ЧЕЛОВЕЧЕСКИЙ ФАКТОР

Области применения

Наиболее общий подход к определению возможных сфер при­менения средств генерации речи состоит в выборе некоторой человеко-машинной системы в качестве претендента на исполь­зование речевых сообщений и в последующем моделировании варианта системы, где применяются речевые устройства. Обычно изучение вопроса о применении речевых режимов вместо визу­альных инициируется возникновением таких проблем, как вы­сокая нагрузка на органы зрения человека или низкая произ­водительность. Эксперимент осуществляется в условиях дей­ствующей системы с использованием различных критериев эффективности для определения относительных достоинств ви­зуального и речевого вывода применительно к рассматриваемой задаче. Результаты таких исследований обычно подтверждают предположения о полезности речевого вывода информации для данного применения, но их трудно бывает распространить на другие применения. Однайо, используя эти результаты, можно указать области для проведения более общих исследований и глубоко изучить вопросы влияния субъективных факторов на проектирование средств вывода речевых сообщений. Ниже бу­дут кратко описаны три примера применения средств речевого отображения информации.

Пример 1: система SYNCALL

Модельные исследования задач управления летательными ап­паратами (сближения, захода на посадку) субсидировались сов­местно Национальным управлением по аэронавтике и исследо­ванию космического пространства в Эймсе и Американской авиационной академией їй были направлены на оценку систем обеспечения захода «а посадку с применением синтезированных речевых сообщений при выполнении летных задач [70]. Это ис­следование проводилось на тренажере с привлечением высоко­квалифицированных экипажей. Половина заходов на посадку осуществлялась с применением современной автоматической системы и с использованием ответных сигналов «постороннего» пилота. Последние содержали речевые сообщения о высоте и отклонении от курса, сделанные неопытным пилотом. Заходы на посадку изменялись но степени сложности. Для менее трудных вариантов характеристики качества выполнения полета не раз­личались настолько, чтобы это могло быть обусловлено систе­мой SYNCALL. Однако при больших визуальной, мануальной и умственной нагрузках при заходе на посадку эти характерис­тики в случае применения синтезированной речи были лучше, чем при использовании процедуры подачи ответных сигналов «посторонними» нилотами. Были сделаны и другие многочислен­ные наблюдения. Для одного из заходов на посадку, когда сис­тема SYNCALL (в соответствии с планом эксперимента) не­уклонно подавала ложные ответные сигналы, качество полета было значительно снижено по сравнению с выполнением того же захода на посадку при правильных ответных сигналах (это оказалось настоящим бедствием для некоторых из них и вы­ражалось в сильной изменчивости характеристик качества от пилота к пилоту). В целом пилоты оценивали систему SYNCALL в аспекте речевого взаимодействия как менее информативную, менее полезную, менее координированную в сравнении с суще­ствующей; однако она была оценена как более информативная, более полезная, более согласованная и более надежная по срав­нению с используемой в кабине пилота системой информирова­ния о высоте полета, называемой системой оповещения о сбли­жении с землей. В результате этого исследования, продемонст­рировавшего принципы построения системы автоматического захода на посадку с синтезированными ответными речевыми сигналами, был составлен большой список рекомендованных пилотами уточнений по проекту системы. При этом была под­черкнута важность исключения передачи ложной информации по каналу ответных сигналов. Для уменьшения количества раз­личных речевых сообщений рекомендовано согласовать систему оповещения о сближении с землей с ответными сигналами сис­темы SYNCALL.

Пример 2: режимы ввода — вывода по каналу передачи данных сиетемы управления полетом самолета

Серия экспериментов была проведена с имитаторами GAT-1 и GAT-2, моделирующими, в частности, канал передачи данных системы управления полетом самолета с целыо оценки различ­ных режимов работы устройств ввода — вывода, установленных в кабине пилота [32]. Пилоты самолетов выполняли задачу управления самолетом на тренажере по информации, обеспечи­ваемой визуальными дисплеями, речевыми сообщениями и пе­чатающими устройствами. Для всех сообщений, кроме преду­преждающих, они избирали визуальный способ отображения. Для предупреждающих сообщений предпочтение отдавалось использованию синтезированной речи. В части отображения текущей информации о курсе, высоте и скорости полета преиму­щество принадлежало информационным табло на светоизлуча - ющих диодах с большим размером букв. С помощью печатаю­щих устройств предпочитали выводить менее критичную ко времени информацию, которая, кроме того, должна была ис­пользоваться по истечении какого-то периода времени после ее получения. К этой информации относятся сведения по управле­нию воздушным движением и информация о погодных условиях.

Пример 3: электронная речевая интерактивная система преду­преждения

Рассматриваемая функциональная модель полета вертолета на предельно малой высоте включает в себя экспериментальную радиолокационную систему обнаружения объектов, представ­ляющих угрозу для безопасности, в которой для оповещения о степени опасности и направлений расположения различных ти­пов объектов радиолокационного наблюдения используются синтезированная речь и визуальные представления [91]. Одной из важных особенностей этого системного проекта является ис­пользование логического узла интеграции речевых сообщений и визуальных отображений, предназначенного для определения приоритетов сообщений при появлении множественных опасно­стей. Все семь пилотов вертолетов, участвовавших в экспери­ментах, оценили экспериментальную систему обнаружения и обхода опасных объектов как лучшую и более легкую в исполь­зовании по сравнению с существующими системами. В совре­менных системах используется тональное кодирование и ана­логовое отображение сигналов опасности. Все пилоты выеказа- ли мнение, что речевая и визуальная системы должны хорошо стыковаться друг с другом.

В качестве основного переменного фактора в этом исследо­вании выступал тип голоса [78]. Сравнению подвергались пред­ставленная в цифровой форме женская и мужская речь и не­который вариант синтезированной речи в той же форме. Хотя не было отмечено никаких различий в качестве выполнения до - лета в зависимости от использованного типа голоса, пилоты отдали предпочтение характерному, как бы механически звуча­щему голосу. Они выразили крайнее неудовлетворение медли­тельностью произнесения сообщений при всех трех тицах голо­сов, обусловленной артикуляционными паузами, которые были введены в метод соединения слов, используемый при генерации сообщений. Непосредственно синтезируемая речь с более естест­венной просодией была оценена теми же пилотами как более предпочтительная по сравнению с оцифрованной синтезирован­ной или оцифрованной естественной речью в случае женского голоса. В результате исследования был сделан вывод о том, что для некоторого типа интерактивных систем оповещения должна использоваться непосредственно синтезируемая речь. Впослед­ствии эти средства визуального отображения и речевого вывода вместе с логикой их интегрирования были включены в рабочий экспериментальный образец системы, предназначенный для экс­плуатационных испытаний.

Общие тенденции в использовании речевого вывода информации

Несмотря на ограниченную степень общности самих результатов узкоспециальных исследований в области применения речевых систем, существуют общие рекомендации по отбору подходящих для этого функций. В какой-то мере они основаны на экспери­ментальных данных, но большей частью — на комбинации де­дуктивных и индуктивных рассуждений. Например, в работе [19] приведены общие рекомендации по выбору сначала между слуховым и визуальным восприятием, а затем — по выбору между речевым и неречевым звуковым представлением сигна­лов. Использование звукового (речевого и неречевого) пред­ставления, а не визуального (экранного) предпочтительно в следующих случаях:

1. Для подачі предупреждающих сигналов, благодаря мно - гонаправленности слухового восприятия.

2 При наличии чрезмерного количества визуальных отоб­ражений.

3. Когда информация должна восприниматься независимо от поворота головы или положения тела.

4. Когда пределы видимости ограничиваются темнотой.

5. В условиях кислородного голодания из-за меньшего сни­жения чувствительности слухового тракта по сравнению со зри­тельным.

При этом автор приводит доводы в пользу применения имен­но речевой системы, а не каких-то других способов отебра - жения:

1. Обеспечивается высокая гибкость системы.

2. Возможна идентификация источника сообщения.

3. От пользователя не требуется знания кодированных сиг­налов.

4. Обеспечивается решение задач, требующих быстрого дву­стороннего обмена информацией.

5. Возможно оповещение о будущих действиях, требующих предварительной подготовки.

6. При стрессовых ситуациях отсутствует риск забывания оператором смысла кодированных сигналов.

К сожалению, современное состояние теоретических основ отбора речевых функций не продвинулось далее подобных фи­лософский рассуждений.

Авторы работ [72] и [97] независимЬ друг от друга добавили по два одинаковых пункта к сделанным до них выводам:

1. Речевая информация должна быть высоконадежной.

2. Получаемая речевая информация должна использоваться как можно быстрее вследствие ее плохого запоминания чело­веком.

К этим двум пунктам следует добавить еще вывод Детрид- жа [19]:

3. Использование речевых сообщений минимизирует требо­вания к обработке информации их адресатом, так как исключа­ет необходимость декодирования сигналов.