Проектирование

Обработка информации человеческим мозгом. Домашнее задание Функции выполняемые человеческими органами при обработке информации

2. Хранение и переработка информации человеком, принятие решений и познавательные процессы

3. Речевые коммуникации в операторской деятельности.

1. Прием и первичная обработка информации оператором.

Сущность психических явлений заключается в том, что они представляют собой субъективную, т.е. возникающую в психическом мире человека конструкцию в форме субъективных образов - ощущений, восприятий, представлений, мыслей, чувств. Возникающая психическая, субъективная реальность характеризуется наличием сознания, языка, речи, воли, проявляется в форме личности, обладающей самосознанием, определённой свободой в реализации своих планов и программ. Полноценных аналогов в физическом мире неживой природы этим явлениям нет, что создаёт проблемы при их учёте в процессе создания человеко-машинных систем. Отметим также качественный, не поддающийся прямым измерениям характер психических явлений, которые доступны непосредственно только их носителю, и никому больше.

Важнейшей составляющей деятельности оператора является приём информации об объекте управления. Это стадийный процесс, завершающийся восприятием информации и созданием чувственного перцептивного образа.

Различают четыре стадии перцептивного действия: обнаружения, различения, идентификации и опознания.

На стадии обнаружения наблюдатель выделяет объект из фона, но не может судить о его форме и признаках.

На стадии различения наблюдатель способен раздельно воспринимать два объекта, расположенные рядом, выделять их детали.

На стадии идентификации объект отождествляется с эталоном, записанным в памяти.

На стадии опознания наблюдатель выделяет существенные признаки объекта и относит его к определённому классу.

Отметим, что обнаружение и различение относятся к перцептивным, а идентификации и опознания - к опознавательным действиям. Существенное различие между этими процессами состоит в том, что восприятие есть действие по созданию образа, эталона, а опознание - действие сличения стимула с эталонами в памяти и отнесение его к определённой категории.

Первичной формой психической перцепции является ощущение, возникающее при непосредственном воздействии предметов и явлений материального мира на анализаторы человека.

На основе синтеза ощущений складывается более сложная форма отражения - восприятие. В отличие от ощущений в нём формируются не отдельные свойства, а образ предмета в целом. Восприятие образуется на основе совместной деятельности ряда анализаторных систем. Восприятие всегда целостно. Мы никогда не путаем предметы между собой, несмотря на множество различных ощущений, получаемых от них.

В процессе восприятия формируется «перцептивный образ», который играет важную роль в регуляции поведения и деятельности человека. Перцептивный образ обладает свойствами константности - неизменности при изменении условий восприятия предметов. Процессы построения перцептивного образа имеют автоматический циклический характер, идут постоянно и часто нами не осознаются.

Образ обладает свойством объективированности: в образе объект представлен находящимся вне воспринимающей системы. Образ субъективен - недоступен стороннему наблюдателю.

Механизмы построения психического образа в деталях неясны, зависят от многих условий, и можно лишь с практической точки зрения говорить об адекватности восприятия. Восприятие становится результатом конструирующей функции психики. Его содержание обусловлено опытом человека и ситуацией.

Важно обеспечить оператору условия деятельности, при которых бы не происходило трансформаций восприятий, ведущих к неэффективным действиям.

На основе ощущения и восприятия возникает более сложная форма чувственного отражения действительности - представ ление - вторичный чувственный образ предмета, который в данный момент не действует на органы чувств, но действовал в прошлом. Субъективно представление связано с такими понятиями, как неустойчивость, фрагментарность, зыбкость, непостоянство, в отличие от определённости и константности восприятия. Представление аккумулирует в себе все постоянные свойства явления и является его собирательным образом, схемой. Выступает в роли «внутреннего эталона», с которым сравниваются воспринимаемые объекты. Представления служат основой для умственных действий, этапом перехода к мышлению - форме опосредованного отражения.

Среди моделей, описывающих свойства человека в рамках инженерной методологии как системы, наиболее часто встречаются кибернетические модели с элементами информационного подхода. При этом человек рассматривается как «чёрный ящик», имеющий входы и выходы (в том числе моторные). Изучается его поведение на выходе при подаче различных сигналов на входы.

Основная функция психики человека с информационной точки зрения - восприятие изменений во внешней среде и изменение внутреннего состояния организма и его поведения в соответствии с этими изменениями для получения максимального приспособительного эффекта, позволяющего обеспечить физиологическую целостность человека и получить резервы для существования на возможно большую временную перспективу.

Для решения этой задачи мозг как основной орган психического регулирования имеет практически неограниченные возможности по восприятию и обработке поступающей жизненно важной информации, её преобразованию на носителях различной физической природы - электрических, химических, биохимических и других. Работа мозга - процесс непрерывного изменения и адаптации.

Связь с внешним миром осуществляется посредством эволюционно приобретённых «анализаторных систем», которые действуют всегда интегрированно, в постоянной взаимосвязи, реализуя функции восприятия. С целью научного изучения их разделяют на зрительный, слуховой, обонятельный, вкусовой, кожный анализаторы, анализаторы внутренних органов и двигательный анализатор, оценивающий состояние мышц и сухожилий.

Любой анализатор - сложная система регулирования, состоит из:

Рецептора;

Проводящих нервных путей;

Центра в коре больших полушарий головного мозга.

Основная функция рецептора - превращение энергии действующего на него раздражителя различной физической природы в нервный процесс, сопровождаемое сменой носителя информации, заключённой в физических параметрах раздражителя, с внешнего её носителя на внутренний.

Так, раздражителем для рецепторов глаза являются электромагнитные волны определённого спектра, для рецепторов уха - механические колебания среды, для рецепторов вкуса - химический состав воздействующего вещества и т.д.

Деятельность рецепторов, их свойства (чувствительность, избирательность и т.д.) изменяются в зависимости от оценки центральными органами мозга значения и качества полученной информации и регулируются в широких пределах.

Рассматриваемая нами модель, конечно, чрезвычайно груба и практически является физиологической редукцией, в которой психические процессы в их качественной определённости практически не рассматриваются. Однако вместе с тем эти представления позволяют с приемлемой для практики точностью решить многие задачи инженерно-психологического плана. В первую очередь это касается вопросов проектирования рабочих мест операторов и их элементов, организации информационных моделей, выбора диапазонов и ограничений условий взаимодействия человека с технической средой. Всё это можно рассматривать как решение задачи проектирования человеко-машинных интерфейсов, обеспечивающих связь оператора с технической системой. Этот класс задач для своего решения требует знаний о работе перцептивных систем организма человека в количественной форме, что обеспечивается средствами психофизиологии.

Характеристики зрительного анализатора.

Через зрение человек получает большую часть информации, позволяющей проводить осознанную целенаправленную деятельность. Зрительный анализатор формирует в психике человека первичные зрительные ощущения - цвета, света, формы, образов внешнего мира, обеспечивает зрительную деятельность человека.

Парное взаимодействие глаз вызывает бинокулярный эффект,

благодаря которому появляется восприятие объёмности предметов, их удалённости в пространстве.

Воспринимающая часть глаза включает два типа рецепторов - палочки и колбочки, формирующие сетчатку глаза, на которую через хрусталик поступает изображение предметов внешнего мира. Палочки являются аппаратом ахроматического (чёрно-белого), а колбочки - хроматического (цветного) зрения.

Абсолютная чувствительность зрения весьма высока и составляет всего 10-15 квантов лучистой энергии, при воздействии которых на сетчатку в психике человека возникает ощущение света.

Зрительная система работает в очень широком диапазоне яркостей. Максимальная яркость, вызывающая ослепление, составляет 32.2 стильба, а минимальная воспринимаемая глазом освещённость около 8.10 -9 люкс. При идеальных условиях человек может видеть свет, излучаемый звёздами 6-й величины.

Глаз чувствителен к электромагнитному излучению в диапазоне длин волн от 380 до 760 мкм, причём максимум световой чувствительности глаза смещается в зависимости от уровня освещённости. Этим объясняется «эффект Пуркинье»: при сумеречном освещении синие и зелёные предметы кажутся более светлыми, чем красные и желтые. Волны разной длины вызывают ощущения цвета и его градаций: красного - 610-620 мкм; жёлтого - 565-590 мкм; зелёного - 520 мкм; синего - 410-470 мкм; фиолетового - 380-400 мкм.

Чувствительность глаза к различению цветового тона различна и имеет около ста тридцати градаций. На практике эти особенности цветового зрения используются при создании систем цветового кодирования и сигнализации. Обычно используется не более четырёх цветов - красный, жёлтый, зелёный и белый. Наиболее тонко глазом различаются длины волн в районе 494 мкм (зеленовато-голубой цвет) и 590 мкм (оранжево-жёлтый). В средней части видимого спектра (зелёный цвет), а также в его концах (фиолетовый и красный) дифференцировка цветности значительно грубее. Максимальная цветовая чувствительность глаза при дневном освещении лежит в жёлтой части спектра (555 мкм).

Наиболее контрастирующие соотношения цветов в порядке убывания цветового контраста: синий на белом, чёрный на жёлтом, зелёный на белом, чёрный на белом, зелёный на красном, красный на жёлтом, красный на белом, оранжевый на чёрном, чёрный на пурпурном, оранжевый на белом, красный на зелёном.

Цвет и свет играют значительную роль в человеческой практике. При создании многих изделий необходимо учитывать их цветовые и световые характеристики. Цвет может выполнять энергетическую и информационную функции. Цветом кодируются состояния индикаторов технических систем. Например, красный цвет свидетельствует о критических и опасных режимах, зелёный - о нормальном функционировании системы, жёлтый предупреждает об изменении режима. Светофор является примером технического устройства, в котором цвет играет чисто информационную роль, регулируя дорожное движение.

Военные стандарты США устанавливают следующий дополненный алфавит цветового кода:

Красный - используется для предупреждения оператора о том, что система или её часть не работают;

Мигающий красный - для обозначения ситуации, требующей немедленного реагирования;

Жёлтый цвет - для обозначения предельных режимов, в которых необходима осторожность;

Зелёный цвет - нормально работающая система;

Белый цвет - используется для обозначения функций, о которых не известно, правильны они или ошибочны, например, для обозначения промежуточных состояний системы;

Синий цвет - справочные и консультативные сведения.

При организации сложных пультов управления и индикации, содержащих большое количество кодирующих признаков, возникают сложные взаимодействия светлоты и цвета, что требует специальных процедур измерений и подбора цвета. С этой целью используются специальные шкалы и методы построения изотропного пространства различения светлоты и цвета. Доказано преимущество цветового кодирования при решении задач обнаружения. Время поиска объектов по цвету минимально.

Освещённость рабочего места влияет на работоспособность оператора. Снижение освещённости ведёт к снижению работоспособности. Зрительный комфорт и работоспособность зависят от соотношения между яркостью наблюдаемого объекта и яркостью фона, окружающего объект.

Зрительная система человека обладает определённой инерционностью при быстрой смене световых раздражителей, которые после определённого порога, называемого «критической частотой слияния световых мельканий» (КЧСМ), воспринимаются как непрерывный сигнал. На этом эффекте работают системы кино и телевидения, предъявляющие на короткое время изображение в виде последовательности картинок. КЧСМ, в зависимости от параметров предъявляемого сигнала и функционального состояния зрительного анализатора, изменяется в диапазоне от 14 до 70 Гц.

Острота зрения человека - минимальный угол зрения, при котором две равноудалённые точки видны как раздельные, составляет несколько десятых угловой минуты и зависит от освещённости и контрастности объекта, его формы и положения в поле зрения. Эта характеристика играет большую роль в задачах информационного поиска и обнаружения, составляющих значительную часть операторской деятельности.

Диапазон восприятия интенсивности светового потока человеком очень велик и достигается в процессе световой и темновой адаптации, время которой составляет от 8 до 30 минут.

Темновая адаптация возникает при уменьшении яркости фона от некоторого значения до минимальной яркости (практически темноты). Происходит ряд изменений в зрительной системе:

Переход от колбочкового зрения к палочковому;

Расширяется зрачок;

Увеличивается площадь на сетчатке, по которой происходит суммирование воздействия света;

Увеличивается время суммирования световых воздействий;

Увеличивается концентрация светочувствительных веществ в зрительных рецепторах;

Увеличивается чувствительность зрительной системы.

Световая адаптация - явление, обратное темновой адаптации. Она происходит в процессе приспособления зрительной системы после длительного пребывания в темноте.

С инерционностью зрения связан и феномен последовательных зрительных образов, возникающих непосредственно после прекращения раздражения сетчатки. При этом возможны наложения и искажения восприятий, ведущие к ошибочным действиям человека. Иллюзиям движения и инерции зрения обязаны своим развитием кино и телевидение.

Зрительная система человека позволяет воспринимать движение. Нижний абсолютный порог восприятия скорости составляет:

При наличии в поле зрения неподвижного ориентира 1-2 угл. мин/с.;

Без ориентира 15-30 угл. мин/с.

Равномерное движение с малыми скоростями (до 10 угл. мин/с.) при отсутствии в поле неподвижных ориентиров может восприниматься как прерывистое.

Поле зрения каждого глаза: вверх 50 град.; вниз 70 град.; по направлению к другому глазу 60 град.; в противоположном направлении 90 град. Общее поле зрения по горизонтали 180 град. Точное восприятие зрительных сигналов возможно только в центральной части поля зрения. Именно здесь должны быть расположены наиболее важные элементы рабочего места оператора.

Максимальная пропускная способность зрительного анализатора на уровне фоторецепторов 5.6 х 10 бит/с. По мере продвижения к корковым структурам падает до 50-60 бит/с. Несмотря на столь низкую скорость восприятия, человек в своём субъективном мире имеет дело с образами восприятий, обладающими высоким разрешением и детальностью. Это связано с конструирующими функциями психики, строящей образ на основании не только внешней информации, но и информации, циркулирующей в системах памяти и фиксации опыта.

В настоящее время нет удовлетворительной научно обоснованной теории, объясняющей работу зрительной системы человека в целом, есть только ряд предположений о принципах работы отдельных звеньев системы. Однако её свойства вполне описаны и оформлены в виде справочных данных. Их использование требует от проектировщиков большой осторожности, так как параметры зрительной системы очень вариативны и сильно зависят от условий и методов измерения.

Обработка информации состоит в получении одних "информационных объектов" из других "информационных объектов" путем выполнения некоторых алгоритмов и является одной из основных операций, осуществляемых над информацией, и главным средством увеличения ее объема и разнообразия.

На самом верхнем уровне можно выделить числовую и нечисловую обработку. В указанные виды обработки вкладывается различная трактовка содержания понятия "данные". При числовой обработке используются такие объекты, как переменные, векторы, матрицы, многомерные массивы, константы и т.д. При нечисловой обработке объектами могут быть файлы, записи, поля, иерархии, сети, отношения и т.д. Другое отличие заключается в том, что при числовой обработке содержание данных не имеет большого значения, в то время как при нечисловой обработке нас интересуют непосредственные сведения об объектах, а не их совокупность в целом.

С точки зрения реализации на основе современных достижений вычислительной техники выделяют следующие виды обработки информации:

последовательная обработка, применяемая в традиционной фоннеймановской архитектуре ЭВМ, располагающей одним процессором;
параллельная обработка, применяемая при наличии нескольких процессоров в ЭВМ;
конвейерная обработка, связанная с использованием в архитектуре ЭВМ одних и тех же ресурсов для решения разных задач, причем если эти задачи тождественны, то это последовательный конвейер, если задачи одинаковые – векторный конвейер.

Принято относить существующие архитектуры ЭВМ с точки зрения обработки информации к одному из следующих классов .

Архитектуры с одиночным потоком команд и данных (SISD). К этому классу относятся традиционные фоннеймановские однопроцессорные системы, где имеется центральный процессор, работающий с парами "атрибут – значение".

Архитектуры с одиночными потоками команд и данных (SIMD). Особенностью данного класса является наличие одного (центрального) контроллера, управляющего рядом одинаковых процессоров. В зависимости от возможностей контроллера и процессорных элементов, числа процессоров, организации режима поиска и характеристик маршрутных и выравнивающих сетей выделяют:

матричные процессоры, используемые для решения векторных и матричных задач;
ассоциативные процессоры, применяемые для решения нечисловых задач и используюшие память, в которой можно обращаться непосредственно к информации, хранящейся в ней;
процессорные ансамбли, применяемые для числовой и нечисловой обработки;
конвейерные и векторные процессоры.

Архитектуры с множественным потоком команд и одиночным потоком данных (MISD). К этому классу могут быть отнесены конвейерные процессоры.

Архитектуры с множественным потоком команд и множественным потоком данных (MIMD). К этому классу могут быть отнесены следующие конфигурации: мультипроцессорные системы, системы с мультобработкой, вычислительные системы из многих машин, вычислительные сети.

Основные процедуры обработки данных представлены на рис. 4.5.

Создание данных, как процесс обработки, предусматривает их образование в результате выполнения некоторого алгоритма и дальнейшее использование для преобразований на более высоком уровне.

Модификация данных связана с отображением изменений в реальной предметной области, осуществляемых путем включения новых данных и удаления ненужных.

Рис. 4.5 Основные процедуры обработки данных

Контроль, безопасность и целостность направлены на адекватное отображение реального состояния предметной области в информационной модели и обеспечивают защиту информации от несанкционированного доступа (безопасность) и от сбоев и повреждений технических и программных средств.

Поиск информации, хранимой в памяти компьютера, осуществляется как самостоятельное действие при выполнении ответов на различные запросы и как вспомогательная операция при обработке информации.

Поддержка принятия решения является наиболее важным действием, выполняемым при обработке информации. Широкая альтернатива принимаемых решений приводит к необходимости использования разнообразных математических моделей .

Создание документов, сводок, отчетов заключается в преобразовании информации в формы, пригодные для чтения как человеком, так и компьютером. С этим действием связаны и такие операции, как обработка, считывание, сканирование и сортировка документов.

При преобразовании информации осуществляется ее перевод из одной формы представления или существования в другую, что определяется потребностями, возникающими в процессе реализации информационных технологий.

Реализация всех действий, выполняемых в процессе обработки информации, осуществляется с помощью разнообразных программных средств.

Наиболее распространенной областью применения технологической операции обработки информации является принятие решений.

В зависимости от степени информированности о состоянии управляемого процесса, полноты и точности моделей объекта и системы управления, взаимодействия с окружающей средой, процесс принятия решения протекает в различных условиях:

1. Принятие решений в условиях определенности. В этой задаче модели объекта и системы управления считаются заданными, а влияние внешней среды – несущественным. Поэтому между выбранной стратегией использования ресурсов и конечным результатом существует однозначная связь, откуда следует, что в условиях определенности достаточно использовать решающее правило для оценки полезности вариантов решений, принимая в качестве оптимального то, которое приводит к наибольшему эффекту. Если таких стратегий несколько, то все они считаются эквивалентными. Для поиска решений в условиях определенности используют методы математического программирования.
2. Принятие решений в условиях риска. В отличие от предыдущего случая для принятия решений в условиях риска необходимо учитывать влияние внешней среды, которое не поддается точному прогнозу, а известно только вероятностное распределение се состояний. В этих условиях использование одной и той же стратегии может привести к различным исходам, вероятности появления которых считаются заданными или могут быть определены. Оценку и выбор стратегий проводят с помощью решающего правила, учитывающего вероятность достижения конечного результата.
3. Принятие решений в условиях неопределенности. Как и в предыдущей задаче между выбором стратегии и конечным результатом отсутствует однозначная связь. Кроме того, неизвестны также значения вероятностей появления конечных результатов, которые либо не могут быть определены, либо не имеют в контексте содержательного смысла. Каждой паре "стратегия – конечный результат" соответствует некоторая внешняя оценка в виде выигрыша. Наиболее распространенным является использование критерия получения максимального гарантированного выигрыша.
4. Принятие решений в условиях многокритериальности. В любой из перечисленных выше задач многокритериальности возникает в случае наличия нескольких самостоятельных, не сводимых одна к другой целей. Наличие большого числа решений усложняет оценку и выбор оптимальной стратегии. Одним из возможных путей решения является использование методов моделирования.

Решение задач с помощью искусственного интеллекта заключается в сокращении перебора вариантов при поиске решения, при этом программы реализуют те же принципы, которыми пользуется в процессе мышления человек.

Экспертная система пользуется знаниями, которыми она обладает в своей узкой области, чтобы ограничить поиск на пути к решению задачи путем постепенного сужения круга вариантов.

Для решения задач в экспертных системах используют:

метод логического вывода, основанный на технике доказательств, называемой резолюцией и использующей опровержение отрицания (доказательство "от противного");
метод структурной индукции, основанный на построении дерева принятия решений для определения объектов из большого числа данных на входе;
метод эвристических правил, основанных на использовании опыта экспертов, а не на абстрактных правилах формальной логики;
метод машинной аналогии, основанный на представлении информации о сравниваемых объектах в удобном виде, например, в виде структур данных, называемых фреймами.

Источники "интеллекта", проявляющегося при решении задачи, могут оказаться бесполезными либо полезными или экономичными в зависимости от определенных свойств области, в которой поставлена задача. Исходя из этого, может быть осуществлен выбор метода построения экспертной системы или использования готового программного продукта.

Процесс выработки решения на основе первичных данных, схема которого представлена на рис. 4.6, можно разбить на два этапа: выработка допустимых вариантов решений путем математической формализации с использованием разнообразных моделей и выбор оптимального решения на основе субъективных факторов.

Информационные потребности лиц, принимающих решение, во многих случаях ориентированы на интегральные технико-экономические показатели, которые могут быть получены в результате обработки первичных данных, отражающих текущую деятельность предприятия. Анализируя функциональные взаимосвязи между итоговыми и первичными данными, можно построить так называемую информационную схему, которая отражает процессы агрегирования информации. Первичные данные, как правило, чрезвычайно разнообразны, интенсивность их поступления высока, а общий объем на интересующем интервале велик. С другой стороны состав интегральных показателей относительно мал, а требуемый

Рис. 4.6.

период их актуализации может быть значительно короче периода изменения первичных данных – аргументов.

Для поддержки принятия решений обязательным является наличие следующих компонент:

обобщающего анализа;
прогнозирования;
ситуационного моделирования.

В настоящее время принято выделять два типа информационных систем поддержки принятия решений.

Системы поддержки принятия решений DSS (Decision Support System) осуществляют отбор и анализ данных по различным характеристикам и включают средства:

доступа к базам данных;
извлечения данных из разнородных источников;
моделирования правил и стратегии деловой деятельности;
деловой графики для представления результатов анализа;
анализа "если что";
искусственного интеллекта на уровне экспертных систем.

Системы оперативной аналитической обработки OLAP (OnLine Analysis Processing) для принятия решений используют следующие средства:

мощную многопроцессорную вычислительную технику в виде специальных OLAP-серверов;
специальные методы многомерного анализа;
специальные хранилища данных Data Warehouse.

Реализация процесса принятия решений заключается в построении информационных приложений. Выделим в информационном приложении типовые функциональные компоненты, достаточные для формирования любого приложения на основе БД (2).

PS (Presentation Services) – средства представления. Обеспечиваются устройствами, принимающими ввод от пользователя и отображающими то, что сообщает ему компонент логики представления PL, плюс соответствующая программная поддержка. Может быть текстовым терминалом или Х-терминалом, а также персональным компьютером или рабочей станцией в режиме программной эмуляции терминала или Х-терминала.

PL (Presentation Logic) – логика представления. Управляет взаимодействием между пользователем и ЭВМ. Обрабатывает действия пользователя по выбору альтернативы меню, по нажатию кнопки или выбору элемента из списка.

BL (Business or Application Logic) – прикладная логика. Набор правил для принятия решений, вычислений и операций, которые должно выполнить приложение.

DL (Data Logic) – логика управления данными. Операции с базой данных (SQL-операторы SELECT, UPDATE и INSERT), которые нужно выполнить лля реализации прикладной логики управления данными.

DS (Data Services) – операции с базой данных. Действия СУБД, вызываемые для выполнения логики управления данными, такие как манипулирование данными, определения данных, фиксация или откат транзакций и т.п. СУБД обычно компилирует SQL-приложения.

FS (File Services) – файловые операции. Дисковые операции чтения и записи данных для СУБД и других компонент. Обычно являются функциями ОС.

Среди средств разработки информационных приложений.можно выделить следующие основные группы:

традиционные системы программирования;
инструменты для создания файл-серверных приложений;
средства разработки приложений "клиент-сервер";
средства автоматизации делопроизводства и документооборота;
средства разработки Интернет/Интранет-приложений;
средства автоматизации проектирования приложений.

1.4.3. Прежде чем человек сможет отреагировать на полученную информацию, он должен сначала осознать её. Именно в этом и заключается возможность ошибки потому, что диапазон функционирования сенсорных систем крайне узок. От органов чувств информация поступает в мозг, где она обрабатывается, в результате чего появляется заключение относительно характера и значения полученного сообщения. Такая деятельность, называемая усвоением информации, представляет собой благоприятную среду для возникновения ошибок. Ожидание, опыт, отношение, мотивация и побуждение-все эти понятия оказывают определённое влияние на усвоение и, возможно, на источники ошибок.

1.4.4. После того как сделаны выводы относительно содержания поступившего сообщения, начинается процесс принятия решения. К ошибочному решению могут привести многие факторы, например: особенности подготовки или прошлый опыт; эмоции или соображения делового характера; усталость, воздействие медицинских препаратов, мотивация и физические или психологические расстройства. За принятием решения следует действие (бездействие). Это другой, также чреватый ошибками этап потому, что оно (действие) может функционировать неправильно и ошибка рано или поздно произойдёт. Как только действие состоялось, начинает функционировать механизм обратной связи. Недостатки этого механизма также могут привести к ошибкам. Всё это можно представить следующей схемой.

Контроль над ошибками человека.

1.4.5. Контроль над человеческими ошибками предполагает применение двух различных подходов

· Во-первых, необходимо свести к минимуму возможность появления ошибок. Это достигается посредством подготовки высококвалифицированного персонала; разработки соответствующих процедур управления с тем, чтобы они отвечали индивидуальным особенностям личности; составления надлежащих контрольных перечней, правил, руководств, карт, планов, SOPSs и т.д., и снижения уровня шума, вибрации, предельных температурных значений и других стресс-факторов. Программы подготовки, направленные на улучшение взаимодействия и коммуникации между отдельными членами экипажа, также способны уменьшить число ошибок. (Абсолютное устранение вероятности человеческих ошибок является трудной задачей, поскольку ошибки являются нормальной составной частью поведения человека).

· Вторым подходом к контролю над человеческими ошибками является сведение к минимуму последствий ошибок посредством перекрёстного наблюдения и улучшения взаимодействия членов экипажа. Конструирование оборудования, которое способно исправлять ошибки (обеспечение выполнения заданной программы автоматическим устройством), и оборудования, которое может контролировать или даже дополнять действия человека и улучшать его работоспособность, также ведёт к снижению вероятности появления ошибок и способствует устранению их негативных последствий.

(Специалист, занимающийся подготовкой персонала, который осуществляет планирование, подготовку, обеспечение и выполнение полётов, должен иметь высокую квалификацию. Поскольку не возможно для каждого отдельного индивидуума разработать соответствующую процедуру, в силу их многочисленности. Специалист должен обладать умением обобщать характерные особенности поведения людей, их реакцию на проявляющиеся факторы не стандартной ситуации и, в соответствии с этим, разрабатывать обобщающие процедуры. В настоящее время, в своём большинстве, эта работа возложена на руководящий состав гражданской авиации. Но процедура назначения на руководящую должность не учитывает умение назначаемого заниматься анализом и обобщением деятельности человека, даже в рамках профессиональных обязанностей. В тоже время, разработать программу подготовки специалиста, имеющую своей целью уменьшение количества совершаемых ошибок, задача не простая и требует тщательного анализа производственной деятельности каждого члена производственного коллектива, будь это экипаж воздушного судна или рабочая смена службы движения или, службы организации перевозок.).

Обработка информации состоит в получении одних «информационных объектов» из других «информационных объектов» путем выполнения некоторых алгоритмов и является одной из основных операций, осуществляемых над информацией, и главным средством увеличения ее объема и разнообразия.

На самом верхнем уровне можно выделить числовую и нечисловую обработку. В указанные виды обработки вкладывается различная трактовка содержания понятия «данные». При числовой обработке используются такие объекты, как переменные, векторы, матрицы, многомерные массивы, константы и т.д. При нечисловой обработке объектами могут быть файлы, записи, поля, иерархии, сети, отношения и т.д. Другое отличие заключается в том, что при числовой обработке содержание данных не имеет большого значения, в то время как при нечисловой обработке нас интересуют непосредственные сведения об объектах, а не их совокупность в целом.

последовательная обработка , применяемая в традиционной фоннеймановской архитектуре ЭВМ, располагающей одним процессором;

параллельная обработка , применяемая при наличии нескольких процессоров в ЭВМ;

конвейерная обработка , связанная с использованием в архитектуре ЭВМ одних и тех же ресурсов для решения разных задач, причем если эти задачи тождественны, то это последовательный конвейер, если задачи одинаковые – векторный конвейер.

Архитектуры с одиночным потоком команд и данных (SISD) . К этому классу относятся традиционные однопроцессорные системы, где имеется центральный процессор, работающий с парами «атрибут – значение».

Архитектуры с одиночными потоками команд и данных (SIMD) . Особенностью данного класса является наличие одного (центрального) контроллера, управляющего рядом одинаковых процессоров. В зависимости от возможностей контроллера и процессорных элементов, числа процессоров, организации режима поиска и характеристик маршрутных и выравнивающих сетей выделяют:

Матричные процессоры, используемые для решения векторных и матричных задач;

Ассоциативные процессоры, применяемые для решения нечисловых задач и использующие память, в которой можно обращаться непосредственно к информации, хранящейся в ней;

Процессорные ансамбли, применяемые для числовой и нечисловой обработки;

Конвейерные и векторные процессоры.

Архитектуры с множественным потоком команд и одиночным потоком данных (MISD) . К этому классу могут быть отнесены конвейерные процессоры.

Архитектуры с множественным потоком команд и множественным потоком данных (MIMD) . К этому классу могут быть отнесены следующие конфигурации: мультипроцессорные системы, системы с мультобработкой, вычислительные системы из многих машин, вычислительные сети.

Основные процедуры обработки данных представлены на рисунке.

Создание данных , как операция обработки, предусматривает их образование в результате выполнения некоторого алгоритма и дальнейшее использование для преобразований на более высоком уровне.

Модификация данных связана с отображением изменений в реальной предметной области, осуществляемых путем включения новых данных и удаления ненужных.

Обеспечение безопасности и целостности данных направлено на адекватное отображение реального состояния предметной области в информационной модели и обеспечивает защиту информации от несанкционированного доступа (безопасность) и от сбоев и повреждений технических и программных средств.

Поиск информации , хранимой в памяти компьютера, осуществляется как самостоятельное действие при выполнении ответов на различные запросы и как вспомогательная операция при обработке информации.

Рисунок – Основные процедуры обработки данных

Поддержка принятия решений является наиболее важным действием, выполняемым при обработке информации. Широкая альтернатива принимаемых решений приводит к необходимости использования разнообразных математических моделей.

В зависимости от степени информированности о состоянии управляемого объекта, полноты и точности моделей объекта и системы управления, взаимодействия с внешней средой, процесс принятия решений протекает в различных условиях:

1) принятие решений в условиях определенности . В этой задаче модели объекта и системы управления считаются заданными, а влияние внешней среды – несущественным. Поэтому между выбранной стратегией использования ресурсов и конечным результатом существует однозначная связь, откуда следует, что в условиях определенности достаточно использовать решающее правило для оценки полезности вариантов решений, принимая в качестве оптимального то, которое приводит к наибольшему эффекту. Если таких стратегий несколько, то все они считаются эквивалентными. Для поиска решений в условиях определенности используют методы математического программирования;

2) принятие решений в условиях риска . В отличие от предыдущего случая для принятия решений в условиях риска необходимо учитывать влияние внешней среды, которое не поддается точному прогнозу, а известно только вероятностное распределение ее состояний. В этих условиях использование одной и той же стратегии может привести к различным исходам, вероятности появления которых считаются заданными или могут быть определены. Оценку и выбор стратегий проводят с помощью решающего правила, учитывающего вероятность достижения конечного результата;

3) принятие решений в условиях неопределенности . Как и в предыдущей задаче между выбором стратегии и конечным результатом отсутствует однозначная связь. Кроме того, неизвестны также значения вероятностей появления конечных результатов, которые либо не могут быть определены, либо не имеют в контексте содержательного смысла. Каждой паре «стратегия – конечный результат» соответствует некоторая внешняя оценка в виде выигрыша. Наиболее распространенным является использование критерия получения максимального гарантированного выигрыша;

4) принятие решений в условиях многокритериальности . В любой из перечисленных выше задач многокритериальность возникает в случае наличия нескольких самостоятельных, не сводимых одна к другой целей. Наличие большого числа решений усложняет оценку и выбор оптимальной стратегии. Одним из возможных путей решения является использование методов моделирования.

Создание документов, сводок, отчетов заключается в преобразовании информации в формы, пригодные для чтения как человеком, так и компьютером. С этим действием связаны и такие операции, как обработка, считывание, сканирование и сортировка документов.

При обработке информации осуществляется ее перевод из одной формы представления или существования в другую, что определяется потребностями, возникающими в процессе реализации информационных технологий.

Обработка информации - процесс планомерного изменения содержания или формы представления информации .

Обработка информации производится в соответствии с определенными правилами некоторым субъектом или объектом (например, человеком или автоматическим устройством). Будем его называть исполнителем обработки информации .

Исполнитель обработки, взаимодействуя с внешней средой, получает из нее входную информацию , которая подвергается обработке. Результатом обработки является выходная информация , передаваемая внешней среде. Таким образом, внешняя среда выступает в качестве источника входной информации и потребителя выходной информации.

Обработка информации происходит по определенным правилам, известным исполнителю. Правила обработки, представляющие собой описание последовательности отдельных шагов обработки, называются алгоритмом обработки информации.

Исполнитель обработки должен иметь в своем составе обрабатывающий блок, который назовем процессором, и блок памяти, в котором сохраняются как обрабатываемая информация, так и правила обработки (алгоритм). Все сказанное схематически представлено на рисунке.

Схема обработки информации

Пример. Ученик, решая задачу на уроке, осуществляет обработку информации. Внешней средой для него является обстановка урока. Входной информацией - условие задачи, которое сообщает учитель, ведущий урок. Ученик запоминает условие задачи. Для облегчения запоминания он может использовать записи в тетрадь - внешнюю память. Из объяснения учителя он узнал (запомнил) способ решения задачи. Процессор - это мыслительный аппарат ученика, применяя который для решения задачи, он получает ответ - выходную информацию.

Схема, представленная на рисунке, - это общая схема обработки информации, не зависящая от того, кто (или что) является исполнителем обработки: живой организм или техническая система. Именно такая схема реализована техническими средствами в компьютере. Поэтому можно сказать, что компьютер является технической моделью “живой” системы обработки информации. В его состав входят все основные компоненты системы обработки: процессор, память, устройства ввода, устройства вывода (см. “Устройство компьютера” 2).

Входная информация, представленная в символьной форме (знаки, буквы, цифры, сигналы), называется входными данными . В результате обработки исполнителем получаются выходные данные . Входные и выходные данные могут представлять собой множество величин - отдельных элементов данных. Если обработка заключается в математических вычислениях, то входные и выходные данные - это множества чисел. На следующем рисунке X : {x 1, x 2, …, xn } обозначает множество входных данных, а Y : {y 1, y 2, …, ym } - множество выходных данных:

Схема обработки данных

Обработка заключается в преобразовании множества X в множество Y :

P (X ) Y

Здесь Р обозначает правила обработки, которыми пользуется исполнитель. Если исполнителем обработки информации является человек, то правила обработки, по которым он действует, не всегда формальны и однозначны. Человек часто действует творчески, не формально. Даже одинаковые математические задачи он может решать разными способами. Работа журналиста, ученого, переводчика и других специалистов - это творческая работа с информацией, которая выполняется ими не по формальным правилам.

Для обозначения формализованных правил, определяющих последовательность шагов обработки информации, в информатике используется понятие алгоритма (см. “Алгоритм” 2). С понятием алгоритма в математике ассоциируется известный способ вычисления наибольшего общего делителя (НОД) двух натуральных чисел, который называют алгоритм Евклида. В словесной форме его можно описать так:

1. Если два числа равны между собой, то за НОД принять их общее значение, иначе перейти к выполнению пункта 2.

2. Если числа разные, то большее из них заменить на разность большего и меньшего из чисел. Вернуться к выполнению пункта 1.

Здесь входными данными являются два натуральных числа - х 1 и х 2. Результат Y - их наибольший общий делитель. Правило (Р ) есть алгоритм Евклида:

Алгоритм Евклида (х 1, х 2) Y

Такой формализованный алгоритм легко запрограммировать для современного компьютера. Компьютер является универсальным исполнителем обработки данных. Формализованный алгоритм обработки представляется в виде программы, размещаемой в памяти компьютера. Для компьютера правила обработки (Р ) - это программа.

Объясняя тему “Обработка информации”, следует приводить примеры обработки, как связанные с получением новой информации, так и связанные с изменением формы представления информации.

Первый тип обработки : обработка, связанная с получением новой информации, нового содержания знаний. К этому типу обработки относится решение математических задач. К этому же типу обработки информации относится решение различных задач путем применения логических рассуждений. Например, следователь по некоторому набору улик находит преступника; человек, анализируя сложившиеся обстоятельства, принимает решение о своих дальнейших действиях; ученый разгадывает тайну древних рукописей и т.п.

Второй тип обработки : обработка, связанная с изменением формы, но не изменяющая содержания. К этому типу обработки информации относится, например, перевод текста с одного языка на другой: изменяется форма, но должно сохраниться содержание. Важным видом обработки для информатики является кодирование. Кодирование - это преобразование информации в символьную форму, удобную для ее хранения, передачи, обработки (см. “Кодирование ”).

Структурирование данных также может быть отнесено ко второму типу обработки. Структурирование связано с внесением определенного порядка, определенной организации в хранилище информации. Расположение данных в алфавитном порядке, группировка по некоторым признакам классификации, использование табличного или графового представления - все это примеры структурирования.

Особым видом обработки информации является поиск . Задача поиска обычно формулируется так: имеется некоторое хранилище информации - информационный массив (телефонный справочник, словарь, расписание поездов и пр.), требуется найти в нем нужную информацию, удовлетворяющую определенным условиям поиска (телефон данной организации, перевод данного слова на английский язык, время отправления данного поезда). Алгоритм поиска зависит от способа организации информации. Если информация структурирована, то поиск осуществляется быстрее, его можно оптимизировать (см. “Поиск данных” ).

В пропедевтическом курсе информатики популярны задачи “черного ящика”. Исполнитель обработки рассматривается как “черный ящик”, т.е. система, внутренняя организация и механизм работы которой нам не известен. Задача состоит в том, чтобы угадать правило обработки данных (Р), которое реализует исполнитель.

Пример 1.

Исполнитель обработки вычисляет среднее значение входных величин: Y = (X 1 + X 2)/2

Пример 2.

На входе - слово на русском языке, на выходе - число гласных букв.

Наиболее глубокое освоение вопросов обработки информации происходит при изучении алгоритмов работы с величинами и программирования (в основной и старшей школе). Исполнителем обработки информации в таком случае является компьютер, а все возможности по обработке заложены в языке программирования. Программирование есть описание правил обработки входных данных с целью получения выходных данных .

Следует предлагать ученикам два типа задач:

Прямая задача: составить алгоритм (программу) для решения поставленной задачи;

Обратная задача: дан алгоритм, требуется определить результат его выполнения путем трассировки алгоритма.

При решении обратной задачи ученик ставит себя в положение исполнителя обработки, шаг за шагом выполняя алгоритм. Результаты выполнения на каждом шаге должны отражаться в трассировочной таблице.