復(fù)雜信息任務(wù)界面的出錯(cuò)——認(rèn)知機(jī)理研究.pdf

1、隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)與信息化技術(shù)的快速發(fā)展，航空航天戰(zhàn)機(jī)、船舶駕駛操控、核電廠控制、戰(zhàn)場指揮等復(fù)雜信息系統(tǒng)(Complex Information System)的人機(jī)交互界面已經(jīng)從傳統(tǒng)的模式控制發(fā)展到數(shù)字化控制的視覺信息界面。數(shù)字化呈現(xiàn)的監(jiān)控任務(wù)由于信息量大，信息關(guān)系復(fù)雜，使操作者進(jìn)入復(fù)雜性認(rèn)知，可能會(huì)由于操作失誤、誤讀誤判、反饋不及時(shí)等認(rèn)知困難導(dǎo)致任務(wù)失敗，嚴(yán)重時(shí)會(huì)產(chǎn)生系統(tǒng)故障，甚至重大事故。因此，如何系統(tǒng)地進(jìn)行復(fù)雜系統(tǒng)中人機(jī)交互信息界面

2、設(shè)計(jì)是當(dāng)前學(xué)術(shù)界和工程設(shè)計(jì)界研究的關(guān)鍵問題，亦是設(shè)計(jì)領(lǐng)域與工程領(lǐng)域交叉研究的空白點(diǎn)。特別是從導(dǎo)致任務(wù)失敗的源頭——出錯(cuò)因子角度，研究“出錯(cuò)與認(rèn)知”之間的相互作用機(jī)理還鮮有人深入，亟待加強(qiáng)?；谠搯栴}的重要性以及相關(guān)研究匱乏的考慮，本文以出錯(cuò)因子（Error factors）為研究對象，提出了由出錯(cuò)-認(rèn)知（Error-cognition）導(dǎo)入的復(fù)雜信息界面設(shè)計(jì)新思路。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴提出了由出錯(cuò)因子導(dǎo)入界面設(shè)計(jì)的新方式。

3、界定了復(fù)雜信息任務(wù)界面的出錯(cuò)因子，從分析復(fù)雜監(jiān)控任務(wù)與操作員視覺行為，提取所有可能發(fā)生的出錯(cuò)因子;根據(jù)Rasmussen、Norman、Reason等的出錯(cuò)類型及HERA和CREAM的失誤辨識(shí)模型，按照信息搜索、信息認(rèn)讀、信息辨識(shí)、信息判斷選擇以及信息決策過程對出錯(cuò)因子分類與認(rèn)知表征，獲得了復(fù)雜信息界面全面的出錯(cuò)-認(rèn)知模式。為后期的界面設(shè)計(jì)提供了任務(wù)失敗的源頭。⑵構(gòu)建了復(fù)雜信息任務(wù)界面的出錯(cuò)-認(rèn)知分層模型。按照出錯(cuò)因子分類與認(rèn)知表征，建

4、立了對應(yīng)的出錯(cuò)-認(rèn)知集;結(jié)合認(rèn)知心理學(xué)中知覺、注意、記憶、思維等相關(guān)的研究方法與實(shí)驗(yàn)范式，從每一種出錯(cuò)類型尋找對應(yīng)的認(rèn)知加工理論，逐步拓展出錯(cuò)-認(rèn)知關(guān)聯(lián)的知識(shí)脈絡(luò)。解析出錯(cuò)因子的視覺認(rèn)知機(jī)理，從而建立錯(cuò)誤感知(MP)、注意失效(AF)、知覺混淆(PC)、記憶失誤(ML)以及疏忽(AI)的認(rèn)知分層模型。⑶建立了基于視覺行為和生理反應(yīng)的出錯(cuò)因子實(shí)驗(yàn)分析方法。按照視覺認(rèn)知實(shí)驗(yàn)的相關(guān)技術(shù)與分析方法，根據(jù)Wickens視覺搜索模型，展開了反應(yīng)時(shí)和

5、眼動(dòng)跟蹤的嵌套認(rèn)知實(shí)驗(yàn)，從監(jiān)控任務(wù)界面的視覺搜索實(shí)驗(yàn)到視覺局限、視覺干擾和注意轉(zhuǎn)移分散的出錯(cuò)因子實(shí)驗(yàn)，行為數(shù)據(jù)和眼動(dòng)跟蹤生理數(shù)據(jù)結(jié)果均表明了出錯(cuò)-認(rèn)知集合與界面信息的相關(guān)性，在視覺搜索過程中產(chǎn)生的出錯(cuò)因子和任務(wù)-界面布局、信息間距-位置、信息特征-容量等因素有直接聯(lián)系。⑷提出了由出錯(cuò)-認(rèn)知機(jī)理到設(shè)計(jì)信息的映射方法。根據(jù)出錯(cuò)-認(rèn)知與界面信息的反應(yīng)鏈，采用矩陣描述的映射方法，分別對出錯(cuò)-認(rèn)知集合、設(shè)計(jì)信息集進(jìn)行關(guān)聯(lián)屬性分析;根據(jù)出錯(cuò)-認(rèn)知域

6、與設(shè)計(jì)信息域存在的映射關(guān)系，展開出錯(cuò)-認(rèn)知與設(shè)計(jì)信息間的互相關(guān)關(guān)系分析，得到設(shè)計(jì)信息間相關(guān)性的出錯(cuò)-認(rèn)知與設(shè)計(jì)信息間重要度的關(guān)系矩陣;并考慮到各種不同的約束條件，通過界面布局的目標(biāo)約束使其映射關(guān)系更具合理性。⑸基于本論文所提出的由出錯(cuò)-認(rèn)知到信息特征映射的復(fù)雜信息界面設(shè)計(jì)方法，以典型航戰(zhàn)顯示系統(tǒng)任務(wù)界面為例，按照設(shè)計(jì)優(yōu)化方法提取遺漏、誤讀/誤判、忽略等出錯(cuò)因子，根據(jù)出錯(cuò)因子-信息特征反應(yīng)鏈;確定了信息特征方位、可視范圍、間距、符號的視覺