Биотехнические системы эргатического типа - БТС-Э

1. Биотехнические системы эргатического типа - БТС-Э

БИОТЕХНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ
ЭРГАТИЧЕСКОГО ТИПА - БТС-Э

2.

Биотехнические системы эргатического типа
В БТС-Э или (по общепринятой терминологии) в системах «человек- машина»
биологическое звено представлено человеком-оператором, выполняющим
различные функции в замкнутом контуре управления технической системой. В
биотехнической системе эргатического типа (БТС-Э) особенно ярко проявляются
принципы синтеза БТС принцип адекватности , принцип идентификации
информационной среды и построение интерфейса.
Эргатические системы управления широко используются в управлении
медицинскими учреждениями. Ведения электронной документации сегодня
внедряется не только в экономике, а и в медицине, это значительно сокращает
время на поиски и получение нужной информации о конкретном пациенте.
Компьютер позволяет избежать дублирования записей и находить нужную
информацию в удобном виде. Современные медицинские информационные
системы (МИС) используются на различных этапах - от регистрации до аптеки и
отделения стационара. В состав МИС входят программно-аппаратные
компоненты, создающие сложную иерархическую структуру, которая типично
содержит серверную (средства, оказывающие локальные ресурсы и включают
услуги для общего пользования) и клиентскую части (средства запроса к
удаленным ресурсам и услуг, клиенты или сетевые компьютеры). В зависимости
от выполняемых задач, в МИС за пользователями закреплены специфические
роли с определенными правами.

3.

• Эргатическая система и современные врачи, быстрый темп развития ИТ и
внедрения их в повседневную деятельность медицинских учреждений генерирует
потребность в врачах "нового типа", которые имеют не только глубокие знания в
области медицины, но и навыки опытного пользователя компьютеризированных
систем. При переходе к комплексной информатизации деятельности медицинских
учреждений приобретают особое значение эргономические аспекты этого
процесса и возрастает роль медицинского работника не только как субъекта
труда, а и управления в контексте МИС. По одному из определений, эргономика,
включающая эргатическую систему управления - это научная дисциплина,
которая комплексно изучает деятельность человека и имеет целью оптимизацию
производства.
• Под эргатической понимают систему, в которой соединены воедино мысль
человека и штучный разум компьютера. В данном случае человек, как оператор
МИС, несет ответственность за эффективность его работы, от него зависит
скорость и качество оказания медицинской помощи, а допущенная оператором
МИС ошибка может привести, собственно в некоторых случаях, к тяжелым
последствиям, например, в случае злонамеренного ввода не правильных данных
анамнеза относительно особенностей индивидуальной чувствительности к
лекарственным средствам. Результаты деятельности медицинского работника при
использовании МИС зависят от принятия им своевременных и адекватных
решений и от технических средств информационных систем, с помощью которых
он оценивает реальную ситуацию.

4.

• С развитием компьютерных технологий появилось новое понятие в
эргономике -"usability" (юзабилити) - качественный признак, характеризующий
удобство пользования. Юзабилити по отношению к компьютерным технологиям это концепция разработки интерфейсов программного обеспечения,
ориентированных на максимальное удовлетворение психологических и
эстетических требований пользователя.
Комплексное объединение медицинских знаний и ИТ, проектирование,
разработка, внедрение и дальнейшие адаптационные модификации МИС создали
необходимые предпосылки для комплексного объединение технических
дисциплин и наук о человеке, его трудовой деятельности в одно целое, что
обусловило появление новых задач данного исследования.
Во-первых, это задачи, которые связанны с описанием характеристик "оператора
МИС" как компонента автоматизированной системы, включающий рассмотрение
процессов восприятия информации, а также памяти, принятия решений, проблем
мотивации, готовности к деятельности и работы в коллективе. С точки зрения
обеспечения эффективности деятельности человека очень большое значение
имеют такие факторы, как утомляемость, монотонность операций, перцептивное
и интеллектуальная нагрузка, стрессо устойчивость, условия работы, физические
факторы внешней среды, а также биомеханические, а также физиологические
факторы.
Во-вторых, комплексные задачи проектирования новых средств массовой
деятельности, относящихся преимущественно к взаимодействию человека и
МИС.

5.

Для эффективного функционирования подобных систем необходимо выбирать
рациональные способы взаимодействия людей с техникой на основании
выводов эргономики.
• Особенности управления БТС-ЭСУ состоят в том, что психофизиологические
свойства человека-оператора должны быть включены в параметры (свойства)
управляющей системы.
Закон управления для таких систем также может быть спроектирован заранее с
гарантией качества управления, как и в технических системах. Если
функционирование БТС-ЭСУ происходит в условиях неопределенности, то
качество управления обеспечивается качеством работы человека-оператора.

6.

Таблица 3.1. Особенности эргатических систем управления
Группы особенностей
Особенности и их сущность
Функциональные
Наличие общей задачи и единой цели функционирования для всей системы. Сложность поведения, связанная со
случайным характером внешних воздействий и большим количеством обратных связей внутри системы.
Устойчивость к внешним и внутренним помехам и наличие самоорганизации и адаптации к различным
воздействиям.
Надежность системы в целом, построенной из неабсолютно надежных компонентов.
Способность к развитию, выражающаяся в способности изменять функции и структуру
Структурные
Большое количество взаимодействующих частей или элементов, составляющих систему — целостное
образование. Возможность выделения групп взаимодействующих элементов-подсистем, имеющих свое
специальное назначение и цель функционирования.
Наличие иерархической структуры связей подсистем и иерархии критериев качества функционирования всей
системы. Высокая степень неоднородности состава элементов. Большая территориальная рассредоточенность
подсистем (элементов). Динамичность структуры
Изготовления
Эксплуатационные
Эргономические
Значительные затраты на разработку и изготовление.
Многообразие возможных допустимых вариантов построения и функционирования системы. Необходимость
привлечения для проектирования, создания системы многих научных дисциплин. Несоответствие проектных
решений, определенных в документации, реализованным проектным решениям из-за расхождения моделей
разработчиков на этапах проектирования. Необходимость ввода в строй одновременно всех элементов
Большой объем циркулирующей в системе информации, эффективная обработка которой вручную практически
невозможна. Осуществление прогноза последствий нештатных (аварийных) ситуаций.
Невозможность достоверно прогнозировать воздействие на систему непрерывно изменяющейся окружающей
среды вследствие неполноты информации о возможных изменениях в среде за период жизненного цикла
системы. Необходимость развитой инфраструктуры, обеспечивающей ремонт и восстановление компонентов
ЭСУ.
Многократное частичное изменение структуры и состава системы в процессе ее функционирования, связанной с
непрогнозируемыми изменениями внешней среды, уточнением параметров самой системы и целей ее
функционирования
Основной функцией человека в ЭСУ является управление.
Способность человека оперировать нечеткими представлениями, воспринимать сложные объекты, процессы или
явления как единое целое. Умение творчески, гибко действовать в сложных непредвиденных ситуациях в
условиях недостаточной или не полностью достоверной информации.
Способность переходить от одних технологий управления к другим в зависимости от конкретных
управленческих ситуаций. Непредсказуемость поведения, настроения, работоспособности человека.
Субъективный характер принимаемых человеком решений, особенно в условиях острого дефицита времени и
отсутствия достаточно полной информации, возможность случайных и преднамеренных ошибок при обработке
информации или формировании информационных сообщений. Низкая вычислительная мощность человека,
неспособность воспринимать большое число вариантов исходов, прогнозировать результаты принятых решений.

7.

Инженерно-психологические проблемы создания и эксплуатации
эргатических систем управления
По мере усложнения ЭСУ все ощутимее становятся потери от
несоответствия характеристик технических средств возможностям человека. При
этом основные трудности связаны не только с совершенствованием технических
и программных средств, но и с недостаточным развитием методов учета
человеческого фактора при создании и эксплуатации сложных ЭСУ.
Можно выделить следующие инженерно-психологические проблемы, требующие
решения в процессе создания и эксплуатации сложных ЭСУ.
• Первая проблема: компенсация ошибочных (в первую очередь
непреднамеренных, но также и преднамеренных) действий человека, влекущих за
собой негативные последствия для функционирования ЭСУ.
В БТС-ЭСУ должны быть учтены: забывчивость оператора, возможность его
ошибки, непостоянство внимания и т.п.
• Если решение, принятое человеком, может привести систему в аварийный
режим (контроль осуществляет сама система), то это решение не должно
восприниматься, о чем система должна сигнализировать оператору.
• Подобные действия в состоянии выполнять лишь сложная система с хорошо
развитыми средствами интеллектуальной поддержки операторов.

8.

Вторая проблема: формализация психологических аспектов мыслительной
деятельности человека в процессе выработки решений по реализации какойлибо задачи и учет их в системах искусственного интеллекта (ИИ),
формирующих соответствующие решения.
Проблема формализации основных схем поведения и психологических
характеристик человека-оператора связана с попытками создания математических
моделей деятельности человека. Это обусловлено прежде всего необходимостью
создания единого языка описания функционирования системы в целом, причем
принято считать, что разработка математических моделей деятельности является
одним из перспективных путей решения этой проблемы.
Вместе с тем в процессе проектирования деятельности подчас целесообразно
автоматизировать те или иные функции человека-оператора, т.е. поручить
выполнение их техническим средствам, носящим в себе черты модели,
соответствующей деятельности человека.
Основной принцип построения моделей заключается в том, что результаты,
получаемые с помощью моделей, должны соответствовать экспериментальным
данным и, кроме того, модель должна давать возможность получать новую
информацию о системе или объекте.

9.

Третья проблема: определение "границ возможного" в деятельности человека и
возможностей техники для оптимального распределения функций между ними.
Пределы функционирования сложных систем определяются условиями и
воздействиями, приводящими к срыву деятельности.
В этом смысле срыв операторской деятельности является одной из глобальных
проблем, стоящих перед проектировщиками сложных ЭСУ. Цель проектирования
прежде всего состоит в том, чтобы избежать, исключить возможность аварий
(прекращения деятельности) современных систем, которые неотвратимы при
срыве деятельности человека-оператора.
• Четвертая проблема: формализация основных схем поведения (их еще называют
алгоритмами, или последовательностями, деятельности) человека в зависимости
от сложившейся ситуации и предложение оператору (лицу, принимающему
решение) лучшей (по какому-то критерию) из них.
• К этому классу задач относятся:
─ классификация типов поведения;
─ моделирование поступков;
─ определение траектории поведения;
─ формирование поведения и др.

10.

Пятая проблема: определение психологических характеристик человека и их
диапазонов для обеспечения комфортного общения человека и техники,
использование современных технологий и техники для уменьшения
потребности адаптации людей к системе.
Современные средства взаимодействия человека и техники представляют собой
сложный комплекс, включающий различные компоненты: планирование,
информирование и управление общением; формализацию облика информации,
интерпретацию сообщений; представление, обработку данных и принятие
решения; обеспечение надежности и др.
Основной тенденцией перспективного развития и совершенствования средств
взаимодействия является создание адаптивных интеллектуальных систем,
учитывающих целесообразное распределение нагрузки между искусственным
интеллектом ЭВМ и интеллектом.

11.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СВОБОДНО РАСПРОСТРАНЯЕМОГО ПРОГРАММНОГО
ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПРИ «ОРГАНИЗАЦИИ ИНТЕРФЕЙСА В ЧЕЛОВЕКОМАШИННЫХ СИСТЕМАХ»
Инструментальные средства создания пользовательских интерфейсов могут быть
отнесены к одному из следующих классов:
─ системы управления пользовательским интерфейсом (User Interface Management
System – UIMS);
─ инструментальные средства проектирования и разработки интерфейса (Interface
Builder – IB);
─ инструментальные средства разработки интерфейса (Tools&Toolkit – T&T);
─ средства прототипирования интерфейса (Prototyping Tools - PT).
Система управления пользовательским интерфейсом – это
интегрированный набор средств, помогающих программисту в создании и
управлении различными интерфейсами пользователя.
Основной концепцией UIMS является идея разделения интерфейса и прикладной
программы (ее функционально наполнения). Как правило, UIMS состоит из двух
частей: одна обеспечивает разработку интерфейса, а вторая – управление
пользовательским интерфейсом в процессе его работы с приложением. Примеры
свободно распространяемых UIMS-систем: Amulet на платформе MS Windows (
http://www.cs.cmu.edu/~amulet ), WINTERP (The OSF/Motif Widget INTERPreter)
на платформе LINUX ( http://www.cybertribe.com/mayer/winterp/ ). К данному
классу могут быть отнесены некоторые CASE-системы и некоторые системы типа
HMI/SCADA. К сожалению, этот класс инструментальных средств весьма
немногочислен.

12.

Инструментальные средства проектирования и разработки интерфейса.
Этот класс образуют средства, которые обеспечивают создание интерфейса
определенного (стандартизированного) типа для различных приложений,
функционирующих в соответствующей операционной среде. Примерами
таких средств могут служить Visual C++ для MS Windows, визуальное
средство разработки приложений QNX Photon microGUI PhAB
(PhotonApplication Builder), Visaj для приложений JAVA ( http :// www . ist . co .
uk / visaj ). Некоторые представители данного класса поддерживают только
этап проектирования пользовательского интерфейса и ориентированы на
совместное использование с одним из инструментов визуального
программирования.
Инструментальные средства разработки интерфейса близки по своим
характеристикам представителям предыдущего класса, но имеют либо более
ограниченные функциональные возможности, либо представляют собой
библиотеку элементов, на основе которых могут быть реализованы различные
варианты GUI. Примером ПО типа Tools&Toolkits может служить библиотека
элементов интерфейса Qt (http://qt.nokia.com/products).
Средства прототипирования предназначены для построения прототипа ПИ
и для сравнительной оценки альтернативных вариантов. Возможно создание
прототипа интерфейса вручную на бумаге. Для прототипирования могут
применяться графические редакторы. В таблице 1 приведены примеры
инструментальных средств создания пользовательских интерфейсов,
относящиеся к классам Interface Builder, Tools & Toolkits и Prototyping Tools.
Класс User Interface Management Systems в таблице не представлен по
причине своей немногочисленности.