Проектирование информационной среды

Проектирование информационной среды заключается в отборе информации о системе и среде, которая будет предъявляться оператору, а также способов и средств ее отображения. Целью проектирования является создание информационной среды, которая предоставляет оператору полную и неизбыточную информацию, необходимую для эффективной и безопасной работы системы «человек — машина» .

Эргономические и инженерно-психологические соображения играют при проектировании информационной среды важную роль. Во-первых, необходимо обеспечить адекватное восприятие оператором отображаемой информации. Во-вторых, содержание и способ отображения информации должны позволять операторам верно оценивать текущую ситуацию и принимать правильные решения не только в кратковременной, но и в долговременной перспективе. Должны быть исключены ошибки интерпретации информации. При этом нельзя допускать излишне высокой нагрузки на оператора.

Для обеспечения адекватных условий восприятия информации следует обеспечить различимость сигналов. Различимость сигналов разных модальностей может быть повышена многими способами. На эффективность обнаружения и идентификации сигналов влияют свойства выбранного кода. Так, для зрительной информации кодирование цветом и формой представляется предпочтительным, а кодирование размером — нет, так как затрудняет различение. Временная изменчивость сигнала (мерцание для зрительных сигналов, прерывистые звуковые сигналы) является отличным способом привлечения внимания оператора. При проектировании сигналов разных модальностей важно учитывать абсолютные и дифференциальные пороги сенсорных систем человека.

В инженерной психологии решение оператором задачи распознавания сигнала моделируется в рамках теории обнаружения сигнала. В результате работ в этой области было показано, что на вероятность обнаружения сигнала влияет не только различимость сигнала (связанная с его интенсивностью и с перцептивными способностями оператора), но и субъективный критерий принятия решения о наличии сигнала. Надо заметить, что существуют многочисленные факторы, например утомление, которые приводят к изменению субъективного критерия в ходе одной рабочей смены. Анализ подобных эффектов позволяет понять, почему операторы иногда не воспринимают физически предъявленную им информацию.

Возможность незатрудненного восприятия зрительной информации связана с пространственной организацией зрительных дисплеев. Элементы зрительного интерфейса следует располагать таким образом, чтобы они были видны оператору (с учетом возможной блокировки линии взора оператора в процессе работы). Более важные элементы должны располагаться в центре поля зрения оператора, а содержательно связанные элементы быть сгруппированы в пространстве экрана. Последовательность расположения элементов должна соответствовать последовательности их использования оператором. Следует избегать необходимости интеграции оператором информации из различных, особенно далеко разнесенных в пространстве, дисплеев, поэтому предпочтительнее использовать целостные дисплеи, предоставляющие интегрированную информацию (объектные дисплеи).

Важнейшим фактором, ограничивающим эффективность работы оператора в информационной среде, являются присущие человеку принципиальные когнитивные ограничения. Например, ограниченность ресурсов внимания делает обработку оператором нескольких конкурирующих потоков информации (многозадачность) малоэффективной и подверженной ошибкам. Другой особенностью процессов внимания является то, что оно может «захватываться» новыми, неожиданными и субъективно значимыми стимулами. В такой ситуации обработка некоторых источников информации вообще может быть прекращена.

Большую роль играют ограничения объема рабочей (оперативной) памяти человека, которая необходима для интеграции поступающей информации и построения целостного образа ситуации. Объем рабочей памяти в норме составляет три-четыре элемента, и если объем подлежащей осмыслению информации превышает эти довольно скромные пределы, то оценка оператором ситуации и принятие им обоснованного, взвешенного решения существенно затрудняются. Эти и многие другие примеры ограничений когнитивных возможностей человека делают их учет при проектировании информационной среды эргатической системы абсолютно необходимым.

Специфика работы оператора заключается в том, что его деятельность часто осуществляется в напряженных и даже опасных условиях. Это приводит к развитию у операторов состояния стресса. В свою очередь, стресс приводит к выраженным изменениям в процессах восприятия и обработки информации у человека: снижению скорости обработки информации, уменьшению объема оперативной памяти и объема внимания, «туннельному зрению» (фиксации восприятия на отдельных аспектах ситуации), склонности к реализации стереотипных действий, нарушению произвольного припоминания и т. д. Негативные эффекты стресса усиливаются под действием утомления, а также под влиянием личностных свойств операторов. При проектировании информационной среды следует учитывать особенности реакций человека-оператора на стресс и предупреждать возникновение критических ошибок.

Важным принципом проектирования является использование " естественных" отображений управляемых объектов и параметров системы в элементах интерфейса. Под естественными понимаются такие отображения, когда внешний вид элементов интерфейса дает непосредственную информацию о том, к каким объектам и параметрам они относятся. Также важно стараться согласовывать интерфейс с существующими популяционными стереотипами. Популяционный стереотип — это тенденция большей части определенной популяции реагировать определенным образом в определенных ситуациях. В частности, у операторов человекомашинных систем определенного класса в течение их профессиональной подготовки и деятельности могут формироваться стереотипы и ожидания относительно организации информационной среды. Нарушение этих ожиданий затрудняет переучивание операторов, а также может приводить к ошибкам в их работе.

Проектирование информационной среды должно быть направлено на то, чтобы она не противоречила имеющейся у оператора ментальной модели эргатической системы. Ментальная модель системы — это существующие у человека представления о принципах функционирования системы. Достаточно часто имеющиеся у операторов ментальные модели вступают в противоречие со схемой взаимодействия с системой, которую предлагают разработчики. В этом случае эффективность работы оператора снижается, так как он вынужден соотносить поступающие от системы сообщения с собственными ожиданиями и представлениями. В худшем случае несоответствие ментальных моделей операторов структуре и содержанию информационной среды приводит к ошибочной интерпретации оператором данных и принятию им неверных решений. Например, при использовании на самолетах авиагоризонтов с прямой индикацией — в них крен отображается наклоном уровня земли — пилоты чаще теряют ориентацию, чем при использовании авиагоризонтов с обратной индикацией — в них земля неподвижна, а самолет подвижен (см. прил. ЭП-22−1, рис. 7, 8). Дело в том, что авиагоризонты с обратной индикацией в большей степени соответствуют имеющейся у пилотов ментальной модели, в которой положение самолета обычно определяется относительно земли.

Создание информационной среды также должно быть направлено на достижение оператором возможно полного осознания ситуации (situation awareness, понятие введено в 1990;х гг. американскими эргономистами). Различают три уровня осознания ситуации: 1) восприятие информации; 2) понимание ее значения; 3) прогнозирование развития ситуации на основе предъявляемой информации. Полное осознание ситуации является важным фактором надежной работы операторов, особенно в нештатных ситуациях. Информационная среда должна обеспечивать достижение оператором того уровня осознания, который необходим для успешного выполнения конкретной задачи.

Необходимый уровень осознания достигается путем определения информационных потребностей оператора, а также подбором такой формы предъявления этой информации, которая бы обеспечивала ее эффективную интерпретацию. Важно, что предоставление оператору всей возможной информации обычно не только не улучшает осознание, но и затрудняет его. Отбор минимально необходимого набора показателей для достижения максимального уровня осознания является сложной задачей. Ее решение требует интенсивной работы проектировщиков с будущими операторами системы и применения методов когнитивного анализа задач [7; 8 и др.].

В основе проектирования эффективной информационной среды должен лежать анализ задач и функций, которые оператор выполняет в системе. Применение методов формального и полуформального анализа задач позволяет оценить, какая информация и когда должна передаваться оператору. Для автоматизированных систем, где функции оператора четко прописаны, а диапазон принимаемых им решений ограничен, хорошо подходят методы иерархического анализа задач. Для систем, в которых оператор играет более активную роль и принимает сложные решения в условиях неопределенности, все чаще применяются методы когнитивного анализа задач. Они направлены на выявление специфических стратегий и приемов обработки информации, которыми пользуются опытные операторы. При этом нередко обнаруживается, что операторы — иногда неосознанно — используют информацию, не представленную в явной форме в информационной среде и не описанную в руководствах по использованию системы. Для выявления таких имплицитных признаков и стратегий реального принятия решений в когнитивном анализе задач используется богатый арсенал психологических методов экспликации знаний и представлений.

Информационная среда эргатической системы реализуется на основе информационной модели. Информационная модель —

это совокупность информации о состоянии объекта управления и внешней среды. Процесс построения информационной модели состоит из нескольких этапов [3]:

• • идентификация задач системы, стратегий их решения, требований к решениям, выделение необходимых элементов информации, их ранжирование по степени важности;
• • выбор способа кодирования признаков, составление общей композиции модели;
• • итеративная апробация адекватности модели на макетах с использованием реалистичных сценариев;
• • определение требований к уровню профессиональной подготовки операторов, составление руководств и инструкций.

Важно отметить, что в реальных условиях четкая последовательность этапов редко может быть соблюдена. Часто возникает необходимость возврата к предыдущим этапам проектирования. Особенности проектируемой системы и области ее применения заставляют уделять повышенное внимание отдельным этапам построения модели. Тем не менее максимально полный учет ограничений и возможностей человека-оператора с самого начала разработки информационной модели и реализации информационной среды позволяет создавать системы, в которых ошибки «человеческого фактора» сведены к минимуму.