Психологические основы кодирования зрительной информации для человека-оператора

На этапе опознания  выделяются два взаимосвязанных  механизма: усвоение образов-эталонов и сопоставление их с предъявленными знаками. Формирование рабочего алфавита происходит на основе выделения опознавательных  признаков формы (ОПФ) знака, классификации  этих признаков и образования  поля свободных ассоциат вокруг рабочего алфавита, которое связано с апперцепцией. Процесс опознания заключается  в сличении ОПФ с эталонами  рабочего алфавита знаков, в результате которого имеет место либо отождествление, либо отвергание из-за несовпадения ОПФ. Операция декодирования также складывается из двух частей: усвоения алфавита знаков и расшифровки их значения. Декодирование  более сложный процесс, чем опознание, особенно в части переработки  смысловой информации. Усвоение знаковой системы идет в двух направлениях - запоминание формы знака и  усвоение правил перехода от знака  к обозначенному предмету. Затем  идет формирование рабочего алфавита (семантического поля), где каждый знак имеет свое семантическое место. Вокруг семантического поля может образовываться поле свободных ассоциат. Успешность решения задачи декодирования во многом определяется четкостью семантического поля и возможностями его отстройки  от поля свободных ассоциат. Собственно декодирование основывается на выделении  семантических признаков знака  и сличений их с рабочим алфавитом, где отождествляется форма знака  и актуализируется его значение, выраженное в словесной форме. Операция декодирования отличается от процесса опознания по своей психологической  структуре, по способу формирования представлений и рабочих алфавитов, однако при всем их различии декодирование  связано с процессом опознания, и чем больше сближены эти процессы, тем аффективнее решается задача декодирования.

Особо следует выделить регулирующую и продуктивную роль памяти на всех этапах преобразования знаковой информации. Взаимодействие зрительной кратковременное, оперативной и  долговременной памяти обеспечивает возможность  решения различных познавательных задач. При этом долговременная память выступает ведущей при опознании  и декодировании, поскольку она  осуществляет формирование и хранение рабочих алфавитов, а также регулирует отбор релевантной информации на сенсорном входе через структуру  зрительной памяти. Оперативная кратковременная  память выступает как центральный  коммутирующий процесс, осуществляющий извлечение из долговременной памяти рабочих эталонов знаков и их семантики, регулирующий переработку вновь  поступающей знаковой информации, а  также осуществлявший ввод в долговременную память данных о промежуточных и  конечных результатах декодирования. Взаимодействие долговременной и кратковременной  памяти является основой самоконтроля оператора.

До эксперимента нами были введены коэффициенты, по которым оценивались алфавиты знаков. Эти коэффициенты оказались достаточно значимыми для характеристики алфавитов. Заполненность пространства признаков (К_зап.) оказывает значительное влияние на точность восстановления знаков. Чем больше величина К_зап, тем хуже восстанавливаются знаки. Успешность опознания и идентификации имеет примерно одинаковую зависимость от К_зап, а точность процесса декодирования имеет тенденцию, обратную процессу восстановления, т.е. чем больше К_зап., тем лучше декодируется знак. Разнообразие геометрических признаков явилось очень хорошим показателем для сравнительной характеристики процессов и алфавитов знаков. Это совпадает с данными, полученными В.П. Исаевым и Р.А. Поповым по коэффициенту взаимной различимости К_р, который определяет геометрическую схожесть (различие) знаков между собой с учетом информативности признаков и структурной сложности знаков. Введенный нами показатель определяет разнообразие и повторение признаков в алфавите знаков. Экспериментальные данные свидетельствуют о том, что на снижение точности восприятия оказывает влияние очень малое и большое разнообразие признаков (абстрактные к наглядные ЗС), схематические алфавиты с небольшим набором признаков восстанавливались хорошо.

При идентификации  и опознании наблюдается прямая зависимость от К_разн. В процессе декодирования алфавиты с малым и большим разнообразием признаков декодируются лучше, чем имеющие средние значения (схематические).

При сравнении алфавитов  по коэффициенту структурной близости оказывается, что в процессе восстановления уровень точности имеет прямую зависимость  от величины К_{струк.бл.}, чем меньше К_{струк.бл.}, тем ниже точность восстановления разрушенных знаков. При малом К_{струк.бл}. уровень точности декодирования наибольший. Высокий К_{струк.бл} обеспечивает большую точность опознания. Это, вероятно, можно объяснить механизмами формирования эталонов на каждом уровне.

Можно предположить, что в процессах идентификации, опознания и декодирования человек  скорее всего опирается на обобщенный портрет алфавита знаков, который  у него формируется на уровне кратковременной  и долговременней памяти, при этом степень обобщенности и детализации  может быть разной в зависимости  от информативности признаков. На уровне же восприятия вместе с формированием  образа каждого знака постепенно формируется обобщенный портрет  предъявляемого алфавита на основе первичной  классификации признаков.

Влияние индивидуальных особенностей и психических состояний человека на устойчивость психосемиотической системы. Уровень сформированности психосемиотической системы определяется индивидуальными особенностями человека. Наиболее значимыми факторами, которые выявились в нашем исследовании, оказались: степень развития знаковой функции (уровень развития интеллекта по Векслеру), скорость протекания умственных процессов и мотивация в деятельности. Значимые корреляции получены между частотой выбора системы кодирования и уровнем интеллекта. Чем выше показатель интеллекта, тем больше предпочитаются абстрактные и схематические знаковые системы. Высокая скорость протекания умственных процессов коррелирует со скоростью и точностью декодирования, а также успешностью выполнения задач редактирования и селекции информации на экране дисплея. Высокий уровень сформированности психосемиотической системы непосредственно связан с развитием знаковой функции человека, т.е. умением работать с абстрактными системами знаков и смысловой информацией.

Надежность и  устойчивость психосемиотической системы  проверялась нами при воздействии  различных внешних и внутренних факторов. Внешними факторами выступали  условия предъявления знаковой информации (угловые размеры знаков, дистанция  наблюдения, контраст, фрагментация знаков, дефицит времени). Выделены оптимальные  зоны, при которых психосемиотическая система функционирует устойчиво  и надежно. Вместе с тем определены ограничения, которые должны накладываться  на процесс кодирования информации. Психофизиологические состояния человека при работе со знаковой информацией изучались в следующих аспектах: динамика изменения функционального состояния зрительного анализатора при длительной работе со знаковой информацией; изменение функции внимания; изменение психофизиологических показателей (КГР, ЭКГ) при работе со знаковой информацией по выделению критических ситуаций. Полученные данные по закономерностям формирования и функционирования психосемиотической системы были положены в основу разработки психологических критериев и требований к кодированию информация.

Психологические критерии оценки знаков и знаковых систем. Опираясь на проведенное исследование особенностей переработки знаковой информации, мы разработали общие психологические критерии оценки знаковых систем. Психологический критерий по нашему мнению, отражает степень включения и выраженности психических функций в той или иной деятельности. Познавательная деятельность человека в знаковых ситуациях имеет свои особенности, на основе которых можно определить степень включения и выраженности психических функций для каждого вида знаковой ситуации и соответственно на определенном семиотическом уровне. Для прагматического уровня наибольшее значение имеют процессы различения, опознания и декодирования знаковых систем (ЗС), для семантического уровня - установление связи ходового знака с кодируемым объектом (ассоциативность), усвоение ЗС; для синтактического уровня - избирательность восприятия и декодирования одних ЗС на фоне других. Для каждого уровня нами определены психологические критерии, параметры и показателя для оценки эффективности применения той или иной ЗС. Психологические критерии предполагают некоторый диапазон значений от минимального до максимального, через оптимальный уровень. Е.П. Ильин выделил критерии оптимальности для характеристики рабочего состояния человека. Применяя эти положения к психологической теории кодирования, можно определить некоторые признаки оптимальности ЗС:

1.    Различимость знаков с наибольшей точностью, легкость их опознания и декодирования.

2.    Увеличение скорости работы с ЗС в пределах, обеспечивающих положительную корреляцию с точностью.

3.    Длительность безотказной работы с ЗС даже в условиях стресса.

4.    Адекватность выбранной ЗС решению задач, наиболее точное и полное отражение в ней реальной ситуации.

5.    Помехоустойчивость ЗС.

6.    Быстрое запоминание и длительное сохранение ЗС в оперативной и долговременной памяти.

Эти признаки оптимальности  имеют значение для общей оценки ЗС и находят свое выражение в  психологических критериях, разработанных  нами для каждого семиотического уровня.

Следует разделять  процессы оценки уже имеющихся знаковых систем и вновь создаваемых, проектируемых  ЗС. На прагматическом уровне оцениваются  уже имеющиеся ЗС, без экспериментальной  проверки их можно оценить по различимости и декодируемости, пользуясь следующими показателями: сложность знака, угловой  размер знака и дистанция наблюдения, К разнообразия признаков в ЗС, К заполненности пространства признаков, К структурной близости, К семантической близости. Эффективность опознания и декодирования проверяется также экспериментальным путем и высчитывается К эффективности, К надежности и К оперативности. На семантической уровне имеющиеся ЗС мокко оценить по мере сходства с кодируемым объектом, по К устойчивости запоминания, а на синтактическом уровне системы проверяются на их положительное или отрицательное взаимодействие друг с другом. Вновь создаваемые системы сначала подбираются на семантическом уровне и оцениваются по психологическому критерию ассоциативной значимости кодов. Затем оценка производится на прагматическом уровне по различаемости и декодируемости без эксперимента, при этом знаки внутри одной ЗС ранжируются по сложности, по количественному и качественному соотношению семантических признаков знака и характеристик кодируемого объекта, по разнообразию признаков во всем алфавите знаков. Эффективность опознания и декодирования определяется на семантическом уровне в процессе усвоения ЗС и формирования рабочего алфавита. Затем система оценивается на синтактическом уровне. При необходимости выбора оптимальной ЗС среди нескольких ЗС последние сравниваются по основным показателям, описывающим ЗС в целом. Только система психологических критериев может дать ответ, какая из ЗС будет лучше для применения в данной деятельности и по какому пути должно идти его усовершенствование.

Кодирование сложного сообщения. В зависимости от уровня управления меняется и степень сложности кодируемых сообщений. Нами разработаны методы и правила копирования простого и сложного сообщения. Сообщение усложняется с увеличением и усложнением связей между кодируемыми объектами, а также их значимости для решения оперативных задач, специфических для той или иной деятельности. Эти связи по-разному могут быть объединены в логическо-смысловые структуры и по-разному закодированы. В этом случае должен рассматриваться вопрос об оптимальном кодировании сложных сообщений. Обобщая литературные и экспериментальные данные, можно выделить по нарастанию уровня сложности три вида кодирования сложного сообщения: 1) набор сведений об одном объекте системы управления; 2) кодирование связей между двумя объектами; 3) кодирование связей между всеми объектами, находящимися в информационном поле.

Наглядность при  кодировании сложного сообщения  может рассматриваться не как  сходство с внешним видом управляемого объекта, а как отвлечение и выделение  из объекта наиболее существенных сторон и отношений, необходимое для  успешного решения задачи в представления  их в знаке таким образом, чтобы  они давали возможность сразу  воспроизводить полезную информацию, как бы "видеть" решение задачи. Для кодирования сложных взаимосвязей между несколькими объектами, по нашему мнению, большое значение приобретает  сочетание двух видов наглядности: внешней и внутренней. Внешняя  наглядность - реальное представление  связей на ООИ. Вместе с тем, большую  роль играет опора на внутреннюю наглядность, которая формируется у оператора  в процессе усвоения правил, необходимых  в деятельности, и соответствующей  тренировки. Внутренняя наглядность  тесно связана с формированием  оперативного образа и образно-понятийной модели деятельности.

При кодировании  связей между двумя взаимосвязанными объектами налицо должны быть связи  по соподчиненным признакам. По этому  виду кодирования сложного сообщения  оператор устанавливает взаимоотношения  объектов и выделяет критические  ситуации. Экспериментально было получено, что для повышения надежности работы человека по выделению критических ситуаций по нескольким факторам лучше всего объединить все опознавательные признаки в один семантический комплекс.

Изучение специфики  переработки знаковой информации позволило  сформулировать правила кодирования  сложного сообщения:

-      прежде всего должны быть выявлены актуализированы связи между управляемыми объектами, соподчинены по значимости и по очереди для обслуживания;

-      затем выбирается способ кодирования в целом и его основные элементы - знаковые системы;

-      на следующем этапе информация должна быть структурирована в соответствии с видом кодируемого сообщения. Существенным моментом при этом является выделение семантических групп и семантических комплексов для передачи информации об одном управляемом объекте или о взаимосвязи нескольких: объектов;

-      для успешного решения оперативных задач необходимо кодировать связи между несколькими объектами, основываясь на принципе наглядности и специфичности представления информации, характерных для кодирования сложного сообщения;

-      необходимо сочетание знаковых и наглядных структур, повышение роли наглядных структур с увеличением сложности задачи. Используя психолингвистический подход, мы построили структурную модель кодирования сообщений различной сложности.