Психологические проблемы организации информационного взаимодействия «пилот-интеллектуальный интерфейс» для перспективных самолетов

Актуальность темы

Постоянно усложняясь, авиационная техника должна открыть перед пилотами новые возможности. Они связаны с расширением спектра задач, невыполнимых на предшествующих моделях самолетов. В свою очередь, появление интеллектуальных систем связано с ожиданием повышенных рабочих нагрузок на пилотов — результата более сложных полетных заданий. Однако современная проектировочная методология в целом не готова к решению подобных задач оптимизации летной деятельности: судя по опыту применения информационных технологий в пилотской кабине, поставленная цель не была достигнута вследствие обострения проблем взаимодействия человека и техники. «Человеческий фактор» стал основной причиной особых ситуаций в полете.

От инженерной психологии требуется найти подходы к обеспечению безопасности полетов на перспективных летательных аппаратах. При этом важной сферой применения ее методов становится разработка интеллектуальных интерфейсов «пилот-самолет» — особых средств деятельности, призванных контролировать уровни рабочих нагрузок и реально усиливать возможности пилотов перспективных ЛА.

Итак, растут требования к результативности автоматизации труда пилотов. Как следствие, начинается замена технических принципов проектирования на инженерно-психологические. При изменении подходов возникает ряд противоречий, которые должна снять инженерно-психологическая методология. Вместе с тем проблемы свойственны не только области психологических исследований. Подлежат пересмотру представления о летной профессии, сложившиеся у авиационных специалистов, характер взаимоотношений пилотов и конструкторов, принципы летных исследований.

На предварительной стадии проектирования ЛА психологические проблемы организации взаимодействия «пилот-интеллектуальный интерфейс» связаны с согласованием технологических и психологических исследований, включая вопросы применимости психологических данных в проектировочной работ, а также. аспект взаимодействия пилотов, психологов и инженеров. Необходимо доказать обязательность использования инженерно-психо-логимеского подхода, предложить «гуманитарную технологию» -процедуру полумения психологических данных, обеспечивающую достаточно полный учет профессионального опыта пилотов при • формировании технических решений.

Отдельную проблему составляет выдвижение критериев оценки перспективных систем" пилот-самолет", стимулирующих разработку специальных инженерно-психологических методик. С другой стороны, необходим поиск языка общения членов проектировочной группы — важного фактора реализации инженерно-психологической технологии (ИП-технологии). Наиболее значительной теоретической проблемой является отражение в психологических моделях специфики положения оператора в высокоавтоматизированных системах. Необходимо выработать подходы к описанию сильных сторон человека-оператора, относящихся к продуктивным видам его деятельности.

Исходным материалом для разработки инженерно-психологического подхода к проектированию и оценке высокоавтоматизированных систем «пилот-самолет» послужили исследования, которые проводились в целях обоснования преимуществ контура ручного управления воздушно-космических самолетов (ВКС), а также общий анализ проблем взаимодействия человека и техники на их борту.

В целом, в работе нашли свое отражение особенности прикладного инженерно-психологического исследования, соответствующие начальной фазе проектирования перспективного ЛА:

1) Структура работы определяется принципом г. Мюнстер-берга «от практики к исследованию» и включает анализ промышленного заказа на инженерно-психологические исследования, оценки его выполнимости на основании имеющихся методов «человеческого фактора», обоснование технического задания на исследование деятельности пилотов;

2) Форма и язык изложения материалов исследования соответствуют той посреднической роли, которую должен взять на себя психолог в проектировочной группе, а также задачами введения психологического раздела в теорию проектирования ЛА;

3) Понятийный аппарат, привлекаемый к описанию и объясN нению психологических проблем взаимодействия «пилот-самолет», значимых для построения интеллектуальных интерфейсов, характерен для «гуманитарной технологии», образованной на стыке наук — не только психологии и технических наук (авиастроения, вычислительной техники), но и искусствознания.

Научным обоснованием технического задания на изучение психологических аспектов деятельности пилотов служит инженерно-психологическая концепция интеллектуальных интерфейсов «пилот-самолет» .

Общетеоретический и методический подход к созданию инженерно-психологической программы разработки интеллектуальных интерфейсов определяется системными, антропоцентрическими и социокультурными принципами анализа деятельности пилотов и используемых ими технических средств.

Объектом исследования является деятельности пилотов в высокоавтоматизированных кабинах, предметом — организация их умственной деятельности в полете.

Целью исследования было определение роли интеллектуальных интерфейсов в системе «пилот-самолет» и в структуре деятельности пилотов, а также исследовательских принципов, лежащих в основе инженерно-психологической технологии.

Ход исследования определялся общей гипотезой, согласно которой, интеллектуальный интерфейс отражает специфику взаимодействия «пилот-самолет», воспроизводя строение психической сферы пилота. Гипотеза объединяла нескольких предположений :

Первое, контур ручного управления самолета с высокоавтоматизированной средой не является модификацией автоматического контура и описывается преимущественно психологическими характеристиками.

Второе, потенциал новейших информационных технологий может быть раскрыт только в сочетании с инженерно-психологической методологией.

Третье, работа интеллектуальных интерфейсов обусловливается особенностями умственной деятельности пилотов, причем за основу должна быть взята концепция пилота как творческой личностиба не как «человеческого фактора» .

Для проверки гипотезы и достижения поставленной цели были сформулированы и решены следующие теоретические задачи:

1) Определить характер изменения значения и содержания инженерно-психологического обеспечения при повышении сложности авиационной техники и распространении новейших информационных технологий;

2) Разработать критерий оценки систем" пилот-самолет", охватывающий специфический аспект взаимодействия «пилот-са-молет2в» высокоавтоматизированной среде;

3) Установить положение интеллектуальных интерфейсов в проектировании системы «пилот-самолет» и в структуре информационного обеспечения пилотов;

4) Сформировать модель инженерно-психологических исследований в целях создания интеллектуальных интерфейсов, выполняющих функцию адаптивного информационного обеспечения;

5) Определить допустимость заимствований методического аппарата из смежных областей и дисциплин.

В число практических задач входило:

— обсудить с авиационными специалистами проблемы высокоавтоматизированных кабин современных самолетов, а также цели и возможности использования интеллектуальных систем на борту перспективных самолетов;

— изучить исследовательские возможности летно-испыта-тельной базы (средства контроля, способы обработки полетных данных, требования к безопасности испытательных полетов);

— изучить процесс принятия проектировочных решений (разновидности циклов проектирования. объективные критерии и субъективные основания решений, состав рабочих групп и обязанности входящих в них специалистов);

— выработать подход к общению психологов, летного состава и проектировщиков в целях изучения психологических аспектов трудностей операторов и их надежности;

— составить планы научно-исследовательских работ (НИР), способствующие внедрению положений инженерно-психологического подхода в практику авиастроения и сертификации авиационно-космической техники.

Научная новизна и теоретическая значимость. Предложена структура проективной методик инженерно-психологического обеспечения (Ил-технологии). Применительно к созданию интеллектуальных интерфейсов «пилот-самолет» 1. выведена 4х-звен-ная модель адаптации системы управления к операторской деятельности, дифференцирующая инженерно-психологические методы и состав рабочих групп, 2. сформированы психологические принципы адаптивности информационного обеспечения пилотов, позволяющие решать задачи координации технологических и психологических исследований, 3. определены характеристики, подлежащие введению в интеллектуальный интерфейс для оптимизации летного труда в критических ситуациях (индивидуальный стиль деятельности). Сформирована модель сознания авиационных специалистов (категории имплицитной теории систем «пилот-самолет»), выявлены противоречия, сопровождающие процесс проектирования интеллектуальных систем как средств операторской деятельности.

В работе приняли участие высококлассные летчики, инженеры и программисты. Рассмотрено несколько аспектов профессиональной деятельности летчиков-испытателей (испытательный полет, послепуолетный разбор, наземная и летная подготовка, полунатурные исследования и сертификация оборудования). Проанализированы материалы летных исследований и опытно-конструкторских работ ряда зарубежных организаций, среди них, НАСА, ФАА (Федеральное авиационное агентство), Дассо, Боинг, МакДоннелл-Дуглас, Эйрбас индастри, Европейское Космическое агентство и т. д.

В качестве основного метода исследования было использовано интервью «со скрытой структурой» (Вариант А. Сближение позиций специалистов и раскрытие роли психологовВариант Б. Выявление несоответствия целей, моделей и методов разработок системы «пилот-самолет»), применен системный анализ трудностей операторов, проведено сравнительное исследование общего содержания и психологических аспектов проектирования различных технических объектов (контура автоматического управления, контура ручного управления — традиционных, современных, перспективных видов оборудования).

Проведено около 10 серий полуиатурного моделирования иа тренажере Ту-154 (аналог ВКС) с разбором графиков полетов, записью комментариев и перемещения взора операторовпроанализировано свыше 20 полетов с телеметрическими даннымиполучены образцы регистрации дополнительных психофизиологических параметров в полете, не включаемых в объективный контроль за летными испытанияминакоплены данные об исполнительных действия пилотов.

Практическая значимость работы определяется необходимостью создания психологического раздела теории и методики проектирования перспективных летательных аппаратов с повышенными требованиями совместимости человека и техники. Психологический раздел должен обеспечить более полное использование опыта летчиков-профессионалов в проектировочном процессе. Основными точками приложения полученных результатов являются:-!, разработка контура ручного управления ВКС, 2. совершенствование норм летной годности, 3. модернизация технической базы летных исследований. В настоящее время формируется банк данных о деятельности пилотов, разрабатывается методика инженерно-психологической оценки систем «пилот-самолет», складывается структура технологической линии инженерно-психологических исследований (база ИП-технологии), выработаны рекомендации по методике подготовки летчиков-испытателей. Материалы изложены в отчетах Летно-исследовательского института, Российского Космического Агентства, Комитета по науке и технике. Апробация результатов исследования. Отдельные результаты и выводы обсуждались на научно-технических советах отделений ЛИИ, были доложены на заседаниях кафедры психологии труда и инженерной психологии МГУ, на совещаниях в Центре подготовки летного состава гражданской авиации (г.Ульяновск), Московском институте инженеров гражданской авиации, на семинаре «Аварии, анализ ошибок операторов в сложных системах и производствах» (Киев), на Ведровских чтениях (семинар им. В. С. Ведрова, ЛИИ). Тезисы работы были приняты на V Европейском Психологическом Конгрессе (Дублин, Ирландия). Достоверность результатов и обоснованность выводов обеспечивается применением соответствующих методов, сопоставлением данных от нескольких источников практическими данными об эксплуатации самолетов.

Положения, выносимые на защиту:

1. Интеллектуальный интерфейс «пилот-самолет» является компонентом высокоавтоматизированной системы управления с полной психологической детерминацией. Требованиям его разработки отвечает инженерно-психологическая технология, служащая объединению знаний психологов и опыта пилотов.

2. Совместимость «пилот-самолет» определяет безопасность полетов на перспективных летательных аппаратах. Высокая совместимость основывается на адаптивности высокоавтоматизированных систем управления, на приспособлении их работы к структуре и индивидуальным особенностям деятельности пилотов. Интеллектуальный интерфейс реализует психологические принципы адаптивности.

3. Зависимость результатов автоматизации от совместимости человека и техники проявляется в критических ситуациях. Теоретической основой обеспечения совместимости являются модели системных качеств операторов, их преимуществ перед автоматикой. Индивидуальный стиль умственной деятельности пилотов, составляющий часть их летного мастерст&а, принадлежит числу системных качеств.

Публикации. Результаты исследований отражены в трех статьях и 15 отчетах по НИР.

Структура работы. Работа состоит из трех глав, введения и заключения, приложений и библиографии.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

В начале исследования перспектив инженерно-психологического обеспечения в авиационно-космической промышленности перед нами стояло несколько обособленных вопросов:

— каково место интеллектуальных систем на борту самолетов с точки зрения летной деятельности и ее совершенствования? — '¦••'•: .V.

— почему столь велики трудности современных пилотов, работающих в высокоавтоматизированных кабинах самолетов?

— как повысить эффективность применения профессионального опыта летного состава в проектировании авиационной техники?

Детальный анализ современного состояния и тенденций развития систем «пилот-самолет» показал, что между данными вопросами имеется определенная связь — обеспечение безопасности полетов, а объединяющей темой выступает разработка интеллектуальных интерфейсов.

Полученные результаты в целом подтвердили гипотезу об усилении значения инженерно-психологического обеспечения на новой фазе автоматизации пилотской кабины, связанной с внедрением интеллектуальных систем.

Произведены анализ и обобщение психологических аспектов проблемы взаимодействия пилотов со сложными авиационными системами, а также нерешенных задач оптимизации летной деятельности. Все это позволило сформулировать следующие выводы относительно форм и содержания инженерно-психологического проектирования интеллектуальных интерфейсов «пилот-самолет» .