自动调整理论在心理学上的若干应用 [复制链接]

第5版()
专栏：

自动调整理论在心理学上的若干应用
封根泉
自动调整理论是研究自动调整技术的理论问题的学科，它是控制论的组成部分之一。近年随着控制论在生物科学上的广泛应用，自动调整理论在心理学上的应用也有了进展。本文的目的是对心理学上这一新的发展方向作一简单的介绍。
自动调整理论在感知觉和动作研究上的应用
自动调整系统的各个环节，通常各自进行着一定的信息加工。如果把人与自动调整系统作某种类比，那末能不能考虑：人不仅仅中枢神经系统进行信息加工，其他环节是否也可能进行着一定的信息加工？这种考虑在近年的某些研究中得到了支持。比如研究表明：蛙眼的感受器分成许多类型，各自对外来刺激进行不同的加工。有的感受器只对光的出现作反应，有的只对明暗对比的变化作反应，有的只对尖角起反应而对平的轮廓没有反应，有的只对圆形起反应而对方形没有反应，等等。人和其他动物的眼睛也具有对光刺激的变化率作反应的能力。有人在听觉上也发见类似的现象。从生物学观点来看，感觉器官的这种信息加工至少具有两个重要意义：（一）大大减轻中枢信息加工负荷；（二）消除或削弱了某些不重要的信息，而突出（加强）了某些具有重要生物学意义的信息。感觉器官的信息加工现象表明：人的心理过程与各个环节分别进行信息加工的自动调整系统有其相似之处。
许多心理现象是一个波动过程。对于这些波动现象，传统心理学上缺少有效的分析方法和理论解释。近年有人引用自动调整理论中关于调整过程的分析方法，对心理学上的某些波动现象进行分析，获得了良好的结果。比如，苏联学者对等级运动员自行车竞赛中的足踏板运动进行“加速度数值的分析”，发见足踏板运动的加速度数值乃是一种周期波动的过程，并且这种波动周期竟恰恰与脑电α节律相合。有人用“相关分析方法”分析生物电和手抖，发见这些看来似乎杂乱的电波和颤抖原来都反映着某些有规律的信息。这些情况表明：运用自动调整理论的某些分析方法，可以发现即使人的某些看来似乎杂乱的动作活动和生物电反应，实际上也反映着人的一定的有规律的调整过程。近年有人引用自动调整理论，对某些心理学上的波动现象进行理论解释，也获得了一定的进展。比如，有人用自动调整理论来分析人瞳孔在光刺激下的收缩反应的波动过程，结果表明：不同人这种波动过程的“调整品质”优劣是不同的，正与自动调整技术系统中调整品质优劣不同所表现出来的情况相似。一九六三年我们对人在看守工作低负荷条件下（信号间隔时间特长，这种条件叫做“低负荷”）信号察觉效率的波动过程也用自动调整理论进行分析，发见：随着工作条件的困难增大（比如信号数目增多，间隔时间范围增大），调整过程的“偏差”增大，“稳定度”降低。这与技术系统中当工作条件复杂化、系统的调整品质变劣时所出现的情况十分相似。
自动调整理论在感知觉和动作研究上的应用不仅推动了理论发展，而且具有重要的实践意义。比如，感受器信息加工理论在雷达上很有意义。可以这样设想：假如雷达也能像人和动物的感受器官一样把一些不必要的信息排除，而把一些重要的信息突出，则必会给雷达看守带来很大好处。
“人的传递函数”问题
“传递函数”原来是一个技术概念，它表示一个自动调整系统输出与输入之间的函数关系，而用一定的数学形式表示出来。自动调整理论通常用“传递函数”来描述一个“系统”的性能。人在“特定操作活动”中的机能也可以“类比地”用一个传递函数进行描述。这一方面近年已有了相当的进展。从最简单的“手搬动东西”的活动，直到比较复杂的“操纵活动”，“人的传递函数”都经过某些研究。人的传递函数的确定，对于人操纵活动的电子模拟，以及参考人的操纵活动进行自动化系统的设计来说，都具有重要的意义。比如，有人根据研究所得的“人的传递函数”，用电子计算机模拟人的操纵。当一个飞行员在地面练习机上进行操纵时，研究人员偷偷地用这种模拟计算机替换了人的操纵，而飞行员竟长时间还以为是他自己在操纵着。
“人的传递函数”的研究本身是中枢机能研究的一个新的发展，对于心理学理论建设所起的作用是显然的。不仅如此，人的传递函数的研究还在心理学上提出了一系列的问题，这些问题的解决不仅具有理论意义，也具有实践意义。
比如第一个引人注目的问题就是：人的传递函数的导数项最高可达几阶？亦即人在操纵活动中最高能解几次微分的方程式？近年的研究表明：原来人的这种能力是很低的。人效率最好的是不解微分方程的操纵活动。比如操纵活动的大小正好与仪表的指示数据成比例的那种操作对人来说是最适宜的。要求人解一次微分的操纵活动，比如根据目标运动速度进行操纵活动，人的效率就差了。要求解二次微分的操作，比如根据目标运动的加速度进行操纵活动，人的效率很差，几乎已达人的能力极限了。为了克服这个困难，有人建议采用所谓“补助操纵”方式，亦即当需要人作“高阶微分”的操纵时，用机器进行补偿。在这种“机器补偿”的条件下，人操纵时可以不必考虑目标的运动速度和加速度，只需根据目标离开瞄准子的距离大小进行操纵，而由机器根据操纵量的大小自行补偿一个速度和加速度数值，使瞄准子追上目标。这就大大提高了人的操纵效率。这种“补助操纵”方式，在二次世界大战中曾经发挥过一定的作用。应当指出：人的传递函数阶次虽然不高，但人的传递函数可塑性和灵活性很大，人的运算可靠性也很高，这是任何机器所不能及的。
人们在劳动实践中早已知道，对于机器惰性（或惯性）的掌握是一个困难问题。比如电车必须在到站之前开始减速和刹车，但是，究竟提前多少时间开始减速和刹车是一个颇难掌握的问题。心理学上虽然早已知道这个事实，可是对于“惯性掌握”究竟为什么困难，却缺少合适的理论解释。对“惯性操作”中人的传递函数的研究表明：原来，这种操作要求人的传递函数具有较高的“导数阶次”。如前所述，“导数阶次”高，人就难于很好胜任。这就找到了“惯性操作”所以困难的理论解释。在这个理论的基础上，有人提出：用“提前显示”的方法，把机器在一定时间之后将出现的状态在指示器（比如仪表等）上提前显示出来。如果这种“提前显示”的“提前时间”选得合适，那末人在操纵时就不必考虑机器的惰性了。研究表明：这种显示方式的确有其好处，操纵者感觉方便，操纵的精确度也提高了。
简化人在操纵活动中的传递函数的另一个途径是用计算机替代人的运算。比如，近年有人考虑在飞机和宇宙飞船中采用一种所谓“整合显示”方式。这种显示器不像传统的飞机仪表那样把有关飞机飞行状态的各种数据直接显示出来，而是用电子计算机把飞机的飞行状态结合飞行航线的要求进行计算，把计算的结果——飞行员应当怎样操纵——报告给飞行员。这种显示方式之一就是所谓“万能图形指示器”。这是一个简单的屏幕，上面有一个光点和一根横线。光点在屏幕上的位置就表示飞机驾驶杆应当安放的位置，横线的斜度就表示足蹬应作的操作。比如，屏面上光点处在右上方，横线向右上方倾斜，这就表示应当把驾驶杆推向右上方，把右足蹬推向前方。显然，这种显示方式大大减轻了飞行员的信息加工负荷。
人的“系统特性”问题
一个自动调整系统有它的特性，人与自动调整系统作“类比”他的“特性”如何呢？关于这个问题，传统心理学上已经积累了一些事实，但是缺少系统的分析。近年有人引用自动调整理论的
“系统特性分析方法”，将这些特性加以系统化和发展，获得了一定的进展。在此只举三个例子：
（一）人的“取样”特性。人的神经肌肉有一个“不应期”，即是当神经肌肉接受一个刺激之后一定时间内，对其他刺激即不能作出反应，或反应减弱。人作为一个整体，对外界刺激的反应也有一个“不应期”，叫做“心理不应期”，一般相当于零点五秒左右。比如，人对运动目标的瞄准操作，看来似乎是连续不断的，但实验记录表明，这种操纵曲线是梯级状的，每一级大约历时零点五秒左右。人的“心理不应期”的事实表明：人是每隔一定时间（零点五秒左右）对外界作一次反应的系统，这可与自动调整系统中的“取样系统”作类比。
（二）人的“预计”特性。人具有一定的预计能力。这种预计能力在“人—机”系统设计中，是一个值得注意的问题。比如，一般瞄准系统有二种方式。一种叫做“尾随式”，即在显示器上同时显示目标与瞄准子两者，操纵者通过操纵活动将瞄准子套住目标即达到瞄准。这种指示方式由于操纵者可以看出目标的运动情况，可以充分发挥他的预计能力，所以操纵效率较好。另一种叫做补偿式，这种指示器只指示目标与瞄准子之间的差距，由于操纵者无法看出目标的动向，难于发挥其预计能力，所以效率较差。
（三）人的频率特性。这就是说，人每秒作几次“感知—反应”活动最为适宜？一般讲，人在操纵活动中的最适频率范围约等于每秒一次到每二秒一次的反应。每秒五至十次的选择反应对人来说就会感到无法处理，每秒二十至十五次的选择反应一般人都干不了了，这就是所谓“超负荷”。另一方面，人的“感知—反应”频率太低也是不合适的。我们一九六二、一九六三年的研究表明：如果信号出现率太低，那末虽然看守工作很简单，而竟出现信号很长时间不能被察觉的现象。实践中某些自动化企业的值班人员经常无事可做，一当警戒或事故信号突然出现，却往往出现手足无措等现象，这可能即与信号出现频率过低有关。
两点注意
自动调整理论在心理学上应用有两个问题值得注意：
一、不少作者在心理学中应用自动调整理论的时候，或多或少地忽视了人的社会性以及人在人—机系统中的主导和主动作用。这是我们应当坚决反对的。
二、近年随着自动控制技术的发展，西方作者们流行着一种所谓的“机器替代人”、“有生命有智慧有意识的机器”、“机器比人聪明”、“机器超越人支配人”以及把人简单地与机器等同起来等等的荒谬观点。这些观点乃是夸大技术作用贬低人的作用的现代资产阶级思潮的一种表现。机器从来只是人的产物和工具，它不外是人手和脑的延长，它永远只能为人服务而决不可能是相反。机器无论怎样复杂、灵巧，它归根结底总是依据人的设计思想和人的意志而行动，并且接受人的监督的。此外，机器为谁服务，服务些什么，也都是由人决定的。可见，机器永远离不开人的支配，永远不可能超越人和支配人。