Раздел I. Психологические основы диалоговых систем [1979 - - Интеллект человека и программы ЭВМ]

В настоящее время проблема взаимодействия человека с ЭВМ рассматривается в различных аспектах: техническом, математическом, инженерно-психологическом, общепсихологическом. В данной работе предпринята попытка с позиций общепсихологического подхода подойти к изучению деятельности пользователя в "диалоговых" системах "человек - ЭВМ". Работы в рамках этого подхода уже ведутся [79]. В основном они связаны с изучением и разработкой методов обучения пользователей систем формальным средствам решения задач с помощью ЭВМ.

В зарубежных исследованиях это направление также широко представлено в проектировании обучающих систем, предназначенных для подготовки обучения всех, кто по роду своей деятельности используют ЭВМ, например, по нескольку часов ежедневно. Это операторы по оформлению всевозможных билетов, банковские служащие (клерки), секретари и т. п. Однако, по мнению многих крупных специалистов по вычислительной технике [59, 72], невозможно вовлечь в обучение навыкам программирования всех заинтересованных лиц. Ими могут быть, например, управляющие крупных фирм, ученые, инженеры-конструкторы и проектировщики, врачи, учителя и т. п. Наряду с людьми, обладающими навыками программирования, в последнее время появилась другая категория лиц, которые применяют готовые программы и средства ЭВМ, а навыками программирования не обладают. Отмечается, что эта категория становится наиболее массовой, непрерывно расширяющейся за счет привлечения специалистов разных областей науки и общественной практики [36, 71].

Актуальность исследований, направленных на изучение психологических факторов взаимодействия человека с готовыми программами для ЭВМ, объясняется тем, что существующие сейчас в реальной практике системы "человек - ЭВМ", которые созданы для организации совместного решения, не достигают высокой степени эффективности использования ЭВМ [59, 72]. Известны случаи, когда из-за несовершенства программ или плохой организации процесса решения задач на машине общая эффективность системы "человек - ЭВМ" снижалась в сотни и даже тысячи раз [34]. Это свидетельствует о том, что человек либо не исчерпывает все предоставляемые ему машиной средства, либо вообще отказывается их применять. Как правило, недоучитывается важная роль психологических принципов построения "диалоговых" программ.

Для изучения особенностей интеллектуальной деятельности человека, решающего задачи с использованием ЭВМ в режиме "диалога", мы пошли по пути лабораторного эксперимента. Сделано это на том основании, что, во-первых, "диалоговые" системы еще только создаются и исследования на реальных системах затруднены; во-вторых, лабораторные исследования открывают возможности для более аналитического изучения деятельности и выработки некоторых общих рекомендаций к проектированию реальных "диалоговых" систем.

В качестве одного из основных параметров, характеризующих интеллектуальную деятельность, мы выбрали целеобразование, так как именно в этом, в частности, проявляется творческая природа деятельности. Это позволило нам реализовать собственно психологический (в отличие от информационно-кибернетического) подход к взаимодействию человека и ЭВМ.

Задача исследования заключалась в разработке методики изучения деятельности в режиме "диалога", проведении самих экспериментальных исследований и обсуждении на основе этих исследований принципов построения "диалоговых" программ и деятельности человека, пользующегося этими программами. Это, по существу,- первое развернутое лабораторное экспериментальное исследование интеллектуальной деятельности в режиме "диалога". Естественно, поэтому оно носило поисковый характер.

§ 1. Методика эксперимента

Анализ игры. Для анализа процесса целеобразования человека в условиях "диалога" с ЭВМ использовалась игра "калах", являющаяся игрой двух лиц с нулевой суммой (один игрок выигрывает, а другой проигрывает).

У каждого игрока имеется по шесть игровых полей, по 36 фишек (камней) и по одному полю "калах", где игрок должен собрать фишки.

В полях "калах" фишки только накапливаются, эти поля и 12 остальных игровых полей и задают объективные условия задачи.

Фишки расположены поровну на 6 полях (позициях), пронумерованных следующим образом.

Поля соперников расположены друг против друга, кроме того каждый игрок имеет по специальному полю, названному "калах" и находящемуся рядом с первым игровым полем.

Рис. 1. Исходная ситуация игры в 'калах': а) предметная ситуация; б) цифровое обозначение ситуации

При очередном ходе играющий снимает с одного из своих полей все фишки и распределяет их по одной по остальным полям в порядке убывания их номеров, включая свой "калах". Если не все фишки израсходованы, то они распределяются по чужим позициям (в порядке убывания их номеров), затем вновь по своим позициям, но при этом чужой "калах" пропускается.

Правило 1. Если последняя из распределяемых фишек попала в свой "калах", то игрок делает еще один ход. Во всех остальных случаях очередь хода передается противнику.

Правило 2. Если последняя из распределяемых фишек попадает на свою пустую позицию, а противоположная позиция противника не пустая, то содержимое этих двух полей переносится в "калах" игрока, сделавшего ход, а очередь хода передается противнику.

Правило 3. Если на позициях игрока не остается ни одной фишки, то все фишки, находящиеся на позициях противника, переносятся в "калах" противника и игра заканчивается.

Во всех случаях выигравшим считается тот, кто собрал в свой "калах" больше 36 фишек. Позиция "калах" может только наполняться фишками, поэтому можно, не завершая партии, судить о выигрыше по соотношению фишек в позициях "калах" у игроков.

Конечная цель игры - накопить в своем "калахе" максимальное число фишек. Игроки делают ходы по очереди, однако правилами игры предусматривается возможность сделать несколько ходов подряд одному из игроков, если находящиеся на его 6 полях фишки создадут определенную ситуацию. Расположение фишек на полях испытуемого и полях противника и создает конкретную игровую ситуацию. В начальной ситуации расположение фишек всегда одинаково: поля "калах" у игроков пустые. Игру может начинать любой из игроков.

Способ перемещения фишек по полям однозначен (против часовой стрелки). Конкретный ход приводит к определенному результату - изменению игровой ситуации. Каждый ход может выполнять как одну функцию, так и несколько, в зависимости от конкретных условий этого хода. Основные функции: защита, взятие, ловушка, простое накопление фишек в "калахе".

Рис. 2. Промежуточная ситуация игры 'калах', которая характеризует ее основные функции

На рис. 2 приводится одна из ситуаций, возникающих в игре и характеризующих перечисленные выше функции.

Функция защиты реализуется ходом игрока А с поля 5 на поле 2. Если игрок А не уберет фишки с поля 5, то ответным ходом игрока В с поля 5 эти фишки (5) могут быть взяты им в его "калах". Тогда соотношение фишек в "калахах" игрока и противника будет 15:22, т. е. явно не в пользу игрока А.

Функция взятия реализуется ходом игрока А с поля 1 на свое поле 6, при этом число фишек в "калахе" игрока А увеличивается на 7.

Ловушка образуется в результате хода игрока А с поля 3, если игрок В не сделает ход с поля 4.

Простое накопление фишек в "калахе" игрока А достигается через один из ходов с поля 2 или поля 5.

Объективные функции хода могут выступать как стратегические цели игрока. Функции защиты и взятия аналогичны функциям в шахматной игре. Накопление фишек в "калахе" может быть быстрым в случаях, когда испытуемый не использует остальные функциональные возможности конкретной ситуации или сами условия задачи не позволяют их использовать. Ход, направленный на создание ловушки противнику, является подготовительным для определенного изменения игровой ситуации, ведущим в дальнейшем к реализации функции взятия.

Изменение игровой ситуации может быть зависимым и независимым от испытуемого. Независимым изменением условий задачи (игровой ситуации) является ход противника (игрока В), который может затруднить возможности осуществления планируемых действий испытуемого, как, например, в реализации и подготовке функции взятия. Достижение определенного результата может создаваться конкретным ходом, который характеризуется параметром силы. В игре "калах" (так же как, например, и в шахматах) можно выделить такие параметры, как сила и ценность результатов. Сильным ходом, например, является такой ход, через который реализуется функция взятия фишек с поля противника. Сила хода определяется шкалой ценностей результатов, к которым он приводит. Так, ходы взятия фишек, их быстрого накопления, ход, создающий угрозу противнику, относятся к числу сильных.

Ценность игровой ситуации определяется как номером игрового поля, так и количеством фишек на нем. Например, чем ближе игровое поле к "калаху", т. е. чем меньше его номер, тем выше его абсолютная ценность с точки зрения возможностей реализации накопления фишек. Однако эта абсолютная ценность не всегда совпадает с относительной. Относительная ценность элемента зависит от конкретных условий, в частности от соотношения фишек на полях, а от относительной ценности, которая обусловлена абсолютной ценностью поля и количеством фишек, зависит сила (ценность) конкретного практического хода.

Выделяются параметры игровой ситуации, которые определяются конкретными условиями (особенностями) позиции. Позиция игрока может быть сильной, слабой, хорошей, плохой, нейтральной.

Во время игры, добиваясь выигрыша, испытуемый решает ряд задач на выбор наилучшего хода. Выбор такого хода может характеризоваться процессом постановки целей, имеющих, иерархическую структуру и соответствующих:

Цели, связанные с направленным преобразованием условий, можно назвать стратегическими. Для игры "калах" можно выделить

Тип 1 - создание ловушки для противника. Достижение цели типа 1 позволяет испытуемому добиться определенного материальною преимущества. Степень материального преимущества зависит от характера игровой позиции. Так при хорошей игровой позиции можно добиться значительного материального преимущества. При слабой игровой позиции можно добиться материального преимущества, близкого к цели типа 2.

Тип 2 - это реализация быстрого накопления фишек в "калахе" при использовании правила 1. Достижение этой цели позволяет игроку сделать несколько ходов подряд, которые приводят к материальному преимуществу, правда в меньшей степени, чем в случае целей типа 1, так как увеличивает количество фишек в "калахе" за каждый ход на одну.

Тип 3 - помешать противнику достигнуть целей, аналогичных типам 1 и 2. Реализация выделенных целей при выборе хода требует разработки некоторых тактических приемов, которые в принципе могут быть связаны с постановкой тактических целей. Выбор конкретного хода определяется таким параметром игровой ситуации, как оценка, которая складывается из относительных оценок элементов игровой ситуации.

Характеристика машинных сообщений. Научиться играть в "калах" несложно. Эта игра проста по своим правилам, но вместе с тем и нетривиальна. Формализация ее, кроме того, менее сложна для программирования, чем формализация шахмат. Первую программу игры "калах" написал Рассел в 1964 г. [62]. Слейгл и Диксон в 1969 г. [86] описали эксперименты с использованием игры "калах". Подобные эксперименты (игра человека против ЭВМ) проводились Рехенбергером [151]. Однако эксперименты Слейгла, Диксона и Рехенбергера в основном были направлены на исследование возможностей ЭВМ в моделировании естественного интеллекта. Авторы не ставили своей целью изучение и создание ситуации совместного решения задач человеком и ЭВМ.

В наших исследованиях игра "калах" применяется для анализа в лабораторных условиях деятельности испытуемых, использующих ЭВМ в режиме "диалога" на языке, близком к естественному (русскому), в котором вычислительная машина выступает как "советчик". Мы ставили перед собой цель разработать методику экспериментально-психологических исследований, которая позволила бы изучать условия создания и использования эффективных диалоговых программ. Существующие методы формализации игры "калах" позволяют создавать сильные программы, могущие противостоять интеллекту человека [62, 86, 151]. Чтобы выбрать очередной ход (наилучший), машина строит дерево решения (игры) и перебирает возможные варианты, используя их эвристические оценки. Это делается на основе системы формализованных оценок-критериев, подсчет которых может осуществляться различным образом. Одним из способов определения оценок является минимаксная процедура вычисления наилучшей, максимальной оценки одного игрока (в системах искусственного интеллекта это машина) и наилучшей, минимальной оценки другого игрока (в системах искусственного интеллекта это человек). Дерево решения отображает игровые возможности партнеров и характеризуется количеством последовательного чередования ходов игрока и противника (глубина построения дерева). С увеличением глубины просчета возможных ходов обоих игроков деревья имеют тенденцию разрастаться вширь. Поэтому, чтобы машина могла прогнозировать ходы игрока и ответные ходы противника, необходимо использовать методы эвристического программирования. Анализ литературы показал, что при программировании игр нет однозначных эвристических приемов даже для одной игры (например, игры "калах"). Программы, созданные различными авторами, отличаются друг от друга различными возможностями машинных прогнозов, способностью выиграть партию у человека за определенное время и т. п. В данной работе программирование игры "калах" осуществлялось в два этапа. На первом этапе за основу взяты были методы построения дерева решения, описанные в работе Дж. Слейгла [85] ("сначала вглубь" и "сначала вширь").

В дальнейшем мы на основе специального анализа игры, который позволил выделить определенную группу эвристик, модифицировали первый вариант построения дерева решения. В программы была введена некоторая совокупность стратегических целей и тактических приемов, помогающих человеку выиграть [16]. Такой подход имел существенные отличия от подходов, характерных для моделирования естественного интеллекта. Программы, созданные для данной методики, позволяли добиваться преимуществ для человека, машина играла не против него, а за него, она выступала в качестве партнера и "советчика" в совместном решении. Переориентация на совместное решение позволила реализовать для испытуемого два вида прогнозов относительно изменения игровой ситуации: зависимых от игрока А и независимых от него (действия игрока В).

Таким образом, в нашей методике ЭВМ использовалась как орудие определенного вида деятельности человека, характеризующейся решением сложных по содержанию задач.

Для организации "диалога" человека с ЭВМ в методике применяются три вида машинных сообщений. Первый вид - основные сообщения. Они содержат сведения об игровой ситуации, их содержание в разной степени отражает качественные особенности процессов целеобразования в зависимости от варианта машинных программ. Второй и третий виды служат для организации процесса "диалога" человека с ЭВМ (первая функция), фиксации отдельных элементов взаимодействия (вторая функция), автоматической регистрации некоторых параметров совместного решения (третья функция).

Методика включает в себя два варианта программ основных сообщений. Состав основных сообщений (первый вид) определялся задачами исследования. В первом варианте было разработано три класса сообщений. Они ориентированы на результат хода, его оценку, а также на возможности осуществления стратегических целей и тактических приемов, помогающих выиграть. Эти сообщения соответствовали выделенным классам целей игры "калах".

Первый класс. Сообщения о свойствах конкретной игровой позиции (СП) с рекомендацией лучшего хода.

Второй класс. Сообщения о некоторых обобщенных возможностях реализации стратегических целей (СС).

Третий класс. Сообщения о некоторых приемах достижения отдельных стратегических целей (ПР).

Сообщения первого класса подразделяются на пять типов.

В данном случае наилучшим является ход, имеющий максимальную оценку 784 и частоту ее появления 2.

Сообщения второго класса фактически содержат обобщенные характеристики наличной игровой ситуации, допускающие или не допускающие постановку игроком следующих четырех стратегических целей, которые могут быть достигнуты на глубине 5, т. е. на своем третьем ходу (СС).

Сообщения третьего класса содержат описание тактических целей, постановка которых помогает выиграть.

Во втором варианте "диалоговых" программ основные сообщения были разработаны на основе содержательного анализа процессов целеобразовашш испытуемого, который решает задачу в режиме "диалога" с ЭВМ, используя формализованные средства, предоставляемые ему машиной. На основе закономерностей, характеризующих психологические особенности совместного решения, выявление которых стало возможным только благодаря использованию первого варианта программ, были существенно переработаны способы выдачи и описания машинных сведений, которые передавались человеку. Кроме того, психологические особенности решения данного типа мыслительных задач вызвали необходимость внесения дополнений в формальные методы построения дерева игры в памяти ЭВМ. В программы были введены дополнительные эвристики, что позволило увеличить глубину построения дерева игры от 5 до 8 при тех же затратах машинного времени. В этом варианте имеется 8 типов сообщений, которые позволяют получить конкретные данные о материальных преимуществах одного игрока по отношению к другому и о возможности осуществления обобщенных стратегических целей игрока. Обобщенный характер целей заключался в указании на число угроз, ходов в "калах" игрока или противника из некоторого первоначально выбранного поля X данной игровой ситуации, а не в конкретном сообщении о возможности или невозможности реализации каких-то ходов. Переориентирование машинных сообщений не только на конечный результат, но и на промежуточные этапы решения позволило организовать более гибкое взаимодействие человека с ЭВМ.

Содержание основных сообщений второго варианта определялось в соответствии с глубиной анализа испытуемым игровой ситуации.

Сообщение I A (I B) содержит сведения о том, сколько фишек может накопиться в "калахе" игрока А (или игрока В - противника) на заданной глубине и выбранном поле.

Сообщение II А (II В) содержит сведения о том, сколько раз игрок А (или игрок В) может угрожать противнику на заданной I испытуемым глубине и первоначально выбранном поле.

Сообщение III A (III В) содержит данные о конкретном количестве ходов в "калах" на заданной глубине игрока А - испытуемого - или игрока В - противника, если испытуемый сделает первоначальный ход с такого-то поля.

Сообщение IV А (IV В) является кратким. Это ответ "да" или "нет" на запрос испытуемого, есть ли возможность в данной игровой ситуации на такой-то глубине угрожать противнику или пойти в "калах".

Перейдем к описанию других видов сообщений, являющихся подструктурами взаимодействия в режиме "диалога". Эти сообщения участвуют в организации собственно "диалога" человека с ЭВМ, его ритмической структуры и в обеспечении фиксации отдельных моментов взаимодействия. Это вспомогательные сообщения (второй вид), которые наряду с перечисленными функциями помогают человеку задать машине правильный вопрос, так как в них содержатся сведения о наличии или отсутствии ошибок в предыдущем запросе человека, отправленном ЭВМ. Сообщения третьего вида представляют собой специальный набор таких машинных фраз, которые оказывают положительное влияние на оценку испытуемым режима взаимодействия с ЭВМ и своего участия в процессе совместного решения. Введение подобных сообщений не обусловлено непосредственно процессом решения задач, они оказывают косвенное влияние на эффективность взаимодействия и регулирование степени активности человека, использующего в своей деятельности ЭВМ. Их наличие в структуре "диалога" позволяет облегчить работу непрофессиональных пользователей ЭВМ, снимая монотонность однообразных технических процедур введением целого ряда фраз, которые печатаются машиной для поощрения определенных действий испытуемого. Такие сообщения до некоторой степени имитируют диалог между людьми.

Структура диалоговых программ разработана таким образом, чтобы можно было варьировать их форму, возможные переходы от полного, пошагового перечисления машинных возможностей (с последовательным получением только одного основного сообщения за одно обращение к ЭВМ) к краткой, свернутой форме, когда за одно обращение испытуемый может получать одновременно несколько сообщений. Такая структура позволяет организовать разнообразные формы контроля за основными сообщениями. В программах, использованных в нашей методике, были введены разнообразные формы контроля машинных операций со стороны испытуемого. Испытуемый мог при желании проверить основное сообщение либо путем просмотра специальной распечатки машинных вариантов дерева решений, либо получая дополнительное сообщение о том, каким образом машиной получен результат первого основного сообщения.

При полной форме "диалога" на пишущей машинке, непосредственно связанной с ЭВМ, автоматически печатается подробный перечень всех основных сообщений и указаний, как испытуемый должен набирать запрос. Например, для первого варианта программ начало "диалога" выглядит следующим образом:

ЭВМ: Сейчас машина будет помогать Вам в Вашей игре. Для этого Вам необходимо сообщать ей Ваши желания. Например, узнать правила игры, получить совет, как выбирать следующий ход, или узнать некоторые приемы игры, которые помогают выиграть. Что бы Вы хотели получить: совет, правила, приемы? В ответе укажите: совет, правила, приемы.

При краткой форме запросы испытуемого состояли из обозначений основных сообщений, номера анализируемого поля и определения глубины анализа игровой ситуации.

При краткой форме "диалога" на пишущей машинке печатались задача в символическом виде, содержание запроса испытуемого по конкретному основному сообщению и машинные ответы. Пример краткой формы "диалога" для второго варианта программ и задачи 1:

ЭВМ: Сообщите поле, которое вы анализируете.

ЭВМ: На какой глубине вы хотели бы иметь совет?

ЭВМ: В данной ситуации противник не угрожает вашим полям.

Инструкции, задачи, план проведения экспериментов. Для проведения экспериментов, посвященных основным задачам исследования, был составлен план подготовки испытуемых к работе с данной методикой и сформулированы требования и условия проведения экспериментов. Методика использовалась в экспериментальных исследованиях, отличавшихся целями и конкретными задачами, которые решали испытуемые, инструкциями и вариантами диалоговых программ (табл. 1).

Таблица 1. Распределение экспериментальных серий

Разнообразие возможностей использования типов основных сообщений, форм контроля за машинными действиями позволяет проводить эксперименты, посвященные изучению различных сторон совместного решения задач человеком и ЭВМ. Экспериментальное исследование проводилось в 2 этапа.

На предварительном этапе один из участников (основной) имел возможность по ходу игры обращаться к ЭВМ за "советами", другой испытуемый, который выполнял роль противника основного игрока, не имел такой возможности. В работе анализировалась деятельность основного испытуемого. Деятельность другого в данных исследованиях не рассматривалась.

Основному испытуемому давалась следующая инструкция.

"Вы будете играть с противником, который находится в другой комнате. В процессе игры вычислительная машина будет помогать Вам. Вы должны после каждого очередного хода противника обращаться к машине за сообщением, но Вы можете окончательный выбор хода сделать самостоятельно. Машина не обязывает Вас следовать строго тем рекомендациям, которые она выдает.

Противник будет играть без помощи машины. Не спешите, машина будет терпеливо ждать Ваших ответов во время "диалога"".

В некоторых случаях по просьбе испытуемого ему разрешалось сделать один ход без обращения к ЭВМ (ход в "калах"). Особенность этого хода заключалась в том, что испытуемый имел возможность делать еще один, но уже с обязательным обращением к машине. Затем ход передавался противнику. Как следует из инструкции, время обращения к ЭВМ не регламентировалось.

Для основного (второго) этапа исследования инструкция, задача и перечень машинных возможностей давались на отдельных карточках. Инструкция формулировалась следующим образом:

"Ваша цель - найти лучший ход в предложенной задаче. При желании Вы можете обратиться за советом к ЭВМ. Список советов у Вас в руках. Ваши поля верхние. В ходе решения Вы можете взять любой совет любое число раз по любому из Ваших полей до глубины X".

Эта инструкция давалась в тех случаях, когда исследовался свободный режим взаимодействия (серии 1, 2, 10, 11). В других сериях использовалась модификация этой инструкции с указанием конкретных сообщений, которыми может воспользоваться испытуемый (табл. 1). В основных сериях в качестве экспериментального материала использовались шесть задач, которые были подобраны таким образом, чтобы по возможности представить в начальной ситуации различные по характеру функциональные особенности игры. Это могла быть нейтральная ситуация, когда положение игрока и противника было одинаковым, или ситуация, создающая угрозу (ловушку) для игрока (испытуемого). Во всех задачах для испытуемого не было в явном виде задано лучшего хода, скорее, наоборот, положение противника было более выгодным, так как в нем содержались предпосылки для организации быстрого накопления фишек в "калахе".

В предварительной серии и в последующей, основной, время не ограничивалось, т. е. испытуемый мог сколь угодно долго (в пределах максимальной длительности сеанса взаимодействия) думать над задачей (или игровой партией), над выбором основного сообщения и т. п. Максимальная длительность сеанса составляла 2 часа.

Для усиления остроты игровой партии в предварительной серии в отдельных случаях изменялись условия взаимодействия. Испытуемого об этом не предупреждали. Было предусмотрено два типа взаимодействия:

Первый тип характеризуется предъявлением испытуемому машинных сообщений, объективное содержание которых соответствует реальным свойствам игровой ситуации. Второй тип характеризуется несовпадением машинного объективного содержания игровой ситуации. Примером "ложного" сообщения является рекомендация сделать ход с поля, на котором нет фишек.

Подготовка испытуемого и противника проходила на специальных тренировочных сеансах, которые состояли из 2-3 игровых партий или 2-3 задач (для основной серии). На этих сеансах испытуемые знакомились с правилами игры, им показывали различные тактические приемы, на примерах реальных игровых ситуаций объяснялись преимущества тех или иных стратегических целей.

Испытуемые, которые в последующих экспериментах должны были использовать ЭВМ, обучались технике обращения с пультовой пишущей машинкой, набору и передаче запросов в машину. На дополнительных сеансах они знакомились с обстановкой зала, где должен был проходить эксперимент. Экспериментатор демонстрировал возможности "диалоговых" программ, показывал, как строится дерево решений, подсчитываются оценочные функции и как определяется машиной наилучший ход. Для предварительной серии экспериментов материал был представлен в предметной форме: это была доска игры "калах" с набором фишек (рис. 1). Позиции и ходы испытуемого, а также ответные действия противника передавались от одного к другому по телефону. Испытуемый отправлял данные об игровых ситуациях машине, используя символическую форму, которая имела вид:

Интервал между предварительным обучением и экспериментом составлял от нескольких часов до нескольких дней, однако, как показали результаты исследований, существенного влияния на технику игры это не оказало.

После предъявления испытуемому инструкции и задачи обращение к ЭВМ происходило только после анализа испытуемым поставленной перед ним задачи. В сериях основного этапа исследования момент обращения к ЭВМ задавался экспериментатором, например, только до начала решения или после определения и фиксации выбранного хода (серии 5,6; табл. 1). На этом этапе исследования широко варьировались условия использования сообщений от свободного (серии 1, 2, 10, 11) до ограниченного, когда испытуемому разрешалось использовать только один тип сообщения (или один тип пары сообщений по II варианту программ, серии 3, 5, 6, 7, 8, 9). В отдельных сериях варьировалось число обращений за сообщением (серия 9, табл. 1). Применяемая методика позволила варьировать также и сложность задач путем увеличения глубины, на которой требуется определить наилучший ход. Так, инструкцией задавалось найти решение на 1 - 2 хода вперед и т. д.

Использование в методике современной вычислительной машины помогает автоматизировать процесс эксперимента: регистрацию ряда параметров, их предварительную обработку и выделение.

Рис. 3. Диаграмма временных соотношений 1 - начальные условия 'диалога'; 2 - выбор типа машинного сообщения; 3 - выбор поля ЭВМ; 4 - выбор поля испытуемым; 5 - сообщение о ходе противника; 6 - выбор поля противником; 7 - определение возможных глубин анализа; 8 - выбор конкретной глубины анализа; 9 - получение машинного сообщения и запрос на уточнение; 10 - уточнение машинного сообщения, получение дополнительных сведений; 11 - продолжение процесса решения или переход к решению следующей задачи; 12 - возобновление цикла 'диалога'

Психологический подход к разработке программ взаимодействия человека с ЭВМ, которое в методике организовано в виде ритмической структуры, позволяет осуществить временную регистрацию отдельных параметров деятельности. На особых машинных носителях информации (широкая печать АЦПУ) фиксировались основные временные характеристики процесса совместного с ЭВМ решения предъявляемых задач. К этим характеристикам относилось время (от момента получения машинного сообщения до отправления запроса испытуемого в машину). Это позволило судить о времени обдумывания основного сообщения, условий задачи (выбранного поля, глубины), анализа самого сообщения. Временные характеристики представлены на рис. 3. На тех же носителях информации печатались сведения об эксперименте, испытуемом, количестве и типе используемых в эксперименте сообщений, количестве ошибочных действий, общем времени взаимодействия. В отдельных случаях, если испытуемый обращался к особым формам контроля, здесь же распечатывалось в пошаговом виде дерево игры или его фрагменты на той глубине, которую задавал испытуемый. Так как весь "диалог" человека с машиной печатался на пишущей машинке, которая являлась средством оперативной связи, вся динамика взаимодействия фиксировалась автоматически.

Автоматическая регистрация сочеталась с традиционными приемами фиксации деятельности:

§ 2. Психологические факторы, определяющие совместное решение задач человеком и ЭВМ

Анализ теоретических работ, результатов экспериментальных исследований, а также опыт эксплуатации реальных систем "человек - ЭВМ" позволяют выдвинуть гипотезу о том, что взаимодействие между человеком и ЭВМ при решении интеллектуальных задач оказывается включенным в общую структуру мыслительной деятельности и влияет на ее эффективность. Эффективность взаимодействия человека с ЭВМ в процессе решения задач зависит от психологических принципов этого взаимодействия, поскольку ЭВМ выступает как средство мыслительной деятельности человека.

Структура совместного решения задач человеком и ЭВМ. Результаты исследования, проведенного по варианту I программ, позволяют говорить, что анализ игровой ситуации, поиск наилучшего хода, а также характер обращения за основными сообщениями были одинаковы для всех испытуемых. Различие состояло в динамике взаимодействия, что сказалось на появлении в предварительной серии нескольких видов взаимодействия, а также на разнообразии форм использования этих сообщений непосредственно в мыслительном процессе.

Эксперименты показали, что процесс совместного решения характеризуется двумя видами исследовательской деятельности. Первый связан с решением задач, анализом ситуации, формированием промежуточных и конечных целей.

Второй вид определяется взаимодействием человека с ЭВМ. Он направлен на поиск типов сообщений, которые бы в наибольшей степени соответствовали целям испытуемого, на составление запросов и получение от ЭВМ ответов на них, оценку адекватности полученного сообщения с субъективной оценкой конечной цели, которая была сформулирована испытуемым. Оба вида исследовательской деятельности объединяются в процессе совместного решения и образуют структуру, подобную структуре совместной деятельности людей, направленной на решение задачи.

Так, испытуемый Ю. М. анализирует игровую ситуацию с точки зрения возможности или невозможности нанести урон противнику и самому избежать угрозы с его стороны.

"Поле 6 не проходит... 1 - нет шанса на атаку... Теперь угрозы. У противника 13 на поле 1, надо спасать свое поле 6... А можно спросить у машины сразу два разных совета?" (в ответ на то, что можно спросить толь ко один совет). "Значит, надо пойти с 2 в "калах" и затем пойти, чтобы "забить" возможность противника... Значит, нужно спросить оценку у машины. Приемы мы выяснили, ситуации ничего опасного явно не грозит" (испытуемый проверяет советы класса I, II, III).

Машинное сообщение фактически выступает для испытуемого средством контроля и сопоставления собственных целей с теми основными сообщениями машины, которые выдают готовый результат решения, как пойти в данной игровой ситуации. В отдельных случаях испытуемые используют машинные оценки для проверки и сравнения их с собственными оценками уже совершенного хода.

Испытуемая А. М.: "Использовать совет по конкретному ходу не хочу, так как не вижу, как все это происходит; если я ошиблась, то вижу по оценкам".

В экспериментах имело место формирование специальных целей по выявлению возможностей вычислительной машины в условиях решения конкретной задачи, а де просто в неопределенной ситуации, которая характерна для тренировочных серий, когда экспериментатор демонстрирует возможности программ.

Испытуемый Е. П.: "Интересно посмотреть, что машина может мне дать, поэтому буду спрашивать о всех сообщениях подряд".

В дальнейшем, если испытуемый более одного раза участвовал в экспериментах, число обращений за сообщениями различных классов сокращалось. Чаще всего используются сообщения класса I с рекомендацией лучшего хода.

Так, испытуемая Л. М. на вопрос экспериментатора, какие советы были лучше всего, ответила:

"Какие советы были для меня самыми ценными? Совет СИЗ (класса I), остальные менее, СП5 я не понимала, чего она может в отличие от СП3. Советы по приемам (класс III) - это правила игры, они и так ясны. Советы по ситуации (класс I) - ничего для меня не дали..."

Однако разные испытуемые по-разному определяют значимость сообщений.

Для испытуемого А. X. наиболее значимым явился класс III сообщений о приемах, а весь процесс поиска наилучшего хода у этого испытуемого развертывался на основе использования сообщений этого класса.

"Сейчас посмотрим приемы. У меня пока не получился прием 1, прием 2 тоже, так как у меня нет фишек... Прием 3... Это мы можем. Я хочу взять прием 3, и у меня еще есть ход. Что я имею, если я пойду с поля 5... я зайду с 5... (читает приемы)... Ага... Я хочу посмотреть, набрать на поле 2 13 фишек. Как? Если с 4, то туда положу 1 (фишку), если я пой" ду с 6 - не получается. 3 - лучше. А если спросить позиции (I класс сообщений)? Да, я хочу СШ (после ответа машины)... Нет, машинный ход не дойдет до 2... Я хочу сам попробовать... Постараюсь сделать несколько ходов самостоятельно, а потом спрошу машину по ситуации, если очень глубоко заберусь. Вообще с машиной легче работать. Все шпаргалки тут".

Использование в экспериментах ситуации "ложного" совета показало, что в процессе взаимодействия с ЭВМ выявляется разная степень активности испытуемого. На нее существенное влияние оказывают не только внешние факторы, но и априорные оценки человека возможностей ЭВМ. Внешние факторы могут препятствовать созданию процесса совместного решения, например, в случае технических или других системных неполадок или при выдаче "ложных" советов. Как оказалось, внешние факторы играют более второстепенную роль, чем априорные оценки испытуемых возможностей ЭВМ и ее роли в совместном решении.

В экспериментах условия "ложного" совета создавались только для трех испытуемых (Е. П., О. М. и А. X.), причем наиболее длительными эти условия были у испытуемого Е. П. (на протяжении четырех ходов подряд), который до эксперимента реально оценивал возможности ЭВМ. Несмотря на такое длительное и непрерывное поступление от машины ложных сведений, этот испытуемый не прерывал взаимодействия с ЭВМ. Более того, он стремился получить от машины сведения о возможных последствиях действий противника, для чего использовал функциональные особенности сообщения СП3, которое дает прогностическую информацию только для него. Для этого он заменил свои позиции на позиции противника.

Совершенно иначе развивалось взаимодействие у испытуемой О. М., которая сильно завышала возможности ЭВМ. Она так оценивала будущую ситуацию совместного решения:

"Очень удивительно, как это машина работает, наверное, у нее очень сложная программа. Очень хорошо, что она может быть советчиком!"

А при поступлении только одного "ложного" совета взаимодействие сразу же прекратилось, испытуемая не обратилась повторно к ЭВМ за новым сообщением.

"Ну, я сейчас спрошу машину, с машиной интересно (обращается за сообщением СП3, которое печатает ложные сведения). Ну, мне же надо как-то ходить... А почему машина подсказала плохой ход? Ведь нельзя же пропустить ход?"

В исследовании наблюдалось 4 типа проявления активности.

Весь процесс совместного решения сопровождался высказываниями - оценками особого типа, в которых отражалось отношение испытуемого к выбираемому сообщению, его результату, к процессу взаимодействия, к задаче, к собственному участию в процессе совместного решения. Результаты экспериментов показали, что оценки испытуемых оказывают существенное влияние на процесс решения, его эффективность с точки зрения максимального использования сведений, содержащихся в основном сообщении. Было выявлено четыре типа оценок.

Испытуемая Л. М. оценивает содержание сообщения СП3: "Совет СП3 дает оценки... сразу ясно... две цели - наилучший ход... смотрю, какие позиции (поля) имеют большие оценки, и сопоставляю их со своими. СП3 выгодный, он дает сразу много информации".

2. Оценки испытуемыми своего участия в процессе совместного решения задач. Наиболее типичной для большинства из них была позиция сохранения за собой максимальной активности, проявляющейся в анализе и сравнении результатов собственных целей и сведений с получаемыми от машины.

Испытуемый Ю. М. так оценивает свое участие в процессе совместного решения:

"Работать с машиной нравилось, однако если следовать буквально машинным сообщениям (имеется в виду сообщение СП1 о конкретной рекомендации хода), то тогда не остается пищи для размышления. Используя СП3, я могу оценить, сравнить свой ход и машинный и проанализировать, почему разница".

Испытуемая Л. М.: "Я почувствовала, что она помощник, когда узнала СП3... Очень нравилось, когда моя оценка совпадала с ее".

3. Оценки временных характеристик различных подструктур диалоговых программ. Так, испытуемых не раздражало время, затрачиваемое машиной на подсчет игрового дерева.

Испытуемая Л. М.: "Время счета нормальное, я еще думаю".

Испытуемый А. X.: "Пока машина считает, я думаю над ситуацией".

Испытуемый Ю. М.: "Машина думает столько, сколько человек? 50 сек.? Да, всего-навсего?".

Однако почти все испытуемые в качестве отрицательного момента взаимодействия отмечали медленное получение ответа на вспомогательные сообщения, которые служили для организации и возобновления "диалога", несмотря на то, что реальное время, затрачиваемое на печать сообщений типа "играть", "сообщите, какой вы совет выбрали", было значительно меньше, чем время машинного решения.

Испытуемый А. К.: "Очень медленно печатает". Все время говорит: "Скорей бы играть".

4. Оценки испытуемыми ситуации эксперимента. В целом общее отношение к эксперименту характеризовалось заинтересованностью. Об этом свидетельствует факт неоднократного участия отдельных испытуемых. 5 из 8 испытуемых более одного раза участвовали в экспериментах. Они выражали желание продолжить эксперимент.

В экспериментах в процессе взаимодействия происходило изменение оценок содержания основного сообщения (оценки типа 1). Наблюдались различные формы использования сведений, получаемых в основных сообщениях, от полного отказа от них до принятия основного сообщения и включения его в структуру решения без изменений. В 78 игровых ситуациях 15 характеризовались полным нарушением совместного решения, 15 - частичным, 20 ходов испытуемые сделали под влиянием сведений, содержащихся в сообщении, и 28 ходов - на основе прямого, без изменения, использования сведений машины. Таким образом, наблюдалось следующее.

Психологические факторы эффективного взаимодействия. Эксперименты предварительного этапа исследования позволили дать общую психологическую характеристику деятельности испытуемых, решающих мыслительные задачи в условиях "диалога" с М. Были выявлены виды исследовательской деятельности и разделены их роль и структура в общем процессе совместного решения. Показано, что процесс совместного решения характеризуется проявлением активности определенного типа, которая играет важную роль в организации, поддержании и сохранении процесса взаимодействия человека с ЭВМ.

Активность субъекта проявляется также в его системе оценочных суждений о различных сторонах совместного решения. Эти оценки оказывают существенное влияние на эффективность процесса обращения и использования сведений, выдаваемых ЭВМ. Формы использования машинных данных позволяют сделать вывод, что подлинного (неформального) совместного решения на данном этапе добиться практически не удалось.

Этот факт можно объяснить следующими причинами: во-первых, новизной и почти полным отсутствием данных относительно-психологических механизмов, влияющих на взаимодействие в режиме "диалога", во-вторых, ориентацией первого варианта программ на формальные методы и приемы, наиболее характерное для современных систем "искусственного интеллекта". Поденные результаты и выводы позволили сформулировать гипотезу о том, что процессы целеобразования являются важнейшим условием эффективного использования машинных сведений. Критерием эффективности может служить расширение возможностей человека в постановке качественно новых целей, позволяющих работать оптимальные решения и достичь лучших результатов, я подтверждения этой гипотезы на основном этапе были проведены исследования целеобразования в условиях совместного решения задач человеком и ЭВМ (серии 1-4, 10, 11), когда использование ЭВМ как помощника и советчика приводило к качественному преобразованию мыслительной деятельности. Также были проведены сравнительные исследования по использованию первого и второго вариантов программ (серии 5-9). Исследования в сериях 1-9 проводились совместно с Т. В. Корниловой.

Результаты предварительной серии показывают, что разные формы использования машинных сообщений определяются в основном структурой, составом и содержанием основных сообщений. Кроме того, первый вариант не позволял получить полный прогноз возможных последствий игрока и противника на различной глубине собственного анализа задачи.

Анализ оценок испытуемых, относящихся к форме обращения с ЭВМ, показал, что форма "диалога" должна быть более гибкой, более приспособленной к динамике самого мыслительного процесса. Была выявлена необходимость различных способов проверки машинных решений испытуемым.

При соответствии машинных сообщений содержательной стороне процесса целеобразования (второй вариант программ) имеет место непосредственное включение этих сообщений в процесс решения задачи человеком. Это приводит к появлению у испытуемого субъективной удовлетворенности от совместной работы с ЭВМ (серии 1, 10, 11.) В тех случаях, когда машинные сообщения не совпадали с содержательной стороной процесса целеобразования, отношение к процессу взаимодействия было различным (серии 5-9). Испытуемые не только не находили, но иногда и отвергали объективно лучший ход, рекомендуемый машиной. Совет машины был принят только в 38% случаев, в остальных отвергнут. В сериях 2-4 иногда отсутствовал самостоятельный анализ мыслительной задачи, испытуемые механически использовали машинные сообщения, Однако, несмотря на то что в этих сериях предварительный анализ задачи почти отсутствовал, результативность мыслительной деятельности в них была значительно выше, чем в сериях 5-9, а машинные сообщения были приняты во всех случаях.

Максимальная результативность была достигнута в сериях 1, 10, 11. Был найден объективно лучший ход в 18 из 20 задач (серия 1) и в 22 из 25 задач (серии 10, 11). Найденный испытуемым ход был объективно лучшим по критериям ЭВМ. В остальных случаях несовпадение хода испытуемого и объективно лучшего (по критериям ЭВМ) было связано с тем, что в предварительном анализе этот ход не попал в зону проверяемых с помощью ЭВМ.

В сериях 2-4 лучший ход был найден в 73% случаев и результативность мыслительной деятельности была значительно выше, чем в сериях 5-9 (только в 44% случаев было найдено верное решение). Расхождение в результативности мыслительной деятельности между сериями 1, 10, 11 и 2-4 связано, во-первых, с усложнением задач, которые испытуемые решали в сериях 2-4 (на глубине 5-7, вместо глубины 5 в серии 1); во-вторых,- с наличием ограничений в типах используемых машинных сообщений и выборе глубины машинного анализа; в-третьих,- с отсутствием дополнительных средств контроля и проверки со стороны испытуемого машинных сообщений, которые использовались ими в ходе мыслительной деятельности. Эти дополнительные средства (пошаговая распечатка машинных действий на специальных носителях информации - АЦПУ, а также поясняющие сведения, которые получал испытуемый по первоначальному сообщению) были введены в методику в сериях 10, 11. В итоге результативность мыслительной деятельности была доведена до 90% (вместо 73%).

В серии 3, в которой испытуемые решали задачу с ограниченной парой сообщений, наблюдались разные способы обращения к, ЭВМ: полный перебор всех вариантов ходов (6 испытуемых из 10 обращались к машине за сведениями о всех возможных полях игровой ситуации) и выбор сведений только по отдельным просматриваемым полям (4 испытуемых). Однако, несмотря на такое неоптимальное решение, из 6 испытуемых 4 оценили положительно совместную работу с машиной.

Качественное изменение процессов целеобразования, которое происходило в сериях 1, 10, 11 и в отдельных случаях в других сериях со вторым вариантом программы, сопровождалось постепенным переходом анализа испытуемых на доступной для них без машины глубине к анализу на глубине 5-8 с использованием сведений, получаемых от машины. Под влиянием машинных сообщений изменялось и само содержание целей испытуемого: анализ игровых ситуаций осуществлялся в соответствии с содержанием основных сообщений.

Испытуемый И. В.: "Так, можно запросить сообщение по количеству угроз?- 79. Из 216 игровых ситуаций? 216 я учесть не смогу, да и 79 мне учесть трудно".

Как отмечалось (в серии 4), не всегда этот переход на большую глубину сопровождался качественным положительным изменением процессов целеобразования. Последнее в отдельных сериях имело свои пределы или зону. Так, в серии 4 на глубине 8 машинные сообщения не всегда включались в процесс целеобразования.

Испытуемый М. Б.: "На глубине 5 машина помогала, так как я мог оценить, прикинуть, а потом сравнить, а на глубине 8 машина не дает информации, по которой я мог бы с ходу судить о правильности решения".

Характерной особенностью всех задач, решаемых испытуемым, являлась необходимость анализа нескольких вариантов решения (от 1 до 6). Поиск наилучшего хода в предварительном анализе до обращения и при обращении к ЭВМ имел свои отличия. Без обращения к ЭВМ просмотр различных вариантов шире, а при совместном с машиной решении зона анализа может сужаться. Например, в серии 1 в 17 из 20 случаев с помощью ЭВМ проверялись от 1 до 5 полей. При этом испытуемые проанализировали от 3 до 19 советов, используя от одной пары сообщений до всего их набора. В 2 случаях селективность анализа и выбора хода отрицательным образом сказалась на результате.

В итоге на данном этапе было получено качественное изменение процесса целеобразования, которое позволило испытуемому действовать более продуктивно. Большинством испытуемых взаимодействие с ЭВМ в случаях применения второго варианта программ рассматривалось как совместное решение.

Испытуемая С. М.: "Вот сегодня машина действительно выступала в качестве советчика, так как с ее помощью я проверяю свои ходы. (Экспериментатор: "Значит, в качестве проверочного механизма?")- Нет! Раньше (в серии 5) я выбирала ход, а она говорила, тот или нет, а здесь по-другому: здесь про каждое поле она (ЭВМ) могла все сказать... Раньше я думала, что она обманывает, а здесь я не могла ей не верить. Все видно, как она считает".

Таким образом, было достигнуто более полное по сравнению с первым вариантом программ использование машинных возможностей. Частота обращения за сообщениями при анализе одной игровой ситуации для варианта I составляла в среднем 2,38, для варианта II - 6,6. Наблюдались различия в характере обращений к сообщениям. Из 107 обращений на первом этапе исследования 77,5% обращений были связаны с классом 1 сообщений, 14% - с классом 2 и только 8,4% - с классом 3. Для серий 1-4, 10, 11 основного этапа обращение к сообщениям о накоплении фишек составило 71,2%, число обращений за остальными парами сообщений в сериях 1-4 составляло 29%, а в сериях 10, 11- 45,5%.

Как и в предварительной серии, процесс совместного решения в основной серии сопровождался особого типа высказываниями - оценками, которые характеризовали различные стороны этого процесса. Почти для всех испытуемых оценки, возникающие непосредственно в процессе "диалога" с ЭВМ, носили одинаковый характер. Не встречалось негативных оценок вспомогательных сообщений, которые служили для организации структуры взаимодействия. На специальные сообщения у всех испытуемых была положительная реакция (смех, оживление). "Какая она у вас вежливая!", "Приятно пообщаться, будто на самом деле разговариваешь", "А скажите, сказать ей "пожалуйста" можно?"

Таким образом на основном этапе были выявлены следующие изменения процессов целеобразования:

Не должно быть ограничений в возможностях использования различных типов машинных сообщений, произвольного изменения и выбора глубины машинного анализа. Необходимо задавать ритм "диалогу" таким образом, чтобы испытуемый имел возможность действовать совместно с машиной, развертывать процесс целеобразования и контролировать машинные сведения.

В сравнительном анализе 1 и 2 этапов исследования было выявлено, что "диалоговые" программы во всей совокупности разных видов сообщений (подструктур) оказывают влияние на деятельность человека в целом. Так, в зависимости от степени учета содержательных характеристик целеобразования в "диалоговой" программе можно наблюдать два качественно различных процесса: действительно совместное и формально совместное решение. Таким образом, наши эксперименты показали, что включение или невключение машинных данных в процесс решения является значимым параметром при оценке общей эффективности систем "человек - ЭВМ".

§ 3. Психологические проблемы анализа эффективности систем "человек - ЭВМ"

Ведущие специалисты по проектированию вычислительной техники отмечают, что широкое использование ЭВМ в интеллектуальной деятельности человека связано с развитием новых методов программирования, "диалоговых" режимов взаимодействия, качество которых непосредственно влияет на эффективность систем "человек - ЭВМ" [34, 59, 85, 90]. В настоящее время трудоемкость разработки математического обеспечения подобных систем составляет от 400 до 5000 чел/лет [49] в зависимости от сложности решаемых с помощью ЭВМ задач и имеет тенденцию расти в геометрической прогрессии по сравнению с затратами на их техническое оборудование. Разработчики иногда рассматривают ЭВМ лишь как арифметическое устройство. Однако в последнее время в литературе, особенно зарубежной, отмечается, что "взгляд на ЭВМ как на арифметическую машину заставляет нас так расставить акценты, что особое внимание уделяется внутреннему строению машины в ущерб и за счет человека - пользователя, т. е. пользователя вынуждают планировать свою работу так, чтобы это было удобно для машины" [90, с. 14].

Специалисты в области систем передач данных на основании опыта многих зарубежных стран, и прежде всего США, считают, что в тех случаях, когда пользователи сами вводят информацию в систему или ведут с ЭВМ "диалог", психологические особенности процесса решения задачи будут оказывать основное влияние на разработку системы. "Пользователи системы могут быть разными. Одни умеют программировать, другие - нет. Эти различия приводят к различиям в структуре диалога. В будущем, когда появятся более разнообразные средства СВЯЗИ, ЭТО различие усилится" [90, с. 24]. Сейчас в зарубежном проектировании математического обеспечения отмечается необходимость упрощения "диалоговых" программ и приспособления их к нуждам непрофессиональных пользователей [59, 36].

Необходимо отметить, что в инженерно-психологической литературе, которая, казалось бы, наиболее близко связана с нашей проблематикой, вопрос об эффективности "диалоговых" систем специально не рассматривается, а более общие характеристики деятельности человека в системах "человек - машина" не могут быть прямо использованы при оценке эффективности "диалоговых" систем. Например, при попытках использовать в качестве критерия эффективности "способность решать возложенные на человека-оператора задачи своевременно, точно, на протяжении заданного времени с минимальными затратами сил, средств, энергии и материалов" [48, с. 35] исследователи отвлекаются от характеристики собственно творческой деятельности субъекта (целеобразования, формирования и динамики оценок и т. д.). Одной из причин недостаточной разработки проблемы эффективности является концентрация исследований применительно к деятельности человека-оператора, а не пользователя. Деятельность пользователей отличается от деятельности операторов не только содержанием решаемых задач и временными характеристиками процесса решения, но и структурой "диалога", которая имеет более сложный состав.

Рассмотрим, как трактуется понятие эффективности использования ЭВМ в рамках систем "человек - ЭВМ". При кибернетическом подходе эффективность взаимодействия рассматривается с точки зрения следующих факторов: качество, время и стоимость решения [103]. Авторы, стоящие на такой позиции, считают, что эти факторы непосредственно связаны с определенными характеристиками процесса взаимодействия: взаимопониманием и психологической готовностью. Применительно к "диалоговым" системам можно констатировать различия в интерпретации понятий: "взаимодействие", "диалог", которые сказываются на методах анализа и проектировании "диалоговых" систем, что в свою очередь отражается на подходах к анализу эффективности функционирования этих систем.

Имеются два вида интерпретации термина "взаимодействие". В кибернетическом, информационном аспекте "взаимодействие" понимается как "процесс обмена сообщениями между человеком и вычислительной машиной, обусловленный необходимостью последовательного или параллельного выполнения человеком и машиной действий по совместному решению какой-либо задачи" [110]. При психологической трактовке взаимодействие пользователя при решении мыслительных задач на основе машинных сообщений "должно осуществляться, когда у пользователя возникает потребность в обращении к вычислительной машине; здесь характер взаимодействия должен приближаться к ритму естественного психологического процесса" [105, с. 38].

С психологической точки зрения взаимодействием можно называть деятельность человека по решению задач при условии использования или неиспользования сообщений, получаемых при помощи машины. Эта деятельность зависит от субъективного отношения человека к машинным сообщениям, целей, формируемых субъектом, и выбора средств их достижения. Деятельность под влиянием машинных сообщений может изменяться. В частности, при благоприятных условиях происходит развертывание творческих компонентов. Как показывают наши эксперименты, воздействие ЭВМ на человека осуществляется не только в момент запроса и получения от машины сообщения. Представление человека о возможностях машины, особенностях программы оказывает существенное влияние на его готовность к использованию (или неиспользованию) машинных сообщений и влияет на эффективность их взаимодействия. Данные некоторых исследований говорят о том, что существенное влияние на результативность взаимодействия оказывают индивидуальные особенности пользователя [59, 82].

При описании взаимодействия человека с ЭВМ используется выражение "совместное решение задач человеком и ЭВМ", под которым имеется в виду чисто внешняя форма организации взаимодействия. С психологической точки зрения не все ситуации обмена сообщениями между человеком и машиной можно квалифицировать как совместное решение. Едва ли оправданно говорить о совместном решении, когда испытуемые отказываются от машинных сообщений. Собственно совместным решением можно называть лишь такую организацию взаимодействия, при которой машинные сообщения принимаются субъектом, включаются в структуру его деятельности, в частности в процесс целеобразования. Только при таких условиях формируется положительное отношение субъекта к машинным сообщениям и машине в целом. Игнорирование этих факторов может снижать эффективность взаимодействия.

При расшифровке понятия "взаимодействие" используются характеристики:

Каждая из этих характеристик может трактоваться по-разному.

Психологическая готовность к осуществлению взаимодействия иногда связывается только с наличием у пользователя готового алгоритма решения всей задачи в целом или отдельной ее части. Это - очень важный параметр деятельности, однако, как показали наши эксперименты, готовность к взаимодействию определяется в основном отношением человека к ЭВМ, которое характеризуется априорными оценками возможностей ЭВМ и оценками, формируемыми в самом процессе взаимодействия. Она может принимать крайне противоположные формы: от полного отказа от взаимодействия с ЭВМ до подлинного совместного решения.

Взаимопонимание с психологической точки зрения - это лишь метафора, поскольку психологические процессы понимания у человека включают в себя не просто формальную обработку знаков информации, но и анализ смысла сообщения, а также сопутствующие им эмоциональные реакции, которые отсутствуют в машинном "понимании". Если считать взаимопонимание между человеком и ЭВМ решающим условием эффективности "диалоговых" систем, то оно явно недостижимо. Между тем иногда принцип взаимопонимания формулируется как один из основных при эффективном взаимодействии. Считается, что взаимопонимание должно "отражать знание системы знаковых языков для обмена информацией и наличие хотя бы частично совпадающего представления о предмете сообщения" [37, с. 9].

Установление взаимопонимания в таком контексте рассматривается лишь как процесс изучения человеком возможностей машины при решении некоторой задачи с ее помощью. Основным результатом при этом считается правильное формулирование человеком сообщений машине. При таком подходе происходит абстрагирование от сложного структурного состава процесса понимания человеком тех или иных сообщений.

Доступность ЭВМ для человека также может интерпретироваться по-разному. В некоторых случаях она определяется не только временными характеристиками машины и возможностями программного обеспечения, но и отношением пользователя к ЭВМ. С психологической точки зрения доступность ЭВМ для человека может быть связана с фактором доверия или недоверия человека к данным ЭВМ. Принцип неограниченности доступа в "диалоговом" режиме должен трактоваться не только в чисто формальном плане, но и в психологическом, так как в тех случаях, когда испытуемые не принимают машинные сообщения или решают задачу без использования ЭВМ, имеет место ограничение доступа.

Быстрота реакции ЭВМ должна оцениваться с учетом различной значимости для испытуемого машинных сообщений разного вида (основных, вспомогательных, специальных), сложности решаемых задач, а также априорных оценок пользователя предполагаемой длительности времени ответа ЭВМ. Априорные оценки быстроты реакции ЭВМ не всегда соответствуют реальным временным затратам машины на решение задачи пользователя, поэтому в "диалоговых" программах должна быть предусмотрена возможность для поддержания коммуникации человека с ЭВМ в случаях рассогласования субъективных оценок с реальными затратами. Имеются данные о том, что неопределенность при ожидании ответа ЭВМ может дезорганизовать деятельность пользователя.

Удобство общения должно включать наряду с общепринятыми условиями и учет эмоционального состояния человека, который в процессе взаимодействия персонифицирует ЭВМ, относится к ней, как к партнеру. Универсальность диалоговых программ предполагает не только возможность широкого доступа разных пользователей, но и учет индивидуальных особенностей человека и степени его активности в характере использования сведений ЭВМ.

"Диалог" человека с ЭВМ, его структура также могут характеризоваться как с технической точки зрения, так и с психологической. В кибернетическом контексте "диалог" понимается как режим работы человека с вычислительной машиной, для которого характерно периодическое повторение цикла, включающего выдачу машине задания, получение ответа и его анализ. Основными характеристиками "диалога" считаются его форма (графическая или буквенно-цифровая структура), временные параметры. В информационно-кибернетическом плане структура включает только характеристики сообщений, которыми может обмениваться человек с ЭВМ; в психологическом - структура "диалога" предполагает ритмическую организацию их совместного решения. Величина сообщения ЭВМ может также трактоваться либо чисто формально (по количеству символов), либо с учетом значимости для человека, легкости и удобства набора сообщения, возможности изменять его форму в процессе совместного решения.

Анализ проведенных нами исследований показал, что эффективное построение "диалога" с учетом содержательных психологических характеристик пользователя требует дифференциации машинных сообщений по их функции в деятельности. Одни из них включаются в процесс целеобразования, видоизменяя его, другие регулируют ритм коммуникации, третьи позволяют формировать формы отношения к ЭВМ. Оказалось, что точность прогнозов затрат времени человека на решение мыслительных задач во многом зависит от правильного и полного учета психологических условий ритма коммуникации.

Как отмечает один из крупных специалистов по системам передачи данных, Дж. Мартин, "при создании эффективного интерфейса человек - машина структура диалога является более значимым фактором, чем время ответа системы" [59, с. 73]. Эта оценка значимости структуры процесса совместного решения нашла подтверждение в экспериментах. Например, наиболее трудно приспосабливаемой к человеку подструктурой "диалога" является вспомогательная часть машинных сообщений, которая выполняет служебную роль в организации общего ритма взаимодействия. Это наиболее неизменная и часто повторяемая часть должна обеспечивать удобство и легкость обращения за основными машинными сообщениями.

Как было показано, при взаимодействии человека с ЭВМ возникают два типа задач: мыслительные и коммуникативные. Следовательно, общий результат взаимодействия определяется Как эффективностью решения мыслительных задач, так и организацией оптимального ритма коммуникации. Именно ритм является одним из определяющих элементов коммуникативных задач [13, 30].

В экспериментах было выявлено пять тактов в ритме коммуникации в отличие от двухтактного взаимодействия, характерного для кибернетического подхода [103, 110]. Процесс совместного решения определяется чередованием тактов:

Такты 1 и 2 являются центральными в процессе совместного решения, так как в этот период фактически определяются цели, формируемые испытуемым, зона поиска наилучшего решения, выбирается адекватный способ получения машинных данных. Поскольку время "диалоговых" сообщений влияет на стоимость системы, постольку оптимальная организация ритма коммуникации является важной проблемой, которая еще ждет своих исследователей. В литературе нет единого мнения относительно того, какой должна быть быстрота ответа машины. Одни авторы [59] считают, что чем быстрее, тем лучше, другие ставят быстроту выдачи ответа в зависимость от характера задач: либо вычислительных - тогда время ответа должно выражаться в секундах, либо невычислительных - тогда время ответа будет измеряться минутами.

Наиболее эффективным "диалоговый" режим при кибернетическом подходе будет в случаях [110], когда среднее время реакции машины является достаточно малой величиной (от нескольких долей секунды до нескольких секунд). По нашим данным, длительность тактов может колебаться от десятков секунд до нескольких минут в зависимости от сложности задачи и содержания машинного сообщения. В экспериментах максимальная длительность от момента получения сообщения до ответа испытуемого составляла 8 мин 25 сек (такт 5), максимальная длительность до обращения к ЭВМ была равна 5 мин 9 сек (такт 1), максимальная длительность выбора типа сообщения достигала 2 мин 23 сек (такт 2), максимальная продолжительность такта 3 была 2 мин 24 сек, такт 4 колебался в пределах 1 мин.

Экспериментальные данные позволяют выявить определенную зависимость между длительностями различных тактов. Анализ временных интервалов, фиксируемых в эксперименте, дает возможность говорить о прямой зависимости между временем ожидания машинного ответа и временем анализа исходной задачи (такты 1, 4). На длительность такта 3 оказывают влияние различные факторы: объем и сложность вводимых и выводимых данных, наличие различных форм представления машинного результата, структура "диалога". Так, время, затрачиваемое испытуемым на принятие решения относительно формы представления данных, может быть более длительным, чем время непосредственной организации "диалога" (распечатка вспомогательных сообщений).

Рассматривая взаимодействие по параметру времени, специалисты по вычислительной технике выделяют различные режимы временной организации, а именно: оперативный, неоперативный и пакетный. Оперативный режим предполагает "диалоговый" способ взаимодействия между человеком и ЭВМ, при котором связь человека с вычислительной машиной в процессе деятельности не прерывается. "Диалоговые" сообщения, как правило, невелики и быстро выдаются машиной. Неоперативное взаимодействие более длительное. В этом случае используются сложные и объемные тексты, графики и изображения. В таком режиме, по мнению отдельных специалистов в области вычислительной техники, решаются в основном творческие задачи. В пакетном режиме взаимодействия время от момента передачи машине задачи до момента получения человеком готовых результатов может быть очень большим. Сейчас основное внимание при проектировании систем "человек - ЭВМ" уделяется оперативному и пакетному режиму взаимодействия. Неоперативный режим, наиболее соответствующий процессу совместного решения, пока не получил должного развития при разработке систем "человек - ЭВМ". Практически отсутствуют рекомендации по организации его ритмической структуры, составу сообщений, программному обеспечению.

Разработка "диалоговых" систем иногда основывается на двух следующих методологических принципах: на разработке теории решения задач человеком в режиме "диалога" с ЭВМ и количественном исследовании и формализации факторов их эффективного взаимодействия. Наряду с количественным исследованием эффективного взаимодействия необходимо проводить и качественный психологический анализ общей структуры совместного решения, куда входит анализ мыслительной деятельности и взаимодействия человека с ЭВМ.

Эксперименты показали, что эффективность взаимодействия в существенной мере зависит от выделения качественных характеристик целеобразования и учета их в программах ЭВМ. Содержательные машинные сообщения воспринимаются человеком как советы, если они отражают перспективное изменение условий задачи на разной глубине решения. Распечатка решений ЭВМ и наличие дополнительных средств контроля выбранного сообщения (это может быть второе поясняющее сообщение) позволяют человеку анализировать машинные решения, убедиться, что машина просчитывает именно те задания, которые даны человеком. Таким образом, снимается фактор недоверия к сведениям, получаемым человеком от ЭВМ. Структура программ должна предусматривать возможность использования полученных сообщений не только на конечном этапе, но и непосредственно в процессе совместного решения задачи. В структуре программ должна отражаться и динамика процесса целеобразования.

Менее эффективным является такое взаимодействие, которое не оценивается человеком как совместное решение. Это приводит в ряде случаев к непринятию машинных сообщений, негативному к ним отношению, отказу от совместного решения.

Немаловажным фактором формирования положительного отношения к ЭВМ является ритмическая организация процесса взаимодействия с включением в программы специальных сообщений, позволяющих имитировать диалог между людьми. Результаты показали, что введение таких сообщений способствует стимуляции активности пользователя в работе, особенно при появлении внешних помех (ошибок при наборе сообщений, неполадок в системе и т. п.). Кроме того, сообщения оживляют монотонный процесс технических процедур взаимодействия.

Подведем итоги анализа проблемы эффективности "диалоговых" систем.

Раздел I. Психологические основы диалоговых систем

Интеллектуальная деятельность в условиях "диалога" с ЭВМ (О. К. Тихомиров, И. Г. Белавина)

§ 1. Методика эксперимента

§ 2. Психологические факторы, определяющие совместное решение задач человеком и ЭВМ

§ 3. Психологические проблемы анализа эффективности систем "человек - ЭВМ"