Способы кодирования информации это психология

Стили кодирования информации

Стили кодирования информации– это субъективные средства,
с помощью которых в ментальном опыте человека воспроизводится окружающий мир.

Работы по проблеме индивидуальных различий на физиологическом уровне в рамках своего учения о двух сигнальных системах коры головного мозга были выполнены русским ученым И.П. Павловым. Первая сигнальная система (1-я СС) осуществляет анализ и синтез непосредственных взаимодействий внешней и внутренней среды организма с опорой на чувственные впечатления (сенсорные и перцептивные сигналы). Вторая сигнальная система (2-я СС) обеспечивает ориентировку в среде посредством слова с опорой на различные формы речевой деятельности (словесные сигналы). При этом Павлов особо подчеркивал взаимодействие 1-й и 2-й сигнальных систем, поскольку они в принципе не могут функционировать автономно или параллельно [22].

По И.П. Павлову, преобладание первой сигнальной системы дает основания для формирования личности «художественного типа» (высокий уровень образно-пространственных способностей, трудности в произвольной регуляции деятельности и т.п.), преобладание второй сигнальной системы способствует формированию личности «мыслительного типа» (высокий уровень словесно-логических способностей, повышенная склонность к самоконтролю и т.д.) [22]. И.П. Павлов описал два базовых способа кодирования информации, соответствующих особенностям строения и функционирования головного мозга: чувственно-наглядный и словесно-речевой. Как было показано последующими исследователями, характер соотношения сигнальных систем оказывает существенное влияние на процессы переработки информации. Например, преобладание 2-й ССу школьников проявляется в большей самостоятельности в процессе решения задач, в более эффективном использовании подсказки, а преобладание 1-й СС проявляется в склонности к шаблонным умозаключениям. Учащиеся с легкой вербализацией знаний характеризуются теоретическим типом мышления,
а другие – практическим типом мышления.

В современной психологии проблема первосигнальных и второсигнальных способов кодирования информации преобразовалась в проблему межполушарной специализации, в которой чувственно-образная форма презентации действительности закреплена за правым полушарием, а вербально-логическая – за левым. При этом эмпирически доказано непрерывное взаимодействие полушарий, т. е. наличие процесса постоянного взаимоперевода поступающей информации в двух базовых модальностях ментального опыта.

Ряд авторов описали несколько разных типологий способов кодирования информации. Дж. Брунер (цит. по [22]) представил три способа субъективного представления информации: в виде предметных действий, наглядных образов и языковых знаков. Л.М. Веккер (цит. по [22]) выделял три языка переработки информации: знаково-словесный, образно-пространственный и тактильно-кинестетический.

Дж. Гриндер и Р. Бэндлер предложили три сферы «сенсорного опыта» человека: визуальную, аудиальную и кинестетическую, последний подход разрабатывался в рамках нейро-лингвистического программирования (НЛП) [8]. Стили кодирования информациизависят от того, какой из анализаторов сенсорных модальностей является доминирующим в оценке информации (зрительный, слуховой, кинестетический и др.). На этом основании были выделены три основных типа людей: «визуалы»,«аудиалы» и«кинестетики». Человек в зависимости от того, какой тип сенсорной модальности у него преобладает (т.е. является ведущим), принимает и обрабатывает информацию об окружающем мире. «Поэтому для визуала типичная познавательная позиция – смотреть, представлять, наблюдать; для аудиала – слушать, говорить, обсуждать; для кинестетика – действовать, чувствовать, ощущать» [22, с. 297]. Согласно Дж. Брунеру, мера интегрированности разных способов кодирования информации характеризует уровень интеллектуального развития субъекта (цит. по [22]). М.А. Холодная, объединяя эти подходы и основываясь на эмпирических исследованиях, обозначает четыре основные модальности опыта:

1) знаки (словесно-речевой способ кодирования информации);

2) зрительные образы (визуальныйспособ кодирования информации);

3) предметные действия (предметно-практическийспособ кодирования информации);

4) сенсорно-эмоциональные впечатления (сенсорно-эмоциональ-ный способ кодирования информации) [22].

Мера выраженности того или иного способа кодирования информации характеризует соответствующий стиль кодирования информации.

Наличие индивидуально-своеобразных способов кодирования информации играет важную роль в успешности обучения. Хрестоматийным является пример с Альбертом Эйнштейном, который долгое время был неуспевающим учеником. Это объясняется именно несоответствием методов обучения в традиционной школе, которые больше «опирались» на левое полушарие, с визуальным способом кодирования информации, присущим Эйнштейну, по словам самого великого физика.

Источник

Кодирование информации

3. Кодирование информации

Одним из простых способов кодирования информации признается специфичность рецепторов, избирательно реагирующих на определенные параметры стимуляции, например колбочки с разной чувствительностью к длинам волн видимого спектра, рецепторы давления, болевые, тактильные и др. В работах Т. Буллока (1965) и В. Маунткастла (1967) принцип специфичности получил дальнейшее развитие. Они предложили говорить о меченой линии как о моносинаптической передаче сигналов от рецептора к некоторому центральному нейрону, возбуждение которого соответствует выделению определенного качества стимула.

Модель меченой линии более подходит к чувствительным окончаниям кожи, которые высокоспецифичны относительно небольшого количества типов раздражений (рецепторы давления, прикосновения, температуры, боли). Это соответственно требует малого числа меченых линий.

Частотный код. Наиболее явно он связан с кодированием интенсивности раздражения. Для многих периферических нервных волокон была установлена логарифмическая зависимость между интенсивностью раздражителя и частотой вызываемых им ПД. Она выявлена для частоты импульсов в одиночном волокне зрительного нерва, идущего от одного омматидия мечехвоста (Limulus), и интенсивности света; для частоты спайков веретена — рецептора мышцы лягушки и величины нагрузки на мышцу. Частотный способ кодирования информации об интенсивности стимула, включающего операцию логарифмирования, согласуется с психофизическим законом Г. Фехнера о том, что величина ощущения пропорциональна логарифму интенсивности раздражителя.

С. Стивене на основании своих психофизических исследований, проведенных на людях с применением звукового, светового и электрического раздражения, взамен закона Фехнера предложил закон степенной функции — ощущение пропорционально показателю степени стимула.

В качестве альтернативного механизма к первым двум принципам кодирования — меченой линии и частотного кода — рассматривают также паттерн ответа нейрона (структурную организацию ПД во времени). Отличительная черта нейронов специфической системы мозга — устойчивость временного паттерна ответа. Система передачи информации о стимулах с помощью рисунка разрядов нейрона имеет ряд ограничений. В нейронных сетях, работающих по этому коду, не может соблюдаться принцип экономии, так как он требует дополнительных операций и времени по учету начала, конца реакции нейрона, определения ее длительности. Кроме того, эффективность передачи информации о сигнале существенно зависит от состояния нейрона, что делает данную систему кодирования недостаточно надежной.

Д. Хебб считает, что ни один нейрон не может пересылать никакой информации другим нейронам и что она передается исключительно через возбуждение группы нейронов, входящих в состав соответствующих ансамблей. Д. Хебб предложил рассматривать ансамбль нейронов в качестве основного способа кодирования и передачи информации. Различные наборы возбужденных нейронов одного и того же ансамбля соответствуют разным параметрам стимула, а если ансамбль находится на выходе системы, управляющей движением, — то и разным реакциям. Преимущества: более надежен, так как не зависит от состояния одного нейрона, не требует дополнительно ни операций, ни времени. Однако для кодирования каждого типа стимулов необходим свой уникальный набор нейронов.

Особый принцип обработки информации вытекает из детекторной теории. Принцип кодирования информаиии номером детектора (детекторного канала). Передача информаии по номеру канала (термин предложен Е.Н. Соколовым) означает, что сигнал следует по цепочке нейронов, конечное звено которой представлено нейроном-детектором простых или сложных признаков, избирательно реагирующим на определенный физический признак или их комплекс.

Идея о том, что информация кодируется номером канала, присутствовала уже в опытах И.П. Павлова с кожным анализатором собаки. Раздражение определенного участка кожи вызывало очаг возбуждения в определенном локусе соматосенсорной коры. Пространственное соответствие места приложения стимула и локуса возбуждения в коре получило подтверждение и в других анализаторах: зрительном, слуховом. Тонотопическая проекция в слуховой коре отражает пространственное расположение волосковых клеток кортиевого органа, избирательно чувствительных к различной частоте звуковых колебаний. Такого рода проекции можно объяснить тем, что рецепторная поверхность отображается на карте коры посредством множества параллельных каналов — линий, имеющих свои номера. При смещении сигнала относительно рецепторной поверхности максимум возбуждения перемещается по элементам карты коры. Сам же элемент карты представляет локальный детектор, избирательно отвечающий на раздражение определенного участка рецепторной поверхности. Детекторы локальности, обладающие точечными рецептивными полями и избирательно реагирующие на прикосновение к определенной точке кожи, являются наиболее простыми детекторами. Совокупность детекторов локальности образует карту кожной поверхности в коре. Детекторы работают параллельно, каждая точка кожной поверхности представлена независимым детектором.

Е.Н. Соколов предложил механизм векторного кодирования сигнала, когда стимулы различаются не местом приложения, а другими признаками. Появление локуса возбуждения на детекторной карте зависит от параметров стимула. С их изменением локус возбуждения на карте смещается.

Принцип векторного кодирования информации впервые был сформулирован в 50-х годах шведским ученым Г. Йохансоном, который положил начало новому направлению в психологии — векторной психологии. Основывался на результатах изучения восприятия движения. Он показал, что если две точки на экране движутся навстречу друг другу — одна по горизонтали, другая по вертикали, — то человек видит движение одной точки по наклонной прямой. Для объяснения эффекта иллюзии движения Г. Йохансон использовал векторное представление. Е.Н Соколов развил векторные представления, применив их к изучению нейронных механизмов сенсорных процессов, а также двигательных и вегетативных реакций.

Векторная психофизиология — новое направление, ориентированное на соединение психологических явлений и процессов с векторным кодированием информации в нейронных сетях.

Особенности кодирования в сенсорных системах.

1. в отличие от телефонных или телевизионных кодов, которые декодируются восстановлением первоначального сообщения в исходном виде, в сенсорной системе такого декодирования не происходит.

2. множественность и перекрытие кодов. Так, для одного и того же свойства сигнала (например, его интенсивности) сенсорная система использует несколько кодов: частотой и числом импульсов в пачке, числом возбужденных нейронов и их локализацией в слое. В коре большого мозга сигналы кодируются последовательностью включения параллельно работающих нейронных каналов, синхронностью ритмических импульсных разрядов, изменением их числа.

3. позиционное кодирование (в коре). Оно заключается в том, что какой-то признак раздражителя вызывает возбуждение определенного нейрона или небольшой группы нейронов, расположенных в определенном месте нейронного слоя. Например, возбуждение небольшой локальной группы нейронов зрительной области коры означает, что в определенной части поля зрения появилась световая полоска определенного размера и ориентации.

Для периферических отделов сенсорной системы типично временное кодирование признаков раздражителя, а на высших уровнях происходит переход к преимущественно пространственному (в основном позиционному) коду.

Источник

Психологические основы кодирования зрительной информации для человека-оператора

Добавить в закладки Версия для печати Отправить на e-mail

На правах рукописи

ТУТУШКИНА Марина Константиновна

ПСИХОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ КОДИРОВАНИЯ ЗРИТЕЛЬНОЙ ИНФОРМАЦИИ ДЛЯ ЧЕЛОВЕКА-ОПЕРАТОРА

I. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

Актуальность проблемы. Автоматизация приводит к усилению опосредованности человеческой деятельности в системах управления, возникновению новых форм опосредования — современных знаковых средств отображения информации, с которыми приходится работать человеку-оператору. На эти средства отображения в большинстве случаев передается информация об управляемых объектах и их состояниях. Кодирование информации для человека-оператора имеет свою специфику, существенно отличающуюся от кодирования в технических каналах связи, и требует охвата значительного числа психологических вопросов, поскольку информация адресована человеку и должна быть рассчитана на человеческий уровень ее обработки.

Проблема кодирования информации выросла из потребностей практики при решении вопросов согласования технических устройств и возможностей человека в системах «человек-машина». Впервые эта проблема, как психологическая, была сформулирована В.Ф. Ломовым. Б.Г. Ананьев трактовал проблему кодирования в теоретическом плане как психологическую семиотику, в практическом отношении — как требования к конструктированию средств отображения информации. Особенно важным моментом, по его мнению, является рассмотрение проблемы знака и опосредованности им психических процессов как общетеоретической (психологической и гносеологической), четкое определение понятия знака, его психологической сущности.

Сама постановка проблемы кодирования информации сыграла большую роль в инженерной психологии. Вопросы, намеченные в первых работах по этой проблеме, послужили основанием для проведения разнообразных и многочисленных исследований.

Основные направления исследования проблемы кодирования информации в инженерной психологии.

1. Психологическое исследование процессов приема и переработки информации (Б.Ф. Ломов, В.П. Зинченко, С.П. Бочарова, М.В. Гамезо, В.Ф. Рубахин, Д.Н. Завалишина, М.К. Тутушкина, Т.П. Зинченко, В.Д. Шадриков, А.В. Филиппов, Ю.М. Забродин, Г.С. Никифоров).

2. Разработка принципов оценки, выбора, построения и компоновки кодовых знаков (Р.М. Грановская, М.К. Тутушкина, И.И. Литвак, М.Д. Густяков, Г.М. Товбин, Ю.А. Симоненко, Т.П. Зинченко).

3. Сравнительный анализ систем кодирования информации (Хитт, Слейт, К. Ньюман, Эриксен, С. Бейкер, Сандерс, М.K. Тутушкина, Н.И. Рыжкова, Р.Н. Хавская).

4. Психологическая оценка различных способов кодирования информации на средствах отображения (В.Ф. Венда, И.И. Литвак, А.А. Степанов, М.К. Тутушкина),

Однако, вопросам теории кодирования информации до последнего времени в психологии уделялось явно недостаточное внимание. В определенной мере это является закономерным явлением, т.к. в инженерной психологии шло интенсивное накопление эмпирических фактов, без которых нельзя построить обоснованную теорию. В настоящее время назрела необходимость в теоретической разработке психологических основ кодирования. Поскольку кодирование информации в сущности своей связано с проектированием и оценкой знаковых систем, оно требует изучения природы знаковой информации и специфики ее переработки человеком-оператором. Отсюда вытекает необходимость подхода, к разработке психологических основ кодирования с позиций психологической теории знаков (психосемиотики) и теории познавательной деятельности человека. Этот подход позволяет сформировать в инженерной психологии новое психосемиотическое направление, в русле которого возможно обобщение и анализ накопленных эмпирических данных и развитие психологической теории кодирования информация. Актуальность выбранной проблемы связана также с решением большого количества прикладных вопросов, возникавших при проектировании новейших знаковых средств отображения информации и требующих для своего решения выработки соответствующего инструментария. Решение этих вопросов необходимо так же для повышения производительности труда операторов, что способствует увеличению экономической эффективности АСУ.

Основное исходное предположение относительно психологических основ кодирования информации заключается в том, что эти основы надо рассматривать во взаимосвязи трех главных моментов: 1) психологической и технологической сущности использования знаковой информации; 2) психологических механизмов и закономерностей приема и переработки знаковой информации в разных видах знаковых ситуаций; 3) специфики функционирования знаковой информации в деятельности оператора. Это предположение основывается на понимании высшего уровня знаковости как способности человека оперировать одними предметами как знаками других (кодировать речевые сообщения в знаковой форме), а также на рассмотрении особенностей знаковой (символической) функции человека и проявления этой функции в деятельности оператора.

Цель исследования — разработка с позиций психосемиотического подхода психологических основ теории кодирования зрительной информации для человека-оператора.

Предмет исследования — психологический аспект проблемы кодирования в системах управления, изучение закономерностей взаимодействия системы знаковой информации (объективная система) с системой переработки знаковой информации (субъективная система).

Объект исследования — употребление в системах управления для формирования информационных моделей неязыковых знаков и знаковых систем. Изучалась деятельность операторов, использующих знаковую информацию: оператора-диспетчера телевизионного производства, оператора-диспетчера АСУ, пользователя визуальной диалоговой системы АСУ «Экономика», оператора-диспетчера УВД, оператора-картографа. Экспериментальные исследования проводились в лабораторных условиях, в условиях реальной и моделированной деятельности. Исследовано более 40 знаковых систем. 5 разработано и построено заново. Проведено 83 серии эксперимента, в которых участвовало более 800 человек испытуемых.

База исследования — лаборатория инженерной психологии ЛГУ, группа инженерной психологии ЛЭТИ, выполнено 16 х/д работ по проблеме кодирования с большой экономической эффективностью и внедрением в практику.

Методологической основой исследования явилась марксистско-ленинская теория познания, в которой проблемы материального и идеального, соотношение чувственного и логического, знакового и образного отражения мира рассматриваются на основе метода материалистической диалектики и в неразрывной связи с предметно-практической преобразовательной деятельностью человека.

Методы исследования. Для реализации задач исследования были разработаны специальные метода экспериментального исследования: оценки информативности признаков в алфавитах знаков при решении различных познавательных задач, сравнительного анализа систем кодирования информации, поэтапного усвоения знаковых систем и моделирования реальной деятельности операторов, использующие знаковую информацию.

Обработка экспериментальных данных проводилась статистическими методами — с использованием параметрических и непараметрических критериев, а также методом дисперсионного и корреляционного анализа на ЭВМ.

В соответствии с целью были сформулированы основные задачи теоретического и экспериментального исследования.

1. Теоретическая разработка проблемы кодирования информации на основе психологической семиотики.

2. Изучение особенностей и психологических механизмов переработки человеком знаковой информации при решении различных познавательных задач.

3. Изучение и выявление специфики кодирования сообщений различной сложности.

4. Определение психологических критериев и методов оценки знаковых систем кодирования информации.

5. Разработка психологических принципов кодирования информации.

Решению этих задач были посвящены наши исследования в период с 1962 по 1980 гг. В работе развивается новый, комплексный подход к проблеме кодирования информации с позиций психологической семиотики. Интеграция наук, изучающих различные аспекты сложных объектов, и комплексный подход к решению практических задач — ярко выраженная тенденция развития современной науки (Б.Ф. Ломов).

Суть комплексного подхода к проблеме кодирования заключается в создании концептуального и методического аппарата на основе синтеза нескольких наук: общей теории кодирования, и общей и инженерной психологии, психолингвистики, семиотики. Этот синтез возможен благодаря выделению общего предмета исследования, а именно знаковых систем, рассматриваемых под углом зрения их функционирования в деятельности человека-оператора. Для инженерной психологии наиболее значимым является изучение возможностей рационального использования знаковых систем для кодирования информации. Проблема знака становится стержневой, поэтому основой для комплексного подхода к формированию психологической теории кодирования является психосемиотика.

Научная новизна работа и основные положения психологической теории кодирования, выдвигаемые на защиту. Научная новизна исследования состоит в том, что впервые проблема кодирования рассмотрена с позиций психосемиотического подхода, и разработаны психологические основы теории кодирования зрительной информации для человека-оператора, которые отражены в следующих положениях.

1. Кодирование информации для человека-оператора рассматривается как необходимая часть общего процесса кодирования в системах управления при переходе от технического канала связи системы к человеку. Кодирование определяется нами как преобразование сообщений о реальных объектах и процессах в знаковую информацию, рассчитанную на прием и декодирование ее человеком, декодирование-трансформация образа знака в образ управляемого объекта. Основным принципом кодирования является согласование взаимодействия двух систем — объективной (система знаковой информации) и субъективной (переработка знаковой информации человеком-оператором). Кодирование связано с высоким уровнем развития знаковой функции у человека, поскольку кодовые знаки являются вторичными, производными от речевых, их гиперструктурами.

2. В системах управления для кодирования информации чаще всего используется неязыковые знаки, полифункциональные по своему предназначению и имеющие следующие особенности: вторичность по отношению к языковым знакам; конвенциональность происхождения; возможность планомерного и сознательного обновления, подвижность и, вместе с тем, однозначность связи между знаком и предметом; компактность и лаконичность формы; интернациональный характер. В деятельности оператора эти знаки выполняют несколько основных функций: сигнальную, наглядно-образную, информирующую, интегративную, структурирующую.

3. В случае употребления неязыковых знаков усложняется функциональная схема знаковой ситуации, в которой выделяются специфические функции проектировщика и потребителя знаков. В отличие от речевой, знаковая ситуация — прежде всего ситуация познавательная, поэтому возможны различные варианты отношений, складывающихся внутри семиотического треугольника. В деятельности оператора нами выделено четыре вида знаковых ситуаций. Знаковая ситуация является основой для формирования системы знаковой информации. Элементами этой системы являются знаки, знаковые системы и модели, ранжированные по сложности образования и описанные специфическими признаками. Главный системообразующий фактор — задача деятельности оператора и функции знаков в ней. Структура знаковой информации усложняется при переходе с парадигмального на синтагмальный уровень и может быть описана методом оценки сложности знаков, взаимодействия знаков в знаковых системах и моделях.

4. Процесс переработки знаковой информации можно рассматривать как психосемиотическую систему, формирование которой происходит у человека в результате взаимодействия с объективной системой знаковой информации. В этом случае системообразующим фактором будет познавательная задача, определяемая видом знаковой ситуации, возникающей в деятельности человека-оператора. На этом основании выделено четыре уровня переработки знаковой информации: восприятия, идентификации, опознания и декодирования. На каждом уровне выявлены специфические закономерности переработки знаковой информации и определены системы психических функций и операций, обеспечивающих процесс переработки. Переработка знаковой информации может завершаться на каждом уровне. Однако, возможно последовательное преобразование информации от уровня к уровню, и тогда основным звеном в цепи этих преобразований является декодирование, которое выступает, с одной стороны, как основа для трансформации перцептивного образа в концептуальную модель, с другой стороны, для актуализации оперативных образов и образа управляемого объекта. В этом случае первые этапы переработки знаковой информации свертываются, и главной становится та система психических процессов, которая обеспечивает переработку информации на уровне декодирования. И чем больше сближены процессы восприятия, опознания и декодирования, тем надежнее и быстрее совершается преобразование знаковой информации.

5. Динамика формирования и развития психосемиотической системы раскрывается в процессе обучения и приобретения индивидуального опыта. В основе формирования психосемиотической системы лежит определенная организация субъективного пространства на перцептивном и семантическом уровне. На каждом этапе переработки знаковой информации выделяются закономерности формирования обобщенного портрета и рабочего алфавита знаков. В процессе развития психосемиотической системы особо следует отметить специфику формирования и устойчивость представлений, а также продуктивную и регулирующую роль памяти. Наиболее значимым фактором в развитии психосемиотической системы является установление отношений между знаком и кодируемым объектом (формирование взаимосвязей в системе образ знака — обрез кодируемого объекта). Эти отношения оцениваются по степени сложности кодируемого сообщения, по виду наглядности знаковой системы и соотношению опознавательных признаков знака и кодируемого объекта.

6. Настройка и функционирование психосемиотической системы зависит от соотношения между объективной сложностью знаковой информации и субъективной сложностью ее переработки. Объективная сложность может быть оценена через сложность структуры знака, разнообразие признаков, структурную близость и заполненность пространства признаков в знаковой системе, а также через сложность кодируемого сообщения (количество и соотношение признаков в знаковых моделях). Субъективная сложность определяется скоростью и точностью переработки знаковой информации. Субъективная сложность переработки знаковой информации неодинаково коррелирует с объективной на разных уровнях переработки:

— восприятие и опознание отрицательно коррелируют со сложностью знака, и разнообразием признаков в ЗС;

— идентификация — положительно со сложностью знака и разнообразием признаков;

— в системе декодирования не устанавливаются значимые связи со сложностью, вместе с тем имеется положительная корреляция с разнообразием признаков.

Субъективная сложность находит отражение в смене информативности признаков при решении разных познавательных задач: различительных, опознавательных и семантических.

Кодирование сложных сообщений имеет свои закономерности. Структура знаковых моделей определяется степенью объективной сложности кодируемых сообщений. Для уменьшения субъективной сложности переработки знаковой информации необходимо выделение семантических групп и комплексов для кодирования информации об управляемом объекте, что способствует переходу от последовательного декодирования информации к блочному и соответственно повышает успешность ее переработки.

7. Уровень сформированности психосемиотической системы определяется индивидуальными особенностями человека. Наиболее значимыми факторами являются степень развития знаковой функции (вербальный интеллект), мотивация в деятельности, скорость протекания умственных процессов.

8. Надежность и устойчивость функционирования психосемиотической системы зависит от психического состояния человека, работающего со знаковой информацией, а также от условий ее предъявления.

9. Закономерности формирования и функционирования психосемиотической системы накладывают определенные ограничения на процесс кодирования информации, поэтому необходимо ввести психологические критерии и показатели оценки знаковой информации, учитывающие эти закономерности. Нами разработана система психологических критериев и методов оценки ЗС для каждого уровня переработки.

10. В основу процесса кодирования должны быть положены требования к формированию объективной семиотической система; сформулированные с учетом особенностей функционирования субъективной психосемиотической системы. Эти требования нашли свою реализацию в трех группах психологических принципов кодирования, разработанных нами:

— принципы, устанавливающие отношения между знаком и кодируемым объектом;

— принципы построения знаков и знаковых моделей, учитывающие соотношение между объективной и субъективной сложностью;

— принципы взаимодействия ЗС и эффективность их использования в деятельности.

11. Закономерности взаимодействия между объективной семиотической и субъективной психосемиотической системами, выявленные в исследовании, позволяют прогнозировать эффективность применения различного типа знаковой информации в деятельности человека-оператора.

Практическая значимость исследования. Результаты нашего исследования были проверены и внедрены при разработке реальных АСУ. Нами разработаны несколько алфавитов знаков, предложены методы улучшения картографических знаков, а также усовершенствована структура языка кодограмм, употребляемых для диалоговой системы, разработана мнемосхема. Нами внедрен целый ряд практических рекомендаций по кодированию и организации информации на дисплеях, которые используются разработчиками новейших средств отображения информации.

Результаты исследования опубликованы в 41 печатной работе и в 12 научных отчетах по хоздоговорным работам с различным организациями разработчиков и проектировщиков систем управления, а также изложены в докладах на пяти всесоюзных конференциях по инженерной психологии, на двух — по средствам отображения информации, на семинарах в институте психологии АН СССР и четырех симпозиумах по отдельным проблемам общей и инженерной психологии.

Работа прошла апробацию на кафедре инженерной психологии и эргономики ЛГУ им. А.А. Жданова и в лаборатории инженерной психологии института психологии АН СССР.

Объем работы: 347 машинописных листов, 53 рисунка и 33 таблицы.

2. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Работа состоит из 6 глав, введения, заключения и практических рекомендаций в приложении. В главе первой раскрывается проблема кодирования информации и обосновывается необходимость нового психосемиотического направления ее исследования. В главе второй излагается сущность и основные принципы психосемиотического подхода; дается анализ системы знаковой информации. В третьей главе разрабатывается вопрос о психологических особенностях системы переработки знаковой информации на основе теоретических и экспериментальных исследований. В четвертой главе дается система психологических критериев и методов оценки знаковых систем (ЗС). В главе пятой дан анализ специфики использования знаков при кодировании простого и сложного сообщения. В шестой главе предлагается психологические принципы кодирования и их практическое применение в АСУ.

Комплексный психосемиотический подход к проблеме кодирования информации.

Психологическая семиотика по своей сути предполагает объединение наук, изучающих особенности знаковой информации с психологических позиций, поэтому ее можно считать стержнем комплексного подхода к проблеме кодирования информации в инженерной психологии. Значение комплексного психосемиотического подхода заключается в следующем. Во-первых, он является основой для анализа природы и структуры знаковой информации; во-вторых, позволяет раскрыть глубинные взаимосвязи между системами объективной (ЗС) и субъективной (переработка знаковой информации); в-третьих, дает конструктивный метод для разработки требований к кодированию информации, передаваемой человеку-оператору в АСУ.

В результате теоретического исследования проблемы кодирования в плане психологической семиотики нами определены основные принципы психосемиотического подхода к проблеме кодирования информации.

1. Принцип уровней знаковости, и развития знаковой функции человека. Знаковость — способность человека оперировать одними предметами как знаками других предметов в процессе познания и общения. Знаковость имеет различные уровни от естественных знаков-признаков до искусственных языков. Развитие знаковой функции у человека является необходимой предпосылкой для использования знаков в деятельности человека. На основе этого принципа строится типология и классификация знаков.

2. Принцип психологической сущности знаков. Этот принцип вытекает из определения знака и предполагает выделение трех моментов: знак как материальный предмет; заместитель другого предмета в информационном отношении; функционирует в процессах общения и познания.

Этот принцип предполагает определение физической структуры знака (объективной сложности) и правил перехода от знака к предмету.

3. Принцип выделения знаковых ситуаций в деятельности человека.

4. Принцип функционирования знаков, который заключается в определении основных функций, выполняемых знаком в деятельности человека.

5. Принцип функционально-информационного отношения между знаком и предметом. Этот принцип связан с различными видами значения знаков: предметное, смысловое и прагматическое, а также определяет необходимость устанавливать взаимосвязь между знаком и предметом: а) качественную — мера абстрактности-наглядности; б) количественную — соотношения признаков знака и предмета.

6. Принцип системного анализа знаковой информации и процесса приема и переработки знаковой информации. Этот принцип лежит в основе формирования взаимодействия между объективной системой знаковой информации и субъективной системой ее переработки.

Система знаковой информации. Проблема кодирования в системах управления тесно связана с вопросами семиотики, так как кодирование информация для человека — это, по существу, разработка принципов создания и функционирования знаков в системах управления. Выделение методов анализа языка, в психолингвистике проведено главным образом с точки зрения статического подхода к языку и элементам системы общения. Рядом с языковой системой предполагается наличие еще двух систем: системы вещей, их свойств и отношений — система объективная и система идей, мыслей или понятий — система субъективная. В плане психологической семиотики необходим переход от общего статического подхода к психологическому анализу динамичного взаимодействия выделенных систем. Наиболее важным вопросом является определение закономерностей формирования субъективной системы, под которой понимаются системы психических процессов, необходимые для переработки знаковой информации человеком.

В плане психологической семиотики можно определить следующую индивидуальную иерархию семиотических уровней: 1) наиболее широким является прагматический уровень, т.е. уровень непосредственного включения и потребления знаков в деятельности человека; 2) семантический уровень, определяющий связь между знаком и управляемым объектом в плане его смыслового и предметного значения; 3) синтактический уровень — уровень взаимодействия всех знаковых систем, включенных в деятельность человека.

В психосемиотики немаловажное значение имеет также рассмотрение двух планов взаимоотношения знаков: парадигмального и синтагмального. Парадигма означает сходство и различие знаков внутри одной знаковой системы. Синтагма — построение связного сообщения из нескольких алфавитов знаков. В парадигмальных отношениях находятся те группы неязыковых замещающих знаков, которые обозначают отдельные объекты или свойства. Это различные наборы знаков символов, условных знаков и знаков-обозначений, в них обычно передаются простые сообщения в виде отдельных слов или небольших предложений. В синтагмальных отношениях находятся целые знаковые образования (типа формуляров, кодограмм), которые передают сложные сообщения в виде фраз о состояниях — свойствах управляемых объектов. Поскольку оператору, особенно в сложных системах управления, приходится иметь дело с многокомпонентными, динамичными объектами управления, то для отображения этих объектов, ситуаций и состояний возникает необходимость использования и парадигмальных и синтагмальных отношений знаков. Особенности каждого плана взаимоотношения влияют на эффективность деятельности оператора.

Знаковые ситуации и их виды. Из определения знаковой ситуации следует необходимость рассмотрения отношений, образуемых внутри семиотического треугольника. При рассмотрении неязыковых систем знаков в схеме знаковой ситуации, по нашему мнению, необходимо отдалить человека, который проектирует и создает знаки, от человека, который непосредственно оперирует этими знаками. Человек-проектировщик знаков формирует значение знака, отвлекая от предметов определенные информационные функции, необходимые для функционирования в проектируемой деятельности человека-потребителя знаков. Здесь усложняется схема знаковой ситуации, так как процесс создания знаков отделяется от потребления знаков именно на семантическом уровне. Такое разделение имеет принципиальное значение для неязыковых систем знаков, так как процесс создания этих знаков является, во-первых, производным от языковых систем знаков, во-вторых, довольно произвольным и искусственным процессом, осуществляющимся на договорных началах, в-третьих, знаки проектируются отдельно от потребителя, но необходимо должны учитываться особенности их потребления.

При проектировании деятельности немаловажным моментом становится выделение возможных знаковых ситуаций, определение их места в структуре деятельности человека-оператора. Соответственно можно выделить несколько видов знаковых ситуаций, для каждого из которых будет выделяться основной тип отношений человека и знака, знаков внутри знаковой системы и между несколькими ЗС.

1. Основное отношение между человеком-проектировщиком знаков, обозначенным предметом и знаком. Для этого типа отношений важно выделение информационных функций предмета деятельности и выбор соответствующих им знаков, знаковых систем. На этом уровне определяется смысловая нагрузка знака и его коммуникативные функции. Этот вид знаковой ситуации предваряет любую деятельность, в которой используется ЗС.

2. Основное отношение — человек-потребитель и знак как предмет восприятия. Для этого типа отношений основную роль играет материальная форма знака и условия его предъявления. Такой вид знаковой ситуации характерен для оператора-картографа.

3. Основное отношение: человек-потребитель знаков и знак, обозначающий предмет. Для этого вида основными являются отношения между человеком-потребителем знаков, обозначенными предметами и самими знаками внутри одной знаковой системы. Такие знаковые ситуации наиболее типичны для деятельности операторов-картографов и диспетчеров УВД.

4. Отношения усложняются необходимостью оперировать в деятельности несколькими системами знаков, взаимодействующими между собой. Этот вид знаковой ситуации можно выделить в деятельности картографов, пользователей АСУ, диспетчеров УВД.

Рассмотренные виды знаковых ситуаций дают возможность предложить более сложную функциональную схему знаковой ситуации.

Основные функции знаков в деятельности человека-оператора.

Большое значение для анализа природы знаковой информации имеет также определение основных функций знаков и ЗС в деятельности оператора. На основе обобщения собственных исследований и литературных данных нами выделено пять таких функций.

1. Сигнальная как побуждение к действию.

2. Наглядно-образная. Знак рассматривается как предмет восприятия, и главное внимание обращено на организацию его материальной структуры.

3. Информирующая. Эта функция выявлена в плане взаимосвязи знака и характеристик кодируемого объекта.

4. Интегративная. Эта функция определена в случае кодирования сложного сообщения, как объединение информации в семантическом комплексе.

5. Структурирующая — организующая и настраивающая систему приема и переработки знаковой информации.

Основные понятия психологической теории кодирования. Структура знаков и знаковых систем. Отправным моментом для психологической теории кодирования информации является определение некоторых основных понятий, которые должны быть сформулированы на основе психологической семиотики. Нами сделана попытка определить эти понятия.

Кодирование — преобразование сообщений о реальных объектах и процессах в знаковую информацию, рассчитанную на прием и декодирование ее человеком. Декодирование — трансформация образа знака в образ управляемого объекта и его характеристик. Код — правило перехода от кодируемого объекта к кодовому знаку.

От структуры сообщений зависит выбор методов кодирования и соответствующих методов декодирования. Если сообщения поступают единичные по отдельным признакам (состоят главным образом из элементарных сигналов и букв алфавита), применяется на входе последовательное кодирование информации по каждому признаку, а на выходе соответственно последовательное декодирование. Но наиболее экономным способом является блочное декодирование информации.

В основе кодирования лежит понятие кодового знака, которое является исходным в построении систем кодирования. Кодовый знак — это замещающий знак, его характерной особенностью является передача информации об управляемых реальных объектах в данной системе управления со свойственными ей устройствами отображения. Системы кодирования — это алфавит кодовых знаков, построенный по определенным принципам для передачи информации о целом классе объектов, взаимосвязанных между собой. Кодовый знак является элементарной единицей при построении системы кодирования. Категория кодового знака — вид условных знаков, которые выбираются для данной системы кодирования. Уровень кодирования – связан с количеством элементарных единиц, используемых для системы кодирования и с внутренней структурой кодового знака. Уровень кодирования рассматривается в двух планах: 1) как насыщение одного знака информацией путем «сгущения» элементарных единиц, т.е. повышение уровня сложности знака; 2) как совмещение в одном знаке нескольких разных категорий, таких как цвет, форма, размер и т.д. Уровень кодирования определяет одномерность и многомерность кодов, которые используются при кодировании нескольких параметров объекта. Тип кодирования — определенная структура сообщения, предъявленного на экране индикатора, причем внутри этой структуры могут использоваться различные системы кодирования и дополнительные опознавательные признаки. Способ кодирования — это более широкое понятие, чем система кодирования, ибо предполагает выбор комплексного способа подачи информации, связанного с определенным устройством отображения, может быть адресован любому анализатору человека. Системы кодирования, кодовые знаки определяются и создаются тогда, когда выбран способ кодирования информации.

Для описания системы знаковой информации нами разработаны методы оценки объективной сложности знаков, кодируемых сообщений, а также характеристик алфавитов кодовых знаков. Внутренняя структура знака нами рассматривается в связи с понятием уровня кодирования: как насыщение одного знака информацией путем повышения его сложности. Наш метод оценки сложности знаков построен на основе теоретических и экспериментальных исследований. Результаты этих исследований показывают, что сложность знака определяется следующими характерными чертами: 1) сложностью контура; 2) количеством деталей в знаке; 3) расположением этих деталей (внутренние или наружные); 4) угловым размером наименьшей детали знака. Сложные знаки как бы состоят из фрагментов простых. Для оценки сложности знака необходимо, чтобы каждая характерная черта получила качественное выражение в своей определенной шкале. Мы предлагаем поместить знак в пространство признаков, это дает возможность описать расположение деталей, подсчитать их количество в каждом квадранте. При этом контур разбивается на отдельные детали, и чем он сложнее, тем большее количество деталей (углов и сторон) или иначе фрагментов, попадает в квадрант. Далее составляются шкалы, ранжирующие детали по их угловому размеру и по расположению детали (контур, внутренние или наружные детали), каждому рангу приписывается определенный балл сложности. Проверка этого метода на нескольких алфавитах знаков дала положительные результаты, знаки четко ранжируются по количеству баллов в зависимости от сложности.

Характеристика алфавитов знаков. Каждый алфавит имеет свои специфические характеристики, которые некоторым образом влияют на переработку информации человеком. Нами было выделено несколько таких характеристик и предложены методы их описания. Первая характеристик — заполненность пространства признаков. Она определяется следующим образом: обобщенный портрет алфавита знаков вписывается в прямоугольник, который можно рассматривать как пространство признаков данного алфавита. В этом пространстве можно выделить заполненные и незаполненные клетки. Отношение заполненных клеток к их общему числу можно определить как коэффициент заполненности пространства признаков (К_зап).

Таким образом, каждый алфавит получил свою характеристику заполненности пространства признаков в целом и наибольшей насыщенности определенного квадранта. Чем больше заполненность пространства признаков, тем меньше структурных совпадений в алфавите знаков.

Из общей характеристики заполненности пространства признаков вытекает необходимость определения совпадения структурных элементов знаков в алфавите. Для процесса познания характерно нахождение сходного в различном и различного в сходном, т.е. от степени сходства и различия знаков в данном алфавите должна зависеть успешность их опознания.

Каждый алфавит рассматривается с точки зрения полного совпадения структурных элементов отдельных знаков внутри данного алфавита. Для определения коэффициента совпадения элементов составлялась так называемая обобщенная матрица, полученная наложением друг на друга матриц Харра-Уолша, применяемых в эксперименте, все элементы знака, просмотренные через обобщенную матрицу, записывались в таблицу. Затем подсчитывалось общее количество элементов каждого знака, алфавита в целом и количество элементов, полностью совпадающих по структуре. Коэффициент совпадения элементов характеризуется как отношение совпадающих элементов к общему количеству в алфавите знаков.

Однако следует отметить, что структурные элементы, полученные через обобщенную матрицу, имеют несколько искусственный абстрактный характер. Для характеристики алфавитов чаще используется разделение знаков по геометрическим признакам (углы, линии, криволинейные участки контура) контура и деталей. Нами также использовался этот метод. В каждом алфавите были выделены геометрические признаки и пронумерованы через весь алфавит. Таким способом получился полный набор признаков, используемых в данном алфавите. Далее подсчитывалось общее количество признаков и количества индивидуальных признаков, не повторяющихся в алфавите знаков. По нашему мнению, отношение неповторяющихся признаков к общему количеству признаков дает коэффициент разнообразия в алфавите знаков. Очень характерным оказался К_разн, для использовавшихся в экспериментах алфавитов. Самый большой К_разн. у пиктографического алфавита, здесь очень мало элементов, повторяющихся от знака к знаку. Наименьший К_разн. у абстрактного искусственного алфавита, так как каждый знак составлен из одних и тех же разнонаправленных углов и линий. Схематический алфавит также имеет небольшое разнообразие элементов в алфавите.

Близко к коэффициенту разнообразия примыкает такая характеристика как семантическая близость знаков внутри данного алфавита. Семантическая близость может использоваться как показатель общности либо двух алфавитов знаков для характеристики семантического пространства, либо знаков внутри одного алфавита-характеристики семантического поля. Семантическая близость знаков определяется отношением общих, повторяющихся наименований элементов знаков к общему их числу. Оказалось, что семантическая близость знаков абстрактного алфавита небольшая за счет большого числа неповторяющихся сочетаний элементов знака. У естественного, пиктографического алфавита семантическая близость невелика, так как в нем мало повторяющихся элементов, т.е. очень велик коэффициент разнообразия. Семантическая близость у знаков картографического алфавита, которые четко классифицируются на группы со сходными и различными признаками, на среднем уровне. Показатель семантической близости можно высчитать по тому содержанию, которое закодировано в знаках данного алфавита. При четкой классификации объектов на классы и виды их семантическая близость будет больше, чем при случайном подборе сообщений в алфавите знаков. Видимо, должна быть определенная мера семантической близости как по форме знаков, так и по кодируемым в них сообщениям. Семантическая близость по форме знаков может быть обозначена как структурная близость.

Сложность сообщения нами предлагается определять с точки зрения информационных характеристик. К информационным характеристикам относятся особенности той информации, которую нужно закодировать в сообщении. Эти особенности проявляются в том, какие классы объектов управления должны быть представлены для решения оперативных задач, какие взаимоотношения между ними, в каком порядке должны быть отражены на индикаторе. Сообщение усложняется с увеличением и усложнением связей между кодируемыми объектами, что можно выразить в количественном отношении числом кодируемых связей и рангом их сложности, которая определяется значимостью этих связей для кодируемого сообщения и решаемой оперативной задачи.

Системный анализ позволял определить структуру взаимосвязей между элементами в объективной системе знаковой информации. Главный системообразующий фактор в этой системе — задача деятельности оператора, которая определяет вид знаковой ситуации. Исследование объективной системы является отправным моментом при психосемиотическом подходе, но для разработки психологических основ кодирования информации необходимо выявить закономерности взаимодействия между объективной системой знаковой информации и субъективной системой ее переработки.

Психологические особенности системы переработки знаковой информации.

Прием и переработка знаковой информации как психосемиотическая система. Важнейшим принципом психосемиотического подхода к проблеме кодирования информации является принцип системного анализа приема и переработки знаковой информации. Процесс приема и переработки знаковой информации, по нашему мнению, следует рассматривать как особую психосемиотическую систему, имеющую свои внутренние психологические механизмы, отличные от сенсорной и вербальной систем.

Психосемиотическую систему можно определить как психологическую функциональную систему, обеспечивающую процесс преобразования и декодирования неязыковых знаковых систем. Эта система не может быть сведена ни к первой сигнальной системе, ни ко второй. В ней происходит процесс интеграции образа объекта и образа знака в определенном семантическом комплекса. Наличие такой специальной психосемиотической системы подтверждается исследованиями по функциональной асимметрии головного мозга и связано с локализацией в правом полушарии операций по переработке смысловой информации. Конечно для полного декодирования в словесной форме необходима взаимосвязь с левым (речевым) полушарием. Но все-таки психосемиотическая система формируется и функционирует по своим законам, отличающимся от речевой системы. Изучение особенностей психосемиотической систем должно вестись с позиций системного подхода, разработанного Б.Ф. Ломовым применительно к инженерной психологии, по следующим линиям: изучение структуры психосемиотической системы, динамики ее формирования, особенностей настройки и функционирования, влияния индивидуальных особенностей человека на формирование и функционирование системы, а также надежности и устойчивости системы при воздействии внешних и внутренних факторов.

Закономерности формирования и настройки психосемиотической системы. Структуру психосемиотической системы мы рассматриваем в трех плоскостях:

1. с точки зрения психологических механизмов, лежащих в основе функционирования системы;

2. с позиций структурно-операционального состава системы, благодаря которому формируются взаимосвязи между образом кодируемого объекта, его значением и образом знака;

3. с точки зрения включения системы в структуру личности человека.

Главным системообразующим фактором для психосемиотической системы является вид знаковой ситуации, возникающей в деятельности человека и определяющей основные познавательные задачи. Формирование и настройка системы очень тесно связаны с типом деятельности человека, поэтому использование знаковой информации всегда предполагает предварительное обучение человека работе с ней.

В нашем исследовании мы обращаем особое внимание на динамику формирования психосемиотической системы, ибо в этом процессе раскрываются сложные взаимосвязи между системой знаковой информации и успешностью ее декодирования человеком. В основе формирования психосемиотической системы лежит определенная организация субъективного пространства и семантических комплексов, объединяющих признаки знака и кодируемого объекта.

Настройка и успешное функционирование системы переработки знаковой информации зависят от соотношения объективной сложности знаковой информации и субъективной сложности ее декодирования.

Для того чтобы наилучшим образом согласовать знаковую форму представления информации с возможностями человека, который ее принимает и перерабатывает, необходимо определить особенности познавательной деятельности в знаковых ситуациях. Развитие знаковой, символической функции характерно для этой деятельности человека. Употребление знаков различного вида (языковых и неязыковых) способствовало дифференциации познавательных информационных процессов, переходу к сложной многоуровневой структуре процесса познания. Это связано с некоторыми особенностями знака, заключающимися в том, что он имеет материальную форму и значение, которое нужно интерпретировать или декодировать. Кроме того, знаковые ситуации создают специфику познавательной деятельности человека благодаря разным видам и уровням отношений, требующих формирования определенных функциональных систем психических познавательных процессов, посредством которых человек принимает и перерабатывает знаковую информацию. В формировании этих структур и систем психических процессов большое значение имеет переход от восприятия предметов к образам, от образов к знакам и от знаков к обозначенному предмету. В зависимости от того, на каком уровне будет выступать знак, приобретают разное значение его признаки. Признаки, несущие основную информацию об объекте и дающие возможность полностью восстанавливать и декодировать сообщения, определяются как информативные признаки объекта. Информативными для человека они становятся, благодаря включению в познавательную деятельность на определенном уровне переработки информации. Проблема информативности признаков рассматривается нами в контексте разных психических процессов. Наши экспериментальные исследования особенностей приема и переработки знаковой информации показали, что при переходе с одного уровня познавательной деятельности на другой происходит смена информативных признаков. На каждом уровне становятся информативными разные признаки: различительные, опознавательные, семантические. В процессе декодирования знаков появляется новые комплексные признаки, которые мы назвали семантическими, поскольку они позволяют расшифровать семантику языка, т е. актуализировать связи, сформированные при заучивании алфавита знаков.

Процесс обработки информации человеком-оператором характеризуется определенной этапностью прохождения информации непосредственно в информационной системе человека. Обычно выделяются следующие основные этапы: прием, переработка, хранение и декодирование информации. Ведущая роль принадлежит переработке информации. Прием и декодирование во многом зависят от тех требований, которые предъявляет деятельность человека к уровню переработки информации. В инженерной психологии до сих пор имеется некоторый разнобой в определении психологической сущности приема, переработки и хранения информации. С нашей точки зрения, нельзя разделять психические процессы на осуществляющие отдельно прием, хранение или переработку информации, ибо только система психических функций и операций может осуществлять весь информационный процесс, направленный на решение определенной познавательной задачи. Отсюда следует наш подход к определению и изучению психологических механизмов приема и переработки информации. Психологический механизм можно определить как психологическую функциональную систему, включающую в качестве основных звеньев психические функции и операции, обеспечивающие осуществление определенного поведенческого акта (деятельности). В основе приема и переработки знаковой информации лежит определенная система сенсорных, интеллектуальных и мнемических операций, которая и является психологическим механизмом, обеспечивающим весь информационный процесс. Именно система операций, так как это взаимосвязанные и взаимообусловленные операции при наличии главного системообразующего фактора на определенном уровне функционирования этой системы.

Проведенный нами системный анализ видов знаковых ситуаций, природы знаковой информации, а также выделение основных познавательных задач позволил подойти к изучению психологически механизмов переработки знаковой информации. Для этого было проведено специальное экспериментальное исследование по разработанной нами методике «случайной фрагментации», в котором были заданы необходимые факторы. Затем данные были обработаны методом корреляционного анализа на ЭВМ. Полученные результаты позволили установить корреляционные связи в системе знаковых ситуаций.

Нами предложена также модель процесса переработки знаковой информации по типу психологической функциональной системы. На этапе восприятия процесс приема и переработки информации направлен на выделение различительных признаков и формирование образа знака, в случае идентификации первичная переработка информации тоже начинается с различения знака, затем идет вторичная ее переработка, которая заключается в выделении опознавательных признаков формы знака путем сличения его со знаками предъявленного алфавита с последующей их классификацией и отождествлением двух одинаковых знаков.

На этапе опознания выделяются два взаимосвязанных механизма: усвоение образов-эталонов и сопоставление их с предъявленными знаками. Формирование рабочего алфавита происходит на основе выделения опознавательных признаков формы (ОПФ) знака, классификации этих признаков и образования поля свободных ассоциат вокруг рабочего алфавита, которое связано с апперцепцией. Процесс опознания заключается в сличении ОПФ с эталонами рабочего алфавита знаков, в результате которого имеет место либо отождествление, либо отвергание из-за несовпадения ОПФ. Операция декодирования также складывается из двух частей: усвоения алфавита знаков и расшифровки их значения. Декодирование более сложный процесс, чем опознание, особенно в части переработки смысловой информации. Усвоение знаковой системы идет в двух направлениях — запоминание формы знака и усвоение правил перехода от знака к обозначенному предмету. Затем идет формирование рабочего алфавита (семантического поля), где каждый знак имеет свое семантическое место. Вокруг семантического поля может образовываться поле свободных ассоциат. Успешность решения задачи декодирования во многом определяется четкостью семантического поля и возможностями его отстройки от поля свободных ассоциат. Собственно декодирование основывается на выделении семантических признаков знака и сличений их с рабочим алфавитом, где отождествляется форма знака и актуализируется его значение, выраженное в словесной форме. Операция декодирования отличается от процесса опознания по своей психологической структуре, по способу формирования представлений и рабочих алфавитов, однако при всем их различии декодирование связано с процессом опознания, и чем больше сближены эти процессы, тем аффективнее решается задача декодирования.

Особо следует выделить регулирующую и продуктивную роль памяти на всех этапах преобразования знаковой информации. Взаимодействие зрительной кратковременное, оперативной и долговременной памяти обеспечивает возможность решения различных познавательных задач. При этом долговременная память выступает ведущей при опознании и декодировании, поскольку она осуществляет формирование и хранение рабочих алфавитов, а также регулирует отбор релевантной информации на сенсорном входе через структуру зрительной памяти. Оперативная кратковременная память выступает как центральный коммутирующий процесс, осуществляющий извлечение из долговременной памяти рабочих эталонов знаков и их семантики, регулирующий переработку вновь поступающей знаковой информации, а также осуществлявший ввод в долговременную память данных о промежуточных и конечных результатах декодирования. Взаимодействие долговременной и кратковременной памяти является основой самоконтроля оператора.

До эксперимента нами были введены коэффициенты, по которым оценивались алфавиты знаков. Эти коэффициенты оказались достаточно значимыми для характеристики алфавитов. Заполненность пространства признаков (К_зап.) оказывает значительное влияние на точность восстановления знаков. Чем больше величина К_зап, тем хуже восстанавливаются знаки. Успешность опознания и идентификации имеет примерно одинаковую зависимость от К_зап, а точность процесса декодирования имеет тенденцию, обратную процессу восстановления, т.е. чем больше К_зап., тем лучше декодируется знак. Разнообразие геометрических признаков явилось очень хорошим показателем для сравнительной характеристики процессов и алфавитов знаков. Это совпадает с данными, полученными В.П. Исаевым и Р.А. Поповым по коэффициенту взаимной различимости К_р, который определяет геометрическую схожесть (различие) знаков между собой с учетом информативности признаков и структурной сложности знаков. Введенный нами показатель определяет разнообразие и повторение признаков в алфавите знаков. Экспериментальные данные свидетельствуют о том, что на снижение точности восприятия оказывает влияние очень малое и большое разнообразие признаков (абстрактные к наглядные ЗС), схематические алфавиты с небольшим набором признаков восстанавливались хорошо.

При идентификации и опознании наблюдается прямая зависимость от К_разн. В процессе декодирования алфавиты с малым и большим разнообразием признаков декодируются лучше, чем имеющие средние значения (схематические).

При сравнении алфавитов по коэффициенту структурной близости оказывается, что в процессе восстановления уровень точности имеет прямую зависимость от величины К_{струк.бл.}, чем меньше К_{струк.бл.}, тем ниже точность восстановления разрушенных знаков. При малом К_{струк.бл}. уровень точности декодирования наибольший. Высокий К_{струк.бл} обеспечивает большую точность опознания. Это, вероятно, можно объяснить механизмами формирования эталонов на каждом уровне.

Можно предположить, что в процессах идентификации, опознания и декодирования человек скорее всего опирается на обобщенный портрет алфавита знаков, который у него формируется на уровне кратковременной и долговременней памяти, при этом степень обобщенности и детализации может быть разной в зависимости от информативности признаков. На уровне же восприятия вместе с формированием образа каждого знака постепенно формируется обобщенный портрет предъявляемого алфавита на основе первичной классификации признаков.

Влияние индивидуальных особенностей и психических состояний человека на устойчивость психосемиотической системы. Уровень сформированности психосемиотической системы определяется индивидуальными особенностями человека. Наиболее значимыми факторами, которые выявились в нашем исследовании, оказались: степень развития знаковой функции (уровень развития интеллекта по Векслеру), скорость протекания умственных процессов и мотивация в деятельности. Значимые корреляции получены между частотой выбора системы кодирования и уровнем интеллекта. Чем выше показатель интеллекта, тем больше предпочитаются абстрактные и схематические знаковые системы. Высокая скорость протекания умственных процессов коррелирует со скоростью и точностью декодирования, а также успешностью выполнения задач редактирования и селекции информации на экране дисплея. Высокий уровень сформированности психосемиотической системы непосредственно связан с развитием знаковой функции человека, т.е. умением работать с абстрактными системами знаков и смысловой информацией.

Надежность и устойчивость психосемиотической системы проверялась нами при воздействии различных внешних и внутренних факторов. Внешними факторами выступали условия предъявления знаковой информации (угловые размеры знаков, дистанция наблюдения, контраст, фрагментация знаков, дефицит времени). Выделены оптимальные зоны, при которых психосемиотическая система функционирует устойчиво и надежно. Вместе с тем определены ограничения, которые должны накладываться на процесс кодирования информации. Психофизиологические состояния человека при работе со знаковой информацией изучались в следующих аспектах: динамика изменения функционального состояния зрительного анализатора при длительной работе со знаковой информацией; изменение функции внимания; изменение психофизиологических показателей (КГР, ЭКГ) при работе со знаковой информацией по выделению критических ситуаций. Полученные данные по закономерностям формирования и функционирования психосемиотической системы были положены в основу разработки психологических критериев и требований к кодированию информация.

Психологические критерии оценки знаков и знаковых систем. Опираясь на проведенное исследование особенностей переработки знаковой информации, мы разработали общие психологические критерии оценки знаковых систем. Психологический критерий по нашему мнению, отражает степень включения и выраженности психических функций в той или иной деятельности. Познавательная деятельность человека в знаковых ситуациях имеет свои особенности, на основе которых можно определить степень включения и выраженности психических функций для каждого вида знаковой ситуации и соответственно на определенном семиотическом уровне. Для прагматического уровня наибольшее значение имеют процессы различения, опознания и декодирования знаковых систем (ЗС), для семантического уровня — установление связи ходового знака с кодируемым объектом (ассоциативность), усвоение ЗС; для синтактического уровня — избирательность восприятия и декодирования одних ЗС на фоне других. Для каждого уровня нами определены психологические критерии, параметры и показателя для оценки эффективности применения той или иной ЗС. Психологические критерии предполагают некоторый диапазон значений от минимального до максимального, через оптимальный уровень. Е.П. Ильин выделил критерии оптимальности для характеристики рабочего состояния человека. Применяя эти положения к психологической теории кодирования, можно определить некоторые признаки оптимальности ЗС:

1. Различимость знаков с наибольшей точностью, легкость их опознания и декодирования.

2. Увеличение скорости работы с ЗС в пределах, обеспечивающих положительную корреляцию с точностью.

3. Длительность безотказной работы с ЗС даже в условиях стресса.

4. Адекватность выбранной ЗС решению задач, наиболее точное и полное отражение в ней реальной ситуации.

5. Помехоустойчивость ЗС.

6. Быстрое запоминание и длительное сохранение ЗС в оперативной и долговременной памяти.

Эти признаки оптимальности имеют значение для общей оценки ЗС и находят свое выражение в психологических критериях, разработанных нами для каждого семиотического уровня.

Следует разделять процессы оценки уже имеющихся знаковых систем и вновь создаваемых, проектируемых ЗС. На прагматическом уровне оцениваются уже имеющиеся ЗС, без экспериментальной проверки их можно оценить по различимости и декодируемости, пользуясь следующими показателями: сложность знака, угловой размер знака и дистанция наблюдения, К разнообразия признаков в ЗС, К заполненности пространства признаков, К структурной близости, К семантической близости. Эффективность опознания и декодирования проверяется также экспериментальным путем и высчитывается К эффективности, К надежности и К оперативности. На семантической уровне имеющиеся ЗС мокко оценить по мере сходства с кодируемым объектом, по К устойчивости запоминания, а на синтактическом уровне системы проверяются на их положительное или отрицательное взаимодействие друг с другом. Вновь создаваемые системы сначала подбираются на семантическом уровне и оцениваются по психологическому критерию ассоциативной значимости кодов. Затем оценка производится на прагматическом уровне по различаемости и декодируемости без эксперимента, при этом знаки внутри одной ЗС ранжируются по сложности, по количественному и качественному соотношению семантических признаков знака и характеристик кодируемого объекта, по разнообразию признаков во всем алфавите знаков. Эффективность опознания и декодирования определяется на семантическом уровне в процессе усвоения ЗС и формирования рабочего алфавита. Затем система оценивается на синтактическом уровне. При необходимости выбора оптимальной ЗС среди нескольких ЗС последние сравниваются по основным показателям, описывающим ЗС в целом. Только система психологических критериев может дать ответ, какая из ЗС будет лучше для применения в данной деятельности и по какому пути должно идти его усовершенствование.

Кодирование сложного сообщения. В зависимости от уровня управления меняется и степень сложности кодируемых сообщений. Нами разработаны методы и правила копирования простого и сложного сообщения. Сообщение усложняется с увеличением и усложнением связей между кодируемыми объектами, а также их значимости для решения оперативных задач, специфических для той или иной деятельности. Эти связи по-разному могут быть объединены в логическо-смысловые структуры и по-разному закодированы. В этом случае должен рассматриваться вопрос об оптимальном кодировании сложных сообщений. Обобщая литературные и экспериментальные данные, можно выделить по нарастанию уровня сложности три вида кодирования сложного сообщения: 1) набор сведений об одном объекте системы управления; 2) кодирование связей между двумя объектами; 3) кодирование связей между всеми объектами, находящимися в информационном поле.

Наглядность при кодировании сложного сообщения может рассматриваться не как сходство с внешним видом управляемого объекта, а как отвлечение и выделение из объекта наиболее существенных сторон и отношений, необходимое для успешного решения задачи в представления их в знаке таким образом, чтобы они давали возможность сразу воспроизводить полезную информацию, как бы «видеть» решение задачи. Для кодирования сложных взаимосвязей между несколькими объектами, по нашему мнению, большое значение приобретает сочетание двух видов наглядности: внешней и внутренней. Внешняя наглядность — реальное представление связей на ООИ. Вместе с тем, большую роль играет опора на внутреннюю наглядность, которая формируется у оператора в процессе усвоения правил, необходимых в деятельности, и соответствующей тренировки. Внутренняя наглядность тесно связана с формированием оперативного образа и образно-понятийной модели деятельности.

При кодировании связей между двумя взаимосвязанными объектами налицо должны быть связи по соподчиненным признакам. По этому виду кодирования сложного сообщения оператор устанавливает взаимоотношения объектов и выделяет критические ситуации. Экспериментально было получено, что для повышения надежности работы человека по выделению критических ситуаций по нескольким факторам лучше всего объединить все опознавательные признаки в один семантический комплекс.

Изучение специфики переработки знаковой информации позволило сформулировать правила кодирования сложного сообщения:

— прежде всего должны быть выявлены актуализированы связи между управляемыми объектами, соподчинены по значимости и по очереди для обслуживания;

— затем выбирается способ кодирования в целом и его основные элементы — знаковые системы;

— на следующем этапе информация должна быть структурирована в соответствии с видом кодируемого сообщения. Существенным моментом при этом является выделение семантических групп и семантических комплексов для передачи информации об одном управляемом объекте или о взаимосвязи нескольких: объектов;

— для успешного решения оперативных задач необходимо кодировать связи между несколькими объектами, основываясь на принципе наглядности и специфичности представления информации, характерных для кодирования сложного сообщения;

— необходимо сочетание знаковых и наглядных структур, повышение роли наглядных структур с увеличением сложности задачи. Используя психолингвистический подход, мы построили структурную модель кодирования сообщений различной сложности.

В заключении диссертации дается теоретическое обобщение результатов исследования и формулируются следующие основные выводы.

1. Исходным моментом для кодирования зрительной информации является выделение знаковых ситуаций в деятельности человека-оператора, определение уровня знаковости (классификация знаков) и основных функций знаков в этой деятельности.

2. Знаковая информация с позиций психосемиотики рассматривается как объективная система, состоящая из знаков, знаковых систем и знаковых моделей, ранжированных по объективной сложности структуры и по сложности кодируемых в них обобщений.

3. Кодирование возможно при учете закономерностей и субъективной сложности переработки знаковой информации человеком-оператором.

4. Прием и переработка знаковой информации понимаются как особая психосемиотическая система. Структура психосемиотической системы рассматривается во взаимосвязи со структурой личности и деятельности человека, а также с точки зрения психологических механизмов, обеспечивающих процесс переработки информации.

5. Закономерности переработки знаковой информации накладывает ограничения на процесс кодирования, что находит выражение в психологических критериях и признаках оптимальности систем кодирования.

6. Взаимодействие системы знаковой информации с психосемиотической системой отражается в закономерных связях между объективной и субъективной сложностью и служит основанием для выработки требований к кодированию зрительной информации для человека-оператора.

7. Требования к формированию систем знаковой информации реализованы в психологических принципах кодирования, которые были проверены при проектировании новых АСУ.

8. Разработаны стадии проектирования знаковых систем и методы инженерно-психологической оценки современных средств отображения информации.

9. Разработаны конкретные практические рекомендации по кодированию информации на дисплеях.

Психосемиотическое направление в инженерной психологии является перспективным и создает возможности для развития психологической теории кодирования информации в направлении изучения особенностей функционирования психосемиотической системы, ее индивидуального своеобразия, надежности и помехоустойчивости, а также ее взаимосвязи с вербальной и сенсорными системами. Психологическая теория кодирования создает базу для разработки комплексного метода инженерно-психологической оценки современных средств отображения информации.

Основные публикации автора по теме исследования.

Книги и сборники, статьи в сборниках и журналах,

1. К вопросу о восприятии и опознании знаковой индикации, В кн.: Проблемы общей и инженерной психологии. Л.: ЛГУ, 1964. 0,5 п.л. (соавт. В.Е. Бушурова).

2. К вопросу о некоторых принципах построения кодовых знаков. — В кн.: Проблемы инженерной психологии. Л.: ЛГУ, 1965. вып.2, 0,5 п.л. (соавт. Т.П. Зинченко).

3. Экспериментальное исследование усвоения системы знаков. — В кн.: Проблемы инженерной психологии. Л.: ЛГУ, 1965, вып.2, 0,5 п.л.

4. Оптимальные условия восприятия знаковой индикации. — В кн.: Проблемы общей, соц. и инж. психологии. Л.: ЛГУ, 1966. 1,5 п.л. (соавт. В.Е. Бушурова, Т.П. Зинченко).

5. Экспериментальное исследование обнаружения нового знака в информационном поле. — В кн.: Проблемы инженерной психологии, М.: Наука, 1967, 0,75 п.л. (соавт. Т.П. Зинченко).

6. Экспериментальное исследование обнаружения нескольких знаков в информационном поле. — В кн.: Проблемы инженерной психологии. М.: Наука, 1968, 0,5 п.л. (соавт. Т.П. Зинченко).

7. Оценка и выбор знаков для кодирования информации. — В кн. теоретич. и эксперим. психолог. в ЛГУ, Л.: ЛГУ, 0,25 п.л. (соавт. Э.В. Помилуйко).

8. Экспериментальное исследование систем кодирования информации. — В кн.: Теоретич. и эксперим. психология в ЛГУ. Л.: ЛГУ, 1969, 0,25 п.л. (соавт. В.Ш. Гороховский).

9. Экспериментальное исследование эффективности деятельности авиадиспетчера в зависимости от структуры системы кодирования. — В кн. Человек и общество. Л.: ЛГУ, 1969, вып.VI, 0,5 п.л. (соавт. В.Е. Бушурова).

10. К вопросу об оптимальном кодировании информации в проектируемых системах управления. — В кн.: Человек и общество. Л.: ЛГУ, 1971, вып. VIII, 0,5 п.л.

11. Методические вопросы оценки и построения алфавита знаков для аварийной сигнализации. — В кн.: Проблемы инженерной психологии. М. — Ярославль, 1972, 0,25 п.л. (соавт. Р.Н. Хавская).

12. Восприятие знаков в условиях помех. — В кн.: Проблемы инженерной психологии. М. — Ярославль, 1972, 0,25 п.л. (соавт. Г.М. Товбин).

13. Влияние словесного дублирования визуальных сигналов на эффективность деятельности оператора. — В кн.: Проблемы инженерной психологии. Ярославль: ЯрГУ, 1972, 0,25 п.л. (соавт. Э.В. Помилуйко).

14. Влияние типа кодирования информации на эффективность деятельности оператора. — В кн.: Человек и общество. Л.: ЛГУ, 1972, вып. IX, 0,5 п.л. (соавт. Э.В. Помилуйко).

15. О семиотическом подходе к проблеме кодирования информации. — В кн.: Оптимизация процессов приема и переработки информации. Л., 1972, 1 п.л.

16. К вопросу о кодировании простого и сложного сообщений. — Вестник ЛГУ, 1974, 0,5 п.л.

17. К оценке информативности элементов знаков и знаковых алфавитов. — В кн.: Отображение информации, М.: МИЭМ, 1976, 0,5 п.л. (соавт. И.И. Литвак).

18. Психологические основы кодирования информации. — В кн. Проблемы инженерной психологии. ЯрГУ, 1976, 1 п.л.

19. Особенности приема и переработки знаковой информации. — В кн.: Психол. проблемы переработки знаковой информации. М.: Наука, 1977, 0,5 п.л.

20. Особенности кодирования сложного сообщения. — В кн.: Проблемы инженерной психологии. Ярославль: ЯрГУ,1977, 1 п.л.

21. Методика оценки информативности признаков различных знаковых систем. — В кн.: Экспериментальный практикум по инж. психологии. Уч. пособие. Л.: ЛГУ, 1973, 0,75 п.л.

Доклады и тезисы на конференциях

1. К вопросу о произвольном и непроизвольном запоминании знаков в процессе деятельности. — Мат. 1 Всесоюзного симпозиума по памяти, Харьков, 1970, 0,15 п.л. (соавт. Р.Н. Хавская).

2. К вопросу о природе опознания и декодирования знаков. — Тезисы на IV съезд психологов. Тбилиси: Мецниереба, 1971, 0,15 п.л. (соавт. Р.Н. Хавская).

3. Некоторые психологические принципы кодирования информация в системах управления. — Мат. конф., Ярославль, 1971, 0,25 п.л.

4. Временные характеристики опознания и декодирования знаков аварийной сигнализации. — Мат. конф. по времени реакции. Тарту, 1971, 0,15 п.л. (соавт. Г.Н. Хавская).

5. Об одном способе кодирования сложного сообщения на СОИ. — В кн.: Системы отображения информации. I Всесоюзная конф. по СОИ. Киев, 1972, 0,15 п.л.

6. Влияние условий предъявления знаков на точность их восприятия и опознания. — В кн.: Системы отображения информации. I Всесоюзная конф. по СОИ, Киев, 1972, 0,15 п.л. (соавт. В.Ш. Гороховский).

7. Психологические аспекты проблемы кодирования информации. — В кн.: Проблемы инж. психологии и эргономики. Тезисы на IV Всесоюзной конф. по инж. псих., Ярославль, 1974, 0,15 п.л.

8. К вопросу о кодировании сообщений различного уровня сложности. — В кн.: Проблемы инж. психологии и эргономики. — Тезисы на IV Всесоюзн. конф. по инж. псих., Ярославль, 1974 (соавт. Г.Н. Крылова).

9. Особенности кодирования информации на дисплеях. — В кн.: Проблемы инж. психологии. Мат. V Всесюзн. конф. по инж. психологии. М.: Наука, 1979.

10. Память как психологический механизм переработки кодовых знаков, — В кн.: Проблемы инж. психологии. Мат. V Всесюзн. конф. по инж. психологии. М.: Наука, 1979 (соавт. С.П. Бочарова).

Научные отчеты по хоздоговорам, выполненным под руководством и при участии автора

1. Исследование эффективности деятельности оператора в зависимости от структуры формуляра. — Отчет по х/д 348, Л ., 1967, с.45.

2. Экспериментальная оценка и выбор способа сигнализации для передачи информации о различных состояниях управляемых объектов. — Отчет по х/д 348, Л ., 1968, с.65.

3. Особенности приема и переработки информации в знаковых ситуациях. — Отчет по х/д, Л., 1970, с. 130.

4. Особенности восприятия картографической информации. Рекомендации по совершенствованию картографического изображения на картах и устройствах отображения. — Отчет во х/д, Л., 1970, с.110.

5. Исследование деятельности оператора со средствами отображения информации в АСУ. — Отчет по х/д, 1976, рег. № 75063448, с.150.

6. Разработка методов оценки работоспособности диспетчеров УВД по комплексу психофизиологических параметров. — Отчет по х/д 1954/ФВ-5, 3 тома, Л., 1976, 1977, 1978, с.350.

7. Оптимизация знаковых систем и структурирование информации на видеотерминалах. — Отчет по теме IV. 3.2 СЭВ, Л., 1981, с.21.

8. Разработка и внедрение оптимальных способов представления знаковой информации на экранах видеотерминала. — Отчет по х/д ФВ- 7, Л ., 1982, с.154.

Источник