Разработка модели напряженности человека-оператора в процессе деятельности

Раздел IV

Приборы и методы структурного анализа электрофизиологического сигнала

Огромное количество заболеваний, с которыми имеет дело медицина, можно рассматривать как результат действия стресса. Если удается устранить стресс из сознания человека, то многие болезни исчезают бесследно. Вся беда в том, что стресс не устраняется слишком быстро. Точно так же, как невозможно за один день построить рухнувшее здание, невозможно за короткое время и без кропотливой работы справиться со стрессом.

На базе инновационной лаборатории психофизиологических исследований были разработаны методики определения стрессовых состояний человека по показателям фотоплетизмографической методики. В дальнейшем планируется создание фотоплетизмографа.

Е.С. Синютин

РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ НАПРЯЖЕННОСТИ ЧЕЛОВЕКА-ОПЕРАТОРА В ПРОЦЕССЕ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

В связи с широким внедрением сложных техногенных комплексов с большой долей участия человека в контуре управления весьма важным является вопрос надежности последнего звена. Надежность оператора определяется многими факторами [1]:

• физическое и психическое здоровье оператора;

• уровень тренированности оператора;

• эргономичность рабочего места оператора;

• время непрерывной работы оператора;

• уровень напряженности оператора во время работы.

Настоящая модель предназначена для исследования переходных процессов уровня напряженности человека-оператора и оценка возможного риска срыва его надежности.

В модели использован принцип «черного ящика» с постепенным уточнением элементов его структуры. Выходным сигналом данной модели является оценка уровня напряженности и текущего уровня надежности. Входными данными являются сигналы об элементарных актах выполнения заданий и ряд физиологических параметров:

• КЯ-интервальный ряд;

• кожно-гальванический рефлекс;

• дыхательная волна.

В структурном плане исследовались несколько вариантов построения «черного ящика»: комбинация инерционных звеньев [3], комбинация звеньев второго порядка с перекрестными связями [3] и трехслойная нейросеть с функциями возбуждения в виде вейвлет-функций. Для верификации модели используются результаты экспериментальных данных по экспериментам с выборкой операторов состоящей из 55 человек. В качестве модели имитирующей операторскую деятельность была использована модификация красно-черных таблиц Шульте [2].

Исследование показало что модель, состоящая из инерциальных звеньев первого порядка не пригодна для данного типа исследования. Модели второго и третьего типа имеют право на существование, однако идентификация инерциальных звеньев второго порядка и особенно перекрестных связей требует большого количества экспериментов с одним и тем же состоянием оператора, что достаточно сложно организовать по естественным причинам (человека достаточно трудно искусственно ввести несколько раз в одно и то же состояние). Третий тип модели

Известия ТРТУ

Тематический выпуск

позволяет проводить обучение нейросети при достаточно большом разбросе состояний, требуется лишь одно - оценка сторонним методом значения выходной величины.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Ломов Б.Ф. Деятельность оператора в системе «человек-машина» / Основы инженерной

психологии. Под ред. Б.Ф. Ломова. - М.: Высшая школа. 1986. - С. 169-196.

2. Практикум по общей, экспериментальной и прикладной психологии: Учеб. пособие/В.Д.

Балин, В.К. Гайда, В.К. Гербачевский и др.; Под общей редакцией А.А. Крылова, С.А.

Маничева. - СПб: Питер, 2000. - 560 с. - («Практикум по психологии»).

3. Теория автоматического управления. Мирошник И.В. - СПб: Питер, 2006. - 272 с.

С.А. Синютин

АНАЛИЗ СТРУКТУРЫ СИГНАЛОВ АКСЕЛЕРОМЕТРОВ ПРИ ДВИЖЕНИИ ЧЕЛОВЕКА ПО ПЕРЕСЕЧЁННОЙ МЕСТНОСТИ

Холтеровское мониторирование ЭКГ (ХМ ЭКГ) - суточная запись одного или нескольких отведений ЭКГ - давно уже стало рутинным исследованием, и современный кардиолог уже не представляет себе, как можно лечить сложные нарушения ритма сердца или ИБС, не проводя ХМ ЭКГ. Ценность метода очевидна: длительное исследование в процессе обычной жизненной деятельности пациента с реальными нагрузками, эмоциями, стрессами.

При оценке динамики ЭКГ и трактовке клинической значимости выявленных изменений необходимо учитывать при каких обстоятельствах и при какой нагрузке зарегистрирован данный фрагмент ЭКГ. Для этого пациентам предлагают вести дневник, в котором отражается его физическая активность и самочувствие.

Для кардиолога знание механической мощности, развиваемой пациентом в момент записи ЭКГ - очень важная дополнительная информация. Особую ценность представляет исследование взаимосвязи развиваемой мощности и параметрами ЭКГ: частотой сердечных сокращений (ЧСС), смещением сегмента 8Т, изменением интервалов Рр, рТ, а также изменением водителя ритма и эктопических источников ритма. В настоящее время реакцию на нагрузку исследуют только во время велоэргометрического исследования на трендмиле (амбулаторно) или во время ХМ с помощью лестничной пробы. Недостаток обоих исследований - кратковременность, а для велоэргометрического исследования ещё и нефизиологичность. В докладе представляются результаты разработки программного обеспечения суточного монитора-полиграфа, осуществляющего синхронную запись двух биполярных отведений ЭКГ и двух проекций вектора ускорения центра тяжести тела человека на вертикальную (У) и фронтальную (Х) оси. По оси У фиксируется составляющая ускорения «вверх-вниз», а по оси Х - «вперёд-назад». Вообще при движении человека вектор ускорения центра тяжести описывает сложную пространственную фигуру, и для полной записи её необходима регистрация проекции на все три оси (Х, У, 2). Вместе с тем, проведенные нами исследования показали, что поперечная составляющая (по оси 2) невелика по амплитуде и симметрична по величине, и для оценки развиваемой мощности достаточно двух осей - Х и У.

Принцип измерения основан на втором законе Ньютона:

Р = т • а.

Поскольку масса пациента известна, и за время исследования сильно не изменяется, то зная компоненты вектора а, можно определить и мгновенные компо-