CC BY
96
-ч
Эргономика
информационной
среды
В Беларуси создаются самые благоприятные условия для развития бизнеса в области информационных технологий, и революция в ИТ-отрасли отражает общий бурный рост мировой техносферы. Нормальное функционирование и прогресс цивилизации все в большей степени зависят от согласования характеристик современных технических систем с физическими и психическими возможностями, эстетическими вкусами и социальными качествами человека, обеспечивая взаимную адаптацию людей и создаваемого ими мира, как предметного, так и информационного. Основной функцией системы «человек -машина - среда» (СЧМ) теперь является управление, в связи с чем начинают доминировать вопросы, учитывающие все аспекты ее организации и взаимодействия ее элементов.
Человек как биологический вид свои характеристики в процессе эволюции изменил в незначительной степени, но приход информационных технологий однозначно расширяет возможности его деятельности в СЧМ, например по скорости, мощности, памяти, что позволяет:
Венедикт Кляуззе,
завотделом охраны и условий труда НИИ труда Министерства труда и социальной защиты Республики Беларусь, кандидат искусствоведения
■ достигать более высокой чувствительности его анализаторных систем и потреблять информацию в других, не предназначенных для них, частотных диапазонах;
■ добиваться более высокой точности управления;
■ выбирать скорость реакции на информацию вне зависимости от психофизиологических возможностей человека (изменение масштаба времени, работа в режиме отложенного времени);
■ дополнять характеристики субъектов управления новыми признаками в целях их лучшего анализа;
■ быстро накапливать
и хранить большое количество данных;
■ исключать потери информации и быстро воспроизводить из памяти необходимые сведения в нужный момент;
■ использовать возможности дедуктивного мышления машины (способность на основе общих правил вырабатывать готовые (образцовые) решения);
■ выполнять математические расчеты большой сложности;
■ решать несколько задач параллельно;
■ воспринимать предметный мир не в виде набора ощущений, а в форме абстрактных объектов;
■ абстрагироваться от реальной окружающей среды,
в том числе вредной и опасной для человека;
■ выделять необходимые для рассмотрения объекты или их части и удалять неактуальные сведения.
Вместе с тем деятельность человека в информационной среде требует от него умения перерабатывать большой, иногда чрезмерно большой объем данных часто в условиях дефицита времени, возрастания социальной значимости принимаемых решений и личной ответственности за них. Такой труд требует постоянного напряжения внимания, характеризуется нестереотипностью и нерегламентированным режимом. Даже после завершения задания рабочая доминанта полностью не угасает и мыслительная деятельность продолжается.
Учитывая эти особенности и то, что информационные задачи относятся к интеллектуальной сфере, помимо принятого до этого способа распределения функций между элементами СЧМ, когда отдельные обязанности возлагаются на того, кто может лучше их исполнить, возникли новые. Например, теперь людям поручаются наиболее ответственные и творческие задачи, а рутинные и нетворческие - технике.
К машине перешли многие функции, которые ранее были закреплены за человеком. Она диагностирует состояние СЧМ, определяет, можно ли продолжать работу в случае ее неестественного хода или при аварии. Машина обосновывает и поддерживает принятие решений оператором в конкретной задаче, предоставляет подсказ-
ки по его запросу и самостоятельно о дальнейших действиях в тех случаях, когда он находится в затруднении. Наконец, она оценивает достоверность информации, выявляет ошибки ее ввода и игнорирует типичные ошибки, защищает данные от несанкционированного доступа и уничтожения.
Пользовательский интерфейс объединяет в себе все компоненты, которые способны влиять на работу человека в СЧМ. Это выражается в следующих особенностях формирования алгоритма его деятельности. Во-первых, он может выбирать способы и элементы управления системой и определять, какие задачи он будет решать самостоятельно, какие -при помощи машины. Во-вторых, для того чтобы обеспечить оптимальное функционирование человека в СЧМ, необходимо учитывать время пассивного наблюдения. В-третьих, при выполнении сходных заданий последовательность действий должна быть представлена единообразно. В-четвертых, нужно создать несколько уровней сообщений об ошибках с выбором уровня по желанию работника (простое указание, подсказка о необходимых действиях, подробное разъяснение). В-пятых, необходимо установить отличия по характеру исполнения между операциями ответственными (например, приводящими к возникновению аварийной ситуации) и вспомогательными (фиксирующими внимание работника на возможных последствиях с помощью «переспрашивания», набора команды или кода и т.п.). Наконец, нужно учитывать возможные ошибки оператора.
Сейчас при организации взаимодействия в СЧМ в основном используется способ меню. В то же время очень перспективен, конечно, постепенный
переход от квазиестественных языков к естественному. По мере развития человеко-машинный диалог все меньше зависит от уровня образования оператора, и это должно учитываться при разработке способов ввода в систему запросов и формирования выходных сообщений (сведений об ошибках, подсказок, инструкций, представляемых данных и т.п.). Уровень квалификации работающих все в большей мере определяется степенью самостоятельности их деятельности, их ответственности, необходимостью общения в коллективе при выполнении задач.
Еще один аспект функционирования СЧМ в рамках информационой среды - сокращение непосредственных контактов человека с реальным пространством и все большая виртуализация представления данных. Восприятие не всегда бывает истинным. Даже в реальном мире встречаются иллюзии объектов (например, положения горизонта, источника света, тела в пространстве) и восприятия времени. Наш соотечественник А.А. Богданов (Малиновский) в своей философской работе «Эмпириомонизм» (1904-1906 гг.) судил о внешнем мире не как о независимо от нас существующей реальности, а как о социально-организованном опыте наших ощущений. Индивидуальное восприятие действительности можно рассматривать в качестве посыла к представлению функциональных характеристик объекта воздействия, СЧМ и способов управления ими в виде некой информационной модели (ИМ). Она воспроизводит окружающий мир в упрощенной форме и всегда является некоторой его идеализацией. Как зеркальное отражение ИМ в психике человека имеется концептуальная модель, которая, в свою очередь,
являет собой совокупность его индивидуальных представлений о целях и задачах деятельности, состояниях объекта воздействия и СЧМ, а также способов влияния на них.
Сейчас виртуальная реальность представляется в виде мнимого мира в графике WYSIWYG (англ. what you see is what you get - «что ты видишь, то ты получаешь»), создаваемого в воображении человека при помощи специальных программных и технических средств. Так реализуется наиболее полное его вовлечение в активную искусственную виртуальную среду, одновременно оказывающую на него сильное манипулятив-ное воздействие.
Воспринимая представляемую ему информационную модель, работник анализирует сложившуюся ситуацию, планирует управляющие воздействия и оценивает их результаты. Структура ИМ должна соответствовать алгоритму деятельности оператора, и интервала между моментом предъявления ему информации и моментом реагирования должно быть достаточно для поиска, усвоения, переработки сведений, принятия решения. Временные параметры потребления данных являются одним из важных критериев восприятия и зависят от психофизиологических характеристик и состояния человека, задействованного участка сетчатки и скорости саккадиче-ских движений глаза.
Степень виртуализации, которая становится одним из важнейших критериев, характеризующих психофизиологию восприятия данных, в современных средствах отображения информации можно довести до 100 %. Образ с их помощью считывается мгновенно и дорефлексивно, воздействуя
на уровне подсознания. Если ранее визуальные средства, такие как тексты, отдельные знаки или изображения, в основном отталкивались от репрезентации реального мира, то теперь технологии позволяют не использовать обычные символы, а сразу переходить к вновь сконструированной реальности, и визуализация происходит по законам зрелища.
Виртуальную информацию можно разделять на визуальную, акустическую и тактильную, однако в настоящее время в СЧМ второй и третий виды представлены в совсем незначительных объемах. Их доля даже меньше, чем в соотношении использования органов чувств, сложившемся в естественных условиях. В перспективе следует ожидать разгрузки зрительного анализатора за счет других.
Самые распространенные, наиболее универсальные и совершенные средства отображения виртуальной визуальной информации - дисплеи (технически они могут быть реализованы на электронно-лучевых трубках, жидкокристаллических, газоразрядных и светодиодных панелях). В то же время этот вид информации может представляться на таких материальных носителях, управляемых при помощи технических устройств, как экран, стена, стекло кабины или шлемофона, водяная взвесь, облако, часто в виде трехмерного изображения. Производится это при помощи проекторов. Голографи-ческий образ может подаваться непосредственно в глаз человека в режиме дополненной реальности. В частности, уже разработаны очки (например, Google Glass или Meta), в которых либо присутствует экран, закрепленный на оправе, либо в его качестве используется очковая линза, либо миниатюрный проектор направляет
изображение в зрачок. Это позволяет не только дополнять реальность, но и управлять объектами в интерактивном режиме. Разработана технология, дающая возможность выводить текст на контактные линзы. Создавая подобные устройства, следует учитывать природу человеческого зрения, ведь мы можем видеть четко только те объекты, которые находятся на некотором расстоянии от глаза, а здесь приходится фокусироваться на изображении, которое формируется практически на его поверхности -все ближе к передаче данных непосредственно в мозг.
Средства отображения виртуальной информации нужно конструировать, основываясь на принципах адаптивного дизайна, позволяющего подстраиваться под конкретного пользователя. Человеку надо дать возможность изменять цвета и масштаб картинки, регулировать фокусировку, подсветку, а также расстояние между зрачками в бинокулярных приборах. Также необходимо обеспечить стабильность поля зрения, исключить искажения изображения (сферические, хроматические, астигматизм и т.п.), использовать визирные сетки, цифры и знаки, создать единообразную навигацию в пределах одного информационного поля и на разных информационных полях в рамках одной задачи.
Для структурирования виртуального пространства используются элементы разных групп: указывающие на содержание выполняемых задач, относящиеся к реальному пространству или повторяющие его стиль, отвечающие за зонирование, а также фреймы, цвет (для обеспечения необходимого психологического воздействия), разные уровни освещенности, компоненты декоративного оформления, различные виды и значения контраста
частей изображения, разные способы кодирования данных.
Информационное поле принято разделять на зоны в зависимости от возможности обозревать его при помощи движений глаз и головы. При этом визуальная информация о наиболее важных параметрах, основные текущие данные, рассчитанные на первостепенную обработку или считывание, должны располагаться в зоне наилучшей видимости.
Те компоненты ИМ, которые предназначены для вспомогательной деятельности (элементы управления и операционной системы, навигации, справочные сведения, реклама и т.д.), должны быть пространственно отделены от тех, которые используют при выполнении основных функций. Установление соотношения представления данных разных видов является одним из важных эргономических требований к форматированию информационного поля и зависит как от решаемых задач, так и от технических возможностей.
Виртуальную информацию большого объема следует разбивать на блоки (страницы), связанные гиперссылками. Это позволяет последовательно их использовать при разных режимах работы, выводить справочные материалы или дополнительные логические фрагменты.
Необходимые функциональные (визуальные и звуковые) связи между операторами устанавливаются путем введения в информационное поле, например, их аватаров. Учитывая тенденцию к индивидуализации труда, таким же образом можно включить в виртуальное пространство и аватар руководителя.
Для реализации в информационной среде решений, принятых в СЧМ, используются
специальные органы управления (ОУ). Можно предположить, что в перспективе вся деятельность в системе будет проходить только в виртуальном пространстве, в том числе командование -при помощи виртуальных ОУ.
Приводные элементы ОУ могут быть такими же, как и при управлении в реальном пространстве. Это, например, кнопки и клавиши, тумблеры, штурвалы, педали, в которых исполнительная часть представляет собой электронное, гидравлическое или электромеханическое устройство. Они приводятся в действие руками, ногами, головой, пальцами, ладонями, глазами. Чаще всего в качестве виртуальных ОУ выступают клавиатура, манипуляторы мышь, трекбол, джойстик. Все большее значение приобретают сенсорные ОУ - тачпад («тач» от англ. touch - касаться, дотрагиваться), тачскрин, браслеты и перчатки, датчики движения рук и другие, - единым признаком принадлежности к которым является возможность интерактивного управления элементами информационной модели. Компании Nod Labs, Ringbow, Genius разработали ОУ в виде кольца, одеваемого на палец и оборудованного акселерометром, гироскопом, компасом, температурным сенсором. Чтобы дать команду, пользователь может пальцем указать на объект или нарисовать в воздухе определенную фигуру, например, изобразив ноту, вы запустите музыку, конверт -проверите почту. К внешним устройствам этот манипулятор подключается по Bluetooth.
Сейчас использование при непосредственной работе с объектами приборных панелей и пультов управления может быть объяснено только стремлением к сохранению привычных ассоциаций. При эргономиче-
ском обеспечении виртуальных ОУ рассматриваются:
■ соответствие характера управляющего движения функциональному состоянию системы;
■ усилия перемещения;
■ направления и плоскости их передвижения относительно плоскости симметрии тела оператора;
■ способы и динамика их фиксации;
■ способы совмещения нескольких ОУ;
■ средства защиты от случайного срабатывания;
■ обратная связь с оператором для сигнализации о приведении ОУ в действие (например, изменение положения, формы, цвета курсора или знака, внешнего вида управляемого объекта).
Выбор и применение виртуальных ОУ позволяют в большей степени подстраиваться под индивидуального пользователя. Снижение необходимых физических усилий для приведения их в действие приводит к локализации движений на уровне предплечья, кисти и пальцев. При этом целесообразно предусматривать опору для этих частей рук в зависимости от используемых органов управления: для локтя - при больших (широких) движениях кистью с предплечьем (то есть при работе с сенсорным экраном, световым пером, перчатками, браслетами); для предплечья -при использовании кисти (мышь, джойстик, клавиатура); для запястья - при движениях пальцами (клавиатура, трекбол, сенсорные панели).
До недавних пор в конструкции приводных элементов ОУ учитывалось, что наиболее активны указательный и большой пальцы, в меньшей степени - средний. Роль большого пальца чаще всего сводилась
к противопоставлению остальным. Однако в современных гаджетах типа смартфона клавиатура предназначена для набора текста именно им. Это существенное изменение естественной кинематики пальцев, данной нам за многие годы эволюции. При создании таких устройств также следует учитывать право- и леворукость пользователя. Кроме того, у человека имеет место суставной тремор, проявляющийся при управлении приподнятой рукой, что определяет точность позиционирования сенсорных ОУ.
В рационализации диалога в СЧМ будет возрастать роль речевого пользовательского интерфейса. Уже сейчас имеются примеры использования естественной речи для замены клавиатур.
Когда мы говорим или собираемся говорить, мозг посылает биосигналы голосовым связкам и языку. То же самое происходит с мимикой, мышцами, управляющими движениями глаз. Выявлено, что даже намерение совершить какое-либо телодвижение создает в головном мозге ощущение того, что оно произошло, даже если этого не случилось. Фиксируя и расшифровывая эти сигналы, можно телепатически отдавать команды ОУ. Уже имеются действующие образцы ОУ, которые подчиняются указаниям, поданным с помощью электрических импульсов в мышцах и мозге. В перспективе так же, как и в случае восприятия информации, управление может переместиться непосредственно в мозг.
Набор ОУ варьируется в зависимости от частоты их применения, важности, алгоритма деятельности оператора, а также сопряженности (они располагаются в непосредственной близости от виртуальных объектов, с которыми связаны). Пространство для размещения
ручных органов управления находится перед телом в приблизительно сферическом контуре. При определении доступности ОУ устанавливаются расстояния до них, их расположение относительно плоскости симметрии тела человека (с учетом право- и леворукости). Зоны досягаемости при применении сенсорных ОУ могут изменяться в тач-пространстве, например при помощи плавательных, сдвигающих и раздвигающих, скребковых движений.
В таких условиях производственное помещение в привычном понимании вообще может не предполагаться. Это позволяет развивать уже сформировавшуюся тенденцию к работе в неформальной обстановке. В офисе можно ставить диван, кофейный столик, шезлонг, сотрудник может выполнять задания на дому, по принципам аутсорсинга, или в библиотеке, оранжерее и т.п. При пространственной организации рабочего места могут не учитываться такие привычные для обычной эргономики понятия, как форма и размеры рабочей зоны, конструкция кресла, контакт с внешней средой, освещение, устройство мест для ведения служебных записей и другие параметры.
В заключение следует отметить, что эргономическое обеспечение информационной среды производится по традиционной схеме: задание, реализация и контроль реализации эргономических требований. И если говорить об информационной среде, требования к организации СЧМ и деятельности человека-оператора, техническим средствам деятельности оператора, формированию и поддержанию работоспособности операторов по-прежнему актуальны. В то же время перечень требований к обитаемым помещениям и факторам внешней среды, безусловно, будет сокращаться.
Подготовка специалистов в области инженерной психологии и эргономики
Резюме. Рассмотрены состояние и перспективы подготовки кадров на кафедре инженерной психологии и эргономики Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники. Представлена система обучения на первой и второй ступенях высшего образования, а также в магистратуре.
Ключевые слова: инженерная психология, эргономика, первая ступень высшего образования, вторая ступень высшего образования, магистратура.
Необходимость развития инженерной психологии и эргономики диктуется как потребностью повышать технический уровень, качество и конкурентоспособность продукции белорусских предприятий, так и быстрым прогрессом информационных технологий, появлением в республике большого числа ИТ-компаний. Эффективность использования ИТ и аппаратных средств их реализации существенно зависит от учета человеческого фактора при их проектировании и эксплуатации.
Зачастую создаваемые технологии и применяемые в них
