CC BY
103
УДК 004.50
АВТОМАТИЗАЦИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ СВОЙСТВ ВНИМАНИЯ ЧЕЛОВЕКА-ОПЕРАТОРА В СИСТЕМЕ «ЧЕЛОВЕК-ДИСПЛЕЙ»
Н.М. Новикова, А.С. Александров
В данной статье рассматривается возможность автоматизации измерения свойств внимания оператора. Внимание измеряется с помощью таблиц Шульте-Платонова. Дано описание программы для автоматизации экспериментов. Приведены формулы расчета условных показателей свойств внимания. Экспериментальные данные получены с группой из 15 операторов
Ключевые слова: человек-оператор, внимание, тестирование, автоматизация
В настоящее время широкое распространение получила компьютеризация профессиональной деятельности. Компьютеры являются важнейшим элементом автоматизированных систем всех типов. В связи с этим возникает актуальная задача исследования взаимодействия человека и
компьютера, в частности, системы «человек-дисплей». Помимо исследования уникальных психофизиологических свойств человека по
визуальному восприятию информации ставится вопрос об эффективном использовании его мыслительных способностей [1]. Для оценки эффективности системы «человек-дисплей»
представляет интерес исследование таких характеристик как зрительное утомление, память и, в частности, внимание, которое является важной физиологической функцией человека.1
Внимание - направленность психической деятельности на определенные предметы или
явления действительности (объекты восприятия) [4]. Непроизвольное внимание возникает без всякого намерения, без заранее поставленной цели и не требует волевых усилий. Произвольное внимание возникает вследствие сознательно поставленной цели и требует определенных волевых усилий. Внимание не обнаруживается в «чистом» виде, функционально оно всегда направлено к чему-либо. Внимание обусловливает избирательность, сознательный или полусознательный отбор информации, поступающей через органы чувств. В отличие от других познавательных процессов (таких как восприятие, память, мышление и т. п.) внимание своего особого содержания не имеет, оно проявляется как бы внутри этих процессов и неотделимо от них.
Экспериментальное исследование внимания является одним из наиболее важных для практики направлений исследований психофизиологических характеристик человека-оператора.
Характеризуя внимание как сложное психическое явление, выделяют его свойства: объем, концентрацию, распределение, устойчивость, отвлекаемость (колебание), переключение,
Новикова Нелля Михайловна - ВГУ, д-р техн. наук, профессор, e-mail: alekfess@mail.ru Александров Александр Сергеевич - ВГУ, аспирант, e-mail: alekfess@mail.ru
избирательность [3]. Объем внимания измеряется тем количеством объектов, которые могут быть отчетливо восприняты одновременно (в
относительно короткий промежуток времени). У взрослого человека он, как правило, равен 6—8 объектам. Концентрация внимания есть степень сосредоточения сознания на объекте (объектах) при наличии помех. Распределение внимания выражается в умении одновременно выполнять несколько действий или вести наблюдение за несколькими процессами, объектами. Устойчивость внимания - общая направленность внимания в процессе деятельности. Ее главной характеристикой является длительность сохранения направленности и сосредоточенности психической активности без отклонения от исходного уровня. Свойством, противоположным устойчивости, является колебание - повторяющееся непроизвольное отвлечение, ослабление внимания к данному объекту или деятельности.
Переключение внимания представляет собой его намеренный перенос с одного объекта, вида деятельности на другой. Характеристикой переключения внимания является степень трудности его осуществления, измеряемая скоростью перехода субъекта от одного вида деятельности к другому. Установлено, что скорость переключения внимания зависит как от стимульного материала, так и от характера деятельности субъекта с ним. Легкость или трудность переключения внимания обусловливается также индивидуальными особенностями субъекта, а именно свойствами его нервной системы. У лиц, характеризующихся подвижной нервной системой (быстрым переходом от возбуждения к торможению и обратно), переключение внимания осуществляется легче. Не менее значимы и личностные особенности испытуемых, а именно: их активность и
заинтересованность, уровень мотивации и т. д.
Избирательность внимания - это выбор из множества сигналов только некоторых из них. Она является комплексной характеристикой: включает в себя и количественные, и качественные параметры. Количественным параметром избирательности внимания считается скорость осуществления испытуемым выбора стимула из множества других, а качественным - точность, т. е. степень соответствия результатов выбора исходному
стимульному материалу.
Целью данной работы является разработка программы для автоматизации психологического тестирования и оценки характеристик произвольного внимания.
Авторами была разработана специальная тестовая программа, автоматизирующая
эксперименты по определению характеристик произвольного внимания с помощью таблиц Шульте-Платонова [2]. Стимульным материалом в данном задании служит таблица Шульте-Платонова, т.е. таблица размера 7x7, в которой случайным образом разбросаны 25 черных чисел (от 1 до 25) и 24 красных (от 1 до 24). Задание выполняется в три этапа. На первом этапе испытуемому оператору необходимо найти и отметить в таблице числа черного цвета в возрастающей последовательности (от 1 до 25). На втором этапе требуется найти числа красного цвета в убывающей последовательности (от 24 до 1). Наконец, на третьем этапе задачей оператора является одновременный подсчет чисел сразу двух цветовых рядов: черных чисел в
возрастающем порядке, красных - в убывающем.
Программа тестирования оператора для получения и исследования характеристик произвольного внимания
Экспериментатор использует следующие инструкции. Для первого этапа: «Перед вами
таблица, на которой в случайном порядке расположены черные и красные числа. Вы должны находить и отмечать черные числа в возрастающем порядке. Работать нужно как можно быстрее и, по возможности, без ошибок». Для второго этапа: «А теперь вы должны находить и отмечать красные числа в убывающем порядке». Для третьего этапа: «Сейчас вы должны будете выполнять оба задания сразу, т. е. находить и отмечать черные числа в возрастающем, а красные - в убывающем порядке. Если вы ошибетесь, то вы должны, не останавливаясь, продолжить свою работу».
Результаты каждого этапа (время работы и количество ошибок) для каждого испытуемого оператора автоматически фиксируются и записываются в текстовый файл. Ошибкой считается неправильно показанное число или цвет. В конце эксперимента подсчитывается количество ошибок, отдельно для первого и второго этапов эксперимента. Определяется время выполнения процедур нахождения черных и красных чисел раздельно на третьем этапе задания и скорость
выбора на всех этапах, раздельно для черных и красных чисел. На основании полученных результатов вычисляются условные показатели свойств внимания.
В качестве среды программирования использовалась интегрированная среда разработки приложений ВоГІаМ Бе1рЫ 7 [5], в качестве языка программирования - язык Бе1рЫ (объектноориентированная версия РазеаІ). Программа, внешний вид которой представлен на рисунке (рис. 1) имеет простой, интуитивно понятный для пользователей интерфейс, учитывает статистику по результатам тестирования. Она позволила автоматизировать исследования внимания человека-оператора в системе «человек-дисплей».
Обработка результатов. Результаты проведенных экспериментов с группой из пятнадцати операторов представлены в таблице (табл. 1):
Таблица 1
опер 1 этап 2 этап 3 этап
Ті, сек. Г1 Т2, сек. Г2 Т3, сек. Т3 черн, сек. г3 черн Т3 красн сек. г3 к^асн
1-й 29 1 30 0 70 35 1 35 0
2-й 35 0 33 1 85 43 0 43 1
3-й 43 0 58 0 86 43 0 43 0
4-й 46 0 41 0 79 40 1 40 0
5-й 61 0 43 1 89 45 0 45 0
6-й 50 0 46 0 73 37 1 37 0
7-й 53 0 47 0 99 50 0 50 0
8-й 61 0 43 0 104 52 0 52 0
9-й 62 0 60 0 98 49 0 49 0
10-й 42 1 40 1 100 50 0 50 0
11-й 56 0 48 0 101 51 0 51 0
12-й 46 0 34 0 71 36 1 36 2
13-й 45 1 51 0 109 55 0 55 0
14-й 61 0 59 0 119 60 0 60 1
15-й 44 0 38 1 96 48 1 48 0
Здесь Т - время выполнения оператором задания на каждом этапе, г - количество допущенных им ошибок. При этом на практике часто бывает полезно вычислять средние значения показателей Т и г, чтобы в дальнейшем сравнить с ними характеристики каждого отдельного оператора (табл. 2):
Таблица 2
1 этап 2 этап 3 этап
Ті, сек. Г1 Т2, сек. Г2 Т3, сек. Т3 чер^ сек. Г3 черн Т3 крас^ сек. Г3 красн
49 0,2 45 0,26 92 46 0,33 46 0,26
Избирательность внимания, как уже было сказано, является комплексной характеристикой, которая включает в себя и количественные (скорость), и качественные (точность) параметры. Показателем точности избирательности внимания, согласно [3], может служить коэффициент точности выполнения задания (А), который вычисляется по формуле Уиппла:
А = (К - г)/Ы (1)
где N - общее количество предъявленных стимулов, г - количество ошибок (неправильно обнаруженных стимулов). (В нашем случае А Ср черн = 0,9920; А Ср красн = 0,9892; на этапе совмещенной деятельности:
А ср черн = ° 9868; А ср красн = ° 9892).
¡Ю
21 2 19 23 25 14 3
20 12 16 15 19 22 1
11 3 17 9 10 4 13
12 4 21 16 8 8 18
22 13 5 7 10 15 В
11 7 6 14 23 1 2
20 9 5 17 18 2 4 24
В
Количественным показателем избирательности внимания может служить скорость выбора (S) -время, затраченное на один стимул:
S = n/t (2)
где t - время, затраченное испытуемым оператором на поиски отдельного стимула n. (В нашем случае скорость выбора S ср черн = 0,5102 сек.; S ср красн = 0,5333 сек.; при условии совмещенной деятельности (на третьем этапе эксперимента): S ср черн = 0, 5435 сек; S ср красн = 0, 5217 сек.). Условным показателем устойчивости внимания также является изменение скорости выбора. Условным показателем концентрации внимания (K) будет отношение коэффициента точности выполнения задания на фоне помех (в данном случае на третьем этапе эксперимента, А пом) к точности выполнения задания без помех (на первом или втором этапе, А б пом):
K Апом /Аб пом (3)
где расчеты коэффициента точности, как для условий помех, так и для условий без помех, производятся по формуле Уиппла. (В нашем случае K ср черн = 0,9948; K Ср Красн = 1,0000). Коэффициент распределения внимания (C) в данном случае вычисляется как результат отношения количества правильно зарегистрированных оператором чисел к общему количеству предъявленных стимулов N:
C = (N - r)/N (4)
При этом чем больше значение величины C, тем
лучше распределение внимания. При исследовании переключения внимания задача испытуемого заключается в совмещенном выполнении двух или более заданий. Затем проводится сопоставление показателей скорости выбора в условиях совмещенного выполнения действий (8 сов) и без него (8 б сов). (В нашем случае П. ср черн = 0,9387; П. ср красн = 0,9782):
П. 8 сов /8 б сов (5)
Результаты данного исследования могут быть использованы для оптимизации взаимодействия человека-оператора с дисплеем в современных автоматизированных и компьютеризированных системах проектирования и управления процессами
Литература
1. Бодров В.А. Информационный стресс. /В.А. Бодров. - М.: ПЕРСЭ, 2000. - 352 с.
2. Венда В.Ф. Инженерная психология и синтез систем отображения информации. /В.Ф. Венда - М: Машиностроение, 1992. - 396 с.
3. Практикум по общей, экспериментальной и прикладной психологии. /Под ред. А.А. Крылова. - СПб.: Питер, 2000. - 560 с.
4. Справочник по инженерной психологии. /Под ред. Б.Ф. Ломова. - М.: Машиностроение, 1982. - 368 с.
5. 5. Фленов М.Е. Библия Бе1рЫ. /М.Е.Фленов. -СПб.: БХВ-Петербург, 2004. - 884 с.
Воронежский государственный университет Воронежский государственный технический университет
AUTOMATION OF INVESTIGATIONS OF THE CHARACTERISTICS OF ATTENTION OF OPERATOR IN THE SYSTEM «OBSERVER-DISPLAY»
N.M. Novikova, A.S. Aleksandrov
In this article the authors analyze the possibility of automation of researches of the characteristics of attention of the observer. Attention is measured with help of Shulthe-Platonov tables. The description of a program for automation of experiments is given. The formulas of calculation of indexes of characteristics of attention are given as well. The experiment has been carried out with 15 observers
Key words: person-operator, attention, testing, automation
