Спосіб діагностики психоемоційних станів користувачів комп’ютеризованих систем

Реферат: UA 84822 U UA 84822 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до технологій адаптації людино-машинних інтерфейсів, психодіагностики та може сприяти on-line комунікації, бути використана для підвищення рівня адаптивності комп'ютеризованих систем до користувачів, поліпшення їх навчання за допомогою таких систем, підвищення працездатності, виявлення станів зниженої уваги та реакції або неповного усвідомлення своїх вчинків людини-оператора, що можуть бути викликані тимчасовим розладом психіки (гіпноз, афект, наркотичний психоз), хронічним психічним захворюванням (наприклад, шизофренія) або іншим нездоровим станом психіки (марення при грипі, менінгіті) та можуть спричинити аварійну ситуацію. У патенті [Пат. 7543330 US, МПК G06F 15/16. Method and apparatus for governing the transfer of physiological and emotional user data / Z.A. Garbow (US), R.H. Yamlin (US), E.G-F. SanomiFleming (US); assignee International Business Machines Corporation, Armonk, NY (US)- 02.06.2009. - P. 11] описано ситуацію, коли в процесі on-line спілкування в одного або обох партнерів з'являється можливість визначити емоційний стан іншого та відповідно до цього вжити заходів для отримання власної вигоди. Визначення емоцій пропонується за голосом, напрямком погляду, жестами або за допомогою сенсорів, що вмонтовані в мишу, крісло і т.п. та вимірюють фізіологічні дані користувача. Недоліками відомого способу оцінки емоцій за фізіологічними показниками та вказаними людино-машинними інтерфейсами є: додаткові економічні витрати, відсутність однозначної доказової бази інтерпретації показників, культурні, індивідуальні розбіжності, можливість контролювати себе й ін. Системи типу "поліграф" використовують одержану за різними каналами фізіологічну інформацію для оцінки зміни психофізіологічних параметрів людини при її реакції на певну зовнішню дію, наприклад мовну. Нейрофізіологічні засоби є найточнішими, але мають два основних недоліки: високу вартість та інвазивність. Також недоліком контактних засобів є неможливість їх непомітного використання для випробовуваного. Людина, яка проходить контактне психофізіологічне тестування, знає про це та зазнає додаткового стресу, що накладає складнощі на аналіз результатів. Відомий винахід [Пат. 7698238 US, МПК G06F 17/00. Emotional controlled system for processing multimedia data / A. Barletta (DE), B. Moser (DE), M. Mayer (DE); assignee Sony Duetschland GmbH, Cologne (DE) - 13.04.2010. P. 10] описує систему контролю емоційного стану користувача в процесі споживання їм мультимедійного змісту та його зміни відповідно певному емоційному стану. Спосіб організації збору даних, що входить до складу системи контролю емоцій, реалізується за рахунок вимірювання фізіологічних реакцій користувача: серцебиття, тиску, температури, експресії обличчя, голосу, жестів за допомогою біосенсорів, інфрачервоних камер, мікрофонів. Оброблювальні алгоритми обчислюють середні значення, що надходять в блок перетворення сигналів, котрий визначає емоційний стан користувача. Проте, компоненти збору даних відомого винаходу включають: сенсори, що перетворюють фізичні параметри в електричні сигнали, схеми формування сигналів, аналого-цифрові перетворювачі. Це викликає додаткові часові й економічні витрати. Крім того, для визначення емоційного стану пропонується розраховувати середні значення фізіологічних показників, що у разі використання динамічної біометрії не завжди є достатнім. Потім певна емоція подається на розгляд в блок редагування, щоб у разі потреби замінити мультимедіа - контент. Під мультимедійним контентом мають на увазі веб - сторінки, HiFi системи, ТБ й інші пристрої, відтворюючі мультимедіа вміст. Однак, не передбачено можливість застосування відомого винаходу в трудовій сфері людини-оператора. Відома система та метод розпізнавання й ідентифікації користувача за клавіатурним почерком з використанням парольної фрази [Пат. 20080028231 US, МПК Н04К 1/00. Key sequence trustable activation recognition system and method / S.L. Bender (US) 31.01.2008. - P. 23] не стосується діагностики психоемоційних станів. Як інформативні ознаки клавіатурного почерку використовують час утримання та паузи між натисненнями клавіш. Інформативних ознак динаміки маніпуляцій мишею налічується не менше 67 [1]. Рівень їх інформативності залежить як від індивідуальних особливостей користувача, зовнішніх чинників, так і від обмежень, встановлених дослідником: просторової, часової сегментації, форми збору даних, методики, методу дослідження [2]. Взагалі точність ідентифікації користувачів комп'ютеризованих систем або їх емоційних станів як за фізіологічними показниками, так і динамічною біометрією може не досягати 80 %. В основу корисної моделі поставлена задача оперативна, цілодобова, таємна, економічно вигідна оцінка психоемоційного стану користувача/людини-оператора комп'ютеризованої системи. 1 UA 84822 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Поставлена задача вирішується шляхом аналізу індивідуальної динаміки маніпуляцій пристроями управління курсором, що є підсвідомою та не піддається контролю. Вказаними пристроями можуть бути: клавіатура, миша, клавомиша, палець, стилус, спеціальна ручка та системи типу Microsoft Kinect, Leap 3D, ZeroN і т.п. Під комп'ютеризованою системою мають на увазі персональний комп'ютер, нетбук, айпед або іншу систему типу ЕОМ з периферійними пристроями для приймання, оброблення, зберігання та видачі інформації. Суттєвими ознаками пропонованого способу, які співпадають з відомим, є фіксація подій клавіатури, розрахунок за цими подіями інформативних ознак та їх статистичних характеристик для ідентифікації окремого користувача за вирішальним правилом. Можливість ідентифікації користувача ґрунтується на стабільності динаміки клавіатурного почерку. Суттєвими ознаками, які відрізняють пропонований спосіб від відомого є те, що події пристроїв управління курсором фіксуються з урахуванням можливих пауз в роботі, а розраховані за цими подіями інформативні ознаки та їх статистичні характеристики використовуються для діагностики поточних психоемоційних станів користувача шляхом порівняння поточної динаміки з отриманим заздалегідь в нейтральному стані "еталонним" зразком. Перед діагностикою користувача ідентифікують будь-якими засобами. Результат застосовується у трудовій діяльності представників професій людина-оператор. Можливість діагностики психоемоційних станів за динамікою маніпуляцій пристроями управління курсором ґрунтується на індивідуальній мінливості динаміки під впливом психоемоційних реакцій. Комп'ютеризована система залежно від психофізіологічного стану, наприклад стомленості користувача, може уповільнити швидкість надання інформації, змінити колірний фон і т.п. Комп'ютер, що використовується для отримання освіти, може пристосувати стиль викладання відповідно схильностей учня до навчання. У разі виявлення стану зниженої уваги та реакції можливо уникнути різних категорій помилок людини-оператора. Суть корисної моделі пояснює креслення. Спосіб, що заявляється, може реалізовуватися не тільки на автономній комп'ютеризованій системі. Однак, блок збору даних (фіг. 1) повинен бути на автономній системі, оскільки існує низка погрішностей, що накладають істотні обмеження на точність вимірювання у реальному часі: таймер, що використовується, завантаження процесора під час перехоплення, модель пристрою управління курсором, інтерфейс його підключення, - а при перехваті даних з пристрою управління курсором через мережу затримки та погрішності зростають. Для пояснення заявленого способу наведено блок-схему (фіг. 1), що включає блоки: 1 перевірки активності пристроїв управляння курсором, 2 - блок збору біометричних даних користувача внаслідок маніпуляцій цими пристроями, 3 - блок здобування інформаційних ознак динаміки маніпуляцій пристроями управління курсором, 4 - блок розрахунку статистичних оцінок інформаційних ознак, 5 - блок ідентифікації користувача, 6 - блок діагностики психоемоційних станів, 7 - блок генерації вихідної реакції комп'ютеризованої системи на вхідні реакції користувача. Розглянемо послідовність реалізації заявленого способу (фіг. 1). Блок 1 враховує простої в роботі пристроїв управління курсором через можливі відволікання на непередбачувані фактори та ін. Якщо пристрої неактивні, ведеться подальший моніторинг їхньої активності, а виконання блоків 2-7 пропускається. В іншому випадку працює блок 2. Він являє собою програмне забезпечення, що фіксує події пристроїв управління курсором (переміщення пристроїв типу миша, натиснення/відпускання клавіш клавіатури й т.п.), часові та просторові координати подій. Потім оброблювальні алгоритми блока 3 здобувають інформаційні ознаки динаміки маніпуляцій пристроєм(ями) управління курсором: клавіатурного почерку з урахуванням міжклавішних перекриттів і допущених помилок вводу символів, тривалість утримання клавіш, пауз між натисненнями сусідніх клавіш і т.п. та/або динаміки пристроїв типу миша - поправки на відстань при досягненні цілі, швидкості вказівника миші й т.п. Ця інформація потрапляє в блок 4, де розраховуються статистичні оцінки інформаційних ознак динаміки маніпуляцій пристроями управління курсором: середні, максимальні значення, дисперсії, коефіцієнти кореляції й т.п. - та надходять у блок 5 для ідентифікації користувача як за цими даними, так і іншими точнішими допоміжними засобами. Якщо користувача не ідентифіковано, система відсторонює його від роботи. Якщо ідентифікація успішна, в блоці 6 за даними блока 4 встановлюється поточний психоемоційний стан користувача за індивідуально встановленим правилом: порівнянням динаміки в поточному стані з "еталонним" зразком динаміки, отриманим в нейтральному стані заздалегідь. Останній етап (блок 7) - генерація вихідної реакції комп'ютеризованої системи на вхідні реакції користувача: стан діагностовано як "знижена реакція/неповне усвідомлення своїх 2 UA 84822 U 5 10 15 20 вчинків/високоінтенсивна емоція" - система подає сигнал відсторонити людину-оператора від роботи до вияснення обставин або попереджає користувача про наслідки, діагностовано "високоінтенсивна емоція" (захват, жах і т.п.) - система пристосовується до користувача за допомогою аудіовізуальних сигналів, діагностовано "нейтральний стан" - перехід до блока 1. Далі послідовність описаних дій повторюється спочатку. Можливість отримання зазначеного раніше технічного результату при здійсненні корисної моделі підтверджується дослідженнями [2], в яких доведено, наприклад, що достовірність розпізнавання станів зниженої уваги та реакції на прикладі алкогольного сп'яніння в порівнянні з тверезим станом за динамікою маніпуляцій пристроями управління курсором зростає до 99 % за деякими ознаками при зростанні концентрації алкоголю в слині до 0,1 %. Таким чином, заявлений спосіб діагностики психоемоційних станів користувачів та операторів комп'ютеризованих систем, може бути таємним, цілодобовим, економічно вигідним, високооперативним за збором й обробкою даних за рахунок використання динаміки маніпуляцій пристроями управління курсором та забезпечує швидку адаптацію цієї системи до користувача або відстороняє його від роботи, якщо стан визнано критичним. Джерела інформації: 1. Zimmermann P.G. Beyond Usability-Measuring Aspects of User Experience: dis. dr. sciences / P.G. Zimmermann; Swiss federal institute of technology. - Zurich, 2008. - P. 112. 2. Скринникова Г.В. Дослідження впливу станів зниженої уваги та реакції на динаміку маніпуляцій пристроями управління курсором / Г.В. Скринникова // Кіберагресія: психологопедагогічні та кібернетичні проблеми безпеки: матеріали Всеукр. НПК, 12-14 листопада Луганськ, 2012 р. - С. 46-54. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 30 35 Спосіб оперативної діагностики психоемоційних станів користувачів комп'ютеризованих систем, що характеризують фіксацію подій пристроїв управління курсором, який відрізняється тим, що враховують можливість пауз в маніпуляціях ними, розраховують події інформативних ознак та їх статистичних характеристик для подальшої індивідуальної діагностики психоемоційних станів шляхом порівняння поточної динаміки маніпуляцій пристроями управління курсором з отриманим заздалегідь в нейтральному стані "еталонним" зразком, а також формують відповідну реакцію комп'ютеризованої системи: відстороненням користувача від роботи, якщо діагностовано стан "знижена увага та реакція", або поданням аудіовізуальних сигналів, якщо діагностовано стан "інтенсивна емоція", - та застосуванням у трудовій діяльності представників професій людина-оператор. 3 UA 84822 U Комп’ютерна верстка М. Ломалова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4