ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ЧЕЛОВЕКА С ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ МАШИНОЙ
— процесс обмена сообщениями между человеком и вычислительной машиной, обусловленный необходимостью последовательного и/или параллельного выполнения человеком и машиной действий по совместному решению какой-либо задачи. До последнего времени значительную часть процесса решения задачи — чаще всего разработку метода или алгоритма решения — человек выполнял, не обмениваясь регистрируемыми сообщениями с вычислительной машиной (ВМ). Однако даже в этом случае условно можно говорить о «неявной» форме взаимодействия: человек производит мысленный обмен сообщениями с моделью ВМ, отраженной в его сознании. При явном взаимодействии процесс решения задачи включает в себя циклы обмена регистрируемыми сообщениями между человеком и реальной ВМ.
Выделяют следующие категории людей, вступающих во взаимодействие с ЭВМ: заказчики или постановщики задачи, которые формулируют ее условие, принимают участие в его уточнении и определении формы представления исходных данных и требуемых результатов; алгоритмисты с различной специализацией, разрабатывающие план и алгоритм решения задачи, и программисты, которые описывают план решения задачи на входном языке программирования; операторы, работающие на устр-вах ввода — вывода, на центральном либо индивидуальных пультах и пр. По отношению к заказчику (постановщику) различают прямую связь человека с ЭВМ, когда между ними нет посредников (операторов, программистов), и непрямую связь, когда такие посредники имеются.
Выделяют следующие основные виды систем «человек — ЭВМ», обладающие определенными особенностями их математической эксплуатации: «заказчик — программист — оператор — машина», «заказчик — оператор — машина — консультант», «заказчик — машина» и др. Режим прямой связи для постановщика задачи реализуется благодаря тому, что появились развитые системы автоматизации программирования и операционные системы, упростилась связь с машиной в результате введения индивидуальных удобных пультов (типа пишущих машинок, пультов на базе электроннолучевой трубки; см. Экранный пульт) и, кроме того, в результате передачи заказчику ряда пока еще не автоматизированных ф-ций программиста и оператора. Подобный режим реализован либо на однопрограммных ВМ (типа «МИР» и Наирм), как правило, с невысоким быстродействием, либо на мультипрограммных быстродействующих машинах в режиме пакетной обработки данных и в режиме разделения времени.
На разных этапах решения задачи В. ч. с в. м. несет различную функциональную нагрузку. На начальном этапе решения взаимодействие обеспечивает регистрацию пользователя, наведение им справок о возможности данной машины (системы) и заказ ресурсов, требуемых для решения данной задачи. Далее,
при известном человеку алгоритме решения задачи в результате взаимодействия производится ввод сообщения и установление его грамматической правильности, а также проверка (и выработка) алгоритмической правильности сообщения, т. е. производится отладка программы (см. Отладочные программы). И, наконец, В. ч. с в. м. должно обеспечить построение неизвестного ранее алгоритма, т. е. метода решения задачи. При этом могут быть использованы как творческие возможности человека, так и соответствующие эвристические алгоритмы, заложенные в машину. В первом случае предполагается, что основную творческую работу по составлению алгоритма выполняет человек, а машина в лучшем случае информирует его о своих возможностях (о составе библиотеки стандартных подпрограмм и о входных языках программирования). Во втором случае человек выполняет только те действия, которые нужны для работы эвристических алгоритмов, заложенных в машину. Примерами таких действий могут служить: описание (на входном языке программирования) проблемных ситуаций, к которым машина не имеет доступа, установление предпочтительных оценок для предложенных машиной альтернатив и т. п.
Прямая связь человека с ВМ на всех этапах решения задачи во многих случаях требует оперативного взаимодействия, т. е. такого взаимодействия, когда обмен сообщениями между ними протекает достаточно быстро. При этом сами сообщения, как правило, невелики, легко обозримы. Для неоперативного взаимодействия, наоборот, характерны довольно большие интервалы времени между сообщениями, причем эти сообщения могут представлять собой достаточно объемистые и сложные тексты, графики и изображения. Оперативное взаимодействие при прямой связи человека с машиной характерно для диалога режима, при котором человек имеет возможность вмешиваться в ход решения задачи на машине, обращаться к машине за справками и получать ответное сообщение машины через такие интервалы времени, которые не нарушают ход его мыслительной деятельности, не являются для него тягостными. Режимом диалога при решении задачи может управлять не только человек, как это сделано в подавляющем большинстве систем отладки, систем программирования на естественном языке и систем решения задач в режиме вопросов и ответов, но и вычислительная машина. Прообразом диалога, управляемого машиной, может служить обучение с помощью ВМ (см. Автоматизированного обучения класс) и разработка метода решения задач с помощью эвристических предписаний, реализованных на машине и обобщающих способы решения задач некоторого определенного класса.
Как и в случае, когда задачу совместно решают два человека, эффективность различных форм В. ч. с в. м. определяется качеством, временем и стоимостью решения задач (последние два показателя определяются не только стоимостью и количеством машинного времени, но и временем, затрачиваемым человеком на решение всей задачи, а также стоимостью его труда). Она зависит и от взаимопонимания человека и ВМ, психологической готовности человека к решению своих задач с помощью ВМ, доступности ВМ для человека, удобства связи с ВМ и быстроты реакции ВМ на сообщение, введенное человеком. Реализация совокупности этих факторов обеспечивается благодаря созданию высокоразвитых алгоритмических структур и систем математического обеспечения ЦВМ (это создает предпосылки для реализации факторов взаимопонимания, быстроты реакции, доступности и пр.), а также благодаря разработке обучающих систем и подготовки к В. ч. с в. м. (чем выше уровень подготовки, тем проще достигается взаимопонимание человека и ВМ, тем увереннее чувствует себя человек, т. е. реализуется фактор психологической готовности к взаимодействию; этот фактор в значительной степени зависит от уровня развития систем матем. обеспечения: чем оно богаче, тем увереннее человек обращается к ВМ).
Процесс достижения взаимопонимания рассматривают как процесс изучения человеком возможностей машины при решении с ее помощью некоторой задачи. В результате этого изучения человек должен так формулировать свои сообщения, чтобы машина могла выполнять именно те действия, которые он от нее ожидает. Если реакция машины соответствует тому, что ожидал человек, то можно считать, что машина выполнила успешно предписания, содержащиеся в сообщении человека, и что в рассматриваемом цикле взаимодействия было достигнуто взаимопонимание. Доступность ВМ для человека предполагает создание возможности обращения к машине в любое удобное для человека время, а удобство общения человека с ВМ подразумевает выполнение ряда обычных требований психологии инженерной к удобству размещения и обозримости вводимых и получаемых сообщений, к конструкции устройств ввода, вывода и т. п. Быстрота реакции машины определяется задержкой между моментом окончания сообщения человека и моментом начала вывода очередного сообщения машины. Эффективность различных форм взаимодействия зависит не только от комплексной реализации указанных факторов в каждом из партнеров, но и от полноты, от уровня реализации каждого из факторов. В наибольшей степени эта зависимость проявляется для диалоговых форм взаимодействия. Чтобы вступить во взаимодействие с машиной, человек должен уметь по крайней мере четко сформулировать свою задачу и иметь хотя бы общие сведения о возможностях ВМ. Этого может оказаться достаточно, если устанавливается непрямая связь с машиной. При прямой связи с машиной человек должен уже знать хотя бы один из входных языков программирования, реализованных на данной машине, уметь записать на этом языке алгоритм решения своей задачи, сопоставить полученный результат
с предполагаемым и при необходимости внести коррективы в алгоритм.
Что же касается требований к машине, то для недиалогового взаимодействия, осуществляемого преимущественно в режиме пакетной обработки, они могут быть удовлетворены уже при наличии транслятора и библиотеки стандартных подпрограмм (количество трансляторов и полноту библиотеки прежде всего определяет разнообразие классов решаемых на этой машине задач). При диалоговом взаимодействии, которое осуществляется либо на однопрограммных ВМ, либо на мультипрограммных — в режиме разделения времени, требования к машине резко возрастают: она должна обладать большим количеством стандартных программ решения задач и средств интерпретации входных языков программирования, хранимых структурным образом, т. е. так, что обращение к соответствующим средствам можно выполнять автоматически, по команде с индивидуального устр-ва связи с машиной. В случае диалога, управляемого ВМ, в этой машине должна быть реализована и спец. операционная система, «знающая» о всех возможностях машины в отношении решения определенного класса задач и «умеющая» (после опроса пользователя) отнести его задачу к некоторому классу, а также реализовать эвристическое предписание по обобщенному способу решения задач данного класса. При диалоговом взаимодействии резко возрастают требования не только к уровню реализации фактора взаимопонимания, но и к фактору быстроты реакции машины — время задержки ответа должно быть минимизировано (как в результате разработки эффективного режима разделения времени, так и благодаря спец. устройствам отображения, напр., отображения на электроннолучевую трубку). Важным средством организации эффективного диалогового режима В. ч. с в. м. является также создание спец. обучающих систем, переводящих ВЫ в решим обучающей машины, которая обеспечивает подготовку пользователей ВМ к решению задач с помощью этой же ВМ. Для непрямой связи пользователя с ВМ такую обучающую систему во многих случаях можно реализовать с помощью комплекта программированных учебников и пособий.
Организация эффективного В. ч. с в. м. на базе перечисленных факторов является комплексной проблемой, стоящей и перед разработчиками, и перед пользователями ВМ. Ключ к ее решению лежит в исследовании задач и способов их решения человеком, машиной и системой «человек — машина». В этом исследовании наряду с кибернетиками должны принять участие системотехники, математики и психологи. См. также Системотехника.
Лит.: Якубинский Л. П. О диалогической речи. В кн.: Русская речь. Петроград, 1923; Глушков В. М. [и др.]. Вычислительные машины с развитыми системами интерпретации. К., 1970 [библиогр. с. 254—257]; Глушков В. М. [и др.]. Человек и вычислительная техника. К., 1971 [библиогр. с. 284-291]; On-line computing. New York, 1967; Schwarcz R. М., Burger J. F., Simmons R. F. A deductive question-answer lor natural language inference. «Communications of the Association for Computing Machinery», 1970, v. 13, № 3; A1pert D., Вitzer D. Z. Advances in computer-based education. «Science», 1970, v. 167, N 3925. В. И. Брагювицкий., А. М. Довгялло.
