Лекция 3. Информационное взаимодействие между человеком и

Лекция 3. Информационное взаимодействие между человеком и
машиной
1. Общее понятие об информации.
2. Особенности использования информации в деятельности оператора.
3. Информационный стресс.
В теории информации под информацией понимается совокупность
сведений,
уменьшающих
неопределенность
в
выборе
различных
возможностей. Понятие информации связывается с понятиями вероятности,
энтропии, ансамбля, неопределенности выбора, неожиданности появления
события и с логарифмической функцией при некотором постоянном
основании логарифма.
В инженерной психологии под информацией понимают любые
изменения в управляемом процессе, отображаемые на средствах отображения
информации или непосредственно воспринимаемые оператором, а также
команды, указания о необходимости осуществления тех или иных
воздействий на процесс управления.
Сообщение представляет собой совокупность сведений о некоторой
физической системе. Применительно к деятельности оператора сообщение совокупность зрительных, слуховых и других сигналов, воспринимаемых им
в данный момент времени, а также «сигналов», хранимых в памяти
оператора.
Энтропия в теории информации — мера неопределённости какого-либо
опыта (испытания), который может иметь разные исходы, а значит, и
количество информации; качестве меры неопределенности.
Материальным носителем информации является сигнал (от лат. signum
- знак). Сигнал - это процесс или явление (внешнее или внутреннее,
осознанное или неосознанное), несущее сообщение о каком-либо событии и
ориентирующее человека относительно этого события.
В соответствии с характером анализаторов (органов чувств) и других
воспринимающих систем выделяются сигналы: оптические, акустические,
механические, термические, электромагнитные, химические и др.
В зависимости от модальности (вида) сигнала информация может быть
зрительной, слуховой, тактильной, проприоцептивной (отражает характер
движений человека) и др.
По значению информация подразделяется на командную (дает указания
о необходимости проведения определенных действий) и осведомительную
(дает представление о сложившейся ситуации).
По своему характеру информация может быть релевантной (полезной,
относящейся к решаемой в данный момент задаче) и иррелевантной
(бесполезной, ненужной в данной ситуации; такая информация может
оказаться и вредной с точки зрения эффективности работы оператора, тогда
она называется помехой).
С точки зрения полноты информация подразделяется на избыточную и
безизбыточную, полной и неполной.
По
форме
информация
может
быть
количественной
(несет
количественные характеристики объекта управления) и качественной (несет
модальные, качественные характеристики: больше - меньше, выше - ниже;
правый крен, левый крен, отсутствие крена и т.п.).
С точки зрения искажений информация может быть достоверной
(истинной) и недостоверной (ложной, искаженной).
В зависимости от источника поступления информация делится на
приборную
(инструментальную)
и
неинструментальную.
Приборная
информация поступает к оператору со средств отображения информации, как
правило,
в
закодированном
виде.
Неинструментальная
информация
непосредственно поступает на органы чувств оператора.
В зависимости от изменения во времени различают статическую и
динамическую информацию. Статическая (постоянная, не меняющаяся во
времени) информация, как правило, не подвергается машинной обработке. К
ней относятся, например, параллели и меридианы на географических картах,
физические и математические константы, статические надписи на рабочих
местах операторов и т.п. Динамическая (меняющаяся во времени)
информация обычно подлежит машинной обработке, при необходимости
подлежит кодированию и в закодированном виде поступает к оператору.
Наибольшая
скорость
переработки
информации
человеком,
рассматриваемом в качестве канала связи, т.е. канала передачи информации
со средств ее отображения к органам управления, называется пропускной
способностью оператора.
Ценность информации характеризует значение информации для
получателя. Ценность информации определяется по тому, насколько
получаемое сообщение способствует достижению цели и насколько она
снижает степень неопределенности (трудности) решаемой задачи.
Под достоверностью информации понимается безошибочная (не
искаженная) передача, переработка и хранение информации в системе при
заданных условиях ее эксплуатации. Качественно достоверность информации
определяется
как ее
свойство
на выходе системы соответствовать
информации, поступившей на ее вход. Количественно достоверность
информации
оценивается
информационную
ошибку,
такими
показателями,
интенсивность
как
наработка
информационных
на
ошибок,
вероятность безошибочности информации.
Избыточность информации есть некоторая величина г, которой
измеряется относительная доля излишне используемых сообщений в
некотором алфавите.
Существует
три
основных
способа
введения
избыточности:
многократное повторение одной и той же информации; введение в сигналы
дополнительных элементов; метод избыточных переменных.
Сжатием информации (сжатием данных) называется представление
информации
(данных)
меньшим
числом
битов
по
сравнению
с
первоначальным. Различают сжатие информации без потери информации и с
потерей некоторой ее части, несущественной для решаемых задач. К первой
группе относятся методы кодирования, использующие статистику потока
сигналов для получения выигрыша в среднем, например, кодирование
короткими комбинациями символов более часто встречающихся элементов
сообщения (код Морзе). Ко второй группе относятся методы, основанные на
различных аппроксимациях данных, например, кодирование непрерывной
кривой дискретными отсчетами, основанное на теории Шеннона
-
Котельникова.
По способу устранения избыточности все методы сжатия информации
делятся на три группы: 1) структурные, предусматривающие дискретное
строение
массивов
информации
и
предполагающее
их
простейшее
кодирование; 2) статистические, определяемые понятием энтропии как меры
неопределенности, учитывающий вероятности появления, а следовательно, и
информативности тех или иных сообщений; 3) семантические, учитывающие
целесообразность, ценность, полезность или существенность информации.
Старение информации связано с конечным временем ее передачи и
обработки. Наиболее часто задержки на пути информации от источника до
получателя происходят в различного рода накопителях (запоминающих
устройствах) и каналах связи. Примером является многократное повторение
одной и той же информации (временная избыточность). Однако чаще всего
старение информации возникает естественным путем.
К числу основных информационных процессов относятся процессы
принятия решения, антиципационные и сенсорно-перцептивные процессы.
Антиципация рассматривается как частный случай присущего всем
живым
организмам
приспособительного
механизма,
названного
П.К.
Анохиным опережающим отражением действительности, как проявление
действия этого механизма на уровне психики. В структуру антиципации
включают следующие процессы:
синтез
субъективных
прогнозирование;
моделей
будущего
-
вероятностное
сопоставление этих моделей по критерию предполагаемой вероятности
реализации и выбор наиболее вероятной модели в качестве фактора
регуляции поведения;
осуществление упреждающих изменений в организме, направленных
на достижение максимальной готовности к будущим событиям (оперативная
преднастройка);
программирование активного поведения в ближайшем и отдаленном
будущем (целеполагание, выработка планов, стратегий и программы
действий и т.п.).
Под вероятностным прогнозированием понимается предвосхищение
будущего, основанное на вероятностной структуре прошлого опыта и
информации о наличной ситуации. Вероятностное прогнозирование может
быть ориентировано как на отдаленную, так и на ближайшую перспективу.
Кроме того, оно может быть обусловлено преимущественно внешними
(ситуационными)
или
внутренними
(мотивационными)
факторами.
Крайними, полярными их проявлениями являются «ожидание» (когда ход
событий рассматривается как не зависящий от субъекта) и «желание»
(модель
потребного
будущего,
являющаяся
регулятором
активного
поведения человека).
Под
сенсорно-перцептивными
процессами
(СПП)
понимают
совокупность преобразований, которым подвергается сенсорная информация,
поступающая на вход СПИ, прежде чем она превратится в "собственные"
управляющие сигналы системы либо будет зафиксирована в памяти
человека.
Из
всего
многообразия
физических
явлений,
происходящих
в
окружающем мире, человеческому восприятию доступна лишь небольшая,
но биологически важная их часть, а именно:
спектр
магнитного
температурного чувства;
излучения,
связанный
с
возникновением
инфракрасная
стимулировать
часть
спектра,
температурное
которая
чувство
может
благодаря
также
его
косвенно
нагревающему
воздействию;
видимая часть спектра (380 - 760 нм), связанная с формированием
зрительных впечатлений;
некоторые
виды
механических
и
гравитационных
воздействий,
включая и акустические, воспринимаемых благодаря наличию механических
чувств: слуха, чувства равновесия, давления, боли и др.;
обоняние и вкус, выделяемые в сферу химических чувств и
обеспечивающие чувствительность человека к вкусовым качествам и
запахам.
Помимо перечисленных сигналов внешней среды на вход СПИ
поступают сигналы обратной связи, а также сигналы, формируемые
внутренней средой организма. Одним их примеров таких сигналов могут
быть кинестезические (проприоцептивные) сигналы, несущие информацию о
движении человека, положении частей его тела и прилагаемых им мышечных
усилиях.
Эти
сигналы
также
включаются
в
процесс
переработки
информации.
Перцептивный (чувственный) образ - субъективное отражение в
сознании человека свойств действующей на него ситуации. Формирование
перцептивного образа является фазным процессом и включает в себя ряд
этапов: обнаружение, различие, опознание, интерпретация.
Обнаружение - стадия восприятия, на которой субъект выделяет объект
из фона, но еще не может судить о его свойствах.
Различение - стадия, на которой наблюдатель способен раздельно
воспринимать два объекта, расположенных рядом (либо два состояния
одного объекта), выделить детали объектов.
Опознание
(идентификация)
-
стадия
восприятия,
на
которой
наблюдатель выделяет существенные признаки объекта и относит его к
определенному классу.