CC BY
46
Статья
Раздел III
РАЗРАБОТКА ЛЕЧЕБНО-ДИАГНОСТИЧЕСКОЙ АППАРАТУРЫ И ИНСТРУМЕНТАРИЯ. ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ НОВЫХ МЕДИЦИНСКИХ ТЕХНОЛОГИЙ
УДК 331.101.1; 007.5
МЕТОДИКА СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА ПРОЯВЛЕНИЯ СВОЙСТВ ЧЕЛОВЕКА-ОПЕРАТОРА В ОБУЧАЮЩЕЙ ЭРГАТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ
С. С. ЛОГВИНОВ*
Введение. Развитие современных эргатических систем, их усложнение выдвигает повышенные требования к навыкам, умениям, знаниям эксплуатирующего их человека. Одним из обязательных условий эффективной эксплуатации человеко-машинных систем является высокий уровень подготовки человека, участвующего в работе системы. Скорость освоения человеком технической системы зависит от эргономичности технической части системы и от человека. Как показывает практика, существенное влияние на освояемость технических систем оказывают психофизиологические особенности человека-оператора.
На процесс освоения влияет большое число факторов, связанных с индивидуальными особенностями обучаемого. Индивидуальные различия операторов определяются состоянием сердечно-сосудистой системы, внутренних органов, зрения и др., которые выявляются при проведении медицинского обследования и являются постоянными параметрами надежности оператора; характеристиками свойств нервной системы, динамики возбуждения и торможения, уравновешенности их, подвижности нервных процессов, как временной характеристики, которые являются неизменными и могут быть «сдвинуты» лишь временно за счет внешних воздействий, психологическими факторами и характерологическими особенностями (вместе с волевыми), точный учет которых затруднителен, но они поддаются «воспитанию».
Результаты. В ходе теоретико-экспериментальных исследований по оценке влияния психофизиологических особенностей человека на формирование сенсомоторных навыков управления технической системой была разработана методика оценки ее ос-вояемости по математическим моделям системы «человек - техническая система». Разработанная методика позволяет проводить прогнозную оценку успешности освоения человеком технических систем с учетом его индивидуальных психофизиологических особенностей по малым экспериментальным выборкам.
Проведенный анализ профессиограммы и психограммы деятельности человека при управлении технической системой позволил определить общий перечень профессионально важных качеств, характеризующих психофизиологические особенности человека при взаимодействии с технической системой. Однако проявление влияния особенностей человека при решении всей номенклатуры задач управления техническими системами может быть различным. Для оценки величины этого влияния применительно к исследуемой в ходе эксперимента системе, в которой человек выполнял контрольно-регулирующие функции, были получены соответствующие математические модели. В ходе эксперимента варьировались виды органов управления системой, алгоритм управления ею, учитывалось поэтапное освоение системы путем решения последовательности задач обучения.
Для получения математических моделей применены многорядные алгоритмы метода группового учета аргументов (МГУА), в основу которого положен принцип биологической селекции. Преимущество метода вызвано возможностью учета большого числа входных факторов (в несколько раз превышающих число экспериментальных точек) и высокой прогностичностью метода.
Метод группового учёта аргументов по данным наблюдений основан на поиске модели оптимальной сложности при помощи перебора множества моделей-претендентов по внешним критериям. Принцип самоорганизации утверждает, что внешний критерий при постепенном увеличении сложности модели снача-
* 300026, ул. Болдина, 96, ТулГУ
ла уменьшается, затем проходит через минимум и начинает возрастать в области переусложнённых моделей. Минимум критерия определяет единственную модель оптимальной сложности. Перебор множества моделей-претендентов при самоорганизации модели осуществляется по заранее заданному ансамблю внешних критериев селекции: минимума смещения, регулярности и точности прогноза (К2еш, Д2(В), Д2(С), соответственно). Для определения коэффициентов полинома в многорядных алгоритмах МГУА применяется многорядная попарная селекция. Выходные переменные описываются алгебраической функцией, которая в общем виде представляется полиномом Колмогорова - Габора: к к к к к к У = а0 +2 аіХі +2^а;іхіх^ +£££ащХ^Х1 + ... і=1 і=1 j=1 і=1 j=1 1=1 где Хі — входные переменные, определяющие особенности конструкции технической системы, индивидуальные особенности оператора, рабочую среду, сложность выполнения задачи; а - весовые коэффициенты, к - количество учитываемых факторов.
1
0,8 0,6 0,4 0,2
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
№кс
п
♦ эксперимент И модель
Рис 1. Сходимость результатов моделирования и экспериментальных данных
Для проверки методики системного анализа эргатических систем проведены теоретико-экспериментальные исследования эффективности освоения сложной технической системы. В качестве выходной перемененной оценивалась успешность освоения данной системы. В качестве входных факторов разрабатываемых математических моделей, определяющих эффективность освоения технических систем человеком, вошли следующие факторы: типологические свойства (сила нервной системы со стороны возбуждения, балл - х1; уравновешенность нервных процессов, балл - х3; нервозность, балл - х5), треморометрия (время прохождения лабиринта с «наказанием» током при касании, с - х^; число касаний с «наказанием» током при касании - х^), устойчивость, переключаемость внимания, помехоустойчивость (по чёрнокрасной таблице Шульте - Платонова - х^; точность по корректурной пробе с шумовым воздействием - х22; производительность по корректурной пробе с шумовым воздействием, у.е. -х23), антропометрические показатели (длина предплечья, мм -х31; длина кисти, мм - х32; длина указательного пальца, мм - х33). Получены 14 математических моделей, характеризующих эффективность обучения оператора по каждой учебной задаче в зависимости от его индивидуальных психофизиологических особенностей. Вид получаемой матмодели (в свернутом виде) для одной из задач представлен ниже. Сходимость модели и экспериментальных данных представлены на рис. 1.
Ш=(-0,70432 +0,92143241 +1,64023246 -0,85324^6)2 746 =-2,39126 +0,0483у26 +3,61у36 -0,051883у26У36
241=У41
У26=Х26
У36 =0,5986 +0,04436x3 +0,31р6 -0,066х3р6 У41 =-28,853+0,051x30 +0,1735564x32 -0,0003x30x32 В общем виде W=f(x26,Xз,р6,Хзo,Хз2). Значения внешних критериев: N^=0,001867; Д2(В )=0,00264; Д2(С)=0,089 - показывают успешность моделирования системы. Исходя из анализа полученных матмоделей, определен необходимый и достаточный минимум профессионально важных качеств (ПВК) человека для
Статья
прогнозирования эффективности освоения им технических систем. На рис. 2-3 представлено максимальное единичное влияние факторов, характеризующих психофизиологические особенности человека, на освояемость технических систем.
% 60 50 40 30 20 10
0........................................
Х1 Х3 Х5 Х15 Х22 Х23 Х31 Р3 Р6 Р20
Рис 2. Величина влияния факторов
Анализ рис. 2-3 позволяет выделить группу психофизиологических факторов, в максимальной степени влияющих на эффективность освоения человеком технической системы. К таким факторам (единичное влияние >5%) можно отнести: уравновешенность нервных процессов; нервозность; время прохождения лабиринта с «наказанием» током при касании; число правильно считанных символов по чёрно-красной таблице Шульте - Платонова; точность и производительность по корректурной пробе с шумовым воздействием; длина предплечья; длина указательного пальца. К факторам, единичное влияние которых <5%, определяющим величину комплексного воздействия факторов, можно отнести силу возбуждения нервной системы, число касаний с «наказанием» током при касании; длину кисти. При данной программе обучения существенными являются результаты поэтапного освоения задач управления объектом (Р3, Рб, Р20,Рю). Полученные ПВК оператора определяют успешность освоения человеком технической системы в целом при заданной программе обучения, определенной условиями проведения эксперимента.
% 5 30 25 20 15 10 5 0
Рис 3. Величина влияния факторов (продолжение рис. 2)
Исследование полученных матмоделей позволяет определить оптимальные интервалы ПВК и выработать требования по профессиональному отбору. Решается задача прогнозирования сроков освоения технической системы человеком в зависимости от его психофизиологических особенностей. Для исследуемых случаев оптимальные интервалы ПВК представлены в табл.
Таблица
Оптимальные интервалы ПВК для различных органов управления системой
Фактор Вариант А Вариант Б
Хьбалл 8-9
Х3,балл (-3)-(-2), 2-4
Х5,балл 3-10 7-10
Х13, с 5,1-9,3; 17,6-23,8
Х15 20-29
Х16/2 4-14
Х22 0,697-0,76; 0,888-0,984
Х23 443-669
Х31, мм 437-500
Х32, мм 166-171
Х33, мм 91-98
Р3 0,8-1
Р6 0,77-1
Р10 0,6-0,69; 0,86-1
Р20 0,8-0,84
Важным является взаимное влияние факторов при комплексном их воздействии. Необходимость исследования ряда психофизиологических факторов определена тем, что при этом могут возникать синергизм (или суммирование воздействия ряда факторов) и реципрокность (когда добавочный фактор не усугубляет воздействие предшествующих, а как бы его нивелирует).
Выводы. Проведенные теоретико-экспериментальные исследования, показывают, что значимость одного и того же фактора, характеризующего психофизиологические особенности чело-века-оператора, различна и зависит от специфики эксплуатируемой технической системы. Кроме того, оптимальные интервалы для различных технических систем в ряде случаев не совпадают или пересекаются. Учет психофизиологических особенностей человека при проектировании эргатических систем и при их освоении позволяет повысить эффективность их эксплуатации путем поведения мероприятий по профессиональному отбору претендентов, прогнозировать изменение ее эффективности в зависимости от индивидуальных особенностей человека.
УДК340.115.5; 616.89
ПСИХОИММУНОЛОГИЧЕСКИЕ ПАРАЛЛЕЛИ В СОСТАВЛЕНИИ ОЗДОРОВИТЕЛЬНЫХ ИММУНОКОРРИГИРУЮЩИХ ПРОГРАММ
С.В. ЖУКОВ, Е. Г. КОРОЛЮК, С.Ф. СЕРГЕЕВА, Т.А. ФЕДОТОВА,
Л.П. ШАЙКОВСКАЯ*
Мероприятия по профилактике заболеваний у детей и подростков могут привести к ощутимым результатам лишь в том случае, если они будут проводиться комплексно в государственном масштабе [1-3]. Системы адаптации (нервная, эндокринная и иммунная) выполняют свои специфические функции, однако это выполнение осуществляется с помощью идентичных механизмов (общие рецепторы, общие медиаторы, общие регуляторные пептиды). Определенный ИЬЛ-фенотип характеризует тип функционирования и нервной, и эндокринной, и иммунной систем, включая и тип высшей нервной деятельности, и параметры памяти, и мышления, и вегетативный статус, и показатели работы иммунной и эндокринной систем [4]. Если же между параметрами психоэмоционального и иммунного статусов существуют взаимосвязи, то их выявление может помочь и в плане выработки скрининговых алгоритмов определения уровня здоровья, и в плане составления индивидуальных оздоровительных программ.
Материалы и методы. Нами обследовано 182 подростка от 13 до 18 лет. Проводили анализ клинико-анамнестических данных, исследовали риск дизадаптации по Гольдбергу, определяли тип родительского отношения в семьях подростков, степень пси-хо-эмоционального выгорания у преподавателей и другие тесты. Из лабораторных методов использовали анализ лейкоцитарной формулы крови, определение фагоцитарной активности нейтро-филов, НСТ-тест спонтанный и стимулированный, количественное определение по Манчини 1§Л, 1§0, 1§М.
Результаты исследования заносились в специально разработанные формализованные карты-анкеты. В картах-анкетах содержались также вопросы об уровне дохода семей, характере питания подростка, условиях проживания семей. Статистическую обработку и математический анализ проводили параметрическими и непараметрическими методами (критерии Хи-квадрат, Стьюдента, корреляционный анализ). При анализе результатов исследования было выявлено, что более трети семей имеют уровень доходов ниже 2000 рублей на человека в месяц. 93% семей проживают в отдельных квартирах, более 34% детей имеют собственную комнату, 40% проживают вместе с братьями или сестрами, 20% имеют индивидуальный уголок в общей комнате (стол, кровать). 80% семей проживают совместно со своими престарелыми родственниками. Малоподвижный образ жизни характерен для 38,6% детей: освобождение от физической культуры, избыточная увлеченность компьютерными играми.
Спортивные секции посещают лишь 30% детей. Число членов семей в более половины случаев в 3-4 раза превосходит число комнат, то есть налицо перенаселенность квартир. 43% подро-
ґп
ш
I? г^-71
пі —Г
Х5 Х13 Х16/2 Х32 Х33 Р10
* Тверская государственная медицинская академия
