных задач по-разному складываются взаимоотношения психических функций. В одних случаях ведущую роль играют процессы восприятия, в других - оперативная память, в-третьих - мыслительные процессы. Это, по-видимому, и объясняет указанные различия: код, оптимальный для одного процесса, может оказаться неоптимальным для другого. Нагрузка на оперативную память особенно велика при решении оператором задачи упорядочивания объектов. Анализ процесса таких тренировки показывает, что у испытуемых формируются более экономные маршруты поиска и упорядочивания, происходит автоматизация мнемонических действий. В ходе тренировки формируются все более и более крупные оперативные единицы памяти.

При решении оперативных задач, требующих значительной нагрузки на память, наиболее эффективными являются те коды, пользуясь которыми легче образовать более крупные оперативные единицы памяти. Проводилось сравнительное изучение одномерного, двухмерного и трехмерного способов кодирования с точки зрения легкости усвоения, скорости и точности опознания символов. Эти исследования показывают, что объем оперативной памяти находится в пределах 4-5 единиц. Число измерений символов (мерность кода) не оказывает на него существенного влияния. Вместе с тем объем оперативной памяти зависит от того, в какой мере запоминаемый материал поддается быстрой логической обработке. Такая обработка выражается прежде всего в группировке символов и перекодировании групп, т. е. в формировании более крупных единиц. Преобразование запоминаемого материала осуществляется двумя основными способами. Первый из них связан с уменьшением неопределенности материала за счет обнаружения его организации (избыточности), второй ведет к уменьшению неопределенности в материале путем внесения организации на основе соотнесения объектов по каким-либо выбранным испытуемым параметрам.