6.3. Учет специфики образа полета при проектировании индикации пространственного положения самолета.

Индикатор пространственного положения — авиагоризонт — используется в авиации более полувека. Это один из важнейших приборов, занимающих центральное место на приборной доске. Его функции — обеспечивать не только пилотирование, но и пространственную ориентировку вне видимости земли. Основу лицевой части авиагоризонта составляет изображение линии искусственного горизонта. силуэта самолета и шкалы тангажа.

Существуют два основных типа этого прибора (рис. 1). На первом представлен подвижный (относительно продольной оси, т.е. по крену) силуэт самолета. Линия горизонта перемещается только относительно поперечной оси самолета, вверх и вниз, параллельно самой себе. Она разделяет изображение "земли" и "неба" на шкале тангажа. При перемещении линии горизонта вниз силуэт самолета оказывается на фоне голубого поля, и это означает положительный угол тангажа. Такой способ индикации пространственного положения самолета называют "вид с земли на самолет".

Рис. 1. Схематичное изображение авиагоризонта

I — 1 — вид индикации "с земли на самолет": 1 — левый крен. 2 — правый крен; II — вид индикации "с самолета на землю": 1 — левый крен, 2 — правый крен

На втором типе прибора представлен неподвижный силуэт самолета и перемещающаяся линия горизонта, которая не только уходит вверх или вниз, но и наклоняется вправо (при левом крене) или влево (при правом крене). Такую индикацию принято называть "вид с самолета на землю". Положение самолета определяется через оценку положения земли и горизонта относительно самолета. Иногда этот вид индикации характеризуют как "прямой", или "естественный", основываясь на том, что на индикатор перенесено изображение видимого поля, т.е. перемещающегося относительно положения наблюдателя (в самолете) пространства. Иными словами, индикатор воспроизводит необычную "чувственную основу" образа восприятия. Сделаны попытки визуализировать слепой полет, обеспечить внешнее сходство видимых летчиком картин в визуальном и приборном полетах.

Поскольку такое направление попыток визуализации полета противоречит выводам, полученным в нашем исследовании, остановимся на проблеме визуализации несколько подробнее.

Концепция целесообразности индикации летчику аналога того, что он видит из кабины, была выдвинута в США еще в 30–х годах, и именно она реализована в большинстве авиагоризонтов, используемых в авиации зарубежных стран. Практика полетов и научные факты поставили эту концепцию под сомнение. Мы считаем эту концепцию ошибочной, так как при создании индикатора не учитывалась специфичность формирующегося у летчика образа полета. Индикатор воспроизводит лишь некоторые моменты афферентации, внешне сходные с теми, которые связаны с сенсорно–перцептивным уровнем отражения. Все же остальные уровни той сложной системы, какой является образ полета, при этом игнорируются.

И тем не менее ошибочная концепция оказалась живучей. Одна из причин этого заключается в том, что индикация создается в расчете на человека, не имеющего летного опыта.

Обычно человек нелетной профессии, в том числе и инженер–конструктор авиаприборов, воспринимает, будучи в полете, землю и горизонт перемещающимися. Отсюда стремление дать на индикаторе подвижный индекс авиагоризонта. Но можно ли такое представление информации считать шагом в визуализации полета? Нам кажется, нельзя. Под термином "визуализация полета" понимается создание такой картины, которая при отсутствии видимости земли воспроизводит ситуацию такой, какой она наблюдается в условиях визуального полета. Эта картина не обязательно соответствует реальной ситуации, которая должна была бы наблюдаться в данный момент, но впечатление, что ситуация, отображаемая в картине, реальна, создавать должна. Отсюда следует, что картина должна быть объемной при строгом сохранении масштаба, что для летчика эта картина должна занимать по горизонту угол около 150°, по углу места — около 125°, как это бывает в визуальном полете. Горизонт на картине должен при всех эволюциях самолета совпадать с невидимым естественным горизонтом. На этой картине нужно воспроизвести бег земной поверхности и многое другое. Только при выполнении этих очевидных условий можно говорить о действительной визуализации полета, создающей впечатление, подобное "эффекту присутствия". Иначе говоря, визуализация, которая могла бы быть эффективной, должна строиться с таким расчетом, чтобы она могла "запустить" всю совокупность механизмов психического отражения, которые работают в визуальном полете.

В зарубежной литературе большой интерес к вопросам визуализации полета наблюдался в 60–х годах [33, 163]. Тогда предполагалось, что разрабатываемые телевизионные, радиолокационные и инфракрасные системы с изображением внекабинного пространства на ЭЛТ послужат средством визуализации полета. Этого не произошло из–за принципиальных различий между видом внекабинного пространства и тем, что изображается на экране ЭЛТ. Малые углы обзора, изменение масштаба, отсутствие глубины на ЭЛТ привели к тому, что они не могли быть использованы в качестве систем визуализации полета. Визуализация полета, которая предполагает представление летчику информации об окружающем самолет пространстве в естественной, привычной для него форме, не была реализована. Такая информация не требует декодирования и расшифровки сигналов, и в этом ее основное преимущество перед любым другим видом информации.

В основе концепции визуализации лежит инженерно–психологический принцип, который иногда называют "принципом наглядности", иногда "принципом реализма" [163]. Его суть можно было бы сформулировать так: чем более информационная модель подобна воспроизводимому в ней объекту по тем свойствам, которые отражаются человеком непосредственно, т.е. на сенсорно–перцептивном уровне, тем легче с ней работать.

Если следовать этому принципу, то нужно стремиться к созданию таких информационных моделей, при восприятии которых у человека возникало бы как можно более сильное впечатление, что он воспринимает реальный объект.

Идеальным с этой точки зрения является такая информационная модель, работая с которой человек не может различить, что он воспринимает: реальный объект или его модель. И надо сказать, что научно–технический прогресс уже на современном этапе развития позволяет реализовать рассматриваемый принцип во многих отношениях. В целом преимущество информационных моделей, сенсорно–перцептивно подобных объекту, в том, что они позволяют человеку с высокой степенью полноты использовать его житейский опыт, включая способы и формы действий (и поведения), которые сформировались в процессе накопления этого опыта. Такие модели особенно эффективны, когда решается задача: создать "эффект присутствия". Весьма целесообразно использовать их в процессе обучения человека, в том числе профессионального.

Однако возникает вопрос: является ли рассматриваемый принцип универсальным? На наш взгляд, нет. Ведь он, как говорилось, относится только к одному уровню психического отражения. Между тем концептуальная модель и поэтапно реализующие ее в деятельности оперативные образы многомерны и многоуровневы, и это должно учитываться при разработке информационных моделей. Человек эффективнее и надежнее работает с системой приборов, чем с телевизионным изображением ЛСП, хотя, казалось бы, "принцип наглядности" в последнем случае реализуется полнее, чем в первом. Но дело не в примерах (их можно было бы привести много). Любая информационная модель, используемая в системах "человек—машина" должна оцениваться по крайней мере в двух аспектах: а) насколько полно и точно — с точки зрения задач управления — в ней отображается управляемый объект; б) в какой мере она соответствует информационной модели, складывающейся у человека–оператора, и способу (механизму) психической регуляции его действий.

В этой связи подчеркнем следующее: информационная модель должна помогать оператору быстро и точно оценивать реальную ситуацию, принимать обоснованные решения и выполнять осознанно управляющие действия. А это требует того, чтобы модель "высвечивала" прежде всего существенные для решения задач управления признаки объекта. Нередко модели, обладающие высокой степенью наглядности, не удовлетворяют этому требованию, а иногда и просто противоречат ему. Излишняя их наглядность затрудняет для оператора оценку сути происходящих событий. В этом случае получается эффект прямо противоположный тому, на который рассчитан принцип наглядности: необходимость выполнять специальные умственные действия по декодированию и перекодированию поступающей информации не только не уменьшается, а, напротив, увеличивается (правда, по своему психологическому содержанию здесь требуются действия иного типа по сравнению с действиями" преобразования знаковой информации).

Заключая, можно сказать, что принцип наглядности эффективен в той мере, в которой он соответствует концептуальной модели, подкрепляет эту модель и способствует ее реализации в оперативных образах, а также управляющих действиях оператора.