Риск и безопасность в тренажерных биотехнических системах

Риск и безопасность в тренажерных биотехнических системах

А.Б. Чхинджерия

Государственный университет аэрокосмического приборостроения

 

Risk and safety in the training of biotechnical systems

A. B. Chkhindjeria

State University of Aerospace Instrumentation

 

Аннотация. Статья посвящена проблеме учета внутреннего риска операторов систем «человек-машина» при разработке тренажерных биотехнических систем. Анализируются факторы, влияющие на принятие рискованных решений. Показана взаимосвязь между риском и восприятием информации. Описываются процессы преобразования информации когнитивными структурами мозга человека. Рассматриваются теоретические основы методов, подходы к их практической реализации на основе тренажерных систем с когнитивным интерфейсом, обеспечивающим решение ряда задач по распознаванию когнитивных функций оператора.

 

Abstract. The article is devoted to the problem of accounting the internal risk of operators of «man-machine systems» in the development of training biotechnical systems. Factors affecting to the adoption of risky decisions are analyzed. Relationships between the risk and the perception of information are shown. Processes of transformation of the information cognitive structures of the human brain are described. The theoretical framework for methods, approaches to their practical implementation on the basis of training systems with cognitive interface providing the solution of the tasks to recognize the cognitive functions of the operator.

 

Ключевые слова: безопасность, гомеостаз риска, тренажерная система, когнитивные функции

Keywords: safety, risk homeostasis, training system, cognitive functions

Реферат

Статья посвящена проблеме учета внутреннего риска операторов систем «человек-машина» при разработке тренажерных биотехнических систем.

В разделе 1 – «Введение» обосновывается необходимость учета внутреннего риска человека, как лица, принимающего решения.

В разделе 2 – «Гомеостаз риска» вводится понятие гомеостаза риска как результирующего психологического состояния, состоящего из запланированного и воспринимаемого риска и обосновываются факторы, влияющие на риск.

В разделе 3 – «Когнитивные функции оператора при восприятии факторов риска» предлагаются две модели преобразования визуальной информации в информационную модель действий в рискованных ситуациях.

В разделе 4 – «Моделирование рискованных ситуаций в тренажерных системах» рассматривается вопрос о необходимости развития систем с когнитивными функциями.

В разделе 5 – «Образ как единица информации» рассматривается еще один вопрос о необходимости придания системам с когнитивными функциями способности оперировать информацией в терминах человеческого мышления.

В разделе 6 – «Когнитивный интерфейс тренажерной системы» дается определение когнитивного интерфейса и рассматриваются некоторые аспекты его разработки.

В разделе 7 – «Тренажерные системы для отработки нештатных ситуаций с биологической обратной связью» предлагается использовать биологическую обратную связь как средство реабилитации операторов после выполнения упражнений, связанных с моделированием риска.

В разделе 8 – «Некоторые принципы нового подхода» постулируются некоторые принципы разработки тренажерных систем, учитывающие индивидуальные когнитивные особенности обучаемого.

Summary

The article is devoted to the problem of accounting the internal risk of operators of «man-machine systems» in the development of training biotechnical systems.

Section 1 - “Introduction” proves the necessity of accounting for the internal risk of the person, as the person making the decision.

Section 2 – “Risk Homeostasis” introduces the concept of risk homeostasis as a result of the psychological condition consisting of the planned and perceived risk and justify the factors affecting the risk.

Section 3 – “Cognitive functions of the operator in the perception of risk factors” offered two models of transformation of visual information in the information model of the action in high-risk situations.

Section 4 – “Modeling of high-risk situations in the training systems” discusses needs for the development of the systems with cognitive functions.

Section 5 – “The representation as a unit of information” is considered one more question about the need to give systems with cognitive functions the ability to handle the information in terms of human thinking.

Section 6 – “Cognitive interface of the training systems” provides a definition of the cognitive interface and discusses some aspects of the development of such an interface

Section 7 – “Training systems for testing of emergency situations with biological feedback” proposed the use of biological feedback as a means of rehabilitation operators after the exercises related to modeling risk.

Section 8 – “Some of the principles of the new approach” postulated some principles for the development of training systems, taking into account individual cognitive features of the learner

Введение

Существует ряд профессий, для которых риск является неотъемлемой частью работы. В то же время развитие технологий, ускорение темпа жизни, появление новых, порой далеких от совершенства, технических устройств, с которыми современному человеку приходится иметь дело, приводит к тому, что рискуют все. Рискуют не только летчики-испытатели и шахтеры, но и авиапассажиры, домохозяйки и пешеходы; сегодня от риска не застрахован никто. Мы не можем быть готовы к риску каждую минуту, хотя в большинстве случаев сами ответственны за собственные решения [1]. На рисунке 1 показано, почему люди всегда выбирают риск в надежде получить какую-либо выгоду от своих рискованных действий. На рисунке 1 обозначены: 1- зависимость выгоды от уровня рискованных действий; 2 – потенциальные потери от них; 3 – разностная кривая.

Рис. 1. Оптимизация потенциальной выгоды от рискованных или потенциально опасных действий

 

Гомеостаз риска

Применительно к техническим и экономическим системам в соответствии с концепцией безопасности [2] для оценки риска и его уменьшения используется итеративный процесс, включающий в себя анализ и оценку риска (Рисунок 2).

 

Рис.2. Итеративный процесс оценки риска и уменьшения риска согласно ГОСТ Р 51898-2002

 

 

Ключевыми моментами в этом процессе являются выявление опасности и количественная оценка риска. Используя эту схему можно добиться допустимого риска при проектировании технических систем, однако, в системах «человек-машина» (СЧМ) и в биотехнических системах (БТС) наряду с технической или машинной частью системы в качестве основного звена в цепь управления системой включен человек-оператор. И для человека-оператора представления о риске и безопасности отличаются от понятий, определяемых в [2]. 

 

Как показано в [1],  у человека существует гомеостаз риска – постоянная разность между предполагаемой выгодой и ожидаемыми потерями. Это так называемый запланированный уровень риска. Но, кроме запланированного уровня риска, существует и субъективно воспринимаемый риск. Можно утверждать, что адекватность восприятия рискованной ситуации в СЧМ напрямую влияет на принимаемые оператором решения, среди которых могут быть и рискованные.

В ряде случаев в БТС можно предотвратить возникновение рискованных ситуаций, если знать предпосылки их возникновений в машинной части системы, но для снижения уровня риска для человека-оператора необходимо научиться измерять ряд параметров, оцениваемых человеком-оператором перед тем, как он принимает рискованное решение. Некоторыми из таких параметров являются навыки быстро и точно выделять значимую для принятия решений информацию, способность принимать ответственные решения, способность преодоления страха, навыки действий в рискованных ситуациях [3]. В некоторой степени эти процессы сходны по сути с этапами выявления опасности и количественной оценки риска, показанными на рисунке 2. Исходя из этих соображений, можно предложить следующую схему взаимосвязи запланированного и воспринимаемого риска с учетом факторов, напрямую влияющих на принятие рискованных решений (Рисунок 3).

На рисунке 3 буквами A, B, C, D, E обозначен механизм гомеостаза риска, а цифрами 1- 4 – факторы, влияющие на этот механизм. При этом факторы 2 и 3 являются когнитивными параметрами, которые можно определить с помощью тестов.

 

Рис. 3. Схема взаимосвязи запланированного и воспринимаемого риска с учетом когнитивных параметров оператора

 

 

Каждый человек, согласно теории гомеостаза риска, определяет для себя свой собственный запланированный уровень риска в соответствии со своим личностным когнитивным стилем. В зависимости от ситуации запланированный уровень риска может изменяться в ту или иную сторону в определенных границах, неизменным остается только соотношение между запланированным и воспринимаемым риском. При определении запланированного уровня риска особое значение приобретают два фактора: способность принимать решения и прошлый опыт (или навыки) действия в данной ситуации. Что касается воспринимаемого риска, то можно выделить один фактор, оказывающий на него непосредственное влияние: это навыки выделения новой информации, содержащей признаки опасности. Указанные три фактора напрямую связаны со способностью человека извлекать значимую информацию из окружающей среды и формировать на ее основе визуальные и психические образы, являющиеся базой для принятия решений о каких-либо действиях.

На рисунке 4 показана схема взаимодействия всех трех факторов между собой. При этом следует выделить особо, что принятие решений о каких-либо действиях (или бездействии) обязательно проходит через стадию формирования образов, а само принятие решений может оказывать определяющее воздействие на восприятие. Под образами здесь и в дальнейшем мы будем понимать психические образования в кратковременной и долговременной памяти человека в когнитивных структурах мозга.

Таким образом, готовность человека к риску может определять как уровень запланированного, так и уровень воспринимаемого риска. Существование подобного механизма преднастройки или предактивации при восприятии новой информации находит подтверждение во многих исследованиях. Итогом такой преднастройки может быть переключение формы внимания оператора с амбьентной на фокальную и наоборот.

 

Рис. 4. Схема взаимодействия факторов, влияющих на запланированный и воспринимаемый риск

 

Краткие сведения об авторе

Чхинджерия Андрей Баджгеевич, доцент Государственного университета аэроксмического приборостроения, СПб, ул. Б.Морская, 67, e-mail [e-mail]

 

Author’s data

Chkhindjeria Andrey Badzhgeevich, associate professor of the State university of aeroksmichesky instrument making,

SPb, B. Morskaya St., 67

e-mai: [e-mail]

Риск и безопасность в тренажерных биотехнических системах

А.Б. Чхинджерия

Государственный университет аэрокосмического приборостроения