Глава 3. Особенности психического образа, обусловленные автоматизацией процесса управления.

В предыдущей главе рассматривался психический образ, регулирующий деятельность летчика преимущественно в режиме ручного управления. В таком режиме все функции управления выполняются летчиком: он осуществляет сбор, оценку и селекцию информации, принимает решение, программирует управленческие (и все другие) операции, выполняет управляющие действия и оценивает их результативность. Этим определяется богатство и сложность психического образа, а деятельность человека психологически оказывается весьма насыщенной.

Автоматизация управления приводит к изменению функций человека. В одних случаях он освобождается от операций сбора, селекции, переработки и хранения информации; они передаются техническим устройствам, а за человеком остаются принятие решения и выполнение управляющих действий; в других, напротив, за человеком остаются функции приема, переработки информации и принятия решения, а исполнительские функции передаются техническим устройствам; в третьих весь процесс управления осуществляется техническими устройствами (автоматами), человек же должен следить за их работой и вмешиваться в управление лишь при необходимости.

Изменение функций человека в процессах управления закономерно приводит к изменению структуры и психической регуляции его деятельности.

Высказывались мнения, что с развитием техники роль образного отражения (особенно сенсорно-перцептивных процессов) в деятельности человека якобы постепенно, но неизбежно утрачивается.

Однако успехи техники рассчитаны не только на мыслящего, но и на ощущающего человека [7, с. 50], а автоматизация систем управления не только не уменьшает роль сенсорно-перцептивных процессов, но и ставит ряд новых проблем перед психологией восприятия [58].

В автоматизированных системах управления действия человека регулируются чувственным (как правило, визуальным) образом.

Есть, однако, весьма существенная особенность условий формирования этого образа. Он складывается не в процессе непосредственного восприятия реального объекта, а на основе восприятия информационной модели этого объекта, отображающей информацию в знаковой форме. Поэтому одним из узловых моментов операторской деятельности становится процесс трансформации (перекодирования) знаковой информации в визуальный образ. Как отмечает А.А. Крылов, визуализация является "оптимальной формой внутренней организации входной информации" [79, с. 73]. Это значит, что образ, регулирующий действия человека в автоматизированной системе управления, - это по-прежнему чувственный образ, но теперь для его формирования требуется осознанное преобразование сигналов, адресованных мышлению.

При этом у оператора, управляющего объектом при посредстве информационной модели, образ может оказаться перцептивно пустым [41], что, в свою очередь, может повести как бы к притуплению чувства реальности и снижению ответственности за выполняемые действия. Иначе говоря, специфика взаимодействия умственных и сенсорных процессов, складывающегося в условиях работы с информационной моделью, порождает задачу сенсорно-перцептивного накопления образа, регулирующего действия человека-оператора. Ее решение имеет большое значение для повышения активности и ответственности человека, взаимодействующего не с реальным объектом, а с его информационной моделью.

Рассмотрим два режима автоматизации процессов пилотирования: директорный и автоматический. В директорном режиме исполнительские функции управления осуществляет человек. Он сам перемещает органы управления, но при этом исполняет команды бортовой вычислительной машины. Команды выдаются посредством директорных сигналов; они указывают летчику направление и амплитуду перемещения органа управления. В данном случае автоматизирован (точнее, полуавтоматизирован) сбор пилотажных сигналов (полуавтоматизировано восприятие), их обобщение и принятие решения о способах исполнения действия. В отличие от директорного режима в автоматическом человек освобожден от физических воздействий на органы управления (исполнительские операции выполняет автомат).

В обоих случаях основное действие летчика - пилотирование - упрощено. Упрощение заключается в снижении уровня психической регуляции, в том, что создаются предпосылки превращения целенаправленного действия с высокой степенью сознательного контроля в "механически" выполняемую операцию. Но при этом главная цель летчика - выполнение и благополучное завершение полета - не изменилась. Сама работа летчика также не стала проще, поскольку границы применения авиации в связи с автоматизацией расширились, возрос объем задач и усложнились погодные условия, в которых совершаются полеты. В данной главе мы попытаемся показать специфику образа, формирующегося в тех измененных условиях деятельности, которые возникли в связи с внедрением автоматических режимов управления самолетом.

3.1. Изменение образа полета при директорном управлении.

Рассмотрим, есть ли изменения в содержании образа полета, в чем они заключаются и чем обусловлены. Как было показано в предыдущей главе, внутреннее содержание действия пилотирования по обычным (недиректорным) приборам определяется необходимостью активной и осознанной интеграции двух относительно самостоятельных компонентов образа полета: образа пространственного положения (базового компонента, выполняющего, помимо регулятивной, когнитивную функцию), и "приборного "аналога"" или "образа вилки", регулирующего управляющие воздействия; третий компонент образа - чувство самолета - в нормальных условиях полета, как правило, не представлен сознанию, но содержится в образе как потенциально значимый.

Система обычных пилотажных приборов выдает опытному летчику объем сведений, обеспечивающий как обобщенное представление о положении самолета в пространстве, так и пилотирование, позволяющее удерживать самолет на линии заданного пути с точностью, достаточной для успешного выполнения полета при некоторых ограниченных внешних условиях: хорошая горизонтальная и вертикальная видимость, хорошо оборудованный аэродром. Система пилотажных приборов, не включающая директорных индикаторов, однако, не может обеспечить посадки при плохих погодных условиях (при низком метеоминимуме), и именно это обстоятельство потребовало внедрения бортового вычислительного устройства переработки пилотажных сигналов и выдачи директорией (командной) информации.

С внедрением директорных индикаторов летчик получил дополнительные к старым пилотажным сигналам и очень удобные для регуляции исполнительских актов командные сигналы. Это усовершенствование системы индикации изменило восприятие пилотажной информации - упростило операционный состав действия (табл. 3.1) и вместе с тем само содержание перцептивного образа.

Таблица 3.1. Изменение операционального состава зрительного контроля параметров полета

Показатель
В директорном режиме
При обычном управлении
Регулярно контролируемые пилотажные приборы
1-2
5-6
Перенос взгляда от прибора к прибору в течение минуты (мин/макс)
20-50
60-200
Приборы, регулярно контролируемые летчиком
Командно-пилотажный прибор, навигационно-плановый прибор
Авиагоризонт, высотомер, указатель скорости. вариометр, навигационные и курсовые приборы
Средняя длительность фиксации взгляда на пилотажных приборах с
1,5
0,5
Суммарная длительность контроля основного пилотажного прибора
80% времени полета
30% времени полета

Таблица 3.2. Результаты действий летчиков при введении ложной информации

Показатель возможности оценки ложной информации в полете
Количественная характеристика
Длительность управления по ложному сигналу
15-80
Вероятность обнаружения ложного характера сигнала
0,69
Вероятность недопустимого снижения качества пилотирования
0,52

На рис. 1 представлены обобщенные схемы перемещения взгляда в директорном и ручном режимах управления. Типичные маршруты взгляда в директорном режиме носят выраженный радиальный характер: взгляд каждый раз после переноса на очередной прибор возвращается в центр (на командно-пилотажный прибор - КПП). В ручном режиме управления маршруты взгляда радиально-кольцевые, т.е. возвращение в центр осуществляется после просмотра 3-5 других источников информации (данные В. В. Полякова).

Исходя из изменения маршрута восприятия прибора, мы предположили, что уменьшилось поступление информации, необходимой для сохранения полноценного образа полета, а именно для поддержания представления о пространственном положении самолета. Согласно нашей гипотезе, произошло изменение (обеднение) сенсорных компонентов образа восприятия и возникла потенциальная опасность редукции образа полета: сведения его к "приборному аналогу" или "образу вилки".

Гипотеза о редукции образа полета в директорном режиме управления была проверена в экспериментальном полете, в котором моделировалась ситуация несигнализируемого отказа директорных индексов. Последние плавно уходили (уводились) от заданного положения и тем самым давали команду на выполнение движений в сторону перемещения индексов.

Моделируя ситуацию отказа, мы ожидали, что летчики либо будут "механически" отслеживать директорные индексы и, следовательно, нарушать параметры полета, либо заметят несоответствие командных сигналов реальным задачам управления. Ошибочные действия отслеживания (в результате выполнения ложных команд) могли быть объяснены именно редукцией образа полета, сведением его к "образу вилки". При сохранении полноценного образа летчики должны были бы обнаружить неправильность командных сигналов в течение первых десяти секунд с момента поступления ложных команд. В экспериментах летчики знали о том, что будут вводиться отказы директорных индексов, но не знали, когда именно и какова вероятность введения отказа на каждом этапе полета. Отказы вводились во время выполнения заходов на посадку, вероятность отказа в этом процессе равнялась 0,5 (табл. 3.2).

Как показали результаты, способность летчиков правильно оценить ложный характер командных сигналов снижена. Напомним, что летчики знали о возможности введения отказов, кроме того, при выполнении заходов на посадку они обычно очень тщательно контролируют все поступающие сигналы, так как любая ошибка на этом этапе полета особенно опасна. Поэтому ошибочное управление в течение сравнительно долгого времени (при заходе на посадку не только 80, но даже и 15 с ошибочного управления могут привести к необратимым отклонениям от линии заданного пути) позволяет думать, что в сознании летчика не была отражена противоречивость между образом-целью и поступающими директорными сигналами. А это возможно лишь в том случае, если в содержание образа-цели актуально включалось лишь положение директорных индексов, т.е. актуально значимое предметное содержание образа-цели сводилось к представлению о положении директорных индексов.

Для проверки правильности вывода о редукции образа был проведен дополнительный эксперимент, направленный на выяснение способности летчика воспринимать информацию о положении самолета в то время, когда он управляет по директорным индексам. Поскольку эти индексы расположены на лицевой части авиагоризонта, постольку последняя со всеми указателями и шкалами представляет собой как бы фон для директорных сигналов. Этот фон, однако, не должен быть безразличным для летчика. Само расположение директорных индексов выбрано не случайно, а с расчетом на наиболее удобное восприятие информации, необходимой для формирования представления о пространственном положении самолета: на авиагоризонте представлена информация о крене, тангаже, о положении самолета относительно курса и глиссады снижения на посадке. Тем не менее эксперимент 'показал, что летчик, как бы это ни казалось странным, не видит, не замечает значимых для формирования образа пространственного положения показаний индексов, хотя они и расположены в центральном поле зрения.

В полете имитировались отказы не только директорных сигналов, но также всех остальных шкал и индексов, расположенных на авиагоризонте. Летчика не осведомляли об искусственном характере отказов.. С лицевой части прибора, на которую летчик смотрит 80% времени полета, убирались указатели скорости, курса, глиссады, производился "завал" силуэта самолета по крену, поднималась или опускалась линия тангажа. При отказах по крену и тангажу цвет фона резко изменялся, при уводах индексов изменения были незначительными. Результаты экспериментов представлены в табл. 3.3.

В результате экспериментов можно считать доказанным, что изменяется не только маршрут восприятия, но и предметное содержание образа, а именно происходит сужение, обеднение этого содержания. Вместо полноценного образа полета летчик руководствуется одним из его компонентов - приборным образом. Это означает, что в директорном режиме управления снижается уровень регуляции действий: она осуществляется на уровне непосредственного восприятия элементарных по своим чувственным характеристикам абстрактных символов. Формируемый образ-цель, сводится к представлению о требуемом положении точки пересечения индексов в центре прибора, действие пилотирования - к "обнулению" сигнала. Структура образа полета изменяется. Из нее исключаются те когнитивные компоненты, в которых отражается положение самолета в пространстве и на линии заданного пути. Это ограничивает активность летчика.

Таблица 3.3. Время обнаружения ошибочных показаний отдельных индексов, расположенных в одном поле зрения с директорными индексами

Индексы
Время обнаружения, с
Отказы по тангажу и крену
20-80
Другие
50-200

Редукция образа обусловлена следующими обстоятельствами. Во-первых, режим директорного управления объективно требует того, чтобы внимание летчика было приковано к директорным индексам; точность пилотирования жестко связана с точным и непрерывным их отслеживанием. При этом наличие командных сигналов однозначно определяет способ воздействия на органы управления. Показательны в этом отношении материалы, полученные в реальном полете. В директорном режиме управления летчик уже после выхода из облаков, т.е. в визуальном полете, на высоте 100 м, продолжает уделять внимание преимущественно контролю КПП (65% времени полета взгляд фиксируется на КПП), т.е. даже в том случае, когда есть возможность воспользоваться естественной информацией (наблюдение местности), пилотирование продолжает оставаться таким, каким оно было в условиях слепого полета, и сводится в основном к отслеживанию директорных индексов.

При использовании недиректорных пилотажных приборов конечный результат управления может быть достигнут разными способами; и результат, и способ управления здесь во многом зависят от индивидуальных особенностей летчика. В директорном режиме индивидуальные особенности летчика не имеют значения. Высокая точность приборного пилотирования в усложненных погодных условиях достигается благодаря подчиненности управляющих движений летчика командам вычислителя.

Во-вторых, при директорном управлении теряется прагматический смысл образа пространственного положения. Для непосредственных целей пилотирования достаточно приборного образа на протяжении всего полета. При управлении по обычным приборам ситуации, в которой действие может регулироваться только этим образом, как правило, скоротечны. Обычно знания о пространственном положении самолета практически нужны летчику: они во многом определяют выбор способа управления, в том числе очередность контроля приборов. В директорном режиме наиболее сложный и вместе с тем творческий элемент действия - построение динамического образа полета, содержащего знания о режиме полета в целом, об истинном положении самолета в пространстве, - перестал быть актуально значимым для пилотирования. Полноценный образ полета, который регулировал процесс пилотирования при ручном управлении, потерял свою прагматическую регуляторную функцию. В директорном режиме летчик может точно выдерживать режим полета, не осознавая пространственного положения самолета. Обобщенные директорные сигналы, на которых сосредоточено его внимание, не выдают информации о положении самолета, они лишь сообщают, что надо сделать, чтобы самолет занял заданное положение. В директорном режиме непосредственный практический результат действия не зависит от наличия у летчиков полноценного по предметному содержанию образа полета. Образ полета, необходимый для пилотирования по группе приборов, потерял свою прагматическую функцию. Отсюда - снижение субъективной значимости оценки показаний справочных приборов, отсюда и изменение цели действия: цель выдерживания режима полета замещается целью обнуления директорных индексов.

В директорном режиме сигнал как бы выдает готовое решение для построения движения. Такой сигнал, повышая эффективность системы "человек-самолет", одновременно снижает надежность человека, превращая его в пассивное звено системы, ограничивая его возможности активно действовать, а это отрицательно сказывается на надежности системы "летчик-самолет" в том случае, когда нарушается работа директорных приборов.

Конечно, и в директорном режиме летчик представляет себе положение самолета в пространстве, в частности, относительно взлетно-посадочной полосы (ВПП), но теперь это представление не формируется активно. Вероятность совпадения образа представления с реальным положением определяется не активностью восприятия и мышления летчика, а точностью и надежностью работы директорией системы.

Обработка вычислительной машиной пилотажных сигналов и выдача командной пилотажной информации хотя и обеспечивает точное пилотирование, но эта точность реализуется за счет принципиального упрощения внутреннего психологического содержания действий летчика (за счет редукции образа). Наиболее сложные, но вместе с тем и наиболее творческие компоненты пилотирования: переработка пилотажной информации, принятие решения на основе активной оценки ситуации (режима полета) - в целом оказываются выключенными из структуры действия. Теперь при пилотирования летчик выполняет элементарный процесс перекодирования директорного индекса в соответствующие движения, перемещающие орган управления (индекс вправо - движение вправо). Выхолощено основное содержание пилотирования - формирование образа полета.

Сочетание загруженности летчика рутинными операциями при пилотировании по командным сигналам с отсутствием знания о положении самолета и обусловливает обеднение образа полета, сведение его к образу приборной модели, "образу вилки".

Характерно, что опытные летчики сознают эту особенность образа, регулирующего пилотирование по директорным индексам. Большинство из них, хотя и считают, что в директорном режиме не обязательно создавать полноценный образ полета для точного пилотирования, тем не менее понимают, что в таком случае 1) необходима абсолютная надежность автоматики и 2) летчика как активной личности, ответственной за полет, в самолете не будет. Пока же в самолете летчик, полноценный образ ему необходим, так как только в этом случае обеспечивается его активность, его мастерство и надежность [134, 146, 153].

Итак, в условиях директорного режима управления, автоматизации процесса обработки пилотажных сигналов формируется обедненный редуцированный образ полета, при этом редукция происходит за счет прежде всего сенсорно-перцептивных компонентов образа, что приводит к обеднению и его предметного содержания. В образе отражается в основном положение индексов прибора, а не положение самолета в пространстве. Базовый компонент образа полета перестал быть актуально значимым и не представлен сознанию.

Последствием внедрения директорных приборов явилось изменение внутреннего психологического содержания процесса пилотирования в связи с тем, что произошла подмена цели действия. При пилотировании по группе приборов летчик руководствовался целью - выдержать режим полета, т.е. обеспечить соответствие ряда текущих параметров полета заданным. Если при усложнении условий полета действие летчика направлялось на выдерживание (обнуление) отдельной стрелки какого-либо прибора, то он сознавал, что это временная промежуточная цель и "застревание" на этой цели не принесет ему успеха. Таким образом, именно направленность на выдерживание режима полета в целом - обязательное условие эффективного пилотирования. Эта цель и формирует содержание действия.

Пилотирование по директорному прибору позволило сузить (редуцировать) цель действия; она сводится к выдерживанию заданного положения директорных индексов. Эта цель не только легко достижима, но и приносит успех, поэтому она приобретает повышенную значимость. Летчику не обязательно в своих действиях руководствоваться конечной целью, ему достаточно выполнить одну за другой промежуточные цели "обнуления" индексов. Конечная цель - выдерживание режима полета - лишена в данном случае своей прагматической значимости, поэтому летчик часто забывает контролировать пространственное положение самолета: представление о пространственном положении выпадает из структуры образа полета.