10.4. ИНФОРМАТИКА  И СНИЖЕНИЕ СЛОЖНОСТИ РЕШЕНИЯ   ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ ОПЕРАТИВНЫХ 'J ЗАДАЧ

Наиболее общим, основополагающим принципом повышения эффективности и безопасности СЧМС является многоуровневая опережающая взаимная адаптация человека с машиной, средой, средствами информатики. При этом должен выбираться оптимальный уровень адаптации машины к человеку. Последовательное повышение точности соответствия параметров машины, информатики к человеку при переходе от тотального к контингентному, групповому, индивидуальному и, наконец, к индивидуально-оперативному уровню проиллюстрировано иа рнс, 10,6, Более точные методы расчета приведены в работе [161.

Можно сформулировать ряд принципов выбора состава н структуры информатики, средств и систем отображения аварийной оперативной информации.

1. На показатели деятельности человека-оператора существенно влияет общее число элементов и значимых связей. Снижению реальных значений этих факторов, сложности оперативных задач может способствовать использование прн проектировании и выборе средств информатики принципа оптимальной лаконичности. Обеспечение лаконичности аварийной информации путем

устранения важной, но бесполезной при данпой аварии информации необходимо для концентрации внимания на критических сигналах.

Во многих случаях число элементов уменьшить не удается. Если при этом анализ деятельности операторов показывает, что наряду с оценкой общего состояния системы и координацией работы входящих в нее объектов оператор часто решает задачи, к которым относятся элементы и связи, локализованные в отдельных объектах, то компактная группировка символов, каждый из которых отображает отдельный объект, и зрительное обособление такой группы от других позволяют уменьшить реальные значения факторов /Cjp, облегчая оператору сосредоточение внимания иа элементах системы отображения информации, релевантных данной задаче. Такой принцип построения средств информатики, обеспечивающих отображение информации, можно назвать принципом автономности, который коротко формулируется так: участки и группы элементов системы отображения информации, относящиеся к автономно контролируемым и управляемым агрегатам или объектам, следует обособить от других. Возможно несколько формальных методов определения состава таких автономных группэлемеитов.Однимнзпростейшнх является матричный| 16].

Частой причиной включения лишних элементов в круг элемептов, анализируемых при решении задачи, янляется наличие иа системе отображения информации несущественных с точки зрения оперативного управления подробностей о конструктивных особенностях объектов, излишнее разнообразие в способах условного обозначения сходных явлений. Снизить вредное влияние подобного «визуального шума» иа оператора можно, используя принцип обобщения и унификации. На основе этого принципа была предложена [161 широко используемая теперь символика для мнемосхем тепловых электростанций. Принцип был применен при проектировании мнемосхемы системы «Старт».

Одновременное изъятие из системы отображения информации лишних информационных элементов по принципам лаконичности и несущественных подробностей этих элементов, обобщения и унификации, уменьшения значений факторов сложности решения может способствовать зрительному выделению наиболее важных и часто требующихся при решении оперативных задач элементов. К ним в первую очередь относятся элементы контроля и управления. Можно сформулировать соответствующий принцип акцента на элементах контроля и управления: независимо от истинных размеров элементов контроля и управления их символы на системе отображения информации, например иа мнемосхеме, должны выделяться зрительно очень четко как наиболее важные для оценки оператором состояния объектов, принятия и реализации решения. Эффективность этого принципа проверялась при проектировании и анализе опыта работы операторов с мнемосхемами ТЭЦ-21 Мосэнерго и Воскресенского химкомбината [14].

Принятие и особенно реализация решений во многом зависят от легкости взаимного соотнесения информационных элементов и органов управления. Этому требованию соответствует принцип пространственного соотнесения элементов контроля и управления, представляющий собой модификацию более общего психологического принципа совместимости стимула и реакции для сложных видов деятельности, связанных с принятием оперативных решений. Этот принцип был апробирован, в частности, при реконструкции мнемосхемы одного из крупных производств Щекин-ского химкомбината, что позволило существенно повысить эффективность деятельности операторов [16].

Более быстрому и точному нахождению оператором на системе отображения информации требуемых информационных элементов при оценке ситуации, а также на других этапах решения задач способствует подбор специальных способов кодировании элементов. Принцип использования ассоциаций и стереотипов осионан иа преимущественном применении в системе отображения информации символов, ассоциирующихся с обозначаемыми объектами, процессами и явлениями взамен абстрактных условных знаков, а также иа учете стереотипных реакций при организации сенсомоторной деятельности. В качестве примера построения символики ио этому принципу можно назвать мнемознаки технологических параметров, ассоциирующихся с общепринятыми буквенными обозначениями этих параметров, а также символы оборудования на мнемосхеме слябинга 1150 [16].

Наряду с автономностью отдельных объектов, элементов управляемой системы иногда правомерно понятие автономности отдельных стадий решения оперативных задач. Анализ деятельности диспетчеров ряда систем показал, что нормализация режима работы системы может распадаться на следующие стадии: оценка состояния основной схемы (интегральная информация); выбор объектов с нарушенными режимами; поочередное изучение состояний этих объектов и воздействие на них (детальная информация); нормализация схемы работы системы (интегральная информация). При такой структуре деятельности оператора в построении системы отображения информации может быть использован принцип стадийности: детальная и интегральная информация, требующаяся оператору на четко разграниченных стадиях решения оперативных задач, может разделяться на системы отображения информации в пространстве (одновременное отображение в разных зонах системы отображения информации) или во времени (последовательное отображение различной информации). Сравнительная оценка влияния на уровень сложности задач различных вариантов практической реализации принципа стадийности на мнемосхемах проведена в экспериментах по решению сложных диспетчерских задач, возникающих при управлении ОЭС.

Уменьшению числа оперативных единиц восприятия способствует объединение отдельных семантически связанных ин

формацнонных элементов в целостно воспринимающиеся группы. Этому должно помочь широкое применение принципа структурности.

Для общей оценки эффективности сформулированных принципов построения системы отображения информации был проведен качественный анализ их влияния иа ПФС путем сопостанлеиня процессов решения операторами аналогичных задач по ранее существовавшим мнемосхемам, построенным с учетом перечисленных принципов, в реальных условиях и в лаборатории. Необходимо отметить, что по числу охватываемых факторов принцип структурности системы отображения информации имеет важное значение.

9.         Отрицательное влияние иа показатели решения оператив-ных задач по мнемосхемам объекта окааывает избыток информа-ции. Исследован метод зрительного выделения информации,непосредственно относящийся к задаче, высвечиванием иа мнемо-схеме актуальных контуров объекта, как средство снижения зна-чений ПФС.

10.       Существенное снижение реальных значений факторов слож-ности оперативных задач может быть достигнуто свертываниемпроцессов решения либо в ходе специального обучения, либопри отображении алгоритмов реализации решений.

П. Важное значение имеют методы рационального комбинирования н разделения интегральной и детальной информации, индивидуальной и избирательной систем реализации решений и управления

Основным психологическим процессом прн слеженни за сложными динамическими объектами являетси антиципация, для облегчения которой следует в выявленных случаях наглядно графически отображать изменение параметров.

Необходимо расширить круг исследуемых факторов сложности оперативных задач, включив в него теми подачи информации человеку и внешние условия его деятельности.

Общая методика эргономического проектирования и оптимизации систем отображения информации, а также пультов управления, станков, панелей в кабинах самолетов и т. п. сводится к следующему. Пусть С — критерий сложности решения оператором интеллектуальных задач (это могут быть число ошибок, затраты времени на решение и т. д.). Обозначим Ср его реальное значение, а С, — теоретически оптимальное. Значения соответствующих факторов сложности будут FJp и F}T. Напомним, что для ПФС деятельности нами были введены сходные обозначения KjP и KjT- Параметры системы отображения информации обозначим д. Тогда д1р и qtT будут нх реальные и теоретически оптимальные значения.

Экспериментально определяется вид статистической связи Ср и Fjp; например, это может быть уравнение множественной регрессии

 

Если в это уравнение подстаанть аналитически рассчитываемые г>, то получим минимальное значение критерия сложности:

Условием такой подстановки является принадлежность всех F}p и FjT одной стратегии деятельности операторов, так чтобы

Максимально возможный прирост эффективности деятельности оператора составляет AQ ■= Ср — Ст.

Сравнивая уравнения для Ср и Ст, найдем те члены, для которых разности a/F/p — Q(F% имеют наибольшие значения. Для выбранных F}p определяются их статистические зависимости от qjp, например, в виде

и

Сравнивая уравнения для Fip и FJT, находим наибольшие разности | beat? — btq\t\ и соответствующие воздействие иа которые даст наибольший эффект в оптимизация Fjp н, следовательно, Ср. Далее подбираются именно те из приведенных выше принципов эргономического проектирования информационных систем, которые позволяют максимально приблизить эти qlp к qiTj Fjp к FJT, Ср и Ст и, следовательно Qp к QT = Qm%. Разность между реальным и теоретически оптимальным значениями критерия сложности решения интеллектуальных задач отражает рассогласованность между требуемыми (прогнозируемыми) и реальными процессами взаимной адаптации компонентов СЧМС.

Длительный сравнительный анализ деятельности операторов блока ТЭЦ-21, объединенных диспетчерских управлений энергосистемами Урала, Закавказья, двух химических комбинатов системы автоматизированного телемеханического управления движением транспорта в Москве и операторов других систем, при проектировании информационных моделей которых применялись перечисленные психологические и эргономические принципы синтеза систем отображения информации, проводившийся в условиях нормальной эксплуатации, специальных исследовательских аварий, а также данные описанных выше лабораторных экспериментов позволили выявить качественное влияние этих принципов компоновки системы отображения информации иа реальные значения факторов сложности решения оперативных задач [16].

14. В некоторых случаях деятельность оператора может быть абстрагирована от физико-технологических подробностей управляемого процесса и построена как манипулирование с математической или имитационной моделью. Такие операторы в системах гибридного интеллекта прн коллективном решении сложных за-

дач могут играть роль оппонентов, непредвзято контролирующих ход решения с точки зрения наиболее общих закономерностей. Для всех участников должен быть обеспечен индивидуальио-эдаптивиый диалог с ЭВМ, экспертной системой, снабженной соответствующими базой и банком данных, информация из которых выводится каждому участнику иа его профессиональном языке.

Система гибридного интеллекта, собрвнная специально для решения конкретной аварийной задачи, может работать иа основе техники и технологии телеконференций: к решению могут быть привлечены проектировщики, исследователи, операторы и руководители объектов, удаленные друг от друга на сотни километров. Специально оборудованные для телеконференций помещения должны находиться в головных научно-исследовательских и проектных организациях, создающих сложные н опасные объекты типа АЭС, а пульты этих объектов должны быть непосредственно снабжены устройствами для организации и проведения плановых и экстренных телеконференций.

Особое внимание необходимо уделять методам и средствам контроля н трансформаций состояний и стратегий деятельности операторов. Принцип контролируемых трансформаций должен занять важное место в обеспечении безопасности СЧМС.

Особое значение здесь имеет регулирование интенсивности потока аварийных сигналов для сглаживания информационного узла. Вместо резкого скачка объема представляемой оператору информации от Fnopyi до FaBap необходимо обеспечить достаточно плавное, безударное наращивание этого объема с короткой задержкой при трансформационном значении Faa, чтобы не допустить срыва деятельности, обеспечить трансформацию SHOpM в 5авар и тем самым предотвратить аварию.

Трансформационные периоды во всех типах систем характеризуются снижением эффективности, надежности н безопасности. Необходимо предусматривать возможность гетерохронного протекания трансформационных процессов в разных подсистемах, так чтобы высокая стабильная надежность одних подсистем компенсировала, подстраховывала снижение надежности трансформирующихся подсистем.

Например в СЧМС при смеие режимов работы машины (автомата) необходимо добиваться повышенной надежности человека-оператора. И, наоборот, в случае замены человека-оператора, возникновения у него утомления, при его переучивании, «вра-батываиин» (например, после отпуска) недопустимы трансформации режимов работы управляемого оборудования. Снижение надежности систем и возникновение аварий и катастроф может объясняться тем, что параллельно могут происходить два процесса трансформации: мапшн (ускорение научно-технического прогресса, замена и модернизация оборудования, интенсификация технологии) и людей (перестройка стнля мышления, руководства, активизация крятяки, инициативы, даже борьбы с пьянством и другими отрицательными моральными явлениями).

Теория безопасности СЧМС должна охватывать особенности и общие черты динамики структур всех компонентов системы. В этом смысле законы взаимной адаптации и трансформационная теория динамики систем — это средства концептуального объединения моделей структурной динамики столь разнородных процессов, как фазовые переходы в металлах, теплопередача при смене пленочного кипения иа пузырьковое, фазы реагирования живых организмов на сигналы среды, последовательное включение разных физиологических механизмов прн быстром беге, процессы автоматического управления, взаимодействие человека с ЭВМ, обучение и интеллектуальное творчество индивида и коллектива, перестройка психологии граждан, технологии и хозяйстве и и ого механизма, биологическая эволюция, социально-экономическое развитие общества и многих других. Имеиио такой единый методологический подход ко всем компонентам разнообразных СЧМС может позволить решить проблему их безопасности.

Представляется необходимой разработка комплексной программы «Трансформации и безопасность систем» с участием многих институтов АН СССР, министерств и ведомств.

17. При соаданкн СЧЛ1С должна прежде всего вырабатываться и наделяться абсолютным приоритетом на всех стадиях разработки, проектирования, изготовления, освоения и эксплуатации всеобъемлющая концепция безопасности системы, предусматривающая комплекс социальных, организационных, психологических, эргономических, инженерно-технических и юридических мер но обеспечению безопасности системы.

Анализ деятельности операторов в ходе борьбы с авариями показывает, что человек, специальным образом подготовленный и обеспеченный информацией, состав, структура и динамика которой строго соответствуют психологическим и эргономическим требованиям, учитывает закономерности трансформации состояний и стратегий деятельности человека при переходе от нормального, монотонного к аварийному, быстропеременному процессу, может спасти системы даже при возникновении тех опасных ситуаций, которые проектировщики не приняли к рассмотрению как маловероятные. Иначе говоря, оператор может при этих условиях быть продолжателем, рационализатором дела проектировщиков и предшествовавших ему операторов.

Таким образом, если проектировщики относятся я оператору, его состояниям, задачам, реальным способностям внимательно, заинтересованно, грамотно с системотехнической н эргономической точек зрения, то оператор сможет во многих случаях исправить ошибки, допущенные проектировщиками и обеспечить безопасность системы в критической ситуации. Нельзя впредь допускать фактический антагонизм между проектировщиками, игнорирующими потребности и естественные особенности поведения операторов, и операторами, вносящими немало самодеятельных

рационализации в систему управления и отображения информации, в которые вкрадываются и такие «усовершенствования», как отключение противоаварийных защит. Обеспечение высокой безопасности систем должно быть делом единого мощного гибридного интеллекта ученых, проектировщиков и операторов.

Важнейшим же условием успешного функционирования гибридного интеллекта являются общие ответственность и престиж, гибкая иерархия и связь (в том числе в виде телеконференций), индивидуальная адаптация информации к тем участникам, которые иепосредственно включены в системы, а таковыми являются прежде всего операторы.