Устройство для оценки операторской деятельности человека Советский патент 1993 года по МПК A61B5/16 

Изобретение относится к медицинской кибернетике, а именно к цифровым устройствам для оценки работоспособности человека-оператора, может быть использовано в исследовательской практике для анализа влияния различных факторов не работоспособность человека. {:

Цель изобретения - повышение достоверности текущих оценок работоспособности оператора путем адаптивного воздействия на его оперативную память и реакцию.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства; на фиг. 2 - функциональная схема спецвычислителя. .

Устройство состоит из тактового генератора 1, управляемого делителя частоты 2.

первого генератора 3 случайных чисел, второго генератора 4 случайных чисел, первого вычислителя 5, коммутатора 6, второго блока 7 совладения, третьего блока 8 совпадения, блок индикации 9, первого блока 10 совпадения, пульт испытуемого 11, счетчика 12 запаздываний, счетчика 13 ошибок, таймера 14, второго вычислителя 15 и регистратора 16. Тактовый генератор 1 соединен с управляемым делителем частоты 2 и таймером 14. Выход управляемого делителя частоты 2 соединен параллельно с входами первого 3 и второго 4 генераторов, первого вычислителя 5, первого блока 10 и счетчика 12. Выход второго генератора 4 соединен параллельно со вторым блоком 7 и первым генератором 3, выход которого параллельно

СО

ю

fe

соединен со вторыми входами первого вычислителя 5 :и. коммутатора 6, первый и второй выходы которого подключены соответственно ко второму и третьему вхо- дам блока индикации 9, четвертый вход которого соединен с третьим блоком 8. Первый вычислитель 5 параллельно соединен с.третьим входом первого 10 и пэрвым входом третьего 0 блоков совпадения. Первый, второй и третий выходы первого блока 10 подключены соответственно к счетчику запаздываний 12, счетчику ошибок 13 и третьему блоку 8.-Первый, второй и третий входы второго вычислителя 15 подключены соответственно к выходам таймера 14, счетчику запаздываний 12 и счетчику ошибок 13, а первый и второй выходы - соответственно к управляемому делителю частоты 2 и второму блоку 7, выход которого параллельно соединен с входами коммутатора 6 и блока индикации 9. Выход пульта испытуемого 11 соединен с первым входом первого блока 10, а выход второго вычислителя 15 - с регистратором 16. Второй вычислитель 15 содержит однокристаллмческий центральный процессор 15.1, ПЗУ 15.2, ОЗУ 15.3, регистр приема и выдачи данных 15.4 и регистр вывода данных на печать 15.5.

й

Устройство работает следующим образом.

При включении устройства тактовый генератор 1 начинает генерировать синхроимпульсы. Одновременно второй вычислитель 15 формирует сигнал для управляемого делителя частоты 2 на установку начального значения частоты предъявления данных; частота предъявления данных в устройстве изменяется в пределах 1...5 с, принимая дискретные значения 1, 2, 3, 4, 5с. Второй вычислитель 15 формирует также сигнал начала серии для второго блока 7. С поступлением с управляемого делителя частоты 2 запускающего сигнала, первый генератор 3 с каждым импульсом генерирует одно простое число из случайной последовательности в массиве 1....9, а второй генератор генерирует случайное число 0 или 1, которые служат для формирования случайного знака для генерируемых случайных чи- .сел, Одновременно генерируемые случайные числа 0 или 1 .поступают во второй блок 7 и в соответствии с первым числом, сов.павшим с сигналом начала серии на все время серии 1 мин. запоминаются в коммутаторе 6. Одновременно на блоке индикации 9 высвечиваются знаки и .- на каждой из половин индикатора на время, не превышающее 0,5 с. Число, генерируемое первым 3 и вторым 4 генераторами в соответствии с его знаком пройдет через коммутатор б и появится на одной из половин . индикатора (но уже без знака). В первый такт каждой серии оператор должен за5 помнить величину числа и его знак (по идентифицированному предварительно положению справа или слева), длительность предъявления числа - 0,5 с. Во второй такт снова формируется число и в соответствии

Ю со своим знаком также появится на той или другой половине блока индикации 9. При появлении второго числа, оператор в соответствии с его величиной и местоположением, а также с величиной и положением

15 предыдущего, запомненного им числа, должен в уме осуществить соответствующую арифметическую операцию и результат ввести с пульта испытуемого 11. Эту же операцию автоматически выполняет первый

20 вычислитель 5. Число с вычислителя 5 поступает параллельно на третий 8 и первый 10 блоки. В первом блоке 10 число с первого вычислителя 5 сравнивается с числом, введенном оператором с пульта. При вводеопе25

ратором неправильного числа с первого

блока 10 поступает сигнал на счетчик ошибок 13 и одновременно на третий блок 8, что является сигналом для ввода истинного числа в блок индикации 9. В случае, когда опе0 ратор не вводит никакого числа, это идентифицируется также, как ошибка ввода. Указанная процедура необходима для обеспечения продолжения работы оператора в данной серии. В случае, когда оператор

5 вводит с пульта испытуемого 11 правильное число, но за время превышающее заданное в этой серии, в первом блоке 10 вырабатывается сигнал, который поступает на счетчик запаздываний 12. По завершению

0 интервала времени, равного 1 мин., и отводимого на все серии предъявления данных вне зависимости от темпа предъявлений, срабатывает таймер 14 и поступает сигнал во второй вычислитель 15 о завершении се5 рии, одновременно второй вычислитель 15 запрашивает данные о числе ошибок и числе запаздываний, в котором в соответствии с заданными уровнями минимальных и максимальных суммарных ошибок вырабатыва0 ется сигнал для управляемого делителя частоты 2 либо на увеличение частоты предъявления данных, либо на уменьшение частоты, либо на ее сохранение. Одновременно вырабатывается сигнал начала но5 вой серии для второго блока 7. Второй вычислитель 15 осуществляет вычисление обобщенного балла в соответствии с числом ошибок и числом запаздываний, а также частоты предъявления данных в завершенной серии; значение вычисленного балла, а

также значения ошибок поступают на регистратор 16.

Принцип действия устройства основан на следующем.

Проведенный анализ большого числа операторов в процессе их работы с различной продолжительностью (была проанализирована работа более 200 операторов с длительностью работы от 30 мин. до 6 час., а также 20 операторов ЭВМ с длительностью работы 56 час. с депривацией сна) показал, что можно реализовать некоторую обобщенную весовую функцию, позволяющую с высокой точностью получать текущие оценки работоспособности для широкого круга операторской деятельности по числу ошибок и числу запаздываний при адаптивном темпе предъявления данных. Для получения таких оценок необходимо реализовать следующую процедуру:

оператору предъявляются простые числа из массива 1...9, поступающие в случайной последовательности и со случайным знаком с различным темпом 1, 2,3.4 и 5 с в каждой серии; причем продолжительность всех серий должна быть постоянной и равна 1 мин.;

оператор должен помнить предыдущее число и его знак и в соответствии с величиной и знаком текущего числа провести в уме необходимую арифметическую операцию и с цифрового пульта управления ввести результат до появления следующего числа. То есть, на всю операцию оператору отводится от 1 до 5 с в зависимости от его реальной работоспособности (от его психофизиологического состояния).

Для усложнения работы оператора (для большей загрузки его оперативной памяти) экран, на котором появляются предъявляемые данные, должен быть разделен на две половины ив начале каждой серии только один раз каждая половина идентифицируется по случайному закону знаком + или . числа на экране появляются в соответствии с их знаком либо справа, либо слева, но знак при этом не появляется.

При решении такой задачи оператором возможны следующие ситуации:

а) правильный ответ за заданное время; . ... -,:

б) неправильный ответ (ошибка счета или нескоординированное движение при вводе ответа);

в) ответ за большее время (ошибка за лаздывания).

Адаптивный переход от темпа предъявления данных в текущей серии к серии с большим или меньшим темпом осуществляется следующим образом: при наличии двух

или трех ошибок любого вида оператору предъявляется следующая серия с более высоким темпом, а при наличии 80% ошибок от числа предъявлений в данной серии, осуществляется переход к серии с медленным темпом предъявления; во всех остальных случаях сохраняется темп предъявления данных..

Обобщенный балл текущей оценки рэботоспособнрсти оператора вычисляется в соответствии со следующей эмпирической формулой:

l(E,t)-Ut) +

C(E.t)

л

NT(t),

где I(E. t) - обобщенная оценка работоспособности в баллах;

L(t) - нормировочная константа (Для каждого времени предъявления t);

t 1, 2, 3, 4 и 5 с-темп предъявления;

N(t) --т- - число предъявлений в данной серии; Н - весовой коэффициент;

Е aE.i + ЬЕ2 - суммарная ошибка; a, b - весовые коэффициенты

С(Е, t) - -arctg(Gt - ),

F int(G) - sgn(G). N(t

- arctg(t-1).

. lnt(G) - целая часть G; К max Imln Йо0ммррвочный КОЭффициент.

Применение указанного соотношения обеспечило получение следующих значений оценок работоспособности в баллах НСАТ. Данные приведены в табл. 1. Для проверки эффективности такого подхода к оценке работоспособности были созданы на начальном этапе модели устройства на ЭВМ ДВК-2 и Ванг-РС. С помощью этих устройств было проведено испытание метода оценки работоспособности операторов ЭВМ при работе в течение 56 час. с депривацией сна.

В настоящее время испытания проводятся с помощью макета устройства в соста- ве:

спецвычислитель - одноплатный процессор К 1801 ВМ2;

цифровой индикатор - элементы АЛ С 340АиАЛС363А;

цифровой пульт - цифровое поле из

Стандартной клавиатуры ЗВМ«

остальные блоки устройства созданы с помощью стандартных цифровых микросхем 155 и 555 серии.

Пример текущей оценки работоспособности оператора при использовании макета устройства приведен в табл. 2. .

Средний балл по всем сериям-5,981.

По Сравнению с прототипом предложенное устройство обеспечивает возможность определения работоспособности операторов с различйой степенью тренированности и утомления.

Ф о р мул а из о б рете ни я

Устройство для оценки операторской деятельности человека, содержащее блок индикации, коммутатор, тактовый генератор, таймер, генератор случайных чисел, счетчик ошибок, регистратор, первый блок совпадения и пульт испытуемого, выход которого соединен с первым входом первого блока совпадения, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности текущих оценок работоспособности оператора путем адаптивного воздействия на его оперативную память и реакцию, в него введены управляемый делитель частоты; второй генератор случайных чисел, первый и второй вычислители, второй и третий блоки, совпадения и счетчик запаздываний, примем выход тактового генератора соединен с феодом таймера и Первым входом управляемого делителя частоты, выход которого соединен с первыми входами первого тенера- тора случайных чисел, второго генератора случайных чисел, первого вычислителя,

счетчика запаздываний и с вторым входом первого блока совпадения; второй вход управляемого делителя частоты соединен с первым выходом второго вычислителя, второй выход которого соединен с первым входом второго блок совпадения, выход второго генератора случайных чисел соединен с вторым входом первого генератора случайных чисел и с вторым входом второго блока совпадений, выход которого соединен с первым входом коммутатора и с первым входом блока индикации, выход первого генератора случайных чисел соединен с вторыми входами первого вычислителя и коммутатора, первый и второй выходы

которого соединены соответственно с вторым и третьим входами блока индикации, выход первого вычислителя соединен с третьим входом первого и с первым входом ; третьего блоков совпадения, выход третьего

блока совпадения соединен с четвертым входом блока индикации, первый выход первого блока совпадения соединен с вторым входом счетчика запаздываний, второй выход- с входом счетчика ошибок, а третий

- с вторым входом третьего блока совпадения, выходы таймера, счетчика запаздываний и счетчика ошибок соединены соответственное Первым, вторым и третьим входами второго вычислителя, выход кото- рога соединен с входом регистратора.

Таблица Т

Использование: изобретение относится к медицинской технике, а именно к цифровым устройствам для оценки работоспособности человека-оператора, и может быть использовано в. исследовательской практике для анализа влияния различных факторов на работоспособность человека. Существо: устройство содержит тактовый генератор, управляемый делитель частоты, первый генератор случайных чисел, второй генератор случайных чисел, первый вычислитель, коммутатор, второй блок совпадения, третий блок совпадения, блок индикации, первый блок совладения, пульт испытуемого, счетчик запаздываний, счетчик ошибок, таймер, второй вычислитель и регистратор. В зависимости от количества ошибок, совершенных оператором при выполнении серии с одним темпом предъявления данных, в следующей серии темп предъявления данных .либо снижается, либо повышается, либо остается неизменным. Таким образом, устройство обеспечивает возможность определения работоспособности операторов с различной степенью тренированности и утомления. 2 ил., 2 табл. -з . Ј

Таблица 2

Фиг.-/

Продолжение таблицы 2