復雜信息任務界面的出錯——認知機理研究.pdf

1、隨著計算機技術與信息化技術的快速發(fā)展，航空航天戰(zhàn)機、船舶駕駛操控、核電廠控制、戰(zhàn)場指揮等復雜信息系統(tǒng)(Complex Information System)的人機交互界面已經(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)控任務由于信息量大，信息關系復雜，使操作者進入復雜性認知，可能會由于操作失誤、誤讀誤判、反饋不及時等認知困難導致任務失敗，嚴重時會產(chǎn)生系統(tǒng)故障，甚至重大事故。因此，如何系統(tǒng)地進行復雜系統(tǒng)中人機交互信息界面

2、設計是當前學術界和工程設計界研究的關鍵問題，亦是設計領域與工程領域交叉研究的空白點。特別是從導致任務失敗的源頭——出錯因子角度，研究“出錯與認知”之間的相互作用機理還鮮有人深入，亟待加強?；谠搯栴}的重要性以及相關研究匱乏的考慮，本文以出錯因子（Error factors）為研究對象，提出了由出錯-認知（Error-cognition）導入的復雜信息界面設計新思路。
　　本研究主要內容包括：⑴提出了由出錯因子導入界面設計的新方式。

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

4、立了對應的出錯-認知集;結合認知心理學中知覺、注意、記憶、思維等相關的研究方法與實驗范式，從每一種出錯類型尋找對應的認知加工理論，逐步拓展出錯-認知關聯(lián)的知識脈絡。解析出錯因子的視覺認知機理，從而建立錯誤感知(MP)、注意失效(AF)、知覺混淆(PC)、記憶失誤(ML)以及疏忽(AI)的認知分層模型。⑶建立了基于視覺行為和生理反應的出錯因子實驗分析方法。按照視覺認知實驗的相關技術與分析方法，根據(jù)Wickens視覺搜索模型，展開了反應時和

5、眼動跟蹤的嵌套認知實驗，從監(jiān)控任務界面的視覺搜索實驗到視覺局限、視覺干擾和注意轉移分散的出錯因子實驗，行為數(shù)據(jù)和眼動跟蹤生理數(shù)據(jù)結果均表明了出錯-認知集合與界面信息的相關性，在視覺搜索過程中產(chǎn)生的出錯因子和任務-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-認知機理到設計信息的映射方法。根據(jù)出錯-認知與界面信息的反應鏈，采用矩陣描述的映射方法，分別對出錯-認知集合、設計信息集進行關聯(lián)屬性分析;根據(jù)出錯-認知域

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