Спосіб прогнозування кібернетичної здатності людини-оператора в умовах дії дестабілізуючих чинників зовнішнього середовища

Спосіб прогнозування кібернетичної здатності людини-оператора в умовах дії дестабілізуючих чинників зовнішнього середовища шляхом створення гранично припустимих значень дестабілізуючих чинників зовнішнього середовища до процесу реального керування, вимірювання медикобіологічних показників людини-оператора під час дії створених дестабілізуючих чинників зовнішнього середовища, визначення граничних значень медико-біологічних показників людини-оператора, моніторування значень медико-біологічних показників людини-оператора та дестабілізуючих чин U 2 (19) 1 3 50255 4 точці простору та часу під час виконання реальноt го завдання, що унеможливлює формування досx2 t татньо достовірного прогнозу ймовірності викоper p t 0 e 2 dx 0,5 0 нання завдання. , В основу корисної моделі поставлено завдання: у способі он-лайн моніторингу медикоt де 0 - табличне значення функції Лапбіологічних показників ЛО шляхом вимірювання часу до процесу реального керування визначити ласа. статистичні характеристики розподілу часу викоСереднє значення імовірності безпомилкової нання завдання, щоб забезпечити розрахунок короботи оператора pоп (за умови незалежності виреляційних зв'язків між часом виконання завдання никнення помилок) визначається як: ЛО, параметрами ДЧЗС та медико-біологічними m параметрами стану ЛО. pоп pipоп / і Поставлене завдання вирішується тим, що в i 1 способі он-лайн моніторингу медико-біологічних , показників ЛО, що включає створення граничноде рi - імовірність виникнення i-го завдання у припустимих значень ДЧЗС до процесу реального автоматизованій системі; роп/і - умовна імовірність керування, вимірювання медико-біологічних покабезпомилкової роботи оператора при виконанні iзників ЛО під час дії створених ДЧЗС, визначення го завдання; m - кількість станів у автоматизованій граничних значень медико-біологічних показників системі, що розглядаються. ЛО, моніторування значень медико-біологічних Якщо за допомогою оператора R оцінити показників ЛО та ДЧЗС у процесі виконання реаскладність вхідного сигналу, складність перетвольного завдання, прогнозування імовірності викорень, які виконує ЛО з вхідним сигналом через Q, і нання завдання ЛО за критерієм знаходження меточність виконання перетворень - оператором , дико-біологічних показників ЛО у встановлених то діяльність ЛО можна достатньо повно характемежах згідно з корисною моделлю до процесу реризувати сукупністю чотирьох параметрів R, Q, , ального виконання завдання визначають статисt. тичні показники розподілу часу виконання завданОператор Q сукупності R, Q, з часом існуня ЛО та кореляційні зв'язки між статистичними вання сукупності с безпосередньо залежить від показниками розподілу часу виконання завдання, психофізичних характеристик ЛО. Потрібно врахуДЧЗС та його медико-біологічними показниками, у вати, що за психофізіологічних особливостей, час процесі реального виконання завдання вимірюють існування квазістійкого функціонального стану ЛО параметри ДЧЗС та медико-біологічні показники (і як слідство, час с існування сукупності R, Q, ) ЛО, прогнозують імовірність виконання завдання носить випадковий характер. Позначивши через людиною-оператором за критерієм ліміту часу. c математичне сподівання с, одержимо функціІнтегральним показником ефективності діяльональну залежність ності ЛО на рівні кібернетичної здатності є своєчасність виконання завдання за час tl, де tl - плано(2) c c R, Q, , вий ліміт часу виконання завдання, перевищення яка є вичерпаною характеристикою ЛО як кіякого розглядається як помилка. Імовірність перебернетичної компоненти EC. Тому, що залежність вищення ліміту часу визначимо як (2) узагальнює усі множини значень R, Q, для tl будь-яких завданих с, то визначимо її як узагаль(1) per p tl f d нена робоча характеристика ЛО * 0 * (3) c R, Q, . де f( ) - функція імовірності розподілу часу виРозглянемо ЛО як кібернетичний ланцюг опрішення завдання ЛО. тимізації поточного значення цільової функції сисЧас tl – може бути як постійною, так і випадкотеми керування, який сприймає інформацію, перевою величиною. У першому випадку імовірність робляє її за напрацьованими алгоритмами та перевищення ліміту часу визначається рівнянням виконує відповідні аферентні операції (Фіг.2). За (1). умови нормального розподілу випадкових величин У другому випадку визначення цієї величини у рівнянні (3), будемо рахувати, що параметри ЛО набагато складніше. Завдання спрощується, якщо повністю задані, якщо відомі їх математичні сподіі tl мають нормальний закон розподілу із парамевання та дисперсії 2: трами , і tl , l , відповідно (Фіг.1). n n Оскільки tl і як правило незалежні, то час [ xi ] xi (4) t tl також розподілено за нормальним закоi 1 i 1 2 2 ном із параметрами t tl , . l На базі основних положень теорії імовірності рівняння (1) можна записати наступним чином: n 2 ( n n 2 xi ) xi n 2 Co xi, x j (5) ,для і>j, a 95,5% імовірність виконання завдання можна прогнозувати, якщо загальний час виконання і-ї операції не перевищує значення (6) per t tl * 3 i 1 i 1 j i 5 50255 6 Заявлений спосіб здійснюється наступним чиніторування систолічного тиску (СТ), діастолічного ном. У процесі формування кібернетичної характиску (ДТ) і частоти серцевих скорочень (ЧСС) теристики ЛО (Фіг.2) створюють фіксовані граничпроводилось протягом 10год. з інтервалом 15хв. но припустимі значення ДЧЗС DF, визначають за допомогою автоматичного вимірювача ВАТ 41клас завдання, який необхідно вирішити ЛО, вимі2, який має наступні технічні характеристики: - діапазон вимірювання тиску, мм рт. ст. - від рюють час * , за який ЛО виконує поставлене 20 до 280; завдання, і фіксують граничні значення його фізіо- діапазон вимірювань ЧСС, ударів/хв. - від 30 логічних параметрів FS. до 180; На основі цих вимірювань формують його кі- границі основної абсолютної похибки при вибернетичну характеристику IS з урахуванням фомірюванні тиску, мм рт. ст. ±3; рмули (3) - границі відносної похибки при вимірюванні IS * DF,FS (7) c R, Q, . ЧСС, ударів/хв. ±5%; Тоді імовірність виконання завдання з ураху- кількість вимірювань, результати яких зберіванням формули (1) визначають як гаються в пам'яті - не менше 600; tl - тривалість моніторування, год. - не більше 72; per p IS tl f *d (8) - діапазон робочих температур, °С - від 10 до 0 . 35; В умовах реального виконання завдання, ма- габаритні розміри електронного блока, мм ючи клас завдання, поточні значення ДЧЗС, пото92x51x24. чний стан фізіологічного стану ЛО, та розраховуюЗа час моніторування пілот літака виконував чи параметри розподілів, згідно з формулою (6) та роботу, яка характерна для щоденної професіона(8) прогнозують імовірність виконання завдання. льної діяльності. Графічне представлення резульПриклад. татів вимірювання та їх статистичне оброблення Моніторування параметрів стану ЛО рівня заприведено на Фіг.3 і в табл.1. гального функціонування 1. Для оцінювання параметрів стану ЛО рівня 1 використано метод тривалого моніторування. МоТаблиця 1 Середньостатистичні показники розподілів AT і ЧСС пілота літака Значення параметру Мінімальне Максимальне Середнє Середньоквадратичне відхилення З наведених у табл. 1 середніх значень СТ, ДТ та ЧСС видно, що вони відповідно дорівнюють 127, 87, 94. Виходячи з цього можна констатувати, що серцево-судинна система пілота відповідає вимогам льотної придатності. Але, як видно із Фіг.3 на інтервалі й виникло значне відхилення СТ, ДТ від середнього значення, яке було обумовлено впливом фізичних ДЧЗС на психоемоційний стан пілота. На момент відльоту з початкового пункту маршруту констатувались складні метеорологічні обставини: низька хмарність, низька видимість, сильний вітер, підвищена сонячна активність. І в такому випадку виникає питання: "Чи могла різка зміна параметрів рівня 1 зменшити кібернетичні характеристики ЛО рівня 0?". Дослідження впливу температури зовнішнього середовища на показники рівня 0. З метою відповіді на питання взаємозв'язку рівнів 0 і 1 проведено наступний експеримент. СТ, мм рт. ст. 107 158 127 10,3 ДТ, мм рт. ст. 72 118 87 8,6 ЧСС, уд./хв. 72 112 94 8,1 Було визначено статистичні параметри розподілу часу виконання тесту ЛО з оцінювання його арифметичних здібностей у нормальних умовах. Далі ЛО поміщено у термокамеру з температурою 40 С де контролювались параметри вектору стану рівня 1 і одночасно виконувався тест з оцінювання його арифметичних здібностей, тобто параметр рівня Результати вимірювання 0. параметрів рівня 1, 0 приведено Фіг.4, Фіг.5 (Зміна кібернетичної здатності ЛО під час дії температури 40 С: а – щільність імовірності; б – функція розподілу; 1 – нормальні умови; 2 – через 25 хв.; 3 – через 50 хв.). Статистична обробка даних рівня 0 та розрахунок імовірності виконання завдання на трьох інтервалах часу зведено у табл. 2. 7 50255 8 Таблиця 2 Зміна кібернетичних параметрів ЛО під час температурного впливу Параметр СТ ДТ ЧСС Математичне сподівання часу вирішення завдання Середньо квадратичне відхилення 95% імовірність не перевищення ліміту часу 40с Моніторування параметрів ЛО рівня 1, як і у попередньому випадку не вийшли за припустимі границі, що обумовлені нормами льотної здатності САВ-ЛЛЕЗ. Але, як бачимо з табл.2, імовірність виконання завдання ЛО знизилась з 1,0 до 0,66 за умовою, що ліміт часу на виконання завдання становить 40 сек. Використані джерела: 1. Человеческий фактор. В 6-ти тт. Т1. Эргономика - комплексная научно-техническая дисциплина: Пер. с англ. / Ж. Кристенсен, Д. Мейстер, П. Фоули и др.-М.: Мир, 1991 - 599 с. 2. JAR-FCL Flght Crew Licensing (Medical).- K: Торгова промислова палата України, 2002.-101 p. Нормальні умови 120 80 65 30,21 2,23 1,00 25хв. впливу 40°С 116 67 92 35,60 3,41 0,90 50хв. впливу 40°С 127 66 113 38,14 4,66 0,66 3. Баевский Р.М. Физиологические измерения в космосе и проблема их автоматизации. -М.: Наука, 1970.-253 с. 4. Пат. №31879 Україна, МКІ G05B 13/00. Ергатична система з контуром стабілізації параметрів стану біологічної складової / С.Т. Поліщук, В.М. Азарсков, І.Ф. Бойко; Опубл. 25.04.2008, Бюл. № 8. - С.148. 5. Пат. №33933 Україна, МКІ А61/М 1/14. Спосіб структурно-інформаційного представлення гомеостазу біологічної системи / С.Т. Поліщук, В.М. Азарсков, А.В. Коломоєць, Д.Д. Іванов; Опубл. 25.07. 2008, Бюл. № 14. – С.252. 9 50255 10 11 Комп’ютерна верстка В. Мацело 50255 Підписне 12 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601