Значение науки о мышлении не только в том, что она помогает усовершенствовать принципы моделирования мыслительных процессов, происходящих в голове человека. Ее исследования важны и для автоматизации человеческой производственной деятельности.
И здесь эвристика смыкается с двумя прикладными науками, входящими в комплекс технических наук: системотехникой и психологией труда. Оказалось, что анализ современных форм, например, диспетчерского труда не может быть успешно осуществлен без некоторых понятий и закономерностей эвристики. Это обусловлено ролью человека в производственных системах, психологическими особенностями управления такими системами.
Любая (в том числе и производственная) самоуправляемая система строится по такому принципу.
Она включает в себя прежде всего объекты или процессы, которыми нужно управлять (варка стали, химические процессы, движение поездов и т. д.). Изменение состояния управляемых объектов должно соответствовать определенной программе того или иного производственного процесса. Это соответствие обеспечивает регулятор системы.
Процесс управления идет по каналам связи, которые имеются между регулятором и объектами управления.
По одной группе каналов от регулятора к управляемому объекту поступает командная информация, сигнализирующая о необходимых преобразованиях в управляемом объекте. По другой группе каналов от управляемого объекта к регулятору передается информация, содержащая сведения о том, в каком состоянии находится в данный момент объект. В регуляторе эта информация об управляемом объекте перерабатывается с точки зрения программы производственного процесса.
Важнейший момент, характеризующий деятельность регулятора, — это выработка регулирующего воздействия, оператора. Существуют самоуправляемые системы, в регуляторах которых имеется полный набор операторов, предусмотренных для всех состояний управляемого объекта. Это позволяет устранить все отклонения от программы в управляемом объекте. В таком случае говорят, что система имеет алгоритм управления.
Помимо внутреннего фактора — фактора динамического соотношения регулятора и управляемого объекта в процессе управления — существует еще целый ряд признаков, по которым может быть охарактеризована большая система.
Существенная черта большой системы — сложность ее поведения, она связана с нерегулярным, случайным характером всякого рода внешних воздействий, в связи с чем нельзя точно предсказать нагрузку системы. Отсюда сложное переплетение внутренних взаимосвязей, каналов обратной связи.
Технические задачи, связанные с проектированием больших систем, решаются, как известно, с помощью существующих математических теорий и методов.
Все большее место в решении этих задач отводится сейчас и технической психологии. Действительно, создание высокоавтоматизированных систем большого масштаба невозможно без учета особенностей и характеристик психофизиологического аппарата человека, а конструирование приборов и других средств подачи информации требует знания особенностей восприятия и данных об органах движения человека. Однако использование такого рода данных в системотехнике не может считаться достаточным.
В своей книге «Системотехника» Г. X. Гуд и Р. Э. Макол рассматривают, например, некоторые важные закономерности деятельности органов чувств, которые, конечно, должны учитываться при проектировании тех или иных информационных панелей или пультов управления. Приводятся интересные данные по зрению, слуху и осязанию. Собран любопытный материал об утомлении. Бесспорно нужны и важны результаты исследований по компоновке шкал приборов. Много места уделяется и вопросам рациональной организации труда, планировке производственных помещений, вопросам обучения. Но совершенно ничего не сказано о закономерностях оперативного мышления, не затронута проблема решения задач. А ведь именно эта проблема чрезвычайно важна для понимания процессов управления большими системами. Все те вопросы психологии, которые выдвинуты авторами в качестве системотехнических вопросов, были разработаны ранее и имеют отношение к любой области трудовой деятельности. Они не могут рассматриваться в качестве специфических проблем системотехники.
Такая недооценка интеллектуальных процессов человека как регулятора большой системы связана с определенным пониманием взаимоотношения психологии и техники, роли и функций человека в большой системе.
Функции человека рассматриваются лишь в рамках проблемы «человек и машина». А в этом случае самым главным становится вопрос о том, чтобы входы машины (шкалы, сигнализаторы, показатели параметров и т. д.) соответствовали «входам» человека — закономерностям его восприятия. Следовательно, при взаимодействии человека и отдельной машины на первое место выдвигаются такие психические процессы, которые связаны с ощущениями и восприятиями, двигательными реакциями. Другое дело, когда человек выступает в качестве оператора, диспетчера, вообще осуществляет оперативное управление производственными процессами. Здесь он выполняет роль регулятора. А взаимоотношение человека-регулятора с большой системой как управляемым объектом значительно сложнее, чем взаимоотношения человека и машины, человека и автомата. Проблема «человек и автомат» характерна для малых и средних управляемых систем. В настоящее время все более актуальной становится проблема «человек и большая система». Поскольку в современных больших системах используются сложные автоматические устройства, то необходимость в установлении оптимального взаимодействия между человеком и машиной не устраняется.
Вместе с тем выдвигаются новые технико-психологические задачи, и среди них в первую очередь исследование закономерностей оперативного мышления.
Но значение проблемы «человек и большая система» далеко не ограничивается лишь видоизменением традиционных связей между психологией и техникой. Между этими отраслями науки возникают новые точки соприкосновения. И среди них прежде всего исследование и анализ умственной деятельности человека-регулятора, процесса его оперативного мышления с целью передачи некоторых компонентов этого процесса машинам.
Несмотря на интенсивное развитие управляющей кибернетической техники, все больше осознается тот факт, что человек управляет сложными производственными объектами, в ряде случаев лучше, оптимальнее, чем существующие машины.
Это обстоятельство и заставляет инженеров-проектировщиков управляющих машин искать резервы повышения эффективности работы этих машин путем анализа умственной деятельности человека. Оно имеет принципиальное значение для психологии труда на современном этапе развития техники.
При разработке проблемы «человек и автомат» психологов интересовала в основном «внешность» машины: ее входы и выходы. Внутренняя же ее часть: конструкция, схема работы — оставалась привилегией инженера. В связи с возникновением проблемы «человек и большая система» психолог вторгается в самую систему, принимает участие в разработке программы той машины, которая должна будет этой системой управлять.
При этом все проектирование системы делится на два крупных этапа:
- внешнее;
- внутреннее проектирование.
Внешнее проектирование — это определение тех задач, которые должна решать система, и необходимых черт ее поведения.
Ко внутреннему проектированию относится разработка элементов, частей системы, которые и обеспечивают решение задач, стоящих перед системой.
Три теоретические дисциплины — кибернетика, групповая динамика и линейное программирование — не могут быть отнесены к какому-либо определенному этапу проектирования или части системы. Так же широко используются теория вероятностей и теория вычислительных машин.
Остальные восемь научных дисциплин относятся к отдельным этапам проектирования и частям проектируемой системы.
Техническая психология рассматривается как тринадцатое, последнее орудие разработки больших систем, и ей в проектировании отводится очень небольшая роль: она используется при разработке лишь одного из элементов системы — ее выходов.
Анализ содержания понятия большой системы показывает, однако, что роль технической психологии должна быть существенно иной.
Это следует уже из тех трудностей, которые возникают при внешнем и внутреннем проектировании. Оказалось, что при попытке сформулировать задачи и необходимые характеристики поведения системы (внешнее проектирование) исследователи столкнулись с невозможностью полностью описать все формы этого поведения, четко определить все задачи, стоящие перед системой. С другой стороны, известно, что человек, управляющий системой, способен работать в условиях нечетко сформулированных задач, более того, он сам может формулировать эти задачи.
В этой связи решить проблему внешнего проектирования — это значит, прежде всего, описать поведение человека, осуществляющего управление такой системой.
И действительно, если спросить создателя большой автоматической системы, каким бы он хотел видеть регулятор этой системы, то можно предвидеть, что его вполне удовлетворила бы управляющая машина, которая могла бы работать так, как работает умный, хорошо обученный человек, мастер оперативного управления. Следовательно, техническая психология должна быть тесно связана с этапом внешнего проектирования.
Использование психологии на этом этапе проектирования возможно в двух формах.
- Во-первых, это анализ той психической, главным образом интеллектуальной, деятельности, которая составляет основу процесса управления у работающих операторов и диспетчеров. С учетом результатов такого анализа можно в дальнейшем осуществлять внешнее проектирование.
- Однако создаваемые сейчас новейшие системы управления зачастую отличаются именно тем, что для них трудно найти соответствующий аналог среди действующих систем. В этом случае существенную помощь могут оказать эксперименты с людьми (с использованием, например, электронных моделей будущей системы или ее элементов). На основе экспериментов такого рода можно сделать важные выводы относительно поведения регулятора будущей системы. Это поможет, в частности, решить вопрос о том, какие компоненты управления должны быть переданы машине, а какие — оставлены за человеком.
Еще большее значение исследование психологических механизмов оперативного мышления приобретает в связи с этапом внутреннего проектирования.
Гуд и Макол, анализируя средства и способы построения системы, прямо указывают, что они не в состоянии полностью описать процесса решения задач. В связи с этим они делают очень характерное признание: «Мы рассматриваем этапы решения и применяемые при этом орудия; мы рассказываем об имеющемся опыте, даем примеры, выводим некоторые обобщения и излагаем методы, но функция действительного решения еще не решенных задач пока остается неуловимой человеческой способностью».
Очень интересные результаты получены российскими учеными, занимающимися переносом механизмов и алгоритмов машин в виртуальное поле. Так называемая виртуализация, позволяет рассмотреть любой процесс в плоскости внутренней подсистемы, при этом количество этих подсистем ограничивается лишь ресурсами вычислительной техники, но никак не их сложностью. При таком подходе система помещается в некий контейнер (ограниченный мир) в котором она способна существовать, без лишних наборов предикатов и их свойств.
Здесь дело, конечно, не в том, что дать точное математическое описание процесса решения задач человеком не могут именно эти авторы, дело в том, что это оказалось одной из самых трудных проблем современной науки. Некоторые новые математические дисциплины, такие, как теория игр, теория информации и др., могут дать описание поведения довольно сложных систем и даже человека. Но это будет характеристикой лишь внешнего поведения. Внутренние же процессы, процессы, приводящие к принятию решения в сложных ситуациях, пока недоступны математическому анализу. Именно в связи с необходимостью создавать машины, которые могут управлять сложнейшими объектами, и возникло то новое направление в кибернетике, которое получило название эвристического программирования.
Исследование закономерностей и процессов мышления человека — важнейший компонент внутреннего проектирования большой системы, т. е. создания автомата, решающего сложные мыслительные задачи.
Таким образом, в силу того, что техническая психология связана со всеми этапами проектирования, а также с основными составными частями системы, она должна занимать положение, аналогичное положению теории вероятностей и теории вычислительных машин. При этом она включает два раздела:
- инженерную психологию, которая продолжает проектировать выходы системы, приспособленные к человеку,
- и психологию оперативного мышления, которая имеет отношение к другим этапам проектирования и частям системы.
Разумеется, сама по себе психология не может решать технические проблемы, и ее необходимо соотносить с другими отраслями знаний, как, впрочем, и остальные орудия проектирования больших систем