Г. МАНЬШИН, старший научный сотрудник Института проблем надежности, и долговечности машин АН Белорусской ССР.
Среди множества самых разнообразных проблем, решением которых занимаются сотрудники Института проблем надежности и долговечности, есть, и задачи, связанные с анализом надежности систем «человек - машина». О сути проблем, составляющих новое научное направление, рассказывается в этой статье.
Подсчитано, что 99 процентов всей полезной работы на земном шаре выполняют машины и механизмы. Сегодня трудно найти место - на работе ли, дома, - где бы вы не пользовались техническими устройствами самого разного назначения. Как-то незаметно к машинам перешли функции, раньше присущие только людям. Сложнейшие вычисления, работа, связанная с распознаванием образов, логические операции, различные прогнозы - все это машины осуществляют с завидной быстротой. Искусственные легкие, сердце, почки становятся важнейшей принадлежностью современной операционной.
По некоторым расчетам, к концу века подавляющее большинство населения будет занято в области науки, и образования, в управлении и торговле, в сфере услуг. В области непосредственного материального производства останется около 15 процентов работающих. Главными производителями материальных благ станут машины, и автоматы.
На протяжении своей истории человек далеко не всегда с восторгом воспринимал появление механических помощников. В начале XIX века Мери Шелли (жена великого английского поэта) выпустила в свет, ставший впоследствии знаменитым, роман «Франкенштейн». Его герой - молодой ученый берется за дерзкую задачу - создать живое существо. Так появляется на свет чудовище, наделенное небычайной энергией, выносливостью, сообразительностью, которое, к удивлению изобретателя, очень скоро выходит из повиновения и сеет всюду ужас, и смерть.
Чувства неприязни, недоверия и даже ненависти к машинам нашли отражение не только в литературе того времени, они проявлялись в реальной жизни. Изобретатель ткацкого станка француз Жаккар пал жертвой слепого возмущения масс. Несколькими десятилетиями раньше английские ткачи снесли с лица земли дом изобретателя Кея, создавшего механический челнок. Когда же техника ткацкого дела в дальнейшем была еще более усовершенствована, взбунтовавшиеся рабочие стали жечь ткацкие фабрики.
В XX веке отношение к машинам диаметрально изменилось. Появился даже известный перехлест в 50-е годы падкая до сенсации западная пресса, окрыленная громадными успехами атомной энергетики, электроники, кибернетики, принялась превозносить, и преувеличивать чудесные возможности машин. Это всеобщее восхищение чудесами автоматизации было подлинным кибернетическим бумом. Но даже в самый разгар этого бума то и дело вспоминалось имя Франкенштейна, ставшее за полтора столетия почти нарицательным. Ученый, вызвавший к жизни силы, с которыми он не в состоянии совладать, - мимо этой темы не прошел, пожалуй, ни один писатель-фантаст.
Реальны ли такие опасения, высказывавшиеся, как дилетантами, так, и специалистами?
Действительно, разработанные без учета физиологических и психических возможностей человека машины могут стать неуправляемыми, и натворить много бед. При прокатке металла операторы на блюмингах зачастую оказываются в условиях, когда быстрота их реакций и точность действий значительно уступают скорости течения процесса, и параметрам оборудования. Такое же несоответствие наблюдается на диспетчерских пультах управления крупными энергетическими системами, транспортными хозяйствами, химическими комбинатами и другими сложными современными комплексами. По данным иностранной печати, две трети аварий, и катастроф в авиации США происходит из-за не учета так называемого «человеческого фактора». Со всей очевидностью все более часто встает вопрос о деятельности машины не самой по себе, а в комплексе «человек - машина - среда»
Собственно говоря, комплекс этот существовал всегда, начиная с эпох первых примитивных орудий труда. Но долгое время машины были настолько просты, что управлять ими было легко без учета всех привходящих обстоятельств. Для машин средней сложности операторов еще можно было обучить, натренировать. Сегодня оператору все чаще приходится сталкиваться со сверхвысокими скоростями и мощностями машин, когда работа идет при очень высоких или очень низких температурах, в условиях дефицита времени, а порою испытывать совершенно неизвестные доселе воздействия среды - работать в невесомости, переносить ускорение космических скоростей.
Вопрос о подгонке техники к человеку, и человека к технике, о внутреннем балансе биотехнического комплекса «оператор - машина - среда» приобретает с каждым днем все большее значение. Практическая необходимость в разработке этих вопросов породила даже новую дочернюю ветвь кибернетики - науку «эргатику». По-гречески «эргос» - «человек». Однако эргатика - наука не о человеке-операторе, а о повышении эффективности системы «человек - машина - среда», системы, в которой человеку отводится главная роль.
В задачи новой науки входят проблемы создания целостных комплексов, оценка работы уже существующих, стремление к наилучшему, оптимальному распределению функций между человеком и машиной. Исследователи заняты разработкой эргатических требований к машине, изучением свойств оператора применительно к условиям среды.
Что же такое эргатические требования к машине? Проще всего пояснить это на примере. Всегда считалось, что чем больше мощность горнодобывающих машин, тем лучше. Но однажды проектную мощность одного из угледобывающих комбайнов использовать до конца не удалось, так, как создатели этой машины не учли одного обстоятельства работать на машине придется человеку, возможности которого имеют определенные пределы.
Уже известны предельно допустимые для человеческого организма величины освещенности, температуры, влажности, давления, радиации, шумов, вибраций. Параметры машины должны соответствовать размерам, и весу тела человека, а условия работы на ней - способности его восприятия, памяти, мышления, скорости принятия решений и т. д.
В исследованиях по эргатике речь идет не только о том, как уберечь оператора от возможных перегрузок, и обеспечить ему психологический комфорт во время работы. Задача ставится более широко освободить человека вообще от всякой однообразной механической работы, оставив ему творческие и управленческие функции.
В последние годы много говорили, и писали об ограниченности психофизиологических возможностей человека и постепенном вытеснении его машиной. По-видимому, более правильно назвать этот процесс не вытеснением человека, а его отдалением от машины. Оператор, как бы отодвигается от действующей техники, управляя ею не непосредственно, а используя различные индикаторы информации о ее состоянии, и многообразные средства передачи приказов. Сам же комплекс «оператор - машина - среда» не нарушается, так, как по-прежнему человек проектирует машину, изготавливает и испытывает ее, и в конечном счете эксплуатирует независимо от дистанции управления. Яркий пример этому был продемонстрирован многонедельным экспериментом с советским автоматическим аппаратом «Луноход-1» Без людей, составлявших экипаж «Лунохода» и находившихся на Земле, его движение, и весь комплекс проведенных работ были бы немыслимы.
В задачи эргатики прежде всего входит обеспечение наилучшей совместимости элементов комплекса между собой. Соответствие возможностей оператора, его осознаваемых и неосознаваемых потребностей с тем, что предоставляет среда, и позволяет конструкция машины во всех мыслимых аспектах - информационном, биофизическом, пространственно-антропометрическом, технико-эстетическом и прочих, и есть те вопросы, на которые конструктор должен ответить, проектируя новую машину.
Все антропометрические, физиологические и психологические свойства человека, так или иначе связанные с его деятельностью в системе «оператор - машина - среда», можно назвать эргатическими. К ним относятся сила его рук, и скорость бега, быстрота приема и переработки различной информации, способность организма управлять своим состоянием в зависимости от микроклимата в зоне работы, расположения пультов управления, технико-эстетических свойств машины, короче, всех постоянных, и переменных характеристик среды, в которой приходится работать.
Конечно, эргатические свойства оператора не есть, какая-то абсолютная, неизменная величина. Они зависят от многочисленных изменчивых факторов внешней среды, специфики работы, меняющейся от' одной управляющей системы к другой, степени подготовки оператора и даже его индивидуальности. Тем не менее, какие-то предельные значения можно заранее определить, и дать для расчетов конструктору.
Минимальные из этих значений говорят о минимуме требований будущей машины к тем людям, которым придется на ней работать. Уровень этих минимальных требований диктуется и тем, скажем, насколько распространена профессия оператора, ибо, чем больше людей надо будет подбирать для работы на машине, тем более близкими к обычному, нетренированному человеку должны быть их психические, и физические данные. Максимальные из предельных для конструкций значений определяются только средой и конструкцией самой машины. Естественно, на земле должно быть некоторое количество людей, отвечающих этим предельным требованиям. (Вспомним первые полеты в космос.)
Знание этих значений необходимо не только конструктору, но, и кадровику, который ведет подбор операторов к машине, объединяет их в группы, экипажи, бригады.
В результатах эргатических исследований заинтересованы конструктор, и технолог, организатор производства, и эксплуатационник, обслуживающий сложную технику, специалист, отбирающий, и готовящий людей к профессиональной деятельности, и юноша, решающий вопрос о выборе пути.
Эргатика опирается в своих исследованиях на антропологию, физиологию, медицину, все направления кибернетики, и многие из разделов математики, специальные технические знания, и даже гуманитарные науки. С ней же смыкаются исследование операций, системотехника, автоматика, теория информации, инженерная психология, практическая физиология, динамическая антропометрия, теория принятия решений, и многое другое.
Место самой эргатики в ряду других наук довольно сложно. Порою она смыкается с технической эстетикой, педагогикой, социальной психологией, научной организацией труда, и другими родственными направлениями. Однако она не подменяет собой ни одной из этих наук, а остается совершенно самостоятельной областью знания со своими специфическими задачами, предметом, и методами исследования.
На сегодняшний день основной научный инструмент эргатических исследований - научный эксперимент с построением, и изучением кибернетической модели взаимодействия триединой системы «оператор - машина - среда». Кибернетика вскрыла важные общие закономерности в процессах управления, координации, и регуляции, протекающих в живых организмах, и в современных саморегулирующихся автоматических системах. Именно кибернетические или технические модели обладают преимуществами, позволяющими с наибольшей уверенностью, с наибольшим к реальности приближением судить о поведении системы в интересующих нас условиях.
Советскому читателю более, чем «эргатика», известен термин «эргономика». Это одна из составных частей эргатики, изучающая комплекс «человек - машина». Однако часто к понятию «машина» фактически относят, и параметры среды, и в этих случаях термины «эргономика», и «эргатика» обозначают, в сущности, одну, и ту же науку. Впрочем, хотя терминология в этой области еще не устоялась, она не определяет сути дела.
Следует, однако, заметить, что в эргатике обращается особое внимание на фактор «среда», и это понятие чрезвычайно широко трактуется. Оно определяется, как совокупностью всех свойств, и условий, обеспечивающих создание, и эксплуатацию человеко-машинных систем, вплоть до ресурсов (материальных, энергетических, трудовых, экономических - в зависимости от уровня, на котором рассматривается задача). С развитием техники, с выходом человека в космос, с проникновением его в глубь земли, и океана фактор «среда» приобретает все большую роль.
Мы присутствуем при становлении новой науки. Эргатике еще предстоит создать армию специалистов, построить стройную теорию, широко внедрить результаты в промышленность. Но важность этих исследований, способных резко повысить эффективность общественного производства не за счет увеличения количества работающих или нагрузки на них, а за счет более широкого внедрения механизации, и автоматизации, осознается сейчас в полной мере. Мы вправе ждать от эргатики множества удивительных примеров, когда наука превращается в непосредственную производительную силу.
