книги из ГПНТБ / Митькин А.А. Электроокулография в инженерно-психологических исследованиях

деления глазных скачков по углам наклона к горизонту. Рассмотрим эту специфику по каждой форме панели.

Для квадратной формы характерно явно выраженное преобладание горизонтальных скачков, приходящихся на

пятиградусиые интервалы первой и третьей зоны прихо­ дится наибольшее количество скачков. Количество скач­ ков, приходящихся на такие же интервалы второй зоны, значительно меньше. Количество скачков в интервале от

скачков по их наклону говорит, что:

— скачки в горизонтальном и вертикальном направ­ лениях преобладают над скачками в «диагональных» на­ правлениях;

— горизонтальные скачки преобладают над верти­ кальными.

Тот факт, что в горизонтальной зоне наиболее «на­ сыщенным» оказался интервал от 0 до 5 °, а в вертикаль­ ной зоне — интервал от 80 до 85 ° (вместо интервалов 85—90°), свидетельствует, по всей вероятности, о боль­ шей точности горизонтальных движений глаз по сравне­ нию с вертикальными.

Треугольная форма панели обусловливает иное рас­ пределение скачков по углу наклона. Большое количество скачков в интервале 0—5° говорит о явно выраженной привязке поисковых движений к горизонтальной стороне (основанию треугольника). Повышение в интервале 10— 20° также может быть отнесено к зоне горизонтальных скачков. Повышение в интервале 35—40° вызвано, повидимому, тем, что в циклах поисковых движений, начи­ нающихся с центра фигуры, часто имели место движения от центра к левому и правому углам треугольника. По­ вышение в интервале 5—60° говорит о наличии некоторой привязки направлений скачков к боковым сторонам тре­ угольника, одиако эта привязка выражена значительно слабее, чем привязка к основанию.

При анализе этого участка гистограмм следует учесть также специфику обработки данных: наклон скачков опре­

101

делялся нами в пределах от 0 до 90° (а не от 0 до 180°, что дало бы возможность дифференцировать острые п тупые углы); при такой обработке отсутствовала дифференцировка скачков вдоль левой и правой боковых сторон, и как те, так н другие подводились под рубрику «60°». Понятно поэтому, что в случае равного статистического распреде­ ления направлений скачков вдоль сторон треугольника на участок гистограммы, относящийся к 60°, пришлось бы вдвое больше скачков, чем на участок, относящийся к 0°.

Повышение количества скачков в интервале 75—85° со­ пряжено, вероятно, с некоторой привязкой направлений скачков к вертикальной оси (высоте) треугольника, что в свою очередь обусловлено большой «активностью» верши­ ны треугольника (см. выше). Несовпадение этого повыше­ ния с интервалом 85—90° вызвано, по-видпмому, «левым уклоном» значительного числа маршрутов, о чем свидетель­ ствует соответствующий «уклон» зоны с наибольшей плот­ ностью точек фиксации (см. рпс. 19). Можно предполо­ жить, что между двумя наиболее «активными» участками

рода «трасса» (пли, выражаясь термином гештальт-психо­ логии, «силовая линия»), проходящая через клетку а2, за­ тем по вертикальному ряду «б» и заканчивающаяся в клет­ ке а8 (см. рис. 19).

Тот факт, что на правую половину гистограмм (45—90°) приходится несколько большее количество скачков, чем на левую (542:458), вызван, вероятно, большей «проторенностью» вышеуказанной вертикальной «трассы» по сравне­ нию с горизонтальной «трассой», соединяющей левый и правый углы треугольника.

Круглая панель дает паиболее «амфориую» картину распределения скачков по углам наклона (см. рис. 21). Это вполне естественно, так как именно круглая форма панели в наименьшей мере детерминирует пространственную на­ правленность маршрутов обзора. Можно предположить, что повышение плотности скачков в интервале 15—20° говорит о некоторой привязке маршрутов к горизонтальной оси (хотя остается непонятной причина значительного откло­ нения этого «пика» от нуля), а повышение в интервале 75—85° — о привязке к вертикальной оси. Требует допол­ нительных объяснений тот факт, что общее количество вер­ тикальных скачков (приходящихся на правую половину

102

гистограммы) преобладает над количеством горизонталь­ ных скачков.

Таким образом, проведенный по трем формам панели анализ распределения скачков по углу наклона к горизонту показал, что а) преобладание тон или иной пространствен­ ной направленности скачков детерминируется двумя фак­ торами: характером контура панели и биомеханическими возможностями глаз; б) в тех случаях, когда оба эти фак­ тора действуют в одном направлении, происходит их вза­ имное усиление, приводящее к четко выраженному преоб­ ладанию определенных направлений (как это имеет место при квадратной форме панели, когда горизонтальные и вертикальные линии контура совпадают с оптимальными в биохимическом отношении направлениями движений глаз); в) в тех случаях, когда оба эти фактора действуют в разных направлениях, происходит их взаимная нивелиров­ ка (как это имеет место при треугольной форме панели, когда привязка скачков к боковым сторонам выражается сравнительно слабо в силу биомеханического неудобства движений глаз по наклонной) или наблюдается превалиру­ ющее влияние одного из факторов (как это проявилось в «аморфном» распределении направлении скачков при круг­ лой форме панели).

Амплитуда скачков. Амплитуда скачков была определе­ на нами только по одной форме панели — прямоугольной — в результате замера 1000 скачков (200 скачков по каждому из пяти испытуемых). Среднее значение амплитуды скач­ ков составило 11,9°. Кроме того, были определены отдель­ но амплитуды горизонтальных и вертикальных скачков. Средние значения (по результатам замеров 50 скачков в каждом случае) составили: для горизонтальных — 13,8° и для вертикальных — 9,8°. Таким образом, большим горизон­ тальным размерам панели соответствует большая ампли­ туда скачков. На этом основании можно предположить, что для панелей с большими линейными размерами (например, треугольной) характерны большие амплитуды скачков, чем для панелей с меньшими линейными размерами (круглой).

Вернемся к рассмотрению основных результатов данной серии опытов — распределение зон различной плотности то­ чек фиксаций по панелям разной формы. Сам факт варьиро­ вания плотности и наличия определенных закономернос­ тей в этом варьировании (отражающих структурные осо­ бенности каждой формы панели) связан, по всей вероят-

103

ностн, с величиной оперативного поля зрения для данных условий зрительного поиска (см. введение). Можно пред­ положить, что зоны повышенной плотности совпадают с центром оперативных полей зрения. Таким образом, для каждой формы панели складывается своя специфическая совокупность оперативных полей зрения, охватывающая всю поверхность панели. Специфика структуры такой сово­ купности полой определяется (как уже говорилось выше) геометрическими особенностями формы панели и во всех случаях отражает основную стратегию поиска — стремле­ ние минимальным количеством поисковых движений про­ контролировать всю поверхность.

Поскольку основные результаты данной эксперимен­ тальной серии свидетельствуют о наличии устойчивых стру­ ктур в распределении точек фиксации, можно говорить об «оптимальных» (по степени обозреваемостп) и «песспмальиых» зонах для каждой формы папелн. Следовательно, в практическом плане возникает вопрос о возможности ис­ пользования этой закономерности при размещении наиболее важных сигналов п сообщений на панели информации. Что­ бы убедиться в правомерности такого рода рекомендаций, был проведен проверочный эксперимент иа панели квадрат­ ной формы. Сигнал (тот же, что н в основной серип) появ­ лялся в случайном порядке в разных местах паиелп (в отли­ чие от основной серип сигнал появлялся при каждом тахпстоскоппческом предъявлении панели). Время экспозиции тест-объекта составляло 2,5 сек. При такой экспозиции сигнал в одних случаях обнаруживался испытуемым, в дру­ гих— нет. В опытах участвовало пять человек. Основной целью опыта было сопоставление количества сигналов (в процентном выражении), обнаруженных в «оптимальных» зонах, с количеством сигналов, обнаруженных в «пессимальиых» зонах. Сравнивались две группы зон (см. рпс. 19): первая группа: центр (клетки г4, г5, д4, д5) н зоны в углах квадрата (al, а2, 61, 62; а7,а8, 67, 68; ж1, ж2, з'1, з2;

ж7, ж8, з7, з8); вторая группа: зоны, прилегающие к сторо­ нам квадрата (а4, а5, 64, 65; г7, г8, д7, д8; ж4, ж5, з4, з5; г1, г2, д1, д2).

Анализ результатов показал, что 1) наибольшее количество обнаруженных сигналов

приходится на центральную зону; 2) в угловых зонах обнаружено большее количество

сигналов, чем в боковых.

104

Таким образом, результаты проверочного опыта показа­ ли, что окулографический анализ процесса зрительного по­ иска может служить достаточным основанием для выявле­ ния функциональной структуры панели информации и оп­ ределения оптимальных зон для размещения наиболее важ­ ных сообщений.

Что касается первого вывода (относительно централь­ ной зоны), то он еще раз подтверждает хорошо известный в инженерной пспхологпп факт наиболее быстрого обнару­ жения сигналов в центре панели.

Большее 'значение имеет второй вывод. В инженерной психологии имеются два основных принципа зонирования панелей информации: а) деление на центр и периферию и б) деление на квадранты.

Полученные нами результаты показали, что, во-первых* периферия панели далеко ие однородна, а имеет определен­ ную структуру распределения «оптимальных» н «пессимальиых» зон (причем это распределение обусловлено не только расстоянием от центра, но и формой панели); вовторых, деление на квадранты является формальным и не отражает подлинной функциональной структуры панели; внутри каждого квадранта имеется определенная структу­ ра распределения зон.

Результаты проведенных экспериментов позволяют сде­ лать следующие выводы, касающиеся конкретных объектов (простых плоскостных геометрических форм) н задач, по­ ставленных перед наблюдателем.

1. В условиях зрительного поиска сигнала на плоских ограниченных поверхностях, имеющих форму простых гео­ метрических фигур, каждая фигура имеет свое специфиче­

ское распределение точек фиксации, т. е. наличие более п менее обозреваемых зон, образующих определенную функ­ циональную структуру.

2. Для каждой формы поверхности (формы панели) ха­ рактерно специфическое преобладание направлений пер­ вых поисковых движений глаз, что обусловлено, с одной стороны, особенностями формы, с другой — навыками зри­ тельной деятельности человека.

3. Для каждой формы панели характерно преобладание тех или иных направлений в маршрутах обзора, что обус­ ловлено взаимодействием двух факторов: особенностями формы и биомеханическими возможностями глаз.

Сделанные нами выводы обусловлены, однако, специфи­

ка

коп тест-объектов и стоящей перед наблюдателем задачи и не могут рассматриваться как универсальные. Их прило­ жение к сложным объектам потребует соответствующих корректировок п новых исследовании. В то же время уже на данном этапе исследования можно говорить о практиче­ ском использовании полученных результатов при проекти­ ровании различных средств отображения.

Эти положения могут быть использованы при компонов­ ке панелей информации: выборе мест для наиболее важных индикаторов, определении пространственного расположе­ ния рядов сигнальных элементов, основных линий мнемо­ схемы и т. п.

Кроме того, даже в тех случаях, когда указанные выше закономерности могут маскироваться влиянием других, бо­ лее действенных факторов, они в более пли менее скрытой форме все равно будут обнаруживать себя. Зпаиие таких закономерностей поможет проектировщику в поиске опти­ мальных композиционных решеипй.

106

ГЛАВА IV

ИССЛЕДОВАНИЕ ЗРИТЕЛЬНЫХ ФУНКЦИЙ ОПЕРАТОРА ПРИ РАБОТЕ С МНЕМОСХЕМОЙ

Сфера практического применения мнемосхем постоян­ но расширяется. В настоящее время на большинстве опе­ раторских и диспетчерских пунктов мнемосхема того или иного типа стала обязательным компонентом информаци­ онного щита. В этой связи значительно возрос интерес к теоретическим и методическим вопросам, возникающим при разработке мнемосхем.

Проектировщики мнемосхем неизбежно сталкиваются с необходимостью оценки конкретных проектных предло­ жений, основанной на применении объективных методов. Возможность такой оценки особенно важна в тех слу­ чаях, когда требуется выбор оптимального решения из нескольких вариантов.

В качестве метода оценки мнемосхем может быть по­ пользован окулографический анализ. Такое конкретное приложение данного метода раскрывает перед экспери­ ментатором ряд интересных возможностей. В то же время следует отметить, что в методическом плане эти экспери­ менты значительно сложнее (по сравнению с эксперимен­ тами, описанными в предыдущих разделах) и требуют от экспериментатора определенного опыта. При интерпрета­ ции полученных результатов также необходимо устано­ вить, что на характер глазодвигательного поведения исдытуемых-операторов влияют по крайней мере три группы факторов: а) структурная сложность объекта, б) сложность и многозначность стоящих перед оператором задач и в) наличие (или отсутствие) профессиональных навыков. Мнемосхема представляет собой условное графи­ ческое изображение управляемого объекта, которое помо­ гает оператору запомнить технологическую схему, назна­ чение различных приборов и органов управления, а иногда

107

и способы действия при различных режимах работы объекта. По мере дальнейшей механизации и автоматиза­ ции производства значительно усложняются информаци­ онные модели объектов управления, увеличивается коли­ чество индикаторов, выносимых на приборные панели. В этих условиях применение мнемосхем становится важ­ ным фактором повышения эффективности деятельности оператора.

В наши задачи не входит рассмотрение принципов конструирования мнемосхем, пх классификации, спе­ цифики применения п т. д.— все эти стороны достаточно подробно освещены в литературе по данному вопросу (Венда, 1969 и др.). В своих экспериментах иамп была по­ ставлена конкретная задача в психологическом аспекте: по­ пытаться выявить некоторые внутренние механизмы дея­ тельности оператора, работающего с мнемосхемой. В дея­ тельности такого рода весьма существенным звоном является информационный поиск.

Зинченко п Панов (1965) выделяют два типа деятель­ ности оператора: деятельность с немедленным обслужива­ нием, когда имеется однозначное соответствие между сти­ мулом н реакцией, восприятие информации симультанно и информационный поиск практически свернут, и деятель­ ность с отсроченным обслуживанием, когда исполнитель­ ным действиям оператора предшествует этап информаци­ онного поиска. Работу оператора с мнемосхемой следует отнести ко второму типу деятельности.

Собственно, основное назначение мнемосхемы и сводит­ ся к тому, чтобы в условиях значительного количества обрабатываемой информации п вариативности связен «сти­ мул — реакция» максимально облегчить процесс информа­ ционного попска, подчинить его определенной логике (ос­ нованной на присущих объекту управления реальных свя­ зях), придать поиску оптимальную пространственно-вре­ менную последовательность. От удачной компоновки мне­ мосхемы зависит эффективность осуществляемого с ее по­ мощью информационного поиска, определяемая двумя основными параметрами деятельности оператора: быстротой ответных действий и их точностью (количеством ошибок). При этом совершенно очевидно, что как один, так и дру­ гой параметр находятся в прямой зависимости от быстроты и логической последовательности информационного по­ иска.

108

Для исследования специфики информационного поиска

вусловиях работы с мнемосхемой нами была использована

вскторэлектроокулографпческая запись движения глаз. В

данном случае окулографический анализ представляет со­ бой наиболее эффективный метод, позволяющий па основе объективных показаний раскрыть специфику механизма зрительной деятельности оператора. Исследования послед­ них лет, проведенные по окулографической методике, пока­ зали существенные преимущества такого подхода к анали­ зу информационного поиска по сравнению с теоретико-ин­ формационным подходом, переносящим деятельность чело­ века па кибернетические принципы. Такой (окулографиче­ ский) подход позволяет опираться на анализ собственных законов человеческого воспрпятпя (в его наиболее важных пространственно-временных характеристиках) и намечает интересные пути создания математических моделей инфор­ мационного поиска, при построении которых за основу при­ нимается количество точек фиксации и среднее время фик­ сации.

При постановке данного исследования 1 принимался во внимание опыт окулографического анализа зрительной деятельности в условиях работы с цифровыми таблицами (Гиппенрейтер, 1964) и решения шахматных задач (Пуш­ кин, 1965). Однако учитывалось также, что задачи, кото­ рые решает оператор, работающий с мнемосхемой, сущест­ венно отличаются как от задач первого, так и от задач второго рода. Поиск заданного числа на цифровой таблице ие подчинен каким-либо жестким правилам, чем1 обуслов­ лена примерная равновероятность перехода от одного эле­ мента к другому (в процессе их перебора) и большая ва­ риативность тактики поиска. Информационный поиск по мнемосхеме диктуется логикой взаимосвязей между эле­ ментами и осуществляется по вполне определенным! пра­ вилам, соблюдение которых необходимо для успешной дея­ тельности оператора. Наличие строгих правил в какой-то мере сближает поиск по мнемосхеме с анализом позиции по шахматной доске, но здесь выступают другие принци­ пиальные различия: шахматные позиции в большинстве своем допускают значительно большее число вариантов действий, чем это имеет место при работе оператора с мне­ мосхемой.

1 Исследование проведено совместно с В. Ф. Венда и В. Ф. Писа­ ревой.

109

Рпс. 22. Два варианта (А п Б) фрагмента мнемосхемы (пояснения

втексте)

Вкачестве конкретного объекта исследования нами бы­ ли выбраны два компоновочных варианта одной и той же мнемосхемы (рис. 22). Данная мнемосхема, являясь фраг­

ментом практически применяемой на электростанции мне­ мосхемы (в варианте А), схематически изображает один из технологических участков объекта, на котором происхо­ дит снижение параметров пара (температуры и давления) с целью использования его для внутренних нужд станции. Левая часть мнемосхемы, содержащая элементы 13, 18, 41, 43, изображает линии «острого» пара; правая часть,

110