Введение
В данной работе представлен подход к оптимизации процесса обучения огнестрельным оружием с активным использованием психофизиологическими характеристиками обучающего. Для обеспечения данной функции при проектировании интеллектуального тренажера [1–3] был включен функциональный блок, обеспечивающей поэтапную оптимизацию процесса обучения с включением, где учитываются как психологические состояния, так и психофизиологические процессы, проявляющиеся в различных этапах обучения. Для максимального использования адаптивной возможности пользователя, при решении усложненных сценариев, генерируемый интеллектуальной мультиагентной технологией [4], основываясь на концепции обучения с подкреплением авторами, использован подход, опирающийся по концепции теории ресурсов И.Н. Плотникова [5]. Данная система дает возможность не только для обеспечения адаптивности представленной перед системой, но и является платформой для выявления различных типов общих закономерностей при оптимизации процессов обучения с проявлением индивидуальных ресурсов. Синергетический подход [6] позволяет повышать эффективность процесса обучения с использованием психофизиологических характеристик обучаемого пользователя, с максимальным приближением к глобальной цели задачи, в рамках данной системы.
Целью исследования является оптимизации процесса обучения в интеллектуальном тренажере с использованием синергетических принципов, позволяющих выявление психо-физиологических ресурсов обучаемого. Для реализации данного подхода необходимо спроектировать интерактивную систему, где поэтапно оцениваются психофункциональные ресурсы пользователя.
Материалы и методы исследования
Разработанный интеллектуальный тренажер – самоорганизующаяся система, включающая в себя несколько основных компонентов, каждый из которых играет важную роль в обеспечении эффективного процесса обучения и развития когнитивных навыков у пользователей.
На рис. 1 представлена структурно-функциональная схема интеллектуального тренажера «Vedge-7», для оптимизации процесса обучения владению огнестрельным оружием (РПГ-7).
Рассмотрим подробнее каждый из этих компонентов.
Пользователь – лицо, которое непосредственно взаимодействует с виртуальной внешней средой, генерируемой «генератором сценария», и поэтапно осваивает процесс обучения. Через априорно заданный период пользователь получает консультации от блока принятия решений экспертной системы [7, 8] на основе анализа протокола обучения в конкретном этапе.
Интеллектуальность генератора проявляет себя в алгоритмах принятия решения в условиях неопределенностей, опирающихся на результаты деятельности пользователя на предыдущем этапе и комплексе текущих психофизиологических данных. Основные характеристики функционального блока принятия решения интеллектуального тренажера включают в себя:
− Непрерывное взаимодействие: Пользователь взаимодействует с тренажером на протяжении всего процесса обучения, участвуя в заданиях, тестированиях и других активностях.
− Слежение процессом обучения происходит многоканальной обратной связью. Через графический интерфейс тренажера пользователь получает информации о результатах выполнения задач текущего уровня от генерируемой системы.
Рис. 1. Структурно-функциональная схема интеллектуального тренажера «Vedge-7»
Инструктор – лицо, который имеет ряд возможностей влиять на процесс обучения со своей экспертной знаний на основе полученных из следующих источников:
− визуальное слежение процессом обучения;
− результатов психологических и психофизиологических тестов из графического интерфейса;
− управления;
− от экспертной рекомендаций на основе интеллектуальной подсистемой, выводимой вычислительным блоком.
Ядром интеллектуального тренажера является центральная вычислительная система, выполняющая основные метода анализа результатов как поведенческой деятельности, и комплекса психических и психофизиологических данных. Оно также выполняет координационные функции на основе синергетического принципа над другими компонентами системы.
Выполняющиеся координационные и самоорганизующиеся функции вычислительного блока:
− являются главным исполнительным органом, опирающимся на результаты анализа интеллектуальных данных различных типов, полученных в реальном масштабе времени, которое обеспечивает оптимизации процесса обучения;
− выполняют необходимые для адаптации обучения к индивидуальным потребностям пользователя, анализа его прогресса и принятия решений об оптимизации обучающего процесса.
Психологические и психофизиологические данные получаются с системой тремя способами.
Для обеспечения эффективности стрельбы при оптимизации с целью выявления индивидуальности получаются психологические и психофизиологические данные [9] из трех источников.
I источник информации получается из результатов, позволяющих количественные оценки из восьмицветового теста Люшера. Этот тест с оценкой психофизиологических показателей основан на количественном анализе шести основных психофизиологических интегративных данных, необходимых для обоснования выраженности тех или иных психологических и психофизиологических показателей. На рис. 2 представлен диалоговый интерфейс, разработанный авторами метода на основе математической формулы Г.А. Аминова [10], основываясь на результатах теста Люшера.
Рис. 2. Диалоговый интерфейс метода определяющего комплекса интегральных качеств на основе теста Люшера
На основе этого метода вычисляются следующие интегративные психофизиологические показатели:
1) (-9.8 +9.8) – гетерономность-автономность, если значения между 0 и +9.8, субъект гетеронимен, пассивен, сенситивен, зависит от среды; а если от 0 до -9.8 – субъект автономен, активен, свободен;
2) концентричность-эгоцентричность (-9.8 +9.8); если от 0 до +9.8 субъект концентричен, внимание направлено к своим проблемам; а если от 0 до -9.8 – эксцентричен, внешняя среда, является для него объектом взаимопомощи;
3) личностный баланс (-9.8 +9.8); если значения от 0 до +9.8, то субъект противоречив и неустойчив, а если значение от 0 до -9.8, то личность сбалансирована;
4) вегетативный баланс (-9.8 +9.8); если от 0 до +9.8, то доминирует симпатическая нервная система, если от 0 до -9.8, то доминирует парасимпатическая нервная система;
5) работоспособность (9.1 +20.9); уровень работоспособности находится в пределах единицы;
6) показатель стресса (0 +41.8); уровень стресса в пределах единицы.
Полученные интегральные показатели пользователя используются в начальном этапе процесса обучения.
II источником являются результаты следующих тестов, характеризующих текущее психологическое состояние:
1. Тест Теппинга для определения работоспособности, связанный с силой нервной системы.
2. Тест реакции на движущийся объект, который позволяет выявить такие динамические характеристики, как латентное время реакции, способность к предвидению, степень утом-ляемости, точность реакции, а также выявление типа ошибок и соотношений эмоционального и рассудочного компонента.
3. Динамическая структура последовательностей «индивидуальных секунд» способствует выявлению устойчивости внутренних состояний, связанных с доминирующей мотивацией.
III источником являются электрофизиологические показатели, такие как ЭКГ, КГР, кривая дыхания и т.д., получаемые в реальном масштабе времени [11] в процессе выполнений текущего сеанса.
Исследование было проведено в двух группах (6 обучающимися). 1-я – контрольная группа с включением коррекционных процедур, а 2-я группа без включения искусственных обратных связей.
Результаты исследования и их обсуждение
Как показал результат применения вышеизложенного подхода к оптимизации процесса обучения выявлен ряд преимуществ сравнения с классическим тренажером. Эти преимущества отражали себя при оценке несколькими критериями. Одним из критериев являлось общее время обучения, которое сокращалось в среднем на 70–75% сравнимыми с обучаемыми группой. Вторым критерием, который обеспечивает психологическую устойчивость, является способность к сохранению спокойствия и контролю стрессовых ситуаций, что важно при работе с огнестрельным оружием. Улучшение вышесказанного качества отражается в статистически достоверном увеличении комплекса показателей, полученных с помощью обратной связи на основе динамических характеристик электрофизиологических данных, где применены компьютерные методы определения резких изменений.
Информация обратной связи, полученная от блока принятия решения на основе трех типов психологических и психофизиологических данных, передается непосредственно пользователю через звуковой и визуальный канал.
Интеллектуальность блока «генератор сценария» зависимости от результатов и состояний позволяет выявить функциональные ресурсы пользователя, связанные индивидуальностью. При этом пользователь с интеллектуальным блоком вычислительного комплекса выполняет целевую задачу интерактивной системы на основе синергетического подхода, которая позволяет максимально учитывать индивидуальные возможности обучаемого.
Во время выполнения обучения с подкреплением [12–14] пользователем выявлен ряд корреляционных закономерностей:
− нарушение вегетативного баланса отражается в соотношениях ошибок 1-го и 2-го рода;
− динамика изменений результатов сенсомоторной реакции по тесту Теппинга отражается в устойчивости степени обучаемости при изменении среды, диктуемой сценарием задач;
− степень динамичности изменений последовательностей «индивидуальных секунд» проявляется вариабельностью сердечного ритма во время выполнения процесса обучения.
Успешность процесса обучения определяется минимизацией ошибок процесса тренировки.
Выводы
1. Опираясь на различного рода психологические и психофизиологические комплексы показателей на разных этапах, интеллектуальный тренажер способствует оптимизации процесса обучения.
2. Интеллектуальность тренажера позволяет выявлению функциональных ресурсов пользователя с применением метода обучения с подкреплением.
3. Возможность «генерации задач» системы в зависимости от результатов деятельности испытуемого в различных этапах обучения позволяет формировать оптимальную мотивацию для данного этапа.
4. Результаты анализа протокола процесса обучения может позволить выявление закономерностей между поведенческими и психофизиологическими данными, связанными с индивидуальностью испытуемого.