7.7. Виртуальные интерфейсы

Основное содержание деятельности оператора в системе «человек — машина» составляет реализация алгоритма управления посредством логических или сенсомоторных манипуляций с рабочими органами, влияющими на поведение объекта управления.

Оптимизация алгоритмов управления — одна из основных задач классического инженерно-психологического проектирования. Интерфейс большей части техники XX века реализован на принципах концепции включения (А.А. Крылов), которая рассматривает человека — оператора в качестве звена технической системы, исполняющего функцию регулирования отдельных динамических параметров системы индуцируемых средствами отображения информации.
1
Необходимо сразу признать ряд серьёзных ограничений, генетически присущих технологиям включения. Прежде всего, это ограничения, связанные с нерешённостью проблемы формирования оптимальной информационной модели. Рост сложности технических систем ведёт к соответствующему усложнению приборной доски и органов управления, которые ставят оператора и его перцептивные системы на границу психофизиологических возможностей. Например, лётчик современного самолёта имеет в своём распоряжении более сотни непрерывно контролируемых параметров полёта, отображаемых на системах индикации и отображения информации. Все эти параметры связаны между собой в сложных, а порою и нелинейных отношениях и имеют свою динамическую историю, которую должен учитывать пилот в процессе управления. Понятно, что работать с подобными системами без серьёзного профессионального обучения практически невозможно.
Не лучше обстояли дела в области создания человеко-машинных интерфейсов и в отраслях промышленности, таких, как атомная энергетика, транспорт, судостроение, оборона. Предлагаемые здесь решения, так же как в авиации и космонавтике, имели, прежде всего, технический характер и отражали прогресс в создании новых устройств индикации, управления и методов и средств обучения. Решения имели локальный и паллиативный характер, что вело к примату технических методов проектирования над методами инженерно-психологическими. Оператор рассматривался как технический элемент системы, а процесс проектирования — как согласование физических характеристик среды управления с психофизиологическими возможностями человека. В результате на человека — оператора воздействовала качественно новая — искусственная среда. В ней перманентно нарушались процессы нормальной вне-и внутрисубъектной интеграции, возникали феномены интерференции опыта. Это стало причиной сбоев, ошибок и невысокой эффективности деятельности человека в таких технических системах.
Выходом из сложившегося положения служит внедрение новых систем интерфейса, которые можно назвать погружающими или иммерсивными интерфейсами. В них оператор погружается в формируемую технологиями виртуальной реальности машинногенерируемую трёхмерную среду, отображающую некоторый искусственный мир, деятельность в котором ведёт к решению про
1
фессиональных задач в действительном мире. В конструкции и свойствах искусственного мира максимально используется жизненный опыт субъекта.
Отметим важную особенность, связанную с присутствием в среде виртуальной реальности, — возможность извлекать полезный для практической деятельности опыт. Человек в своём контакте с виртуальным миром имеет инструменты для селекции важных аспектов моделируемой среды.
Возможности деятельности обучаемого в среде обеспечиваются интерактивностью среды — степенью, до которой пользователи могут участвовать в изменении и формировании её содержания в режиме реального времени. Интерактивность — это не просто возможность навигации в виртуальном мире, это власть пользователя по управлению изменениями этой окружающей средь». При этом виртуальный мир должен отвечать на действия пользователя. Интерактивность требует динамического моделирования и определяется технологической структурой профессиональной среды, свойствами её интерфейса. Интерактивность отражает податливость формы среды и её содержания. Степень интерактивности зависит от множества факторов. Основные факторы, определяющие степень интерактивности:
• фактор «скорость» — определяет скорость, с которой реагирует система в нормальных условиях.

Он показывает, как быстро может ассимилироваться в среду входное воздействие;
• фактор «диапазон» — включает число возможностей для действия в любое данное время;
• фактор «mapping» — отражает способность системы контролировать изменения в искусственной среде в естественной и предсказуемой манере.
Примерами интерфейса, с помощью которого реализуется интерактивность в компьютерных обучающих средах, являются клавиатура, мышь, перчатки, планшеты, системы распознавания речи, направления взгляда и связанные с ними виртуальные представления, порождаемые программными средствами.
Развитие технологий виртуальной реальности позволяет создать виртуальные среды с высокой степенью интерактив
1
ности. Именно интерактивность, отражая эффективность взаимодействия субъекта с миром, является ключевым понятием, характеризующим эффективность и возможности человеко-машинного интерфейса. Чем выше интерактивность системы, тем больше параметров моделируемого мира могут быть изменены субъектом в процессе своей деятельности.
В виртуальной реальности есть возможности воздействовать практически на все элементы моделируемого мира и осуществлять это естественным образом. При этом мир отвечает на воздействия своим изменением, доступным сенсорным системам оператора. Основное достоинство создаваемого в виртуальной среде иммерсивного интерфейса — сведение интеракций к формам, понятным сенсорным и исполнительным системам человека, к его непосредственным действиям с элементами моделируемой среды без промежуточных операций, включающих логические и языковые конструкты.
Иммерсивный интерфейс погружает человека в искусственный мир, который, в свою очередь, может быть связан с реальным физическим миром, отображая в своём предметном, пространственном и временном содержании его основные свойства. Манипуляция в иммерсивном интерфейсе естественна для человека в отличие от таковой, реализуемой в классических формах интерфейса. В последних, например, при решении задачи наведения управляемого объекта на цель в пространстве, оператор вынужден с помощью органов управления решать задачу компенсаторного слежения. Это довольно сложная сенсомоторная задача. В иммерсивном интерфейсе достаточно «взять» в виртуальном пространстве виртуальную модель объекта и «перенести» её в контур цели, тем самым совершив наведение на неё.
Трансформация реального мира в мир виртуальной реальности и свойств реального мира в свойства виртуального мира осуществляется без участия человека, что позволяет освободить последнего от сложных операций пространственно-временных преобразований. Искусственный мир может быть подстроен с помощью транслятора состояний под динамические свойства оператора, освобождая его от необходимости работать при дефиците времени. Снимаются и другие формы психологических и психофизиологических ограничений.
1
Особый вид иммерсивного интерфейса — системы с индуцированной виртуальной средой, в которых виртуальная реальность с погружённым в неё оператором копирует в реальном времени некоторую параллельно существующую реальную среду. Индуцированная виртуальная среда является носителем обратной связи, и события в ней моделируются не по абстрактному сценарию, а связаны с событиями и предметным миром реальной среды. В общую схему работы системы управления добавляется фаза реконструкции виртуальной среды. Реконструкция осуществляется на основе информации двух видов: априорной — о моделях объектов и окружающей среды, и апостериорной, поступающей из физической системы. Полностью воссоздаётся состояние объектов управляемой системы. Из индуцированной виртуальной среды оператор может извлечь всю необходимую для принятия решения информацию. Технология индуцированных виртуальных сред перспективна для использования в системах дистанционного управления, так как позволяет резко снизить требования к пропускной способности каналов связи между управляемым объектом и пунктом управления. Известны практические применения технологии индуцированных виртуальных сред при подготовке космонавтов для работы на орбитальной станции.

<< | >>

↑

Источник: С.Ф. Сергеев. Инженерная психология и эргономика Учебное пособие. 2008

Еще по теме 7.7. Виртуальные интерфейсы: