Модель взаимодействия человека с интеллектуальной информационной системой

Авторы:
А. С. Баканов, научный сотрудник кафедры инженерной психологии и эргономики Института психологии РАН, к. т.н.; arsb2000@pochta.ru
Д. В. Волчков, ведущий программист Института прикладной математики им. М. В. Келдыша РАН; vol@keldysh.ru
Н. Б. Баканова, заведующая сектором Института прикладной математики им. М. В. Келдыша РАН, к. т.н.; nina@keldysh.ru

Ключевые слова: моделирование, интеллектуальная информационная система.

Введение. Широкомасштабные процессы информатизации организационных структур требуют развития функциональных возможностей систем в направлении информационной поддержки управленческой деятельности. Это направление значительно повышает научный интерес к проблемам создания ИИС, исследованию управленческой деятельности, систематизации процессов, происходящих в организации, разработке методов поддержки принятия решений, анализу и оценке деятельности организаций.

Процессы информатизации, прохождения и обработки информационных потоков в государственных управленческих организациях имеют свою специфику, определяемую возложенными на них задачами государственного управле­ния. В связи с этим становится актуальной задача создания специализированных информационных систем, обеспечивающих наиболее эффективную поддержку деятельности государственных управленческих организаций.

При создании таких систем необходимо исследовать существующие информационные процессы, оптимизировать не информационную структуру вообще, а информационную структуру конкретной организации, учитывая особен­ности и специфику управления, предусмотреть возможные аспекты отражения этой специфики в информационных процессах. Информационные системы, наряду с минимизацией рутинных работ, должны включать максимальное использование информационных ресурсов организации, накопленных в ее базах данных, реализацию сервисов информационной поддержки принятия решений, эргономичные интерфейсы, учитывающие технологию и особенности работы конкретной управленческой организации [1].

Включение интеллектуальных агентов в состав современных информационных систем и увеличение количества выполняемых системой интеллектуальных функций становится их отличительной чертой. Будем считать, что наличие в информационной системе некоторого интеллектуального агента делает среду интеллектуальной. Под термином интеллектуальный агент будем понимать некоторый программный (программно-аппаратный) модуль, осуществляющий мониторинг, способный к обучению и функционирующий в системе. При этом его поведение рационально в том смысле, что действия всегда направлены на достижение определенной цели.

Проблема взаимодействия человека с ИИС является одной из наиболее актуальных в современном мире. Сре­ди научных работ, посвященных этой теме, можно отметить работы Б. М. Величковского [2], А. Б. Петровского [3], В. М. Вишневского [4] и ряда других выдающихся ученых. Эта проблема имеет ряд аспектов, важнейший из которых связан с изучением процессов информационного взаимодействия человека и системы. При этом человек рассматри­вается как субъект, а система — как орудие труда.

В статье представлены результаты экспериментального исследования процесса взаимодействия человека с ИИС на примере системы электронного документооборота. В рамках проведенного исследования разработаны модель, описывающая процесс взаимодействия с ИИС, и процессы фор­мирования критериев по оценке альтернатив и принятия решения.

Моделирование взаимодействия с информационной системой. Опишем информационное взаимодействие с инфор­мационной системой в рамках рассматриваемой модели. Информация посредством устройств отображения информации (в нашем случае — монитор) передается человеку. Человек ее воспринимает, причем не саму информацию, а некоторый образ — отображение информации, информационную модель [2], не всегда адекватную передаваемой информации.

Под информационной моделью будем понимать совокупность качественных и количественных характеристик информации, передаваемых человеку с помощью средств отображения информации. В результате восприятия информационной модели у человека формируется субъективная концептуальная модель, которая выступает как динамический синтез воспринимаемой информации и информации, уже имеющейся у человека к данному моменту. Концептуальная модель — это обычно представление не отдельного объекта, а целой ситуации [2, 5].

В рамках рассматриваемой модели взаимодействие человека с ИИС есть процесс достижения поставленных пе­ред человеком целей, состоящий из упорядоченной совокупности выполняемых им действий. Под действием будем понимать функциональный элемент деятельности челове­ка, имеющий осознаваемую цель.

Описание экспериментов. В процессе разработки модели было проведено экспериментальное исследование взаимодействия человека с ИИС на примере взаимодействия с системой электронного документооборота. В ходе исследований моделировалась работа лица, принимающего решение (ЛПР). Она заключалась в ознакомлении с до­кументом — чтении текста с монитора компьютера и последующего принятия решения о сортировке, т. е. опре­делении департамента или подразделения организации, куда документ должен быть направлен для дальнейшей обработки.

Необходимо отметить, что в крупные управленческие организации ежедневно поступают сотни документов и ошибка ЛПР при сортировке чревата не только проволочками при исполнении, но и ненадлежащим исполнени­ем в случае, если документ будет направлен в непрофильное подразделение. Для работы с документами в крупных управленческих организациях традиционно используют системы электронного документооборота [4−7]. В состав такой системы был включен программный модуль, реализующий функции системы поддержки принятия решений. Модуль выполнял предварительную обработку текста документа, выделял опорные слова цветом и визуализировал структуру документа.

В рамках проводимых экспериментов предстояло исследовать процесс принятия решений в задаче о сорти­ровке документа не только «экспертами», т. е. сотрудниками, имеющими опыт работы в качестве ЛПР, но и «новичками» — людьми без опыта (студентами высших учебных заведений Москвы). В процессе исследования решения принимались с помощью (и без) системы поддержки принятия решений.

Работы проводились с использованием оборудования, отслеживающего траекторию движения глаз пользовате­ля в процессах считывания информации и принятия решений. Параллельно с проведением экспериментов анализи­ровался когнитивный стиль импульсивный/рефлективный [8], а также стиль саморегуляции поведения по методике В. И. Моросановой [9]. Испытуемым предъявлялся некоторый документ. После его прочтения необходимо было принять решение о сортировке документа, т. е. выборе из некоторого числа альтернатив. Последовательно предъяв­лялись тексты как прошедшие предварительную обработку системой поддержки принятия решений, так и без нее. Обработка заключалась в определении структуры текста (рис. 1) и проведении контент-анализа с помощью специально разработанного словаря (тезауруса).

В результате обработки визуализировалась структура текста, а опорные слова выделялись цветом [10]. Последо­вательность предъявления текстов (с обработкой и без) менялась на мониторе компьютера с тем, чтобы нивелировать привыкание испытуемого, который после прочтения текста принимал решение. Экспериментатор наблюдал и фикси­ровал траекторию движения глаз испытуемого в процессе как чтения текста, так и принятия решения. На этапе при­нятия решения [3] испытуемым задавались (на мониторе компьютера) вопросы двух типов. К вопросам первого типа относился выбор:

• альтернатив (из некоторого списка), к которым относится данный документ/текст;
• альтернатив (из числа выбранных ранее), к кото­рым данный документ/текст относится в наибольшей степени;
• только одной альтернативы (из выбранных ранее).

Таким образом, в процессе ответов на вопросы первого типа в приведенном выше порядке выявлялась структура ментальных репрезентаций пользователя, сформировавшаяся по прочтении конкретного документа/текста (рис. 2). Необходимо отметить, что существует достаточное количество определений термина ментальная репрезентация [11]. Здесь будем использовать понятие ментальная репрезентация — субъективный образ объективной реальности, отра­жение внутреннего и внешнего мира в сознании человека. Или применительно к данному исследованию — субъективный образ прочтенного документа/текста в сознании испытуемого.

При ответе на вопрос второго типа (также читаемый с экрана монитора) испытуемый должен количественно оценить в какой степени данный документ/текст относится к выбранной альтернативе. Траектория движения взора у испытуемого в процессе принятия решения фиксировалась экспериментатором, который определял диаметр зрачка, скорость движения взора, время чтения текста и при­нятия решения после его прочтения (с опорными словами, выделенными и не выделенными цветом).

В ходе проведения экспериментов удалось выявить следующие закономерности: на решение задачи по выявлению структуры текста «эксперты» затрачивали меньше времени по сравнению с «новичками». В то же время решение задачи на количественную оценку (т. е. количественная оценка степени, с которой текст относится к выбранной альтернативе) занимало у «экспертов» большее время. При этом количество правильных ответов было незначительно больше.

Заключение. В рамках проведенных исследований разработана модель, описывающая процессы взаимодействия человека с ИИС, формирования критериев по оценке альтернатив, а также принятия решения.

Использование в исследовании установки, отслеживающей траекторию движения взора, позволило выявить кри­терии и оригинальные эвристики, применяемые экспертом при решении управленческих задач в процессе взаимодей­ствия с интеллектуальной системой. Такие установки дают возможность осуществить мониторинг процесса принятия решений в режиме реального времени. Кроме того, установка позволит оперативно получать обратную связь от поль­зователя и динамически подстраивать пользовательский интерфейс под решение конкретных задач.

Работа проведена при поддержке гранта РФФИ № 15−07−1 861 «Разработка модели принятия решений в процессе взаимодействия с системой документационного обеспече­ния управления, с учетом когнитивного стиля лица, прини­мающего решения».

ЛИТЕРАТУРА

1. Баканова Н. Б. Использование программно-технических комплексов для повышения эффективности контроля в системах документооборота // Электросвязь. — 2007. — № 6. — С. 51−53.
2. Величковский Б. М. Когнитивная наука: Основы психологии познания. В 2-х томах. — М.: Смысл, 2006, Т. 1.
3. Петровский А. Б. Многокритериальное принятие решений по противоречивым данным: подход теории мультимножеств // Информационные технологии и вычислительные системы. — 2004. — № 2. — С. 56−66.
4. Баканова Н. Б., Вишневский В. М., Семенова О. В. Модель управления процессом доставки корреспонденции в круп­ных организационных структурах // Проблемы управления. — 2007. — № 5. — С. 52−55.
5. Баканов А. С. Особенности психологического подхода к моде­лированию человеко-компьютерного взаимодействия // Вест­ник ГУУ. — 2009. — № 6. — С. 15−18.
6. Баканов А. С. Аспекты интеграции систем электронного до­кументооборота с системами поддержки принятия решений // Электросвязь. — 2015. — № 1. — С. 23−25.
7. Атанасова Т., Савченко Т. Н., Головина Г. М., Баканов А. С. Интеллектуальная информационная среда обитания и субъективное восприятие качества жизни // Методы иссле­дования психологических структур и их динамики. — М.: Тру­ды ИП РАН, 2010.
8. Холодная М. А. Когнитивные стили: о природе индивидуального ума. Учебное пособие — М.: ПЕР СЭ, 2002. — 304 с.
9. Моросанова В. И., Индина Т. А. Регуляторные и личностные основы принятия решений. — СПб.; М.: Нестор-История, 2011. — 282 с.
10. Баканов А. С. Зеленова М. Е., Алдашева А. А. Когнитивные стили и эффективность работы с документацией / Сборник научных трудов SWorld. — 2014. — Вып. 2, Т. 15. — С. 74−78.
11. Брушлинский А. В., Сергиенко Е. А. Ментальная репрезентация как системная модель в когнитивной психологии // Мен­тальная репрезентация: динамика и структура. — М.: Изд-во «Институт психологии РАН», 1998.