Авторы
Спирин Андрей Евгеньевич
Организации
ФГБУ "НИИ ЦПК имени Ю.А. Гагарина"
Сессия
Космическое приборостроение и эксперимент
Форма представления
Устный
Научный руководитель
Крылов Анатолий Иванович
Место работы научного руководителя
ФГБУ "НИИ ЦПК имени Ю.А. Гагарина"
Текст тезисов
Одной из фундаментальных проблем освоения космического пространства является агрессивная космическая среда, как для безопасности жизнедеятельности человека в космосе, так и для космического приборостроения, в том числе, обеспечивающего такую безопасность. При этом основным является телеметрия систем функциональной диагностики космонавта и мониторинг его психофизиологического состояния. При планировании перспективных полётов – за пределы околоземной орбиты, на Луну, Марс или далее незаменимыми средствами станут системы поддержки принятия решений и/или экспертные системы, которые сформулируют либо правильные решения, либо дадут рекомендации для выбора действий.
На Земле такие системы уже широко внедряются [1, 2]. Пользуясь базами данных, базами знаний и базами прецедентов они позволяют решать трудно формализуемые задачи, у которых отсутствует или не известен алгоритм решения или обладают достаточно большими размерностями. Последние прецедентные данные накапливаются как по статистическим выборкам деятельности человека (на Земле), так и по техногенным (нештатным ситуациям) и природным, не зависимым от человека, обстоятельствам.
В условиях предикативной неопределённости дальнего космоса и малоизученности его воздействия как на психофизиологическое/психоэмоциональное состояния человека, так и на надёжность космической техники таких прецедентных данных (как штатных, так и внештатных ситуаций) ничтожно мало. Поэтому важно моделирование такого симбиоза в виде гибридно-интеллектуализированного человеко-информационного взаимодействия (НООН-моделирования).
Многочисленные работы по оцениванию профессиональной пригодности специалистов опасных профессий, как правило, состоят в регистрации и анализе ряда физиологических и психофизиологических параметров в экстремальных условиях [например: 3 – 7]. На их основе вычисляют: либо интегральный показатель функционального состояния с формированием «функционального паспорта» специалиста [3], либо корреляционные связи между результативностью деятельности и величиной затрат организма [4], либо интегральный показатель профессиональной пригодности [5], либо комплексной психофизиологической оценки индивидуально-типологических особенностей целенаправленной деятельности личности [6, 7] и так далее.
В работе предложен концепт – устройство, обеспечивающее дистанционный мониторинг психофизиологического состояния космонавта, позволяющий путём использования НООН-технологии смоделировать базу виртуальных прецедентов, и на основании имитации последних диагностировать психофизиологическое состояние космонавта путём мультимодальной детекции речи, глазодвигательной активности, мимики, жестов и мелкой моторики.
Устройство направленно на решение основных задач: мониторинга профессиографических и психофизиологических параметров испытуемого (тестируемого) с помощью мультимодального (зрительные, слуховые, тактильные и др. сигналы-стимулы) интерфейса в заданной области профессиональных знаний в режиме реального времени; обеспечения рефлекса и обратной передачи информации о характере и силе рефлекторного действия в центральную нервную систему для оценивания физиологически адекватного управления (включая тактильность и мелкую моторику); определения динамики глазодвигательной активности – динамики движения точки пересечения оптической оси глазного яблока и плоскости наблюдаемого события на экране сенсорного дисплея, на котором предъявляется динамическое событие в определённой области профессиональных знаний в виде комбинации графическо-числовой и/или текстово-символьной информации; преобразования речевого сигнала в цифровую информацию с распознаванием лексем языка, типа и назначения речи, качества и интонации голоса, в том числе частоты тона, громкости, тембра и темпа, а также реализация интерфейса безмолвного доступа, основанного на получении и обработке речевых сигналов на ранней стадии артикулирования.
Основу устройства составляют подсистема моделирования (НООН-моделирования) с аудиальными, визуальными и сенсомоторными моделями, подсистема мультимодальной детекции с компонентами распознавания речи и оптического отслеживания глазодвигательных реакций, мимики и жестов и база виртуальных прецедентов.
Подсистема НООН-моделирования представляет сведения, содержащиеся в информации с использованием раздельного или интегрированного объектно-ориентированного (познавательного) интерпретационно-имитационного предметного (прагматического) моделирования в виде картинных с необходимым аудиальным сопровождением образно-воспринимаемых знаковых моделей, соответствующих психофизиологии мышления человека-оператора, применяющего эти модели. Предназначена для моделирования проблемной ситуации – правдоподобных действий в определённый момент времени с использованием многомодального человекоинформационного интерфейса с целью последующего анализа психофизиологического (психоэмоционального) состояния тестируемого путём принимаемых решений на основе «здравого смысла».
Подсистема мультимодальной детекции с аудио- и видео- детекторами и компонентами распознавания речи и оптического отслеживания глазодвигательных реакций, мимики и жестов совместно с интерактивным интерфейсом ввода-вывода информации позволяет вести более эффективный клиаративно-креативный диалог за счёт дублирования передаваемой информации по разным информационным каналам и замещая какие либо каналы дополнять доступными для тестируемого входными и выходными модальностями. При этом входные модальности отвечают за восприятие информационных потоков, идущих от человека (речь, звуки, движение тела, жесты, сенсомоторика и тактильность пальцев кистей рук, рукописный текст и т.п.). Выходные модальности обеспечивают тестируемого необходимой информацией о событиях, происходящих внутри системы и поступающих сигналов.
Результаты мониторинга представляются в виде профессиографического анализа и психофизиологических параметров, в том числе включая такие как личностный адаптационный потенциал, дезадаптационные нарушения, нервно-психическая устойчивость и общая личностная тревожность, с учётом процессов фрустрированности, агрессивности, ригидности и т.п.
Полученные технические результаты реализации предложенного концепта могут стать основой для перспективных направлений будущих исследований как по делегированию соответствующих компетенций членам экипажа, так и по защите космонавтов от облучения, включая лекарственную терапию, генную инженерию или технологию гибернации. А также могут быть использованы в предикативной аналитике для оптимизации организационных и управленческих решений при кадровом отборе персонала, подборе и расстановке кадров, при профессиональной ориентации обучающихся и отборе в учебные заведения, включая специализированные и т.п.
Список использованных источников
1. Джозеф Джарратано, Гари Райли «Экспертные системы: принципы разработки и программирование»: Пер. с англ. – М.: Издательский дом «Вильямс», 2006. – 1152 стр. с ил.
2. Залюбовский И.Н. Искусственный интеллект – революция в делегировании // Журнал Искусство управлять №3. 2019. С.24-29; http://npo-etalon.ru/, доступ свободный.
3. Щербакова А.Э., Попова М.А., Современные подходы к диагностике адаптационных возможностей профессиональной надёжности специалистов экстремальных профессий // Медико-физиологические проблемы экологии человека: Материалы VI Всероссийской конференции с международным участием (19-23 сентября 2016 года).– Ульяновск, 2016. – С. 178-179.
4. Патент RU 2 655 186. Способ контроля функционального состояния человека в экстремальных условиях деятельности / Петров В.А., Иванов А.О., Пульцина К.И., Эль-Салим Суад Зухер.
5. Патент RU 2 392 860. Способ определения профессиональной надёжности специалиста экстремального профиля деятельности и устройство для его осуществления/Гриценко Г.Н., Колючкин С.Н., Седин В.И., Смирнов Б.П.
6. Патент RU 2 716 339. Способ оценки профессиональной пригодности специалистов опасных профессий/ Мыльченко И.В. и др., Попова М.А., Щербакова А.Э., Каримов Р.Р.
7. Патент RU 2 314 029. Способ комплексной психофизиологической оценки индивидуально-типологических особенностей целенаправленной деятельности личности/ Журавлев Б.В., Муртазина Е.П., Ломакина Т.Е.
На Земле такие системы уже широко внедряются [1, 2]. Пользуясь базами данных, базами знаний и базами прецедентов они позволяют решать трудно формализуемые задачи, у которых отсутствует или не известен алгоритм решения или обладают достаточно большими размерностями. Последние прецедентные данные накапливаются как по статистическим выборкам деятельности человека (на Земле), так и по техногенным (нештатным ситуациям) и природным, не зависимым от человека, обстоятельствам.
В условиях предикативной неопределённости дальнего космоса и малоизученности его воздействия как на психофизиологическое/психоэмоциональное состояния человека, так и на надёжность космической техники таких прецедентных данных (как штатных, так и внештатных ситуаций) ничтожно мало. Поэтому важно моделирование такого симбиоза в виде гибридно-интеллектуализированного человеко-информационного взаимодействия (НООН-моделирования).
Многочисленные работы по оцениванию профессиональной пригодности специалистов опасных профессий, как правило, состоят в регистрации и анализе ряда физиологических и психофизиологических параметров в экстремальных условиях [например: 3 – 7]. На их основе вычисляют: либо интегральный показатель функционального состояния с формированием «функционального паспорта» специалиста [3], либо корреляционные связи между результативностью деятельности и величиной затрат организма [4], либо интегральный показатель профессиональной пригодности [5], либо комплексной психофизиологической оценки индивидуально-типологических особенностей целенаправленной деятельности личности [6, 7] и так далее.
В работе предложен концепт – устройство, обеспечивающее дистанционный мониторинг психофизиологического состояния космонавта, позволяющий путём использования НООН-технологии смоделировать базу виртуальных прецедентов, и на основании имитации последних диагностировать психофизиологическое состояние космонавта путём мультимодальной детекции речи, глазодвигательной активности, мимики, жестов и мелкой моторики.
Устройство направленно на решение основных задач: мониторинга профессиографических и психофизиологических параметров испытуемого (тестируемого) с помощью мультимодального (зрительные, слуховые, тактильные и др. сигналы-стимулы) интерфейса в заданной области профессиональных знаний в режиме реального времени; обеспечения рефлекса и обратной передачи информации о характере и силе рефлекторного действия в центральную нервную систему для оценивания физиологически адекватного управления (включая тактильность и мелкую моторику); определения динамики глазодвигательной активности – динамики движения точки пересечения оптической оси глазного яблока и плоскости наблюдаемого события на экране сенсорного дисплея, на котором предъявляется динамическое событие в определённой области профессиональных знаний в виде комбинации графическо-числовой и/или текстово-символьной информации; преобразования речевого сигнала в цифровую информацию с распознаванием лексем языка, типа и назначения речи, качества и интонации голоса, в том числе частоты тона, громкости, тембра и темпа, а также реализация интерфейса безмолвного доступа, основанного на получении и обработке речевых сигналов на ранней стадии артикулирования.
Основу устройства составляют подсистема моделирования (НООН-моделирования) с аудиальными, визуальными и сенсомоторными моделями, подсистема мультимодальной детекции с компонентами распознавания речи и оптического отслеживания глазодвигательных реакций, мимики и жестов и база виртуальных прецедентов.
Подсистема НООН-моделирования представляет сведения, содержащиеся в информации с использованием раздельного или интегрированного объектно-ориентированного (познавательного) интерпретационно-имитационного предметного (прагматического) моделирования в виде картинных с необходимым аудиальным сопровождением образно-воспринимаемых знаковых моделей, соответствующих психофизиологии мышления человека-оператора, применяющего эти модели. Предназначена для моделирования проблемной ситуации – правдоподобных действий в определённый момент времени с использованием многомодального человекоинформационного интерфейса с целью последующего анализа психофизиологического (психоэмоционального) состояния тестируемого путём принимаемых решений на основе «здравого смысла».
Подсистема мультимодальной детекции с аудио- и видео- детекторами и компонентами распознавания речи и оптического отслеживания глазодвигательных реакций, мимики и жестов совместно с интерактивным интерфейсом ввода-вывода информации позволяет вести более эффективный клиаративно-креативный диалог за счёт дублирования передаваемой информации по разным информационным каналам и замещая какие либо каналы дополнять доступными для тестируемого входными и выходными модальностями. При этом входные модальности отвечают за восприятие информационных потоков, идущих от человека (речь, звуки, движение тела, жесты, сенсомоторика и тактильность пальцев кистей рук, рукописный текст и т.п.). Выходные модальности обеспечивают тестируемого необходимой информацией о событиях, происходящих внутри системы и поступающих сигналов.
Результаты мониторинга представляются в виде профессиографического анализа и психофизиологических параметров, в том числе включая такие как личностный адаптационный потенциал, дезадаптационные нарушения, нервно-психическая устойчивость и общая личностная тревожность, с учётом процессов фрустрированности, агрессивности, ригидности и т.п.
Полученные технические результаты реализации предложенного концепта могут стать основой для перспективных направлений будущих исследований как по делегированию соответствующих компетенций членам экипажа, так и по защите космонавтов от облучения, включая лекарственную терапию, генную инженерию или технологию гибернации. А также могут быть использованы в предикативной аналитике для оптимизации организационных и управленческих решений при кадровом отборе персонала, подборе и расстановке кадров, при профессиональной ориентации обучающихся и отборе в учебные заведения, включая специализированные и т.п.
Список использованных источников
1. Джозеф Джарратано, Гари Райли «Экспертные системы: принципы разработки и программирование»: Пер. с англ. – М.: Издательский дом «Вильямс», 2006. – 1152 стр. с ил.
2. Залюбовский И.Н. Искусственный интеллект – революция в делегировании // Журнал Искусство управлять №3. 2019. С.24-29; http://npo-etalon.ru/, доступ свободный.
3. Щербакова А.Э., Попова М.А., Современные подходы к диагностике адаптационных возможностей профессиональной надёжности специалистов экстремальных профессий // Медико-физиологические проблемы экологии человека: Материалы VI Всероссийской конференции с международным участием (19-23 сентября 2016 года).– Ульяновск, 2016. – С. 178-179.
4. Патент RU 2 655 186. Способ контроля функционального состояния человека в экстремальных условиях деятельности / Петров В.А., Иванов А.О., Пульцина К.И., Эль-Салим Суад Зухер.
5. Патент RU 2 392 860. Способ определения профессиональной надёжности специалиста экстремального профиля деятельности и устройство для его осуществления/Гриценко Г.Н., Колючкин С.Н., Седин В.И., Смирнов Б.П.
6. Патент RU 2 716 339. Способ оценки профессиональной пригодности специалистов опасных профессий/ Мыльченко И.В. и др., Попова М.А., Щербакова А.Э., Каримов Р.Р.
7. Патент RU 2 314 029. Способ комплексной психофизиологической оценки индивидуально-типологических особенностей целенаправленной деятельности личности/ Журавлев Б.В., Муртазина Е.П., Ломакина Т.Е.