Свойства анализаторов

Все анализаторы, благодаря своему однотипному строению, имеют общие психофизиологические свойства:

1. Чрезвычайно высокую чувствительность к адекватным раздражителям. Эта чувствительность близка к теоретическому пределу и в современной технике пока что не достигнута. Количественной мерой чувствительности является предельная интенсивность, то есть наименьшая интенсивность раздражителя, воздействие которой дает ощущение.

2. Абсолютный, дифференциальный и оперативный пределы чувствительности к раздражителю. Абсолютный предел имеет верхний и нижний уровни. Нижний абсолютный предел чувствительности - это минимальный размер раздражителя, который вызывает чувствительность. Верхний абсолютный предел - максимально допустимая величина раздражителя, который не вызывает у человека боль.

Дифференциальная чувствительность определяется наименьшим размером, на котором стоит изменить силу раздражителя, чтобы вызывать минимальное изменение ощущения. Это положение впервые было введено немецким физиологом Э. Вебером и количественно описано немецким физиком Г. Фехнером.

Каждое ощущение, кроме качества, непременно имеет определенную меру интенсивности, или силы. Представляется интересным выяснить, какое взаимоотношение между интенсивностью ощущения и интенсивностью раздражения. Возможно, что интенсивность ощущения или абсолютно не связанная с интенсивностью раздражения, или, напротив, она является прямым отражением этого последнего, или же, наконец, между ними есть специфическая взаимосвязь, которая подчиняется определенной закономерности.

Решить этот вопрос невозможно ни путем простого наблюдения, ни на основе того или другого теоретического рассуждения. В этом случае дать что-либо значимое может только эксперимент. Поэтому неудивительно, что первый шаг, сделанный на пути научного решения этого вопроса, носил экспериментальный характер; в то же время, это был тот первый психологический вопрос, решить которое попробовали путем эксперимента.

История экспериментальной психологии начинается с того времени, когда физиолог Э. Вебер поставил вопрос о соотношении между ощущением и раздражением, то есть между психическим и физическим, с точки зрения их интенсивности. В последующем опыты Э. Вебера продолжил физик Г. Фехнер, окончательно заложив тем самым основы той части психологии, которая известна под названием психофизики и которая в течение нескольких десятилетий считалась наиболее интересной и более важной отраслью психологии.

Так, что же выяснилось о взаимосвязи между ощущением и раздражением с точки зрения их интенсивности?

Во-первых, окончательно подтвердились наблюдения, которые свидетельствуют о том, что человек чувствует вовсе не любое изменение раздражения, а чувствует лишь раздражение относительно большой интенсивности. Во-вторых, в результате точных исследований был найденный закон, который лежит в основе соотношения между интенсивностями раздражения и ощущения.

Для понимания данного закона особенно важным является понятие так называемого порога, установленное в процессе психофизических исследований.

Выяснилось, что интенсивность раздражения должна достичь определенного уровня с тем, чтобы мы хоть как-то почувствовали его действие. Уровень раздражения, которое дает такое едва заметное ощущение, называется нижним порогом ощущения. Однако существуют и такой уровень интенсивности раздражения, после увеличения которого, интенсивность ощущения уже не усиливается. Этот уровень называется верхним порогом ощущения. Действие раздражения мы чувствуем только в интервале между этими порогами, поэтому их принято называть внешними порогами ощущения.

Примечательно, что полного параллелизма между интенсивностями ощущения и раздражения не существует и в межпороговом интервале интенсивностей. Например, беря в руки книгу, мы, понятно, чувствуем ее вес. Следовательно, в данном случае интенсивность ее веса находится в промежутке между нижним и верхним порогами. А теперь заложим в книгу лист бумаги; физически вес книги увеличился, то есть уровень интенсивности раздражения повысился. Однако, взяв книгу в руки, мы это изменение веса не почувствуем. Увеличение веса должно достичь определенного уровня, чтобы мы могли это как-то заметить. Величина прироста раздражения, необходимого для получения этого едва заметного отличия между ощущениями, называется порогом различения.

Раздражение, которое превышает эту величину по интенсивности, называется запороговым, а раздражение с меньшей интенсивностью - допороговым. Уровень порога различения (высокий или низкий) зависит от чувствительности к различению: чем выше чувствительность к различению, тем ниже порог различения.

Э. Вебер первым обратил внимание (1834) на то, что порог различения бывает двояким - абсолютным и релятивным и что очень важно отличать их один от другого. Абсолютным порогом различения называется прирост интенсивности раздражения, необходимый для достижения порога различения. Например, если для того, чтобы почувствовать едва заметное изменение 2000-грамового веса, к нему необходимо прибавить 200 граммов, и тогда эта величина является абсолютным порогом ощущения. Показатель абсолютного порога не является постоянной величиной и зависит от веса основного раздражителя. Например, если к основному раздражителю весом в 2000 граммов следует добавить 200 грамм, то в случае раздражителя весом 4000 граммов 200 граммов уже недостаточно - к нему надо добавить больше.

Если эту же величину (в нашем примере - 200 граммов) выразить не в твердых физических единицах измерения (граммах), а числом, которое выражает отношение между дополнительным раздражением и основным раздражением, то получим релятивный порог различения. В нашем примере вес основного раздражителя составлял 2000 граммов, а дополнительного - 200 граммов; отношение между ними составляет

Следовательно, релятивный порог равняется 0,1. Когда Э. Вебер вычислил релятивный порог различения для разных случаев основного раздражения, выяснилось, что этот порог является константной величиной. В области модальности веса он равняется 0,1. Это значит, что для того, чтобы почувствовать едва заметное изменение веса, его надо увеличить или уменьшить на одну десятую часть.

Именно в этом заключается известный основной психофизический закон Э. Вебера, который сыграл такую значительную роль в истории психологии.

Основной психофизический закон физиологии Вебера-Фехнера: интенсивность ощущений пропорциональна логарифму интенсивности раздражений. В математической форме закон Вебера - Фехнера выражается так:

где p - интенсивность (или сила) ощущения;

S - значение интенсивности действующего раздражителя;

S₀ - нижнее предельное значение интенсивности действующего раздражителя: если 𝑆<𝑆₀, раздражитель вовсе не ощущается;

K - константа, зависящая от субъекта ощущения.

Графически закон Вебера-Фехнера отображается в виде графика функции y = log₂x (рис. 2).

Рис. 2. Графическое отображение закона Вебера-Фехнера

По своему содержанию интенсивность ощущения и сила раздражителя очень близки: 1) существуют количественные отношения между интенсивностью ощущения и интенсивностью раздражителя; 2) ощущения изменяются непропорционально интенсивности раздражителя; 3) интенсивность ощущения растет намного медленнее, чем сила раздражителей.

3. Возможность к адаптации, то есть возможность приспосабливать уровень своей чувствительности к раздражителям. При высокой интенсивности раздражителей чувствительность снижается и, напротив, при низких - повышается. Это достаточно часто мы встречаем в повседневной жизни, и это не нуждается в комментариях.

4. Возможность тренироваться. Данное свойство выражается как в повышении чувствительности, так и ускорении адаптации (например, часто говорят о музыкальном слухе, чувствительные органы дегустаторов и т. д.).

5. Возможность определенное время сохранять ощущение после прекращения действия раздражителя. Например, человек может возобновить в своем сознании на короткое мгновение увиденную характеристику или услышанные звуковые интонации. Такая "инерция" ощущений определяется как следствие. Длительность последовательного образа значительно зависит от интенсивности раздражителя и в некоторых случаях даже ограничивает возможность анализатора.

6. Постоянное взаимодействие друг с другом. Известно, что окружающий нас мир многогранен, и только благодаря взаимодействию анализаторов осуществляется полное восприятие человеком объектов и явлений внешней среды.

В повседневной жизни мы постоянно сталкиваемся с проявлением закона Вебера-Фехнера. Например, тень от свечи незаметна при свете солнца, при сильном шуме мы не слышим тихих звуков и тому подобное. Такая реакция человеческого организма обусловлена процессом тысячелетнего отбора, в ходе которого наше сознание воспроизвело мощную систему самосохранения и самозащиты организма. Если бы организм человека фиксировал все без исключения внешние раздражители, то была бы потеряна защитная реакция всей нервной системы. Именно поэтому внешние раздражители фиксируются не по их абсолютной величине, а только по относительной.

Существует порог, запрещенная граница внешнего влияния на организм человека, в пределах которого происходят ее физическая и психическая деградация вплоть до полного разрушения генофонда. Такие явления наблюдаются в зонах стихийного бедствия.

4. Эргономика в системе "человек-среда"

Эргономика изучает человека и его деятельность в условиях современного производства с целью совершенствования орудий труда, улучшения условий работы и оптимизации трудового процесса.

Развитие техники изменило труд. Теперь человек управляет процессом труда с помощью подвластных ему машин. Человек все чаще и чаще становится командиром, механизмам-исполнителям, которые приказывают. Но во взаимоотношениях человека и машины есть особенность. Оказалось, что и человеку небезразличная машине и машина "небезразлична" к человеку, и она предъявляет ему свои требования. Современные машины, особенно автоматы, требуют от человека острого восприятия, быстрой реакции, вместительной и оперативной памяти, концентрированного внимания, достаточно большой смекалки и решительности.

Научно-техническая революция ставит перед эргономикой и новые задачи. В настоящее время резко выросла стоимость орудий труда и технических средств производства, а потому и цена ошибки при управлении. Исследования показывают, что от 60 до 85 % травм в быту и на производстве происходят по вине самих потерпевших. Человеческие ошибки дают около 45 % сбоев и аварий на атомных электростанциях, 60 % авиакатастроф и 80 % катастроф на море. А последствия некоторых из них бывают непредсказуемыми. Достаточно вспомнить Чернобыль, "Адмирала Нахимова", гибель "Челленджера", крупнейшие аварии на химических заводах в Индии, Швейцарии, Италии. Масштабы трагедий, вызванных человеком, иногда приближаются к масштабам стихийных бедствий. Вот почему полагаться в управлении процессом только на человека или только на машину нельзя. Теперь все чаще люди работают на дорогих сложных и сверхсложных машинах. И многие из них не просто работают, но еще и управляет.

В качестве примера приведем профессию оператора управления энергоблоком на атомной электростанции - профессию, как теперь уже многие знают, сложную, ответственную, напряженную. Оператор должен обеспечить общую, ядерную и радиационную безопасность, следить за бесперебойностью в выработке электроэнергии, контролировать ее качество, выполнять диспетчерский график загрузки установки, соблюдать максимальную экономичность работы агрегата. Все эти ответственнейшие дела он должен делать, только следя за показателями многочисленных приборов, в условиях монотонности, при недостатке живых впечатлений, эмоциональности.

Для такой работы все важно: жарко или холодно в помещении, тихо или шумно, логично ли смонтированы приборы и правильно ли расположены кнопки на панели, видны ли цифры на циферблатах, не бьет ли в глаза свет и многое, многое другое.

Управление блоком требует от оператора сосредоточенности, чтобы не пропустить появившийся сигнал и не отреагировать на воображенный, ложный, которого в действительности не было, чуткости к различным внешним раздражителям, умения отсеивать нужное от ненужного. А из-за недостаточной информационной и эмоциональной нагрузки в результате работы автоматики при управлении объектом незаметно, но сравнительно быстро развивается так называемая монотония: снижение бдительности, готовности к действию, сонливость. В таком состоянии оператор, совершенно не замечая, может выключиться из работы на 30-50 секунд, а за это время могут пройти важные сигналы. И входит оператор в работу после отключения вчетверо медленнее, и точность действий снижается втрое.

Видите, как человек и техника в процессе труда соединены тысячью нитей, представляя два звена одной цепи - единой системы. Поэтому нужны точные знания и о звене «техника» и о звене «человек».

Когда ученые занялись исследованием разных профессий, оказалось, что существует порог «емкости» человека как «канала информации», через который не перешагнуть.

Человек слышит, видит, о сязает в определенных границах. Он не может, воспринять больше того, что способен воспринять.

Повышение требований к человеческому организму в некоторых случаях истощает его резервы.

Например, в авиации (по данным американской статистики) 80 процентов аварий происходит по вине летчиков и диспетчеров в результате их ошибок из-за расхождения в требованиях звена «техника» к звену «человек».

Психологи установили одну из важных и интересных закономерностей: время поиска решения при управлении определяется не объемом информации, идущей от приборов, а числом «шагов поиска» количеством зрительных фиксаций, остановками глаза. Значит, при конструировании машин сигналы надо группировать в соответствии с законами зрительной системы человека. Тогда при одинаковом объеме информации глаз оператора сделает меньше «шагов поиска».

Специалисты считают, что рациональная компоновка информационных сигналов на пульте управления имеет не меньшее значение, чем композиция в картине художника. Ведь и там и здесь хорошая композиция помогает лучшему восприятию.

Для процесса труда очень важно определить и развить профессиональные способности человека, подтянуть их до растущих требований техники.

При исследованиях с этой целью человеку предлагают несколько задач, сложность которых возрастает. Затем с помощью специальных приборов определяют то, что называют коэффициентом прогресса, «способностью развивать свои способности». Этот метод помогает установить, может ли человек работать по любой из специальностей, требующей точной реакции, сообразительности, хладнокровия, ориентации в непредвиденной обстановке.

Еще Сократ говорил: "Я хочу понять, почему так выходит, что человек знает, что хорошо, а делает то, что плохо".

Есть люди разного типа. Одни - «горячие головы» - полностью раскрывают свои способности, когда от них требуется неожиданность решений, быстрота действий, когда их подхлестывает опасность. У других в такой обстановке буквально опускаются руки: они не могут работать, если знают, что времени в обрез, если мешают резкие шумы, что-то отвлекает внимание. Они быстро утомляются, забывают привычные операции. Но если им поручить наблюдение или работу, связанную с длительным отсутствием информации (ту, с которой не справятся «горячие головы»), они становятся великолепными профессионалами.

В структуре психической деятельности человека различают три основных группы компонентов:

- психические процессы;

- психические свойства;

- психические состояния.

Психические процессы - это основа психической деятельности. Они формируют знание и приобретение жизненного опыта. Различают процессы: познавательные (ощущение), эмоциональные (восприятие), волевые (память).

Психические свойства, их есть 10 видов, - это качества личности, ее существенные особенности: направленность, характер, темперамент.

Типологические характеристики темперамента определены еще Гиппократом. Он разделял людей по этому признаку на четыре группы:

1 - меланхолик (черная желчь): подавленность, уязвимость, медллтельность, печаль;

2 - сангвиник (кровь, жизненная сила) резвость, сменяемость эмоций;

3 - флегматик (слизь) медлительность, спокойствие, слабость внешнего проявления чувств;

4 - холерик (желчь) скорость действий, сильные чувства, мимика, жесты, язык.

Психические состояния - определяют особенности психической деятельности человека в конкретный момент (период).

Они отличаются разнообразием и временным характером. Они могут положительно или негативно влиять на течение всех психических процессов.

Исходя из задач психологии безопасности жизнедеятельности и труда, необходимо выделить производственные психические состояния и особые психические состояния, относящиеся к психологии безопасности труда.

Следовательно, психология безопасности труда делит психические состояния на два вида, которые имеют важное значение в предотвращении аварий и травм: производственные психические состояния, особые психические состояния.

Производственные психические состояния:

- нормальное психическое напряжение (стрессы), которое оказывает позитивное влияние на работоспособность; существуют в пределах до 60 % интенсивности напряжения и возникают на основе благоприятных мотиваций: эмоциональных, активации, стимуляции;

- запредельное психическое напряжение, которое снижает работоспособность; они подразделяются на тормозной тип запредельного психического напряжения (скованность и замедленность движений) и на возбудительный тип запредельного психического напряжения (гиперактивность, многословие, дрожание рук и голоса, осуществление неконтролируемых действий); в этом случае напряжение превышает предел в 60 %.

Особые психические состояния, которые имеют большое значение для психической надежности оператора (станочника, крановщика, водителя), поскольку вызывают травматизм и аварии разных видов, появляются в случае:

- пароксизмального расстройства сознания;

- психогенного изменения настроения к худшему;

- приему психически активных лекарственных средств: стимуляторов, транквилизаторов, алкогольных напитков и, как следствие, пост алкогольной астении.

Естественные элементы защиты человека, главные из которых физиологичные и психологические, реализуются в системе "человек-среда". Такое определение системы будем применять далее сокращенно вместо: "человек - техника - природная и производственная окружающая среда". В этой системе закладываются основы безопасности деятельности человека, а сам он при этом, является системообразующим компонентом.

Отметим, что эта совокупность взаимосвязанных компонентов, которые взаимодействуют между собой таким образом, что достигается определенная цель.

Система, одним из компонентов которой является человек, называется арготической. В ней должна быть максимально реализована совместимость человека и техники.

Системы имеют качества, которых нет у компонентов их образующих, то есть они владеют эмерджентностью (неожиданно возникающее).

Основополагающий вклад в создание арготических систем сделала проективная эргономика - наука об оптимальном многофакторном синтезе систем "Человек - среда".

Еще одна проблема связана с широким использованием вычислительных машин в разных сферах деятельности человека. На психику оказывают влияние новые нагрузки, обусловленные молниеносной работой компьютера, некоторой таинственностью его действий в той области, которая раньше была доступна только людям. Это тоже адаптация, о которой говорилось выше.

При решении заданий адаптации человека к технике и технике до человека существуют два пути. Один механоцентрический или просто от машины, другой - антропоцентрический - от человека.

Сначала больше внимания уделялось механоцентрическому направлению. Теперь изучают и влияние на человека окружающей среды, и взаимодействие разных сложных систем, вплоть до климатических условий и биологических ритмов природы. И все чаще и чаще, когда говорят о повышении эффективности техники, безаварийности работы больших технологических комплексов или разных управляющих систем, подчеркивают, что роль человеческого фактора не падает, а растет.

Опять обратимся к примеру. В настоящее время в небе очень тесно, оно все занято. Самолетов столько, что над землей ежедневно пролетает миллионы человек. Другими словами, в небо ежедневно поднимается население большого города. Гидрометеослужба запускает воздушные зонды для наблюдений, а ракетами расстреливает градоопасные облака. Авиационной промышленности небо нужно для испытания самолетов и вертолетов. Спортсменам - для тренировок и соревнований.

В небе, с точки зрения специалистов, которые все воздушное пространство делят на квадраты и коридоры, уже не осталась ни одной свободной зоны. Поэтому каждый из многочисленных летательных объектов вынужден взаимодействовать друг с другом в своих коридорах и квадратах на огромных скоростях, ограничивая маневры во времени и пространстве.

При таком дефиците времени и пространства ни точный автопилот, ни чуткая локаторная сеть не могут работать без человека. Лишь человек способен оценить ситуацию в небе, не только руководствуясь прямой информацией, но и пользуясь непрямыми данными. По малосущественным признакам он способен сделать прогноз; в условиях неполной, даже искаженной информации - судить об разного рода изменениях и их последствиях.

Всеми перечисленными выше вопросами: изучениям порога вместимости человека как "канала информации", определением времени поиска решения при управлении, компоновкой информационных сигналов на пульте, выяснением профессиональных способностей, адаптацией человека к технике и многими других занимается наука эргономика ("эргос" по-гречески "работа", а "номос" - "закон"). Она сложилась как научно-практический комплекс, который выявляет в трудовой деятельности резервы человека и творческие возможности, включая высшие проявления психики.

Сферу ее действия можно охарактеризовать тремя словами: "человек - машина - среда". Вот почему проблемы эргономики разрабатывает и психология врачи-гигиенисты, и художники-конструкторы, и архитекторы, и инженеры разных специальностей, и технологи, и социологи и даже экономисты.

Всесторонний учет человеческого фактора при создании новой техники и технологии дает значительную экономическую выгоду.

Эргономика в области физиологии человека решает следующие задачи:

- исследует влияние физической среды на состояние и работоспособность человека;

- разрабатывает средства эффективной защиты от шума, от раздражения зрения, от высоких температур, большой влажности, холода, вредных газов;

- устанавливает принципы наилучшего устройства пунктов управления с учетом психологических, физиологичных, гигиенических и эстетических требований;

- определяет условия проектирования рабочих мест, которые облегчили бы труд человека и помогли ему развивать профессиональные навыки;

- изучает "пропускную способность анализаторов человека" - зрения, слуха, ощущений - и в зависимости от результатов устанавливает своеобразные параметры для органов управления, порядок рабочих движений и так далее.

Ко всему этому необходимо добавить изучение эргономикой усталости и выносливости человека, анализ его поведения в тяжелых ситуациях при управлении объектом, исследования эмоциональных факторов в трудовом процессе, эксперименты по нервной и химической регуляции работающего организма.

Эргономике приходится решать и некоторые задачи, связанные с оптимизацией труда: рассматривать много видов не только индивидуального, но и группового поведения в условиях современного высокосложного и высокоскоростного производства.

Большое значение эргономика приобретает в условиях компьютерного производства. Благодаря внедрению персональных компьютеров, на новую ступень поднимается умение человека планировать деятельность и выбирать нужные решения в конкретных обстоятельствах для оптимизации процессов труда.

Следовательно, полученные эргономикой результаты способствуют увеличению производительности и повышению качества труда, обеспечивая в то же время необходимые условия работников, сохраняя их силы, здоровье, работоспособность.

Научно-техническая революция ставит перед эргономикой и новые задачи. В настоящее время резко выросла стоимость орудий труда и технических средств производства, а потому и цена ошибки при управлении.

Значит, по сути дела, машина, которая управляет, и человек - это своего рода "гибридный интеллект". Эргономика призвана найти пути глубокого взаимопонимания и широкой взаимопомощи между составляющими "гибридного интеллекта" - человеком и умной машиной, чтобы ошибки человека и реакции машины на них не навредили.