В наш век все большее число людей работает за пультом управления. Труд оператора — нелегкий труд. Работа оператора требует большого психического напряжения, «маленькая» ошибка — не та или не вовремя нажатая кнопка — может привести к серьезным нарушениям процесса, которым управляет оператор.
Большая нагрузка на нервную систему оператора не безразлична для его Здоровья. Утомление оператора может заметно снизить скорость и точность его работы.
Как же сделать труд оператора безвредным для здоровья и наиболее производительным при минимальной утомительности? Для решения этой задачи конструкторы пультов должны ясно представлять себе особенности реакций человека-оператора и учитывать их при проектировке пультов. Важны не только физиологические, но и психологические характеристики работающего человека — его способность различать сигналы, принимать решения о необходимых реакциях на сигнал, способность быстро и точно реагировать. Подобные нужды современного производства и привели к созданию новой науки — инженерной психологии, которая изучает психофизиологические характеристики человека, определяющие его взаимоотношения с машиной.
Одно из важнейших условий успешной работы оператора — быстрота и точность его реакций. Вместе с тем, требуя от оператора достаточной быстроты реакции, нельзя доводить ее до той грани, где нарушается точность реакции, где возникают утомление, ошибки.
Интервал между сигналом и ответной реакцией принято называть временем реакции. От чего же оно зависит? На первый взгляд кажется, что время, необходимое для нажатия пальцем кнопки в ответ на появление сигнала, например на зажигание лампочки, определяется длиной пути нервного импульса от чувствительных клеток глаза до мышц пальца. Однако опыт показывает, что для ответной реакции требуется значительно больше времени.
Представим себе, что перед оператором находится пульт с несколькими сигнальными лампочками. Каждой лампочке соответствует определенная кнопка — число кнопок совпадает с числом лампочек (рис. 2). Задача оператора состоит в том, чтобы в ответ на сигнал как можно быстрее нажимать соответствующую кнопку. Опыт показывает, что если лампочки зажигаются в случайном порядке, то время реакции тем меньше, чем меньше лампочек на пульте. Кроме того, на время реакции влияет и то, как часто загорается та или другая из них. Если, например, на пульте две лампочки, загорающиеся в случайном порядке, то скорость реакции на ту и другую лампочку будет одинаковой лишь в том случае, если обе они зажигаются одинаково часто.
Зависимость времени реакции от числа сигналов на пульте (в нашем примере — от числа лампочек) и от частоты появления того или иного из них (при появлении их в случайном порядке) наводят на мысль: время реакции на сигнал тем меньше, чем чаще он появляется в случайной последовательности сигналов, т. е. чем больше вероятность его появления в общем ряду сигналов.
Однако в действительности вопрос о зависимости между частотой появления того или другого сигнала и временем реакции на него не так прост, и для его решения понадобилось довольно сложное исследование.
Ряс. 2. Сигнальное устройство. Каждый из обозначенных буквами сигналов требует нажатня соответствующей кнопки.
На его примере покажем, какими методами могут быть экспериментально установлены характеристики человека-оператора, как формулируются задачи экспериментов и расшифровываются их результаты.
Почему тот из двух сигналов, который появляется чаще, вызывает более быструю реакцию? Может быть, как считают некоторые ученые, различные сигналы возбуждают различные нервные элементы, и те элементы, которые чаще возбуждаются, изменяют свое состояние — становятся более быстро реагирующими? Чтобы получить ответ на этот вопрос, мы поставили эксперимент (рис. 3), проведенный нашей сотрудницей М. А. Цискаридзе. Перед оператором появляется один из двух световых сигналов, чередующихся в случайной последовательности. На каждый из них оператор должен реагировать нажатием одной из двух кнопок. Прибор точно регистрирует время от появления сигнала до нажатия кнопки. Сигналы А и Б появляются в случайном порядке, но сигнал А возникает вдвое чаще, чем сигнал Б. Изобразим в виде букв небольшой отрезок такой последовательности сигналов:
…БААБАААААБАББАААААБАБ...
В этом случае оператор реагирует на сигнал А быстрее. Когда время реакции установилось (иа рис. 3 момент Т), экспериментатор незаметно для испытуемого (оператора) меняет тактику подачи сигналов. Он выбирает небольшой отрезок их случайной последовательности (отрезок этот подчеркнут в приведенном выше ряду) и начинает многократно повторять его:
…АААБАБАААБАБАААБАБАААБАБ…
В этом новом ряду сигнал А, как и раньше, встречается вдвое чаще, чем Б. Между тем время реакции оператора при переходе к новому ряду существенно изменяется: время реакции на А и Б начинает сокращаться,
Рис. 3. Уменьшение я выравнивание временя реакции на сигналы при повторения отрезка случайной последовательности
о — частый сигнал, б — редкий, Г — момент изменения последовательности сигналов
ц постепенно исчезает разница между временем реакции на частый и редкий сигналы. Время реакции на любой из них становится примерно равным времени простой двигательной реакции, т. е. реакции на повторяющийся один и тот же световой сигнал, в ответ на который надо нажимать кнопку.
Отсюда следует, что различное время реакции на сигналы зависит не от частоты их проявления: в новых условиях сигнал А остался более частым, а время реакции на оба сигнала сравнялось.
Может быть, дело не в частоте сигналов, а в том, какого сигнала ожидает оператор? В очерке «Способность заглядывать в будущее» мы уже говорили о вероятностном прогнозировании — способности на основании накопленного опыта прогнозировать предстоящие события с определенной вероятностью.
Действительно, хотя в новом ряду сигнал А встречается вдвое чаще, чем сигнал В, оператор, уловивший структуру ряда, с уверенностью может предсказать следующий сигнал. Возможность точно предсказать следующий сигнал здесь так же велика, как при повторении одного сигнала. Время реакции в этом случае такое же, как при простой двигательной реакции. Это позволяет предположить, что время реакции зависит от вероятностного прогноза появления того или иного сигнала.
Правильно ли это? Для проверки мы решили «развести» частоту появления сигнала и прогноз оператора — поставили эксперимент так, чтобы в его ходе один из сигналов становился более частым, но при этом оператор бы все более уверенно прогнозировал появление другого
сигнала. На первой стадии эксперимента оператору предлагали случайную последовательность сигналов А и Б, в которой частота А больше, чем Б. Затем, когда время реакции на сигналы А и Б становилось устойчивым (момент Т на рис. 4), экспериментатор начинал включать (без предупреждения, конечно) только один сигнал Б. Однако в ответ на него время реакции не только не уменьшилось (хотя сигнал Б стал более частым), а начало расти. Если же, прервав опыт (т. е. нарушив установленную последовательность и включив сигнал А), измеряли время реакции на сигнал А, то оказывалось, что оно уменьшается.
Такой результат эксперимента хорошо согласуется с предположением, что время реакции зависит от вероятностного прогноза. По мере того как сигналы Б следовали подряд, оператор (испытуемый) со все большей вероятностью прогнозирует появление сигнала А. В соответствии с таким прогнозом время его реакции на сигнал Б растет, а на А уменьшается. Но когда число идущих подряд сигналов Б становилось достаточно большим, соотношение времени реакции на сигналы А и Б вновь изменялось: время реакции на Б снижалось, а на Л росло. Этс значит, что оператор уже перестал ждать сигнал А и прогнозирует новое появление сигнала Б — он изменил гипотезу о вероятностной структуре последовательности сигналов.
Однако описанных экспериментов еще недостаточно для утверждения, что скорость реакции при случайной последовательности сигналов является функцией вероятностного прогнозирования. Ведь в обеих сериях опытов экспериментатор переходил от случайной последовательности к жестко установленной. В одной серии (рис. 3) повторялась группа сигналов, в другой (рис. 4) — один сигнал. Для строгости доказательства необходимо было не только «развести» в эксперименте частоту сигналов и вероятностный прогноз их появления, но и до конца сохранить при этом случайную последовательность сигналов.
Отвечающий этим условиям эксперимент был задуман в следующей форме. Перед испытуемым четыре сигнала (назовем их А, Б, Б, Г), каждому из них соответствует кнопка, нажать которую надо при появлении сигнала. Существенной особенностью эксперимента была последовательность, в которой зажигались сигналы на пульте.
Рис. 4. Когда случайная последовательность сигналов А в Б сменяется повторением одного сигнала Б, время реакции на него сначала растет, а затем снижается. а — частый сигнал (А), б — редкий (Б), Г — момент изменения последовательности сигналов
