CC BY
4ТЕОРИЯ И МЕТОД СИСТЕМНОМ ПСИХОЛОГИИ
СИСТЕМОРЕГУЛЯЦИЯ И СОСТОЯНИЯ УПРАВЛЯЕМОЙ СИСТЕМЫ
Рыжов Б. Н.
МГПУ, Москва
Статья посвящена системно-психологическому анализу продуктивных характеристик деятельности человека, включая получение оценок состояний управляемой системы, работы системоре-гуляции, показателей качества деятельности и ее производительности. В статье также описаны некоторые пути качественной интерпретации получаемых системных оценок. Ключевые слова: продуктивные характеристики деятельности, состояния управляемой системы, работа системорегуляции, качество деятельности, производительность труда, психофизиологическая напряженность.
SYSTEM REGULATION AND STATES OF THE CONTROLLED SYSTEM
Ryzhov B. N. MCTTU, Moscow
The article is devoted to a system-psychological analysis of productive characteristics for human activities, including the state estimation for the controlled system and estimations for the system regulation, the quality indicators of work and its performance. This article also describes some ways of a qualitative interpretation for the system assessments.
Key words: productive characteristics of an activity, the state of the controlled system, system regulation, the quality of work, productivity, a physiological tension.
Введение
Психологическое исследование содержания продуктивных характеристик деятельности - важная проблема современной психологии и психофизиологии труда, которая затрагивает в теоретическом аспекте и существенные стороны общепсихологического анализа механизмов психической деятельности человека. Этой проблеме посвящено множество работ, не менее чем проблемам стресса и психической напряженности [1-3]. Тем не менее мы до сих пор оказываемся в затруднительном положении в ряде простых ситуаций -например, когда требуется объективная оценка деятельности врача, учителя или представителя другой профессии, не связанной с постоянным получением конкретного, «осязаемого» продукта. Но даже и там, где такой продукт налицо, оценка деятельности - весьма непростая задача, поскольку очевидно, что один и тот же результат можно получить различными путями и разной ценой. В этой ситуации целесообразно обратиться к системному анализу, для того чтобы получить метрику продуктивных характеристик деятельности.
Состояния управляемой системы
Для разработки такой метрики имеет смысл воспользоваться моделью конкретной деятельности, с помощью которой легко уточнить отдельные параметры и характеристики этой деятельности. Рассмотрим, например, процесс управления каким-нибудь подвижным объектом - автомобилем или плывущей по реке лодкой. Логика системного анализа будет связана с исследованием различных состояний, в которых может находиться интересующий нас объект. Рассмотрим их подробнее.
С позиций системного подхода состояния управляемого объекта подразделяются на две основные группы. Среди них выделяют так называемое текущее состояние и ряд состояний, называемых характеристическими. Последние называются так потому, что они полностью зависят от условий задачи, а значит, являются ее характеристиками.
В числе характеристических состояний наиболее важно целевое состояние - целевая область состояний по каждому параметру управления. Это состояние определяется целевой функцией или целевой системой связей,
накладываемых на управляемый объект. Пользуясь предложенной в системной психологии терминологией [4], будем называть такую совокупность связей целевой сложностью управления С а соответствующую ей неопределенность положения системы, которой она должна достичь в результате управляющих действий человека, - целевой энтропией £ц.
В задачах с жесткими граничными условиями (например, когда требуется удерживать управляемый подвижный объект, находящийся под воздействием возмущений внешней среды, в некоторой заданной точке пространства) целевая неопределенность состояния системы может равняться нулю. (Такой случай легко представить себе в ситуации, когда мы хотим удержать лодку на одном месте, сопротивляясь волнам и течению. Целевым в данном случае является некоторое идеальное положение лодки.) В других задачах, допускающих большее количество решений (например, когда необходимо удерживать объект управления не в одной точке, а в заданной области пространства), целевая энтропия отличается от нуля и составляет некоторую конечную величину. (Представление о такой ситуации дает управление автомобилем на многополосном шоссе, когда непосредственной задачей является движение в потоке других машин, не выходя за пределы своего ряда. В этом случае любой маневр внутри своего ряда не будет связан с выходом за целевую область).
Для приведенных примеров целевая функция состоит в противодействии возмущающим влияниям внешней среды. Поэтому целевую сложность можно определить путем учета показателей интенсивности и длительности действия внешних факторов. Таким образом, для определения Сц можно воспользоваться зависимостью
С = V Т,
ц с
где V - поток сложности системы (скорость изменения ее связей в результате воздействия внешних факторов);
Т - длительность воздействия внешних факторов.
Другой смысл несет состояние системы, называемое свободным. Оно имеет место при отсутствии управляющей деятельности человека, когда любые изменения в системе возникают только в результате возмущений внеш-
ней среды или внутренних изменений объекта управления. Связи в системе в этом состоянии называются свободными - С , а соответствующая неопределенность положения системы -энтропией свободного состояния £
Еще одним видом характеристических состояний системы являются ее экстремальные, или предельные, состояния, по достижению которых дальнейшее выполнение задачи становится невозможным. (Для приведенного выше примера с автомобилем предельным состоянием будет управление на границе дорожного полотна, выход за пределы которого означает аварию.) Это состояние характеризуется наличием в системе предельно допустимого уровня связей С дальнейшее уменьшение которого сопряжено с утратой прежней системообразующей функции. При этом критериями экстремальности могут стать не только объективные технические ограничения, но и субъективные ограничения, вытекающие из внутренних возможностей человека (например, ограничения скорости движения на скользкой дороге могут различаться для неопытного водителя и для профессионального автогонщика).
Наряду с характеристическими состояниями системы выделяется ее текущее (реальное) состояние в каждый момент времени. В этом состоянии система обладает текущим уровнем связей С и соответственно текущей энтропией £, которая имеет смысл показателя неопределенности положения системы в данный момент времени.
На основе этих показателей можно получить универсальный показатель деятельности - работу системорегуляции А, которая в соответствии положениями системной психологии [5] находится как разность уровней сложности системы при наличии деятельности и при ее отсутствии:
А = С - С.
т с
Выразим текущий уровень сложности Ст и сложность свободного состояния системы Сс через соответствующие им энтропийные характеристики. Пользуясь предложенной в системной психологии зависимостью [4], получим выражение для работы системорегу-ляции А как произведение разности энтропии системы в свободном и текущем состояниях (негэнтропию процесса управления) и разно-
сти максимальном и минимальном сложностей системы:
центном выражении, получим показатель качества деятельности К:
А = (Б - S) (С - С ).
4 с т' 4 тях тт'
К = Ые • 100% ,
Но поскольку максимальная сложность системы будет соответствовать целевой сложности С , а минимальная - сложности системы
ц'
в свободном состоянии С зависимость для работы системорегуляции А принимает вид
А = (Б - Б) (С - С).
4 с т' 4 ц с
Для приведенных примеров эта зависимость существенно упрощается, из-за того что для них допустимо считать сложность неуправляемой системы (системы в свободном состоянии Сс) стремящейся к нулю, а соответствующую этому состоянию свободную энтропию Б - равной единице. В то же время целевая сложность системы Сц зависит от интенсивности и длительности воздействующих на нее внешних факторов. При этом искомая работа А находит свое окончательное выражение:
А = (1 - Sт)VТ.
Разделив полученную зависимость на время системообразования Т, получим выражение для продуктивной мощности деятельности, или ее продуктивности:
п = (1 - sт)vc.
Учитывая, что выражение (1 - Б) представляет собой текущую негэнтропию Ыет, для которой в соответствии с [4] и проведенными упрощениями имеем зависимость
С
т С
ц
получаем окончательное выражение для продуктивности деятельности:
с
П= V —.
11 о С
Ц
На основе этих характеристик можно дополнительно вывести ряд удобных для практического использования показателей. Так, представив текущую негэнтропию Ые в про-
который отражает меру соответствия реального управления поставленной цели.
Другую, не менее важную в практическом отношении, метрику деятельности можно получить, перейдя от непосредственной оценки продуктивности к ее сравнительной оценке по отношению к заданному условиями задачи нормативу. В этом случае находит применение безразмерный показатель, полученный путем нормирования продуктивности П величиной стандартного (эталонного) возмущающего потока V . Отношение П к V соответствует
ст ст
показателю производительности труда и обозначается символом п. В стандартной процентной форме
%-у~ К.
Таким образом, производительность труда становится показателем, который зависит только от качества управления и соотношения реального и эталонного потоков сложности.
Поясним эти рассуждения на уже использованном примере с управлением лодкой. Допустим, задача состоит в том, чтобы двигаться по опасной реке, держась фарватера. Пусть ширина реки - 80 метров, а ширина фарватера, проходящего по ее середине, - 20 метров. Реально же удается управлять лодкой, не приближаясь к берегу ближе чем на 20 метров. С учетом того, что уровень связей в управляемой системе тем выше, чем меньше ее отклонение от середины фарватера, имеем:
Спр = 1/80 (величина, обратная ширине реки);
Сц = 1/20 (величина, обратная ширине фарватера);
Ст = 1/40 (величина, обратная реальной зоне управления лодкой).
При этом качество деятельности будет равно:
100% = 50%.
Если на данном участке скорость течения соответствует средней для этой реки (и ее мож-
но принять за эталонную), то производительность труда при управлении лодкой составит
для управления объектом в целом выражение для К' принимает вид
гг=
■50% = 50%.
Если же на этом участке скорость течения в два раза больше средней для этой реки, то производительность труда составит:
2У
л-50% = 100%.
Исходя из поставленных условий задачи, управление, в принципе, возможно и при снижении качества деятельности ниже 50%, но лишь до критического значения, равного
С 20
К = -100% = — -100% = 25%. Сц 80
так как в этом случае лодка достигает берега и дальнейшее выполнение задачи становится невозможным.
Управление сложными системами
Описанные характеристики деятельности, включая показатели ее качества и производительности, получены для случая, когда управление осуществляется только по одному параметру. В реальности чаще встречаются случаи одновременного управления по нескольким параметрам (например, при управлении автомобилем водитель должен одновременно контролировать продольную и угловую составляющие скорости перемещения). При таком многопараметрическом управлении необходимо перейти к группе интегральных показателей, образцом которых может служить интегральный показатель качества деятельности К).
При управлении одновременно несколькими независимыми (некоррелированными) процессами его можно представить, аналогично выражению для индекса психофизиологической напряженности у (см. [6]), как скаляр векторной суммы локальных показателей качества К полученных для управления каждым процессом в отдельности. С учетом требования взвешенности показателей К при их объединении в интегральную оценку пропорционально значимости каждого процесса
где в - весовой коэффициент /-го параметра управления при его объединении в интегральную оценку;
т - количество объединяемых параметров.
Весовые коэффициенты в определяются на основе экспертных оценок сравнительной информативности (значимости) интегрируемых параметров в рамках решаемой задачи. При этом процедура расчета аналогична процедуре определения весовых коэффициентов физиологических функций при их объединении в интегральную оценку напряженности (см. [6]).
В этой интерпретации интегральный показатель качества деятельности изменяется подобно у от нуля (при достижении управляемой системой предела неупорядоченности, то есть срыва деятельности по всем параметрам) до ста процентов (в случае управления в пределах целевой зоны по всем параметрам). Из аналогичных соображений определяются интегральные показатели продуктивности и производительности труда.
При практическом использовании количественных оценок типа показателей напряженности, продуктивности или эффективности всегда возникает необходимость их качественной интерпретации сообразно условиям задачи. В этом отношении целесообразно указать на несколько путей интерпретации интегральных методов, пригодных для применения в широком кругу исследовательских задач. К этим путям относится, во-первых, исследование интегральных характеристик на их принадлежность к нормативам, установленным для конкретных классов деятельности. Например, как уже упоминалось, уровень у от 10 до 25-30% будет характеризовать состояние адекватной мобилизации при многих так называемых операторских видах деятельности. В то же время превышение у этих границ должно рассматриваться как развитие смешанных форм напряженности при нарастании роли эмоционального компонента.
С учетом соответствующих нормативов аналогично ведется шкалирование показателей качества деятельности и продуктивности.
Схема оценки эффективности деятельности по показателям ее качества и цены (напряженности) в тренировочном и контрольном режимах работы
Качество деятельности К Напряженность 1 Эффективность деятельности при контрольной пробе
К2 > К1 ?2 < 71 Эффективность сохраняется на исходном уровне. Имеет место повышение мотивации
К2 > К1 ?2 < ?1 Эффективность возросла за счет совершенствования навыков работы
К2 < К1 < Ух Эффективность снизилась за счет гипермотивации
К2 < К1 У 2 < Ух Эффективность не может быть определена ввиду отсутствия необходимого уровня мотивации
Примечение. Здесь К , К2 и у1 , у2 - показатели качества и психофизиологической цены деятельности в тренировочном (индекс 1) и контрольном (индекс 2) режимах работы.
Другой путь - сравнительный анализ качества и напряженности деятельности и получение на их основе оценки ее эффективности. При этом выявление зон снижения эффективности позволяет определить узкие места деятельности, а проведенный для них сравнительный анализ качества и психофизиологической цены деятельности дает возможность установить причину падения эффективности1.
Эти пути могут быть дополнены учетом динамики мотивации обследуемого в ходе деятельности посредством процедуры сравнительного анализа показателей качества и напряженности при выполнении идентичных заданий в условиях различной значимости для испытуемого получаемых результатов. Примером может быть выполнение одного и того же рабочего задания в режиме тренировки и в качестве контрольной пробы. Общая схема этой процедуры приведена в таблице.
Наконец, для ряда задач может оказаться целесообразным переход от анализа интегральных характеристик деятельности к изучению ее локальных показателей. В этом случае после обнаружения зон неадекватности психофизиологического реагирования решаются две основные задачи: 1) выявление физиологических систем организма, наименее устойчивых к действию факторов деятельности, изучение механизмов стрессовых реакций и разработка способов их купирования; 2) выявление наиболее значимых стрессовых факторов деятельности и специфики их действия в конкретной ситуации.
Заключение
Приведенные процедуры анализа продуктивных показателей работы системообра-зования позволяют получить универсальную и удобную в пользовании метрику объективных характеристик различных видов деятельности.
1 Выбор математического аппарата для сравнительного анализа изучаемых показателей осуществляется исходя из конкретных условий ситуации и может базироваться на использовании процедуры регрессионного анализа, оценки тонической и фазической составляющих исследуемых характеристик с использованием границ доверительных интервалов и т.д.
Литература
1. Бодров В. А. Психологический стресс. Развитие учения и современное состояние проблемы. М.: ИПРАН, 1995.
2. Ломов Б. Ф. Методологические и теоретические проблемы психологии. М.: Наука, 1984.
3. Применение методов полунатурного моделирования для оптимизации систем ручного управления // Проблемы космической биологии. Т. 34. М.: Наука, 1977. С. 82-96.
4. Рыжов Б. Н. Системные основания психологии // Системная психология и социология. 2010. N° 1. С. 6-43.
5. Рыжов Б. Н. Системные основания психологии (продолжение) // Системная психология и социология. 2010. № 2. С. 5-24.
6. Рыжов Б. Н. Системная психометрика напряженности // Системная психология и социология. 2013. № 7. С. 5-25.
References
1. Bodrov V. А. Psychological Stress. The Development of the Doctrine and Current State of the Problem. М.: IPRAN, 1995.
2. Lomov B. F. Methodological and Theoretical Psychological Problems. М.: Nauka, 1984.
3. Scaled-down Simulation Methods for Systems Manual Control Optimization // Space Biology Problems. Vol. 34. М.: Nauka, 1977. P. 82-96.
4. Ryzhov B. N. The Basic of Systemic Psychology // Systems Psychology and Sociology. 2010. № 1. P. 6-43.
5. Ryzhov B. N. The Basic of Systemic Psychology (Continue) // Systems Psychology and Sociology. 2010. № 2. P. 5-24.
6. Ryzhov B. N. System Psychometrics of Tension // Systems Psychology and Sociology. 2013. № 7. P. 5-25.
