Az információ felvétel elmélete

A szabályozástechnikában igen gyakran kódolt jelekről beszélünk. A kód megállapodás szerinti jel vagy szimbólumrendszert jelent, amelynek segítségével az információ egyértelműen visszaadható. A jel visszaalakítását dekódolásnak nevezzük. (Az információ fogalmát a "Közlekedési taktika és vezetéstechnika" című könyv tartalmazza.)

Az ember és gép viszonya alapvetően függ az információk átvitelének pontosságától. Az ember és a gép akkor tud csak egységes funkcionális rendszert alkotni, ha az információk egyértelműek és pontosak. A munkalélektan az ember-géprendszer irányító láncszemének tartja az embert. Az ember-géprendszer funkcionális egysége mindenekelőtt feltételezi az egész rendszer működési modelljének az emberre és a gépre" egyaránt alkalmazható fogalmak alapján történő kidolgozását, amelyre fentebb már utaltunk (Grey Walter alapelvei). Bármilyen bonyolultságú egy adott ember-gép rendszer, annak hatásfoka függ az ember és a géprendszer egymáshoz való viszonyától.

Az ember-gép rendszerben az ember fontos láncszem, tevékenységével szabályozza az egész rendszer működését és annak pontossága, gyorsasága, megbízhatósága az ember tevékenységétől függ. Ez a munka a rendszerben állandó körforgásban levő információk elemzését, megfigyelését, feldolgozását jelentik az ember részéről, majd utasító információk eljuttatását a rendszer mindenkori állapotának megfelelően. Bonyolultabb rendszerek esetén az ember számos irányító funkció végzését a gépnek adja át, az információ felfogásának, megőrzésének, közvetítésének funkcióit stb. Minél bonyolultabb a rendszer, annál több ilyen "emberhelyettesítő" részelem kerül beépítésre, de ugyanakkor annál fontosabbá válik az ember egész rendszert összefoglaló integráló (összegező) tevékenysége. A különböző gépesítettségi fok mellett a növekvő gépesítési arány megvalósulásával egyre csökken a szervezet fizikai, - de ugyanakkor a gépesítéssel arányosan nő az emberi szervezet mentális (értelmi), pszichés megterhelése. Az ember és gép viszonya minőségileg változik meg, a mennyiségi változás során.

Lényeges szempont, hogy az ember meghatározott időtartamon belül képes áttérni az egyik információszerzési módról a másikra, vagyis a jelenlévő ingerek között válogathat az eredményes vezérlés érdekében, emellett a tevékenység formáit is képes változtatni. Ezzel szemben a gép csak a beprogramozott információkra képes reagálni. Ez a tényező különösen a váratlan események között jelentős, amelyekre a megadott (szűk) határok között működő gépi elemek nem képesek megfelelően reagálni.

E rövid ismertetés után térjünk rá az emberi információ-felvétel elméleti és gyakorlati problémáira.

Minden ember-géprendszer rövidebb, vagy hosszabb ideig lezajló ciklusokban működik. A teljes ciklus idejét két tényező határozza meg:

• - A rendszer elemeinek információ továbbítási ideje a folyamatot szabályozó, irányító emberhez.
• - A szabályozó információk eljutási ideje az embertől a rendszer működési elemeihez.

Így látható, hogy a "szűk keresztmetszet", az ember lesz (hiszen a gépek továbbítási ideje rendkívül kicsi lehet). A gépjárművezetés során hasonló a helyzet. Az ember, a gépjárművezető felfogja az információt, mérlegel, dönt és beavatkozik. A gépjárműve kis késedelemmel fogja követni az utasítást. (A késlekedést a holt játékok, tehetetlenség stb. okozhatják.)

A gépjárművezető vezérlési tevékenységét a jelzések és az azokra adott reakciók összefüggései alapján, vizsgálhatjuk. A gépjárművezető idegrendszere felfogja a jelzéseket, majd feldolgozza, és bizonyos mozgásokat végez, vagyis állandóan információkat szerez, amelyek révén lehetővé válik a vezetés.

A gépjárművezetés folyamata leírható, mint a jelzések és reakciók együttese, tehát a jelzés valamilyen reakciót vált ki. A jelzések eredhetnek az objektív külső világot tükröző, vagy az ember belső állapotát jelző észlelésekből és a korábbi tapasztalatokat megőrző emlékezés adataiból. Az idegrendszer centrális részei ezeket az adatokat jelentéssé alakítják át, azaz meghatározzák a jelzéseknek a gépjármű-vezetési folyamat szempontjából való jelentését és a cselekvés ennek a jelentésnek az alapján indul meg ugyancsak centrális idegközpontok vezetésével.

A jelzéseket a következő fő csoportok szerint osztályozhatjuk:

a) az objektív külvilág valamely részére vonatkozó információk, amelyeket az érzékszervek fognak fel (látás, hallás stb.), ezek az exterioceptív jelzések;

b) a belső vagy prorioceptív jelzések, amelyek az előzővel ellentétben, az emberi test állapotáról informálnak (pl, testhelyzet stb.). A kétféle jelzés kiegészíti egymást, pl. kanyarmenetnél, itt mind a két jelzéscsoport információi együttesen döntik el a helyes manőver végrehajtásának módját.

A különböző jelzések hatására különböző mozgásformák jönnek létre a gépjárművezetés folyamán, vagyis a gépjárművezető reagál a jelzésekre. (A reakcióidő fogalmát már meghatároztuk, az alapfogalmak című részben.)
Röviden ismételjük át a lényegét: Azt az időtartamot, amely szükséges, hogy ingerre cselekvően válaszoljunk, reakcióidőnek nevezzük.

Az egyszeri szenzomotorikus reakcióidő függ attól, hogy a jelzés melyik anaIizátorra hat, az analizátor ingerfelvevő és feldolgozó receptoroktól a nagyagykéregig terjedő apparátus. Az analízis abban nyilvánul meg, hogy az egyes receptorok csak az adekvát ingerre reagálnak, s ingerületeiket az agyműködés tovább differenciálja, mielőtt szintetizálná, más- szóval a válaszmozgást szabályozó érzékelés modalitásától (modalitás = az ítéletnek szükségszerűséget, lehetőséget, vagy véletlent kifejező volta itt a féleséget jelenti) függ.

A reakcióidő alakulása bonyolult folyamat, amelyet igen sok tényező befolyásol (néhány ilyen tényezőről már volt szó: pl. alkohol, zaj stb.). Most más szempontból vizsgáljuk a kérdést, vagyis nem a zavaró, gátló tényezőket vizsgálva, hanem a gépjárművezetőket és a környezet hatását vesszük figyelembe.

• a) A reakció az emberek egyéniségétől, egyéni típusaitól függ alapvetően. Horváth L. Gábor a következő négy reakciótípust különböztet meg:
  • - Normális típus (a cselekvés idő, a fényinger megjelenésétől számítva, 0.17 -0,30 másodperc). 
  • - Anticipációs típus(0.17 másodperc alatt reagál, ennél a típusnál előfordul, hogy az inger megjelenése előtt már reagál a vizsgálati személy. Az anticipáció bizonyos fokú előrevételezést jelent.) 
  • - Excessziós típus (a reakcióidő több mint 0,3 másodperc. Az excesszós jelentése kicsapongás, mértéktelenség.)
  • - Irreguláris típus (a fenti három keveredve jelenik meg).

A normális típusnál az idegtevékenység gátlási és serkentési folyamata egyensúlyban van. Az anticipációs típusnál, a mozgást gátló folyamatok háttérbe szorulnak, a serkentési folyamattal szemben. Az excessziós típusú vizsgálati személyeknél éppen fordítva alakul a helyzet: a mozgást gátló folyamatok erősebbek.

• b) A reakcióidő az életkor szerint is változik. A legjobb értékek 20 és 30 év között vannak, azután az életkor növekedésével fokozatosan hosszabbodik a reakcióidő.
• c) Az inger intenzitásával fordított arányban van a szenzomotorikus reakcióidő, vagyis minél erősebb az inger, annál rövidebb a reakcióidő. Az intenzitás növekedésével mind az észlelési, mind a motoros válasz ideje is csökken. (Fel kell hívni a figyelmet arra, hogy ez csak általánosságban igaz. Előfordulhat éppen az ellenkezője, pl. olyan erős az inger, hogy a gépjárművezető leblokkol, de elképzelhető az is, hogy az inger gyenge intenzitású, de jelentés tartalma rendkívül fontos, ilyenkor a reakcióidő rövidebb lehet.
• d) Minél nagyobb kiterjedésű az inger térbeli kiterjedése, annál rövidebb a reakcióidő.
• e) Függ a reakcióidő attól is, hogy az inger a receptor melyik részére hat. (Fényinger esetében minél közelebb esik a fény a foveához (központi árokhoz, az éleslátás helyéhez), annál rövidebb a reakcióidő.)
• f) Minél nagyobb a kontraszt az ingerforrás és a háttér között, annál rövidebb a reakcióidő.
• g) Az ismétlődő inger, jelzés csökkenti a reakcióidőt.
• h) A mozgó tárgyakra adott reakcióidő másként alakul mint az álló tárgyak esetében. Ha például valamely tárgy mozgását kell követni, és egy adott ponthoz érve kell a reakciónak lezajlania, a reakcióidő csökken.

A mozgó tárgyra adott reakcióidő változik az ember gyakorlottságától függően is. Gyakorlás után csökken a reakcióidő. Felhívjuk a figyelmet arra, hogy az egyszeri szenzomotoros reakció vizsgálati adatai csak kiindulópontot jelenthetnek a vezérlési tevékenység tervezése során. Ha egyszerre több inger éri az embert, a vizsgálati személynek, gépjárművezetőnek stb. ki kell választani, meg kell különböztetni a jelzéseket, és azokra választ kell adni, ez az ún. diszjunktív reakció (diszjunktív = elválasztás, szétválasztás).

A diszjunktív reakcióidő értelemszerűen nagyobb, mint az egyszerű reakcióidő.

A gépjárművezetés során, de különösen a tanulási idő alatt figyelembe kell venni azt a tényt, mely szerint az ember (ha rendszernek fogjuk fel), akkor egycsatornás rendszerként "kezelhetjük", ugyanis egyidőben csak egy ingerrel, illetve információval képes teljes pontossággal foglalkozni.

Ha a normális reakcióidőn belül újabb inger éri, akkor erre a második ingerre adott válaszreakció időtartama a szokásosnál hosszabb lesz. (Egyszerre több egységnyi információt is fel tud venni az ember, de csak egyre tud egyszerre teljes pontossággal reagálni. Ha bizonyos pontatlanság megengedett, akkor többféle cselekvés is kiváltható egyidőben.) Függ a reakcióidő attól is, hogy különböző ingerek között mekkora a különbség (hasonlít a helyzet a kontraszt határához, csak ott a különbség nem az ingerek között van, hanem az inger és a háttér között).

Minél finomabb megkülönböztetést kell végezni, annál nagyobb annak időtartama. Ez a jelenség nagyon fontos, mert a balesetek kialakulásának egyik fő oka a rutin hiány, és a rutinhiány következtében a kezdők diszkriminációs, megkülönböztető képessége még csökevényes, emiatt a baleseti veszélyről csak akkor szerezhetnek tudomást, amikor a veszély már "közelebb" van és így nehezebben elhárítható. A reakcióidő függ a választások számától. Minél nagyobb számú inger éri a vizsgálati személyt, annál nagyobb lesz a reakcióidő tartama.

A válaszreakció-idő a következőképpen alakul n számú inger esetén 

RI = C log (n + 1) 

A csatornakapacitás az egységnyi idő alatt átvihető információ mennyiség felső határát jelenti.

Miller szerint ez az érték 7±2 bit/sec. A bit szócska az angol binary digit rövidítése, a binary digit jelentése: kettős egység. Egy bit az információ alapegysége. Akkor beszélünk 1 bit, vagyis egységnyi információról, ha két egyenlő valószínűséggel bekövetkező esemény között kell döntenünk.

Tekintsük a következő példát:

A gépjárművezető olyan útkereszteződéshez ért, ahol kétállású jelzőlámpa szolgáltatja az információt. Ha a villogó sárga ég, akkor szabad az áthaladás, ha a folyamatos piros szín világit, meg kell állni. Mivel itt két alternatív esemény lehetséges, a szükséges információ mennyisége 1 bit. Ez esetben a gépjárművezetőnek két alternatíva között kell különbséget tennie. Ha tovább növeljük a lámpák számát, például piros, sárga, zöld, valamint a piros sárga fényt is figyelembe vesszük, négy féle variációról beszélhetünk. Ekkor négy alternatívából kell választani és így a szükséges információ mennyisége:

log ₂ 4 = 2 bit

Ha 16 (választási lehetőség) alternatíva közül kell választanunk, az információ mennyisége:

log ₂ 16 = 4 bit. 

(Ha az alternatívák lehetősége egyenlő valószínűségű és valamennyi alternatívát vizsgálni kell a teljes döntés, kiválasztás érdekében, akkor az alternatívák felezésével közelíthetjük meg a helyes választást. Ha két alternatíva van, akkor 1 kérdés alapján történhet a választás.) A csatorna kapacitás fogalmánál nagy jelentőséget tulajdonítottunk, az idő- tényezőnek. Nyilvánvalóan nem mindegy, hogy egységnyi idő alatt mennyi információt tudunk felvenni. A következő részben azt vizsgáljuk, hogyan alakul a csatorna kapacitás a gyakorlati vezetéssel eltöltött évek során.

A csatorna kapacitást általában két értelemben használják. Az egyik értelem szerint a csatorna kapacitás az információmennyiség felső határa, az az információmennyiség, amelyet adott helyzetben át lehet adni, vagy venni.

A második szélesebben elfogadott értelme szerint a csatornakapacitás az az információmennyiség, amelyet az ember fel tud fogni egy adott Időtartamon belül.

Különböző kutatások kimutatták, hogy a vizsgálati személyek terhelése és a teljesítménye között összefüggés van. Egy meghatározott terhelési érték után (nagyobb teljesítményre késztetjük a vizsgálati személyt, mint amelyet nyújtani tud) fellép a terhelési stressz, amellyel a hibák számának növekedése jár együtt. A stressz-állapot egyben a csatornakapacitás határát is jelzi.

A csatorna kapacitás nem állandó értékű, az élet és a gyakorlat folyamán állandóan változhat. A Miller féle 7±2 bit/s-os értéket fogadják el általában, de más kutatók más-más értékeket adtak a csatornakapacitásra. PI.: Glezer és Zuckermann 50... 70 bit/sec. ami csaknem tízszerese Miller 7±2-es értékének. Az összetett érzékelés esetében kapott csatornakapacitás értékek, Kastler (zongorázásnál) 22 bit/s-ot mért. Kupfmüller 50 bit/s-ot. (Ez az érték folyamatosan nem tartható fenn.)

Az összetett érzékelés során az ember egyszerre több érzékszervét használja. E rövid ismertetésből is látható, hogy mennyire nagy a "szórás" a vizsgálati eredményeknél. Ez a tény arra figyelmeztet, hogy az irodalom adatait csak tájékoztató jelleggel szabad elfogadni. Meg kell vizsgálni. , hogy egy adott szituációban milyen értékű a csatorna kapacitás, ugyanis ennek értéke függ a vizsgálati módtól. A csatorna kapacitás változik a gyakorlottság függvényében is. Minél gyakorlottabb valaki, annál magasabb lesz a csatorna kapacitás, de ez nyilvánvalóan nem növelhető a végtelenségig.

A csatorna kapacitás a gyakorlati idő függvényében a 21. ábrán látható módon alakul. A gyakorlás kezdetén a csatornakapacitás igen kis értékű, majd a gyakorlottság előrehaladtával növekedő jelleget mutat a hatvány- függvények törvényszerűségei alapján.

A csatorna kapacitás átlagos értékét kell figyelembe venni a közlekedési  

engedélyezett sebességét és a látótávolságot. Előfordulhat olyan kereszteződés, ahol a táblák száma elég magas, viszont kanyar miatt csak rövid ideig láthatjuk a táblákat, így a csatorna kapacitást meghaladja az egységnyi idő alatt kapott információmennyiség, aminek következtében a gépjárművezető kénytelen néhány lényeges információt mellőzni (22. ábra). Az ilyen balesetveszélyes helyzetek elkerülése érdekében vagy a táblák számát kellene csökkenteni (amennyiben van nélkülözhető tábla a "füzéren"), vagy már előre egy sebességcsökkentésre utasító táblát kell elhelyezni, olyan mértékűre csökkentve a járművek sebességét, hogy a csatorna kapacitást ne haladja meg az egységnyi idő alatti információk száma. Még egy lehetőség van, a táblákat "szétszórtan" elhelyezni a lehetőségek szerint. 

22. ábra

Ha az ingerek egységnyi idő alatti áramlása meghaladja a csatornakapacitást, káros jelenségek léphetnek fel. 

23. ábra