Введение

Психология  И ЭРГОНОМИКА В РАЗВИТИИ И  ПРОЕКТИРОВАНИИ ИНФОРМАЦИОННЫХ И  ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ СИСТЕМ

В связи о необходимостью активизации человеческого фактора научно-технического прогресса особенно актуальные задачи встают перед эргономикой, инженерной психологией и информатикой, призванными решать коренные психологические и инженерные проблемы взаимной адаптации человека и новой техники в целях обеспечения безопасности систем, повышения их производительности, сокращения сроков освоения прогрессивных технологий, методов и средств управления.

Долгое время в мировой прикладной психологии и эргономике сохранялось искусственное разделение: вопросы адаптации орудий труда к человеку и их проектирования решались в инженерной психологии в отрыве от вопросов адаптации человека к орудиям и условиям труда путем отбора, профориентации, обучения, считавшихся прерогативой психологии труда. Такое разделение препятствовало созданию единой методологии, поиску фундаментальных законов и практических методов психологических исследований, оптимизации н прогнозирования процессов развития систем человек- машина (СЧ.М), соотнесению этих процессов с биологической эволюцией, эволюцией искусственных систем, с процессами социального, физиологического, биологического, генетического уровней взаимной адаптации человека с коллегами по труду, с обществом, окружающей средой и природой, с предшественниками, создавшими орудия труда, ЭВМ, их программно-математическое обеспечение, структуры и алгоритмы информационных систем. Бывшее традиционным в течение десятилетий исследование информационного взаимодействия человека с машиной инженерная психология дополняет теперь изучением процессов информационного взаимодействия между людьми, разделенными в пространстве и времени, опосредованного разнообразными техническими средствами и направленного иа интегрирование, взаимную адаптацию интеллектуальных способностей всех участников с учетом их индивидуальных задач, функций, психофизиологических особенностей, условий и средств.

Переход советской инженерной психологии к системной методологии был подготовлен усилиями многих выдающихся русских и советских иссльдователеЙ в области психологии и физиологии труда на протяжении около ста лет. Еще в конце XIX в. И. М. (Сеченов провел цикл исследований по изучению трудовой деятельности: «Физиологические критерии для установки длины рабочего дня> (1897 г.), «Участие нервной системы в" рабочих движениях человека» (1900 г.),

«Очерк рабочих дниженнй  человека» (1901 г.).

Идея о приспособлении машины к человеку выскаэыпалась Д. и. Менделеевым в 1880 г. В 1915 г Г. В. Руднав поставил вопрос о разработке стандартной кабины самолета,  приспособленной к пилоту.

С появлением более сложных видов труда, в том числе коллективного, множились проблемы прикладной психологии. Для их решения стали необходимы новые организационные формы. В 1919 г. В. М. Бехтеревым были организованы лаборатории рефлексологии труда и психологии профессиональных групп.

В 1920 г. был создан Центральный институт труда При ВЦСПС, затем Лаборатория промышленной психотехники. Совет по научной организации труда, производства и управления, Институт техники управления и т. д. Объектом исследования стали профессии шофера, горнового, штурмана, пожарного, летчика и др.

В 1928—1937 гг. были определены требования к устройству кабины самолета — ■ ее размерам, сиденью, рычагам, приборной доске. В 1939— 1945 гг. были разработаны методы обучения пилотов, стрелков и представителей других военных профессий.

В 1957 г. в Институте общей и педагогической психологии под руководством Д. А. Ошанина была создана лаборатория индустриальной психологии и проведена конференция  по психологии труда.

Систематические исследования в СССР в области инженерной психологии начаты з 1959 г., когда в Ленинградском Государственном университете Б. Ф. Ломовым были организованы кафедра и лаборатория инженерной психологии. С 1964 г. регулярно проводятся Всесоюзные конференции по инженерной психологии.

В 1960 г. была создана группа инженерной психологии в ЦНИИ комплексной автоматизации (Москва), которую возглавил автор. В группе работали В. Н. Пушкин, Д. Н. Ззв?.лишина и др. В 1960—1962 гг. группой был выполнен первый крупный инженерно-психологический проект рабочих мест операторов ТЭЦ-21 Мосэнерго, автоматизированной с применением управляющей вычислительной машины 114. 22].

В I960 г. Д. Ю. Пановым и В. Д. Небылицыным на базе Института общей и педагогической психологии АПН СССР была создана лаборатория инженерной психологии. В 1961 г. кафедра и лаборатория инженерной психологии созданы в МГУ.

В 1963 Г. в составе ВНИИ технической эстетики организована лаборатория инженерной психологии и эргономики, которой руководили Д. А. Ошанин и автор.

Начиная с 1966 г., в Московском, Ленинградском, Ярославском, Ереванском, Тбилисском, Киевском, Харьковском, Ростовском университетах были созданы кафедры и лаборатории инженерной психологии.

В АН СССР инженерная психология в начале 60-х годов развивалась в рам-яах исследований по кибернетике и системам управления в Институте автоматики Я телемеханики (Д. И. Агейкин), а затем в Институте кибернетики АН УССР (В. М. Глушков, В. В. Павлов) и Киевском Институте автоматики (А. I'. Чачко, Р. Д. Ципцюра).

В 1974 г. в Институте психологии АН СССР была создана лаборатория инженерной психологии, которой автор руководил со дня основания до 1986 i.

Советскими инженерными психологами сформулирован ряд теоретических Положений: системный и антропоцентрический подходы к анализу и оптимизация взаимодействия человека и машины (Б Ф. Ломов); Принцип активного оператора (Н. Д. Завалова, В. А. Пономаренко); принцип «включения» оператора (А. А. Крылов [50|); структурна-эвристическая концепция послойной переработки информации человеком-оператором (В. Ф. Рубахин [47]); структурно-психологическая концепция анализа и многоуровневой взаимной адаптации человека и машины, трансформационная теория обучения и адаптационной динамики, синтез систем гибридного интеллекта [16); концепции генезиса психологической системы деятельности, профессионально важных качеств и способностей (В. Д. Шадриков 185, 86]): психофизиологический и алгоритмический анализ деятельности (Г. М. Зараконский [13, 44)); структур но-алгоритмический подход к анализу и проектированию деятельности (Г. В Суходольскнй [50J); обобщенный структурный метод (А. И Губински£, U Г, Ь?грьфоп [301). системная психологическая концепции профессиональной деятельности (Е. А Климов [49]); концепция системности восприятия (А А !Литькна)\ концепция динамики состоянии человека-оператора в экстремальных условиях (В. Л. Ьодров, JI Г. Дикая, Л. Д. Чай-нова); концепция Эргономики а састеми дизайна (В. М. Муннпов, В, Г1. Зипченко) и многие другие налраш.ения.

В инженерно-психологических исследованиях применяется широкий спектр методов' анализ целей, задач и функций, алгоритмов н условий груда, наблюдение, беседа, самоотчет, анкетирование и экспертные оценки, метод дополнительных задач, хронометоаж, анализ ошибок оператора, исихофизиологнческне методы (ЭЭГ, ЭКГ, ЭМГ, КГР, ЭОГ, ПГ), математические модели деятельности и процессов взаимной адаптации человека и машины, вероятностно-статистические связи критериев у психологических факторов сложносгн деятельности, построение частных н общей, а тгкже идеализировании* структур деятельности, анализ кривых обучения и др.

В соответствии о изменением характера взаимодействия человека и машины изменяются способы изучения н научного описании этого взаимодействия. В 50-60-х годах и человек, и машина описывались на одном языке — машинном. Свидетельство этого - многочисленные модели поведения человека-оператора как звена системы слежения, выполненные иа языке теории автоматического регулирования. На следующем этапе (с конца 60-х годов) подобная мегодологическая «унификация» звеньев СЧМ была признана несостоятельной: для описания деятельности человека были приняты эмпирические психологические методы н языки. В 70-е годы начался этап, когда б некоторых аспектах для диалоговых СЧМ создается общий, единый язык описания и человека, и машниы, позволяющий отразить общий процесс познания, в котором участвуют как создатели, так и пользователи ЭВМ.

Нормирование таких методологии и яэика является необходимым условием прн исследовании проблем интеллектуального взаимодействия между всеми участниками решения проблем, выступающими как лнчно (пользователи ЭВМ), так н опосредованно- -машинными программами нлн системами отображения информации (создатели ЭВМ). Эффективное взаимодействие с предшественниками позволяет с помощью ЭВМ развертывать во времени протекавшие ранее процессы решения задач, причем в темпе и форме, индивидуально адаптированных к каждому нз активных участников решения н способствующих оптимизации интеллектуального взаимодействия между всеми участниками, психологических факторов сложности решения. Принятие решения понимается в двух смыслах: как поиск и нахождение решения и как согласие с коллективно принятым решением, готовность к его адекватной реализации. ■■

Методология взаимной адаптации помогла выявить много-структурность процессов принятия решений. Она позволила переходить от внешних, технических, к внутренним, психологическим, факторам сложности интеллектуальной деятельности и отбирать ограниченное число действительно релевантных факторов, отражающих влияние внешних н внутренних условий труда, психологическую структуру н стратегию деятельности, тесно коррелирующих с критериями сложности, эффективности, надежности, напряженности деятельности 116].

ifa этой основе возникла возможность поиска фундаментальных психологических и эргономических законов, принципов и законов взаимной адаптации человека и машины, моделей эволюции искусственных систем 117, 118—121J. Развитие и широкое применение эволюционного подхода имеет для инженерной психологии важное теоретико-методологическое и прикладное значение.

Дело в том, что объективные законы и факторы эволюции исторически, миллионами лет в прямом смысле входили в плоть н кровь, воплощаясь в телесной и нервно-психологической структуре людей, составляли материальную основу нх психологии, стратегий взаимной адаптации с внешней средой. Стрессовые факторы эволюции человека исследованы Д. К. Беляевым [7].

Эволюционный опыт своего биологического развития человек не мог не нсподьзовать в создании орудий труда, искусственных технических систем как средств взаимной адаптации со средой. Причем прямое влияние этого опыта, как процесс неосознаваемый, постепенно уступало место процессу научного, осознанного, все более и более целенаправленного проектирования и совершенствования искусственных технических систем. Теоретически вполне обоснованы попытки найти общие законы эволюции естественных и искусственных систем. Причем, исследуя законы развития орудий труда, можно многое узиать о законах эволюции человека, а изучение законов эволюции раскрывает некоторые законы развития-орудий труда, содействует ускорению процессов взаимной опережающей многоуровневой адаптации человека и искусственной технической среды в ходе научно-технического прогресса.

Методология развития н совершенствования искусственных систем должна учитывать «опыт» н законы эволюции естественных систем. Однако, как н во всех других случаях, здесь неизбежна взаимная адаптация: методология эволюции искусственных систем должна формироваться под влиянием теории биологической эволюции, а теория биологической эволюции -■ уточняться и перестраиваться в ходе создания общей, единой теории взаимной адаптации и развития систем всех типов.

Развитие теории ииженерно-пенхологического анализа н проектирования искусственных систем требует обобщения всего опыта в данной области и формулирования законов, которые отражали бы наиболее общие объективные свойства естественных, живых систем и СЧМ, особенности протекающих в них процессов взаимной адаптации компонентов и трансформации структур.

Законы взаимной адаптации непосредственным образом следуют из диалектнко-материалистической методологии, из законов единства и борьбы противоположностей, единства материального мира, позволяя конкретизировать и применять их в специфических .исследованиях.

Разнообразие типов внутренних компонентов объекта и процессов взаимной адаптации между ними обусловливают полиструктурность объекта. В то же время наличие большого числа разнообразных компонентов объекта (системы) обусловливает дискретный характер структур. Здесь сказывается действие закона перехода количества в качество. На его основе нами выведены закон структур-стратегий и закон трансформации [15, 11"), 117 1.

На основезакона взаимной опережающей многоуровневой адаптации СЧМ может быть выведен и проанализирован ряд важных понятий и категорий, таких, как структура системы, ее стратегия, эффективность, сложность, общие критерии и факторы сложности, синхронизация, обучение, эволюция, трансформация, гибридный интеллект, психологические показатели, критерии и факторы сложности деятельности, психологические функции, механизмы и структура деятельности.

Опережающий многоуровневый характер взаимной адаптации СЧМ со средой обусловливает заблаговременное формирование определенной структуры СЧМ, ориентированной на взаимную адаптацию со средой в определенном диапазоне изменения ее параметров. При ожидаемом выходе параметров среды за пределы этого диапазона СЧМ должна своевременно изменить свою структуру и способ функционирования — стратегию. Для каждой структуры любой системы (в том числе человека, СЧМ) существует своя стратегия с особой закономерностью (характеристической кривой) функционирования. Это указывает на ограниченность закона Иеркса—Додсона, который целесообразно заменить более общим законом структур-стратегий [15, 118].

Закон взаимной опережающей многоуровневой адаптации человека и машины объективно действовал всегда, на протяжении всей истории развития и применения орудий труда. Его осознанная формулировка, научная разработка н целенаправленное применение стали особенно необходимыми именно теперь в связи с необходимостью более активного и целенаправленного участия инженерной психологии в ускорении научно-технического прогресса нашей страны.

Важное методологическое следствие закона состоит в том, что необходимо учитывать не объективную динамику внешней среды как таковую, а динамику процесса взаимной адаптации системы со средой. И в расчет должны приниматься не собственные параметры среды и не собственные параметры системы, а параметры процессов взаимной адаптации системы со средой.

Одно и то же изменение внешней среды может оказывать совершенно различное влияние на индивида в зависимости от действительной стр>ктуры процесса взаимной адаптации его внутренних компонентов и, следовательно, на весь процесс взаимной адаптации индивида и среды. Интегральным показателем такого процесса может служить его сложность.

Одним из наиболее общих, интегральных критериев сложности являются затраты общественного труда, измеряемые в единицах времени. К. Маркс указывал, что деятельность измеряется временем, которое поэтому становится мерой объективированного труда.

Сложность это сокращенное название понятия «сложность процесса взаимной адаптации компонентов системы», таким образом, сложность -это рассогласование между прогнозируемыми и реальными процессами взаимной адаптации компонентов системы. Мера, сложности - это мера рассогласования между прогнозируемыми и реальными процессами. Сложность может определяться только по отношению к прогнозирующей, живой системе.

При взаимной адаптации неживых объектов, например автоматического токарного станка и обрабатываемой детали в процессе резания, понятие сложности неприменимо ниаче, как введением в рассмотрение системы «станок и деталь — человек (люди)» с отнесением понятия и меры сложности к человеку (людям), сопоставляющему прогнозируемый и реальный процессы взаимной адаптации станка и детали (обработки детали).

Сложность всегда относительна — оиа зависит от прогнозирующего субъекта, выбранных им величин для измерения сложности, прогнозируемых им процессов взаимной адаптации компонентов системы. Сложность может определяться по субъективным прогнозам и оценкам процессов и называться субъективной смяк ностью либо по объективным прогнозам и оценкам процессов н тогда называться объективной сложностью. Объективное прогнозирование и оценка процессов взаимной адаптации осуществляется иа основе учета объективных законов динамики компонентов системы и объективных методов оценки их состояний.

Оценка сложности упрощается, если мы имеем дело не с континуальным, эволюционным процессом взаимной адаптации, а с частным, дискретным фрагментом этого процесса. В этом случае упрощение достигается за счет введения вспомогательных частных понятий (цель, задача, поведенческий акт) и применения традиционных теорий деятельности (Л. Н. Леонтьев 151 I), функциональных систем (II. К. Аиохни [21), методологии инженерной [471 дифференциальной психологин, психологии мышления и творчества и других теорий, в которых понятие цели является основным, системообразующим фа ктором.

Сложность СЧМ — это мера взаимной дезадаптироваииости ее компонентов. Мера (показатели, критерии сложности СЧМ) устанавливается системой более высокого уровня - - обществом. Субъектами (носителями) оценки принятых мер сложности СЧМ могут быть человек-оператор, непосредственно работающий в данной системе, проектировщики, руководители и т. д.

Особые методологические возможности предоставляет измерение эффективности и сложности системы в сопоставимых относительных единицах. Например, эффективность Q может быть определена как показатель надежности СЧМ, достигнутый за счет реализованного уровня взаимной адаптации человека и машины, а сложность С — как показатель снижения надежности СЧМ по сравнению с некоторым эталонным значением, принимаемым за единицу.

Тогда для любых показателей пара эффективность и сложность системы при постоянном составе ее компонентов или их материально-энергетических ресурсов (в том числе интегральной активности) будет обладать свойством взаимодополнительностн:

Q+C=U

где Q и С измерены в относительных единицах, так что для эталонной  структуры-стратегии  системы   принимается   QaTajl - 1.

В настоящее время в инженерной психологии уделяется внимание изучению не только факторов высокой надежности, эффективности, быстродействия, но и факторов, обусловливающих снижение эффективности, надежности, быстродействия, повышения стресса, нервно-психологической и физической напряженности.

В отличие от изучения положительных факторов (эффективности, надежности, качества, фиксирующего и обосновывающего достигнутые успехи) изучение отрицательных факторов, в том числе факторов сложности, ориентировано на выявление резервов повышения эффективности, надежности, качества, снижения напряженности, отрицательного влиянии стресса.

Анализируя сложность как степень дезадаптации между компонентами системы (в частности, между человеком и машиной), мы определяем направление и резервы возрастания таких критериев, как эффективность, надежность, качество работы системы. Н этом смысле методология анализа и оптимизации сложности системы является важным дополнением и обобщением методологии анализа и оптимизации эффективности СЧМ. Обобщение понимается в том смысле, что если анализ эффективности всегда связан с конкретной целевой функцией системы и поиском частного оптимума по заданному критерию, то анализ сложности может носить континуальный характер как процесс снижения сложности в процессе взаимной адаптации компонентов системы между собой и системы в целом с внешней средой.

Для успешного «сотрудничества» инженерной и общей психологии оии должны частично решать общие задачи с использованием общих категорий, понятий, методов, качественных и количественных величин.

Структурно-психологическая концепция анализа структуры через психологические факторы сложности (ПФС) деятельности направлена на создание теоретико-методологического моста между прикладной и общей психологией на основе актуальных и перспективных научно-практических задач прикладной психологии н реальных возможностей н интересов общей психологии. Теоретические н практические результаты применения структурио-пснхологической концепции с примерами внедрения н данными о технико-экономической эффективности описаны в работе [16].

Психологические факторы сложности деятельности человека— это совокупность психологических характеристик процесса взаимной опережающей многоуровневой адаптации внутренних компонентов человека между собой н человека с внешней средой.

При определении сложности взаимной адаптации жнвоЙ системы со средой особое внимание уделяется необратимым изменениям Сложность учитывает и новизну изменений. Новизна повышает сложность тем, что она связана с трансформацией структур системы. Эти вопросы рассматриваются в рамках трансформационной теории обучения, адаптации и когнитивного прогресса [16, 116].

Важным теоретическим следствием закона взаимной опережающей многоуровневой адаптации является утверждение, что между всеми уровнями человека (любой живой системы) — социальным, психологическим, физиологическим, биологическим, генетическим, а также соответствующими им факторами происходит процесс взаимной опережающей многоуровневой адаптации. Это, в частности, означает, что не только психология живой системы адаптируется к ее бнологни и генетике, детерминируется нмн, но н биология, генетика адаптируются к психологическому уровню.

Этот закон, а также трансформационная теория обучения и адаптации позволяют исследовать реверсивную динамику развития живых систем, возврат к более примитивным структурам и стратегиям как дезадаптацию компонентов системы, Что может быть полезно, даже необходимо, для выживания данной системы или систем более высокого порядка, в которые данная система входит н которыми она может управлять, т. е, участвовать в процессах взаимной адаптации как один из внутренних компонентов этих более общих н мощных систем.

Прогресс в природе н обществе неправомерно связывается всегда с повышением эффективности систем при одновременном повышении сложности среды — морфологии организмов, числа биологических видов, разнообразия техники. Такой прогресс ведет к узкой специализации систем н нх неустойчивости, гибели даже при небольших отклонениях параметров среды от оптимальных. С этой точки зрения важно оценить перспективы прогресса человечества и биосферы в целом. В данной книге большое внимание уделяется проблемам соотношения универсальности н спе-циализированиостн систем, процессов конвергенции и дивергенции.

Одни и те же параметры внешней среды могут обусловливать разные уровни сложности процесса взаимной адаптации разных людей с данной средой в зависимости от уровня их обучениости, индивидуальных психологических, физиологических, биологических и генетических особенностей. Еще большее различие в сложности процессов взаимной адаптации людей с внешней средой оказывается при разных социальных уровнях, разных структурах взаимной адаптации с другими людьми, т. е. разных производственных отношениях. Особую задачу инженерной психологии представляет разработка теории и методов взаимной адаптации операторов и информационно-вычислительной техники в составе систем гибридного интеллекта.

В 1975 -1985 гг. под руководством автора учеными стран СЭВ совместно разработан ряд тем, связанных с инженерно-психологическим и эргономическим обеспечением проектирования информационных систем, психологическими проблемами взаимной адаптации человека и машины в системах управления [55, 67, 74].

Технико-экономический эффект от внедрения результатов инженерно-психологических разработок в энергосистемах, на электростанциях, газопроводах, в системах управления транспортом, тренажерах исчисляется миллионами рублей в год.

Решение многообразных задач, которые выдвигает ускоряющийся научно-технический прогресс перед советской эргономикой н инженерной психологией, возможно при обязательном условии интенсификации формирования их теоретико-методологических основ, поиска и исследования фундаментальных законов, разработки практических принципов взаимной адаптации человека с новейшей техникой и условиями труда, создания теории н методов синтеза и применения эффективных компьютеризованных систем адаптивного взаимодействия людей между собой и с вычислительными машинами по принципу гибридного интеллекта.

Как уже было сказано, создание систем гибридного интеллекта в полном объеме займет много времени. Поэтапная реализация этих систем предполагает использование их отдельных принципов в различных адаптивных обучающих и производственных средствах, экспертных системах, системах поддержки принятия решений, в развитии взаимодействия человека с системами искусственного интеллекта. К числу основных проблем, разработка которых должна подготовить переход непосредственно к синтезу систем гибридного интеллекта, относятся:

поиск законов взаимной адаптации, эволюции и трансформации структур естественных и искусственных систем;

разработка методов количественной оценки н оптимизации психологических факторов сложности интеллектуальной деятельности;

создание теории и методов многоуровневой адаптации информационно-вычислительной техники к людям, принимающим решения;

создание методов и средств организации индивидуально-адаптивного диалога человека — ЭВМ в обучающих, экспертных и производственных системах;

разработка теории гибкой иерархии и методов синхронизации людей иа решении актуальной задачи и совместной реализации принятого решения;

разработка теории и методов организации труда метаоператора, координирующего процесс информационного взаимодействия участников системы гибридного интеллекта или, в простейшем случае, управляющего диалогом человека с ЭВМ;

разработка теории безопасности систем человек—машина— среда (СЧМС), в том числе за счет решения сложных аварийных задач с привлечением разработчиков системы (например, АЭС) и других специалистов к участию в экстренной телеконференции на основе принципов гибридного интеллекта;

разработка прогноза развития интеллектуальных компьютеризованных систем, их инструментального и программно-математического обеспечения;

разработка теория, принципов и методов оптимального отображения информации,

разработка теории образования как процесса взаимной адаптации люден между собой, с природой, культурой, наукой и техникой и формирования национального и общечеловеческого гибридного интеллекта, способного осуществлять долгосрочное прогнозирование последствий преобразований природы и инженерных сооружений, оптимальным образом планировать социальный и научио-техинческий прогресс, способствовать интеллектуальному, творческому, духовному развитию людей.