Психологические основы кодирования зрительной информации для человека-оператора

ПСИХОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ КОДИРОВАНИЯ ЗРИТЕЛЬНОЙ ИНФОРМАЦИИ ДЛЯ ЧЕЛОВЕКА-ОПЕРАТОРА

I. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА  ИССЛЕДОВАНИЯ

Актуальность проблемы. Автоматизация приводит к усилению опосредованности человеческой деятельности в системах управления, возникновению новых форм опосредования - современных знаковых средств отображения информации, с которыми приходится работать человеку-оператору. На эти средства отображения в большинстве случаев передается информация об управляемых объектах и их состояниях. Кодирование информации для человека-оператора имеет свою специфику, существенно отличающуюся от кодирования в технических каналах связи, и требует охвата значительного числа психологических вопросов, поскольку информация адресована человеку и должна быть рассчитана на человеческий уровень ее обработки.

Проблема кодирования  информации выросла из потребностей практики при решении вопросов согласования технических устройств и возможностей человека в системах "человек-машина". Впервые эта проблема, как психологическая, была сформулирована В.Ф. Ломовым. Б.Г. Ананьев трактовал проблему кодирования  в теоретическом плане как  психологическую семиотику, в практическом отношении - как требования к конструктированию  средств отображения информации. Особенно важным моментом, по его мнению, является рассмотрение проблемы знака  и опосредованности им психических  процессов как общетеоретической (психологической и гносеологической), четкое определение понятия знака, его психологической сущности.

Сама постановка проблемы кодирования информации сыграла  большую роль в инженерной психологии. Вопросы, намеченные в первых работах  по этой проблеме, послужили основанием для проведения разнообразных и  многочисленных исследований.

Основные направления  исследования проблемы кодирования  информации в инженерной психологии.

1.    Психологическое исследование процессов приема и переработки информации (Б.Ф. Ломов, В.П. Зинченко, С.П. Бочарова, М.В. Гамезо, В.Ф. Рубахин, Д.Н. Завалишина, М.К. Тутушкина, Т.П. Зинченко, В.Д. Шадриков, А.В. Филиппов, Ю.М. Забродин, Г.С. Никифоров).

2.    Разработка принципов оценки, выбора, построения и компоновки кодовых знаков (Р.М. Грановская, М.К. Тутушкина, И.И. Литвак, М.Д. Густяков, Г.М. Товбин, Ю.А. Симоненко, Т.П. Зинченко).

3.    Сравнительный анализ систем кодирования информации (Хитт, Слейт, К. Ньюман, Эриксен, С. Бейкер, Сандерс, М.K. Тутушкина, Н.И. Рыжкова, Р.Н. Хавская).

4.    Психологическая оценка различных способов кодирования информации на средствах отображения (В.Ф. Венда, И.И. Литвак, А.А. Степанов, М.К. Тутушкина),

Однако, вопросам теории кодирования информации до последнего времени в психологии уделялось  явно недостаточное внимание. В определенной мере это является закономерным явлением, т.к. в инженерной психологии шло  интенсивное накопление эмпирических фактов, без которых нельзя построить  обоснованную теорию. В настоящее  время назрела необходимость  в теоретической разработке психологических  основ кодирования. Поскольку кодирование информации в сущности своей связано с проектированием и оценкой знаковых систем, оно требует изучения природы знаковой информации и специфики ее переработки человеком-оператором. Отсюда вытекает необходимость подхода, к разработке психологических основ кодирования с позиций психологической теории знаков (психосемиотики) и теории познавательной деятельности человека. Этот подход позволяет сформировать в инженерной психологии новое психосемиотическое направление, в русле которого возможно обобщение и анализ накопленных эмпирических данных и развитие психологической теории кодирования информация. Актуальность выбранной проблемы связана также с решением большого количества прикладных вопросов, возникавших при проектировании новейших знаковых средств отображения информации и требующих для своего решения выработки соответствующего инструментария. Решение этих вопросов необходимо так же для повышения производительности труда операторов, что способствует увеличению экономической эффективности АСУ.

Основное исходное предположение относительно психологических  основ кодирования информации заключается  в том, что эти основы надо рассматривать  во взаимосвязи трех главных моментов: 1) психологической и технологической  сущности использования знаковой информации; 2) психологических механизмов и  закономерностей приема и переработки  знаковой информации в разных видах  знаковых ситуаций; 3) специфики функционирования знаковой информации в деятельности оператора. Это предположение основывается на понимании высшего уровня знаковости как способности человека оперировать  одними предметами как знаками других (кодировать речевые сообщения в  знаковой форме), а также на рассмотрении особенностей знаковой (символической) функции человека и проявления этой функции в деятельности оператора.

Цель исследования - разработка с позиций психосемиотического подхода психологических основ теории кодирования зрительной информации для человека-оператора.

Предмет исследования - психологический аспект проблемы кодирования в системах управления, изучение закономерностей взаимодействия системы знаковой информации (объективная система) с системой переработки знаковой информации (субъективная система).

Объект исследования - употребление в системах управления для формирования информационных моделей неязыковых знаков и знаковых систем. Изучалась деятельность операторов, использующих знаковую информацию: оператора-диспетчера телевизионного производства, оператора-диспетчера АСУ, пользователя визуальной диалоговой системы АСУ "Экономика", оператора-диспетчера УВД, оператора-картографа. Экспериментальные исследования проводились в лабораторных условиях, в условиях реальной и моделированной деятельности. Исследовано более 40 знаковых систем. 5 разработано и построено заново. Проведено 83 серии эксперимента, в которых участвовало более 800 человек испытуемых.

База исследования - лаборатория инженерной психологии ЛГУ, группа инженерной психологии ЛЭТИ, выполнено 16 х/д работ по проблеме кодирования с большой экономической эффективностью и внедрением в практику.

Методологической основой исследования явилась марксистско-ленинская теория познания, в которой проблемы материального и идеального, соотношение чувственного и логического, знакового и образного отражения мира рассматриваются на основе метода материалистической диалектики и в неразрывной связи с предметно-практической преобразовательной деятельностью человека.

Методы исследования. Для реализации задач исследования были разработаны специальные метода экспериментального исследования: оценки информативности признаков в  алфавитах знаков при решении  различных познавательных задач, сравнительного анализа систем кодирования информации, поэтапного усвоения знаковых систем и моделирования реальной деятельности операторов, использующие знаковую информацию.

Обработка экспериментальных  данных проводилась статистическими  методами - с использованием параметрических  и непараметрических критериев, а также методом дисперсионного и корреляционного анализа на ЭВМ.

В соответствии с  целью были сформулированы основные задачи теоретического и экспериментального исследования.

1.    Теоретическая разработка проблемы кодирования информации на основе психологической семиотики.

2.    Изучение особенностей и психологических механизмов переработки человеком знаковой информации при решении различных познавательных задач.

3.    Изучение и выявление специфики кодирования сообщений различной сложности.

4.    Определение психологических критериев и методов оценки знаковых систем кодирования информации.

5.    Разработка психологических принципов кодирования информации.

Решению этих задач  были посвящены наши исследования в  период с 1962 по 1980 гг. В работе развивается  новый, комплексный подход к проблеме кодирования информации с позиций  психологической семиотики. Интеграция наук, изучающих различные аспекты  сложных объектов, и комплексный  подход к решению практических задач - ярко выраженная тенденция развития современной науки (Б.Ф. Ломов).

Суть комплексного подхода к проблеме кодирования  заключается в создании концептуального  и методического аппарата на основе синтеза нескольких наук: общей теории кодирования, и общей и инженерной психологии, психолингвистики, семиотики. Этот синтез возможен благодаря выделению  общего предмета исследования, а именно знаковых систем, рассматриваемых под  углом зрения их функционирования в  деятельности человека-оператора. Для  инженерной психологии наиболее значимым является изучение возможностей рационального  использования знаковых систем для  кодирования информации. Проблема знака  становится стержневой, поэтому основой  для комплексного подхода к формированию психологической теории кодирования  является психосемиотика.

Научная новизна  работа и основные положения психологической теории кодирования, выдвигаемые на защиту. Научная новизна исследования состоит в том, что впервые проблема кодирования рассмотрена с позиций психосемиотического подхода, и разработаны психологические основы теории кодирования зрительной информации для человека-оператора, которые отражены в следующих положениях.

1.    Кодирование информации для человека-оператора рассматривается как необходимая часть общего процесса кодирования в системах управления при переходе от технического канала связи системы к человеку. Кодирование определяется нами как преобразование сообщений о реальных объектах и процессах в знаковую информацию, рассчитанную на прием и декодирование ее человеком, декодирование-трансформация образа знака в образ управляемого объекта. Основным принципом кодирования является согласование взаимодействия двух систем - объективной (система знаковой информации) и субъективной (переработка знаковой информации человеком-оператором). Кодирование связано с высоким уровнем развития знаковой функции у человека, поскольку кодовые знаки являются вторичными, производными от речевых, их гиперструктурами.

2.    В системах управления для кодирования информации чаще всего используется неязыковые знаки, полифункциональные по своему предназначению и имеющие следующие особенности: вторичность по отношению к языковым знакам; конвенциональность происхождения; возможность планомерного и сознательного обновления, подвижность и, вместе с тем, однозначность связи между знаком и предметом; компактность и лаконичность формы; интернациональный характер. В деятельности оператора эти знаки выполняют несколько основных функций: сигнальную, наглядно-образную, информирующую, интегративную, структурирующую.

3.    В случае употребления неязыковых знаков усложняется функциональная схема знаковой ситуации, в которой выделяются специфические функции проектировщика и потребителя знаков. В отличие от речевой, знаковая ситуация - прежде всего ситуация познавательная, поэтому возможны различные варианты отношений, складывающихся внутри семиотического треугольника. В деятельности оператора нами выделено четыре вида знаковых ситуаций. Знаковая ситуация является основой для формирования системы знаковой информации. Элементами этой системы являются знаки, знаковые системы и модели, ранжированные по сложности образования и описанные специфическими признаками. Главный системообразующий фактор - задача деятельности оператора и функции знаков в ней. Структура знаковой информации усложняется при переходе с парадигмального на синтагмальный уровень и может быть описана методом оценки сложности знаков, взаимодействия знаков в знаковых системах и моделях.

4.    Процесс переработки знаковой информации можно рассматривать как психосемиотическую систему, формирование которой происходит у человека в результате взаимодействия с объективной системой знаковой информации. В этом случае системообразующим фактором будет познавательная задача, определяемая видом знаковой ситуации, возникающей в деятельности человека-оператора. На этом основании выделено четыре уровня переработки знаковой информации: восприятия, идентификации, опознания и декодирования. На каждом уровне выявлены специфические закономерности переработки знаковой информации и определены системы психических функций и операций, обеспечивающих процесс переработки. Переработка знаковой информации может завершаться на каждом уровне. Однако, возможно последовательное преобразование информации от уровня к уровню, и тогда основным звеном в цепи этих преобразований является декодирование, которое выступает, с одной стороны, как основа для трансформации перцептивного образа в концептуальную модель, с другой стороны, для актуализации оперативных образов и образа управляемого объекта. В этом случае первые этапы переработки знаковой информации свертываются, и главной становится та система психических процессов, которая обеспечивает переработку информации на уровне декодирования. И чем больше сближены процессы восприятия, опознания и декодирования, тем надежнее и быстрее совершается преобразование знаковой информации.

5.    Динамика формирования и развития психосемиотической системы раскрывается в процессе обучения и приобретения индивидуального опыта. В основе формирования психосемиотической системы лежит определенная организация субъективного пространства на перцептивном и семантическом уровне. На каждом этапе переработки знаковой информации выделяются закономерности формирования обобщенного портрета и рабочего алфавита знаков. В процессе развития психосемиотической системы особо следует отметить специфику формирования и устойчивость представлений, а также продуктивную и регулирующую роль памяти. Наиболее значимым фактором в развитии психосемиотической системы является установление отношений между знаком и кодируемым объектом (формирование взаимосвязей в системе образ знака - обрез кодируемого объекта). Эти отношения оцениваются по степени сложности кодируемого сообщения, по виду наглядности знаковой системы и соотношению опознавательных признаков знака и кодируемого объекта.

6.    Настройка и функционирование психосемиотической системы зависит от соотношения между объективной сложностью знаковой информации и субъективной сложностью ее переработки. Объективная сложность может быть оценена через сложность структуры знака, разнообразие признаков, структурную близость и заполненность пространства признаков в знаковой системе, а также через сложность кодируемого сообщения (количество и соотношение признаков в знаковых моделях). Субъективная сложность определяется скоростью и точностью переработки знаковой информации. Субъективная сложность переработки знаковой информации неодинаково коррелирует с объективной на разных уровнях переработки:

-      восприятие и опознание отрицательно коррелируют со сложностью знака, и разнообразием признаков в ЗС;

-      идентификация - положительно со сложностью знака и разнообразием признаков;

-      в системе декодирования не устанавливаются значимые связи со сложностью, вместе с тем имеется положительная корреляция с разнообразием признаков.

Субъективная сложность  находит отражение в смене  информативности признаков при  решении разных познавательных задач: различительных, опознавательных и  семантических.

Кодирование сложных  сообщений имеет свои закономерности. Структура знаковых моделей определяется степенью объективной сложности  кодируемых сообщений. Для уменьшения субъективной сложности переработки  знаковой информации необходимо выделение  семантических групп и комплексов для кодирования информации об управляемом  объекте, что способствует переходу от последовательного декодирования  информации к блочному и соответственно повышает успешность ее переработки.