Когнитивный интерфейс тренажерной системы

Дадим более точное определение когнитивного интерфейса (КИ). КИ – это совокупность методических, алгоритмических и аппаратно-программных средств человеко-машинной системы, реализующая функции сбора, хранения, преобразования и передачи информации и управляющих сигналов между оператором и машинной частью системы в обоих направлениях с учетом индивидуальных особенностей восприятия, считывания, осознавания и перекодирования информации в наиболее предпочитаемую модальность и форму представления в соответствии с типом мышления оператора и текущей формой внимания. Основная задача КИ в тренажерной системе – снижение уровня риска и повышение эффективности индивидуального обучения. Обе задачи решаются методом формирования обучающего курса в виде визуальных информационных моделей на основе использования интеллектуального контроля текущего состояния развития навыков и их прогресса для динамической подстройки параметров обучающей подсистемы (Рис. 7.).

 

Рис. 7. Место и роль КИ в структуре формирования учебных заданий в тренажерной системе

 

Для решения этой задачи необходимо, чтобы КИ обладал следующими функциями.

1.Функция распознавания текущего психофизиологического состояния, в котором находится оператор. Необходима, так как в отдельных случаях попытка обучения не только не приведёт к улучшению навыка, но и способна ухудшить владение теми навыками, которые были отработаны до этого.

2.Функция распознавания «своего» оператора, по характеру принимаемых оператором решений, степени сформированности тех или иных навыков, предпочитаемой системе модальностей, способам решения предлагаемых задач. Обладая такой функцией, КИ каждому оператору, распознанному системой, может быть сопоставить свою категорию задач, свой индивидуальный подход к работе с системой, и т.д.

3.Функция проверки готовности оператора к работе. Как уже было сказано, для начала процесса обучения необходимо, чтобы оператор находился в адекватном психофизиологическом состоянии и был заинтересован в работе с обучающей системой. Отсутствие готовности может привести, например, к поломке дорогостоящего оборудования или, что еще хуже, к нанесению травмы самому себе при выполнении физического упражнения или совершенствовании какого-либо сложного навыка.

4.Функция проверка способности оператора выполнить новое незнакомое упражнение или решить новую задачу, требующую каких-либо иных психофизиологических качеств. Мониторинг текущего психофизиологического состояния должен предотвращать наступление переутомления обучающегося, иначе будет вызваны негативные эмоции по отношению к тренажерной системе и снижена эффективность обучения.

5.Функция проверки уровня риска в данный момент времени. Запланированный (целевой) риск - уровень риска, который личность считает допустимым для получения максимально возможных выгод от своей деятельности. Уровень риска критичен для многих видов деятельности, в том числе связанных с управлением движущимися механизмами.

6.Ведение базы данных. В базе данных должны храниться постоянно обновляемые сведения об учениках, их прогрессе в обучении, с тем, чтобы иметь возможность отслеживать динамику развития навыков, адекватно реагируя путём подстройки параметров обучающей системы. Также подробная информация в базе данных позволит реализовать все описанные выше функции КИ.

 

Однако, как показывает практика, всех современных подходов, принципов и методов синтеза БТС оказывается недостаточно, когда речь заходит о еще большем расширении функций СЧМ или попытках выйти за пределы функциональных возможностей человека-оператора. Возникает необходимость еще более тонкого взаимодействия человека с машиной с учетом индивидуальных когнитивных особенностей оператора. Следует отметить, что чем полнее учет когнитивных функций оператора в системе, тем выше адаптивность всей системы – СЧМ или БТС ЭТ. Уровни сопряжения человека-оператора в системе «человек-машина» и связь когнитивных функций системы с ее адаптивностью показана на рисунке 8, который иллюстрирует подход к синтезу БТС ЭТ с точки зрения повышения адаптивности всей системы при использовании КИ. Представляется, что следующее поколение БТС будет основано, прежде всего, на когнитивном сопряжении оператора и системы, под которым понимается взаимодействие двух когнитивных систем: человека с его операторской моделью системы, и системы, обладающей системным образом оператора. Под когнитивными функциями оператора здесь понимается весь широкий спектр человеческих способностей познавать мир посредством своих чувств и разума.

Что касается когнитивных функций системы, то под ними можно понимать те действия системы, которые направлены на распознавание и поддерживание когнитивных функций оператора, в частности, функций восприятия визуальной информации. Если система снабжена памятью для сохранения когнитивных особенностей оператора, фиксируемых в процессе их взаимодействия, то можно говорить о том, что система формирует некоторую модель индивидуальных когнитивных особенностей оператора, которую удобно назвать системным образом оператора по аналогии с опеpатоpской моделью системы. Формирование системного образа оператора возможно в том случае, когда известны требуемая когнитивная деятельность оператора и сами когнитивные параметры оператора. Изучение перцептивных действий в инженерно-психологических исследованиях является необходимым этапом в проектировании интерфейса СЧМ в связи с тем, что существует ряд операторских профессий, для которых заданное качество перцептивных действий является необходимым условием высокой надежности, минимизации риска и повышения продуктивности деятельности системы.

 

Рис. 8. Уровни сопряжения в человеко-машинном интерфейсе, обладающим когнитивными функциями