1. Психология и системотехника на железнодорожном транспорте

В предыдущих главах было показано, как с помощью психологических исследований решаются две проблемы: оптимизации приспособления техники к человеку и человека к технике.

При решении инженерно-психологических задач существенным является приспособление техники к человеку. Человек здесь выступает как некая константа, по отношению к которой создаются оптимальные варианты технических устройств.

При решении вопросов, связанных с работоспособностью, обучением, профессиональным подбором, к технике приспосабливается человек, вернее его характеристики: уровень профессиональной подготовки, способность к поддержанию бдительности и другие индивидуально-психологические особенности. Во всех этих случаях соотношение человека и техники исследовалось как бы на грани их взаимодействия, но основным объектом рассмотрения оставался человек. Психология не ставила своей целью вторжение в структуру технических устройств. Как объект психологического исследования техника выступала лишь постольку, поскольку она была связана с человеком.

Однако в предыдущих главах описаны не все способы технического использования психологии, не все формы взаимоотношения технических и психологических наук. Исследования последних лет показали, что закономерности, раскрытые психологами, могут оказывать непосредственное влияние на развитие техники. Более того в технике наметилось направление, которое ставит своей целью реализовать результаты психологических исследований в теории и практике вычислительных машин. Это - моделирование человеческих психологических функций средствами кибернетической техники. Так психология непосредственно вторглась в структуру и функцию технических устройств.

Разумеется, тот или иной шаг в развитии кибернетической техники не обязательно должен быть связан с познанием и моделированием психической деятельности человека. Известно, что пропеллер самолета совсем не воссоздает движение крыльев летящей птицы, а колесо, во всяком случае внешне, не имеет ничего общего с ногами. Эти примеры показывают, что можно воспроизвести функцию, не воспроизведя буквально структуру. И тем не менее, в настоящее время можно считать установленным, что человеческий способ решения задач является существенно более экономным в отношении многих классов проблем, чем работа современной вычислительной машины.

Именно поэтому многие исследователи в области кибернетики создают свои программы, основываясь на результатах теоретических и экспериментальных исследований человеческой психической деятельности. В настоящей главе и предполагается рассмотреть некоторые пути развития кибернетики на железнодорожном транспорте, основанные на психологическом изучении человеческого мышления.

На железных дорогах, где фактор времени играет основную, если не решающую роль, применение ЭВМ в сочетании со средствами оргасвязи, передающими информацию, даст особенно большой эффект в области управления перевозочным процессом в целом. Оптимизация с помощью кибернетических устройств сложных эксплуатационных решений, составление и разработка оптимальных вариантов плановых заданий позволяют значительно улучшить процесс оперативного руководства работой железнодорожного транспорта.

Как показали исследования последних лет, для планирования и управления перевозочным процессом на сети железных дорог должна быть создана система вычислительных центров, соединенных с линейными подразделениями, между собой и с главным вычислительным центром МПС. По линиям оргасвязи между ВЦ будет циркулировать информация. В качестве автономных подсистем к этой большой системе будут подключены комплексы устройств для автоматического управления различными объектами. К таким подсистемам можно отнести "автодиспетчеры": станционный, узловой и участковый, а также устройства для осуществления билетно-кассовых операций и резервирования мест на пассажирские поезда дальнего следования. Подсистемой будет также машина для оформления, таксировки и обработки грузовых документов.

Таким образом, единая система управления охватывает все большие комплексы объектов. А с усложнением и укрупнением объектов непрерывно растет и сложность организации управления ими, поэтому очень актуальным становится изучение способов этой организации. Усложнение систем управления приводит к тому, что в них появляются некоторые новые черты. Так возникают огромной сложности транспортные и производственные системы, получившие специальное название "больших" систем или "систем большого масштаба" (large-scale system). В настоящее время уже созданы сложные системы управления; функции, выполняемые ими, становятся многообразными, и можно утверждать, что по мере развития автоматики и телемеханики наиболее типичной формой организации производства в будущем явятся именно большие системы.

Приведем некоторые определения и характеристики больших систем. В качестве системы управления рассмотрим систему расформирования поездов на сортировочной горке. Оператор горки, наблюдая за процессом роспуска и учитывая данные о каждом отцепе (его скорость, вес, беговые характеристики), манипулирует рукоятками управления замедлителей и притормаживает отцепы, добиваясь их безопасного соединения с другими вагонами, стоящими на путях сортировочного парка. Человек, включенный в такую систему, выступает в роли регулятора, т. е. устанавливает степень соответствия характеристик управляемого объекта (отцепа) заранее намеченному плану, вырабатывает команды, направленные на оптимизацию работы этого объекта, и т. д.

А вот в системе диспетчерского управления движением поездов часто нельзя перечислить всех возможных осложнений, которые могут возникнуть на участке, и диспетчеру приходится вырабатывать команды, предназначенные специально для данного конкретного случая. Это свойство регулятора системы создавать новые, не запрограммированные ранее управляющие команды, является важнейшим признаком больших систем.

Чем меньше соответствует регулятор объекту, чем неопределеннее результат процесса управления, тем сложнее и "больше" становится система.

Строгого определения понятия "большая система" пока нет, но можно перечислить основные особенности этих образований, определяемые их функциональными, пространственными и информационными свойствами.

Американские ученые Г. X. Гуд и Р. Э. Макол в книге "Системотехника" [23] обобщили некоторые черты больших систем. К ним можно отнести и те, которые присущи системам на железнодорожном транспорте:

- определенная целостность, или единство системы - наличие у всей системы какой-либо общей цели. Например, вся деятельность диспетчерского аппарата железных дорог направлена на рациональную организацию движения поездов и все подразделения, входящие в эту систему, функционируют как составная часть единого целого, все их усилия сводятся к достижению главной цели системы;

- охват, как правило, больших территорий, т. е. наличие большого числа подразделений, выполняющих различные функции и часто ставящих перед руководством новые, не встречавшиеся ранее задачи;

- большая сложность поведения, переплетение и частичное перекрытие взаимосвязей между переменными параметрами. Изменение одной переменной, как правило, влечет за собой изменение многих других;

- нерегулярное, статистически распределенное во времени поступление входной информации. Эта нерегулярность приводит к тому, что становится невозможно точно предсказать нагрузку системы;

- насыщенность средствами автоматизации. В частности, для многих современных систем характерно применение различных типов централизации, а в недалеком будущем - средств электронной вычислительной техники; таким образом, объекты управления, входящие в систему, сами имеют сравнительно сложную структуру и устройства управления;

- и наконец, большие системы - это, как правило, сложные человеко-машинные системы, в их работе обязательно принимают участие люди.

Таким образом, можно с уверенностью утверждать, что железнодорожный транспорт относится к сложнейшим динамическим системам большого масштаба. Причем система эта довольно-рационально организована, перерабатывает огромное количество информации, имеет большое число стационарных устройств, обслуживаемых многочисленным персоналом, и все это территориально рассредоточено на значительном протяжении, удалено друг от друга на многие километры.

Следует отметить, что большие системы управления представляют собой единое целое, в котором органически сочетаются информационные, решающие и исполнительные процессы.

Так как проектирование и эксплуатация больших систем требуют значительного времени и материальных затрат, разработка теории этих систем постепенно стала совершенно необходимой для технических наук. Да и не только для технических. Вопросы общей теории систем волнуют и биологов, и философов, и экономистов. В связи с этим появилась и стала развиваться новая научная дисциплина - так называемая системотехника, знаменующая собой новый этап развития кибернетики как науки о системах управления.

Системотехника является одной из тех дисциплин, которые рождаются на стыке наук: в ней тесно переплетаются методы и задачи областей, стоящих далеко друг от друга в любой классификационной схеме. Системотехника требует от специалистов-разработчиков глубокого анализа возможностей системы с привлечением методов и средств самых различных отраслей науки и техники. Инженер-системотехник, используя системный подход, должен учитывать не только место каждого узла в системе, но и его взаимосвязь с другими узлами, его влияние на систему и влияние системы на него. Он должен выбрать оптимальную структуру системы и те технические средства, которые обеспечат согласование всех элементов.

Следует отметить, что психологии в системотехнике отведено важное место. Уже Г. X. Гуд и Р. Э. Макол, перечисляя научные методы, используемые при проектировании больших систем, наряду с теорией вероятностей, теорией массового обслуживания и теорией информации называют техническую психологию. Правда, ее роль они связали с выходом системы, ее "внешним" выводом.

Такая позиция весьма характерна для начальной стадии развития инженерной психологии, когда преобладающей была механоцентрическая точка зрения. Суть ее заключалась в том, что к человеку пытались применить критерии, методы и понятия, разработанные для технических устройств. Попытки определения передаточной функции или пропускной способности человека приводили к выводам, насколько те или иные панели информации или органы управления способствуют решению встающих перед человеком задач в ходе управления системой.

Правда, привлечение строгого математического аппарата к анализу деятельности человека привело к определенным положительным моментам. Прежде всего механоцентрический подход способствовал проникновению в психологию математических методов и строгой теории эксперимента. В ходе подобных исследований, особенно популярных за рубежом, было выявлено, что целый ряд операций, выполняемых человеком автоматически, может быть воспроизведен техническими устройствами. В то же время стало ясно, что есть и такие психические процессы человека, которые, являясь специфическими, не могут быть описаны с помощью средств, имеющихся в технических науках.

Это направление ограничивало разработку психологических проблем лишь сенсорными и двигательными вопросами. При таком подходе средства технической психологии выступали в качестве временной, вынужденной меры, пока человек, за неимением лучшего остается звеном контура регулирования. Совершенно игнорировалась или по крайней мере недооценивалась при этом специфика мыслительной, умственной деятельности человека, процессов его оперативного мышления.

Развитие техники в наше время внесло колоссальное изменение в характер труда человека: он не столько трудится сам, сколько воздействует на предмет труда, управляет им через различные "органы" машин. Управление все чаще заменяет действие, человек становится командиром управления, машины - его послушными исполнителями. Человек рассматривается в качестве главного, интегрального звена системы управления, а машина - как средство его деятельности.

Если раньше психологов интересовала в основном "внешность" машины - ее входы и выходы, а конструкцией, схемой работы занимались инженеры, то теперь психолог начал вторгаться в саму систему. А это вызвало необходимость при анализе деятельности человека в больших системах рассматривать отношение субъект труда - орудие труда в более широком плане, ибо человек выступает не только как субъект труда, но и как субъект познания и общения [95].

Теперь в системотехнике психология уделяет главное внимание изучению новой, не применявшейся ранее схеме действий человека, - процессу решения задач. Этот процесс называется оперативным мышлением. Выше уже отмечалось, что само определение понятия "большая" система включает в себя возможность ситуаций, относительно которых регулятор не располагает необходимым набором управляющих алгоритмов и в которых новая схема действия должна быть создана применительно к данным условиям. В этой связи понятие "оперативное мышление" как специфический процесс решения задач и построения новых схем для действия неразрывно связано с содержанием понятия "большая" система. И именно исходя из этой специфики человеческой деятельности в больших системах возникло, если так можно сказать, психологическое определение большой системы. Если человек управляет большой системой, то ему обязательно необходимо будет использовать свое оперативное мышление, и, наоборот, если для управления той или иной конкретной системой человеку приходится систематически использовать оперативное мышление, то данную систему можно характеризовать как большую.

Теперь психология вправе дополнить перечень методов, предложенных Гудом и Маколом, такими разделами, как анализ решения задач человеком и разработка эвристических программ управления. Изменилось место психологии, укрепились ее связи с другими науками, расширился и круг вопросов, к которым привлекаются методы и результаты психологической науки.

Быстрое внедрение в промышленности и на железнодорожном транспорте систем дистанционного управления и автоматической обработки информации на базе цифровых вычислительных машин породило множество проблем. Одна из таких проблем связана с организацией гармонического взаимодействия человека с автоматическими устройствами.

На основе инженерно-психологических исследований ученые перенесли согласование работы человека и машины из теории в производство. Вот, например, как должно учитываться это согласование в автоматизированных диспетчерских системах на железнодорожном транспорте.

Как, известно, необходимость разгрузки диспетчера возрастает с укрупнением системы. Для облегчения его работы к устройствам отображения информации на центральном диспетчерском пункте должны предъявляться особые требования. Очевидно, эта информация должна быть подана после ее предварительной обработки в виде, удобном для восприятия человеком. При проектировании систем отображения нужно также стремиться к тому, чтобы на высших уровнях больших систем управления там, где принимаются самые ответственные решения, были установлены так называемые интегральные информационные модели. Эти модели должны давать лишь качественную оценку положения дел, отсеивая ненужные детали, что позволит человеку получать прежде всего информацию об объектах или задачах, требующих его вмешательства, и не отвлекаться на изучение всей информации, идти, как говорят психологи, по свернутой траектории.

Если на центральном диспетчерском пункте имеется управляющая вычислительная машина (УВМ), требования к устройствам отображения информации несколько изменяются. Информация должна быть удобна и для человека, и для машины. Следует отметить, что УВМ, управляющая процессом прерывным, дискретным, получает значительную часть входной информации не от автоматических устройств-датчиков, а от устройств ручного ввода, обслуживаемых непосредственно теми лицами, от которых исходит вводимая информация. Вывод управляющей информации или "совета" также зачастую осуществляется не на автоматические исполнительные механизмы, а к различным производственным работникам. Следовательно, для надежной и эффективной работы всей системы необходимо, чтобы УВМ могла принимать и выдавать информацию в наиболее удобном для человека виде. Таким требованиям, как показали опыты психологов, удовлетворяет представление цифровой информации в десятично-кодированной системе.

Разнообразие решающих алгоритмов и возможных видов управляющих предписаний, а также необходимость доводить их одновременно в различные территориально разобщенные подразделения затрудняют широкое использование в системах управления сложных пультов для ввода призначной информации. Поэтому основным видом входной и выходной информации становится обычно алфавитно-цифровой текст (буквы русского алфавита и цифры в десятичной системе счисления).

Хорошее согласование работы человека и УВМ в большой системе управления могут обеспечивать информационно-логические машины (ИЛМ), управляющие режимом отображения информации. Без подобных устройств немыслимы, очевидно, создание и эксплуатация систем "автодиспетчер", "автомашинист", "горка-автомат" и другие устройства железнодорожной автоматики.

Здесь рассмотрен лишь один вопрос согласования "выходов" машины со "входами" человеческого звена; но ведь в любой системе нужно рассматривать и более сложные взаимосвязи.

Прежде чем заниматься вопросами согласования возможностей человека и машины, ученым нужно было изучить эти возможности и провести их сравнение. Ведь главная цель согласования должна быть такой, чтобы человек мог свободно проявлять свои сильные стороны, а машина бы компенсировала его слабые стороны.

"На первый взгляд, - писал Н. Винер, - может показаться, что машина обладает рядом очевидных преимуществ. В самом деле, она работает быстрее и с большим единообразием или по крайней мере может обладать этими свойствами, если ее правильно построить. ЭВМ за один день может выполнить такой объем работы, с которой целой команде вычислителей не справиться и за год, притом работа будет выполнена с наименьшим количеством ошибок.

Вместе с тем человек обладает несомненными преимуществами. Не говоря уже о том, что любой разумный человек во взаимоотношениях с машиной считает первостепенными свои, человеческие цели, машина в сравнении с человеком далеко не так сложна, а сфера ее действий, взятых в их многообразии, гораздо меньше".

Сопоставление способностей человека с возможностями ЭВМ (в большинстве транспортных систем предусматривается именно такое сопоставление) безусловно имеет ограниченный смысл. Можно проводить много сравнений по самым разнообразным признакам, можно сравнивать и по одной одинаковой функции. Но сколько и каких бы характеристик не приводилось, они не будут исчерпывающими. И дело не в трудностях технического порядка: человек органически связан с машиной в системе. Если вырвать из этой связи одно звено, его можно легко наделить именно теми особыми качествами, которых не хватает другому звену. Если же это сопоставление проводится с целью стимулирования дальнейших исследований, оно полезно.

С этой точки зрения большое значение и интерес представляет предложенная А. Чапанисом схема преимуществ и недостатков человека и машины:

В приведенном перечне содержатся весьма важные параметры сравнения человека и машины, однако А. Чапанис рассматривает этих двух партнеров по управлению лишь весьма суммарно. В настоящий момент, с точки зрения построения именно больших систем, необходим более дифференцированный анализ человеческого и машинного интеллекта, т. е. анализ того, чем именно отличается специфически человеческий процесс решения задач от решения задач машиной.

До сих пор человеческое мышление рассматривалось нами лишь с точки зрения его преимуществ над машинными способами решения задач. И действительно, в отношений таких экспериментальных моделей мышления, как шахматы и игра "5", человеческий способ решения задач оказывается намного эффективнее машинных способов. Подчеркивание преимуществ человеческого интеллекта имеет смысл при разработке вопросов эвристического программирования. Однако преимущество это весьма относительно: существуют такие типы задач, с которыми человеческое мышление справляется с большим трудом. И характерно, что именно с некоторыми их разновидностями хорошо справляется машина.

Решение задачи оптимального распределения функций требует детального анализа и исследований как "человеческой", так и автоматической части системы. При этом абсолютно неверно исходить из крайних положений, т. е. не следует противопоставлять человека и машину. Наилучшие результаты появляются, когда они взаимодействуют, когда та и другая части управляющей системы, обладающие своими преимуществами и недостатками, взаимно дополняют друг друга. Необходимо только выяснить, какая "доля" работы должна выполняться человеком, а какая - машиной. Общего решения эта задача в настоящее время не имеет, поэтому кратко остановимся на отдельных ее сторонах.

Прежде всего следует распределение функций рассматривать как две проблемы: вопрос о возможности передачи машине той или иной функции человека и вопрос о целесообразности передачи этой функции.

Если говорить о первой проблеме, то вполне понятно, что машине может быть передана любая задача, если для нее составлена программа решения (включая эвристические). Значит, возможность передачи машине той или иной задачи определяется возможностью составления программы для ее решения.

Известно, что наиболее просто программируются вычислительные задачи, где высокое быстродействие ЭВМ позволяет получать решения, практически не выполнимые без использования машины. В принципе машиной может быть решена любая задача с конечным числом вариантов, если сформулирован критерий выбора. Железнодорожникам известны машинные программы расчета плана формирований поездов, графика движения, вариантов усиления пропускной способности, тяговых расчетов и т. д. Правда, машины используются и для решения невычислительных задач, требующих произвести выбор оптимального способа действий из множества возможных. Следует заметить, что это в основном задачи оперативного управления. В этих задачах при выработке решения приходится учитывать "тысячи мелочей", возникающих в каждой конкретной ситуации; подчас невозможно даже правильно оценить роль каждой из них. Оперативное управление можно назвать процессом "высокочастотным", так как фактор времени имеет в нем доминирующее значение. Наконец, при принятии оперативного решения определяющую роль играет объективная оценка возможностей и способностей его исполнителей, учет человеческого фактора: когда речь идет о выполнении плана, роль человека неизмеримо возрастает.

Указанные особенности оперативного управления весьма ограничивают возможности его формализации и использования математических методов и, в частности, методов оптимизации управленческих решений. Они охватывают те задачи корректировки программы управления, решение которых осуществляется только при известных условиях - наличия времени для пересчета плана, возможности формализации ограничений, диктуемых конкретной ситуацией. Чаще всего при решении задач оперативного управления применение существующего формального логико-математического аппарата оказывается либо вообще невозможным, либо малодейственным.

Выработка управленческого решения в сложной динамической ситуации является пока почти исключительной прерогативой человека. Это обусловливается непреодолимыми трудностями формирования модели оперативного управления, учитывающей человеческий фактор, "тысячи мелочей", а также их взаимодействие в данных конкретных условиях. В результате каких таинственных процессов строится такая модель в голове человека и на ее основе вырабатывается акт управления, пока неизвестно: в этот мир наука только начинает проникать. Несомненно, что здесь особенно важную роль играют опыт и квалификация человека, но столь же важны его способности, смелость и многое другое, что объединяется общим понятием - искусство управления.

Вопрос о целесообразности передачи машине решения той или иной задачи, по мнению А. Чапаниса, может быть каждый раз решен методом эмпирических испытаний и исследований. Практически в любом конкретном случае приходится составлять по возможности наиболее подробные перечни управляющих функций в системе и затем делить их между человеком и машиной, учитывая относительные преимущества и ограничения этих компонентов больших систем.

Однако даже при существующем эмпирическом подходе к распределению функций нередко совершаются ошибки. Так, некоторые исследователи и проектировщики железнодорожных систем управления рекомендуют поручать ЭВМ выделение и отбор той информации, которая необходима для работы человека-оператора в данный момент. Следует указать, что если речь идет о задачах, которые не могут быть решены машиной, то нет оснований и выдвигать такие рекомендации. Из исследований экспериментальной психологии, и в частности психологии мышления, следует, что именно этап отбора необходимой информации наиболее труден для формализации и программирования при решении игровых задач. Психологи утверждают, что для задач, решение которых не может быть целиком передано машине, машина не сможет произвести отбор необходимой информации. Здесь налицо нереалистическое решение вопроса о распределении функций между человеком и машиной, переоценка возможностей машины.

Но бывает такая переоценка проявляется и по отношению к человеку, а эксперименты показывают, что некоторые типы задач, с которыми человеческое мышление справляется с большим трудом, успешно решаются машиной. Был проведен специальный эксперимент для уточнения особенностей этих задач.

В качестве экспериментальной была использована следующая шаговая головоломка. На столе перед испытуемым лежали расположенные в один ряд восемь фишек - четыре белых и четыре с крестиками: 0000XXXX. Задача состояла в том, чтобы получить за четыре хода следующую ситуацию: 0X0X0X0X. Способ хода такой: брать попарно смежные фишки и перемещать их влево или вправо. Примером первого хода могут быть следующие сочетания фишек XX0000XX.. или 0X000.. XXX, или 00.. XXXX00.. и т. д. При этом необходимым условием было отсутствие промежутков между фишками, последний ход должен заполнять последнее окно. Не допускалось перекладывание фишек вверх ногами и другие "хитрости".

Эту задачу можно в каком-то отношении сравнить с шахматами или, во всяком случае, с игрой "5": здесь также имеются дискретные, разобщенные друг с другом элементы, решение осуществляется определенной совокупностью шагов. Существенная разница состоит в том, что человеку трудно выработать необходимую последовательность ходов, основываясь на установлении связей между фишками или парами фишек. Здесь перед решающим имеется та редко встречающаяся в жизни и деятельности ситуация, когда он не может решить задачу иначе, чем через перебор всех вариантов решения.

При первых пробах испытуемый стремится использовать некоторые моменты ситуации, которые позволяют установить связи между фишками. Например, решение начинается с того, что испытуемый берет пару, в которой имеется белая фишка и фишка с крестом. Однако после нескольких проб несостоятельность этой стратегии становится для него очевидной. После этого испытуемый начинает слепо, без какого бы то ни было понимания и анализа, перебирать фишки. Каждая такая проба состоит из двух-трех ходов, после которых человек снова возвращается к исходной ситуации.

Результаты экспериментальной серии оказались весьма показательными. Решение обычно длилось часами, и подавляющее большинство испытуемых отказывалось в конце концов от попыток решить задачу, несмотря на то, что, как правило, они были захвачены задачей и попытки сопровождались значительным эмоциональным напряжением. Из общего количества испытуемых, решавших задачу, лишь 20% пришли к решению, 80% - прекратили поиск. Можно было предположить, что высокий уровень умения играть в шахматы окажет положительное влияние на решение шаговой головоломки, поскольку шахматист привык рассчитывать игру на много ходов вперед. В связи с этими соображениями в качестве испытуемых были привлечены шахматисты высокой квалификации - мастера спорта и гроссмейстеры. При проведении опытов оказалось, что шахматисты не намного отличаются от обычных испытуемых. Известные гроссмейстеры после многих попыток отказывались от решения. Тот факт, что крупные шахматисты не обладали абсолютным преимуществом в расчете на четыре хода перед другими испытуемыми, является серьезным подтверждением положения, что расчет вариантов в шахматах имеет существенно другую природу и не может быть сведен к лабиринтной форме перебора вариантов решения.

Все, что в указанной экспериментальной задаче составляло особые трудности для человека - отсутствие возможности построить систему элементов и планировать свои действия на основе этой системы, необходимость работать в условиях равновероятного выбора возможностей,- обеспечивает успешную работу машины, действующей на основе принципа лабиринта и перебора вариантов. Нетрудно увидеть, что для машины такого рода экспериментальная задача не представляет никакой проблемы: перебираются все возможные варианты на четыре хода вперед и находится тот вариант, который приводит к искомой ситуации. Быстродействие современных машин позволяет сделать это за очень короткое время.

Человек в ситуации такого рода оказывается весьма ненадежным. И дело не только в том, что никогда нельзя заранее предсказать, решит ли задачу тот или иной человек, и если решит, то сколько времени будет длиться решение. В ходе экспериментального исследования был обнаружен следующий факт. После того как испытуемый после многих попыток решил задачу, он не мог тут же воспроизвести ход решения. Оказывается, что он сейчас же забывает найденную последовательность ходов. Второй раз решение длится меньшее время, но является столь же мучительным, как и в первый раз. И необходима специальная фиксирующая деятельность, чтобы после ряда напряженных решений запомнить последовательность четырех ходов. После того как эта последовательность все-таки усвоена, испытуемый не в состоянии выполнить обратную задачу: вернуть фишки четырьмя ходами из конечной ситуации в исходную.

Еще один пример. В транспортных системах "автодиспетчер" на человека возлагается функция критической оценки предложенного машиной плана и выбора наилучшего варианта действий. Возможности человека по выполнению задач такого рода требуют тщательной и всесторонней оценки, так как психологические исследования показывают следующее. Человеку нельзя поручить пооперационный контроль и корректировку всех решений, выработанных вычислительной машиной. Даже если удастся обеспечить индикацию всех этих решений на устройствах отображения информации (табло или панелях управления), запаздывание воздействия человека будет чрезмерно большим. Он сможет оценивать лишь некоторые промежуточные и конечные результаты и вносить коррективы в работу управляющих устройств. Кроме того, не совсем ясно, как следует человеку контролировать результаты решения задач, которые он не решал.

Особенно важно учитывать это обстоятельство с точки зрения надежности человеко-машинной системы управления. Желательно, чтобы в такой системе, где человеку поручается наблюдение за работой машины и дублирование ее в случае отказа, оператор был включен в контур управления параллельно с УВМ (рис. 40). Тогда надежность системы, состоящей из УВМ и человека, страхующего ее действия, может быть определена:

Р_счм=1-(1-Р_м)(1-Р_ч),

где Р_счм - надежность системы "человек - машина";

Р_м - надежность машины;

Р_ч - надежность человека.

40. Оптимальное по надежности включение оператора в систему 'человек - машина'

Очевидно, если человек не способен надежно выполнять какие-либо функции автомата, то надежность системы в отношении этих функций полностью определяется надежностью последнего. С другой стороны, при выходе машины из строя надежность системы полностью определяется надежностью человека.

Под надежностью человека в данном случае понимается вероятность того, что оператор в течение допустимого времени, обусловленного скоростью протекания технологических процессов, приступит к выполнению правильных действий, соответствующих конкретной ситуации.

В этом смысле надежность человека можно отождествить с готовностью его выполнять операции управления вместо отказавшего автомата.

При обсуждении вопроса о целесообразности передачи задач машине среди многих других должны учитываться и экономические, и социальные оценки, например, такого порядка. Сейчас большая часть ответственности за принятое решение лежит на человеке. Однако, работая в контакте с машиной в режиме автоматического управления, человек не проверяет команд, отданных машиной. Значит тем самым он вольно или невольно передает часть ответственности машине. По мере усовершенствования вычислительной техники и передачи машине более сложных задач все большая часть ответственности будет возлагаться на машины. А это в свою очередь может создать угрозу снятия ответственности с человека и в конце-концов- самому существованию этой способности у людей.

Итак, проблему рационального распределения функций между человеком и машиной можно будет считать решенной лишь тогда, когда будет выработан критерий, позволяющий в каждом конкретном случае выбирать оптимальный вариант такого распределения. А так как при этом приходится считаться с целым набором факторов различной значимости, необходимо сделать выбор по одному комплексному критерию, учитывающему оценки по отдельным факторам и их относительную ценность.

Такой критерий оптимальности, позволяющий дать количественную оценку системы "человек-машина", был предложен профессором А. Я. Лернером. Математически для системы "автодиспетчер участковый" его можно выразить в виде:

K = f(I₁, I₂, I₃ ..., I_n)≈ a₁I₁ +a₂I₂ + … + a_nI_n, (2)

где К - показатель эффективности системы "человек - машина"

I₁ - надежность системы управления;

I₂ - стоимость аппаратуры (УВМ, линий связи и т. д.);

I₃ - пропускная способность диспетчера;

I_n - время врабатываемости диспетчера;

a₁, а₂, ..., а_n - коэффициенты веса, учитывающие значимость каждого параметра: надежности, стоимости, психологических характеристик человека, занятого в системе управления и др.

Таким образом, задача оптимального распределения будет сведена к максимизации функционала К, если будут определены все а_i и I_i. He следует, однако, думать, что оптимальное разделение функций между человеком и автоматом будет найдено и определено раз и навсегда. В зависимости от конкретных условий, для которых решается задача, от уровня технического прогресса и, наконец, потому, что это разделение существенно связано с социальными и экономическими факторами, разделение труда между человеком и автоматом всегда будет разнообразным и изменяющимся во времени.