ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТИВНОСТИ РАБОТЫ ОПЕРАТОРОВ НА КОМПЬЮТЕРЕ И В ВИРТУАЛЬНОЙ СРЕДЕ

ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТИВНОСТИ РАБОТЫ ОПЕРАТОРОВ НА КОМПЬЮТЕРЕ И В ВИРТУАЛЬНОЙ СРЕДЕ

Ефременкова Маргарита Витальевна

техник, Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный исследовательский центр угля и углехимии Сибирского отделения Российской академии наук» (ФИЦ УУХ СО РАН),

РФ, г. Кемерово

Никитенко Михаил Сергеевич

канд. техн. наук, науч. сотр., Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный исследовательский центр угля и углехимии Сибирского отделения Российской академии наук» (ФИЦ УУХ СО РАН)

РФ, г. Кемерово

Соснина Анастасия Сергеевна

 канд. мед. наук, науч. сотр., Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний" (НИИ КПССЗ),

РФ, г. Кемерово

EVALUATION OF THE PERFORMANCE OF OPERATORS ON A COMPUTER AND IN A VIRTUAL ENVIRONMENT

Margarita Efremenkova

engineer, FRC CCC SB RAS,

Russia, Kemerovo

Mikhail Nikitenko

candidate of technical sciences, Research Fellow, FRC CCC SB RAS,

Russia, Kemerovo

Anastasia Sosnina

candidate of medical sciences, Research Fellow, RICPCD,

Russia, Kemerovo

Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ и Кемеровской области в рамках научного проекта №20-48-420017.

АННОТАЦИЯ

В статье представлен блок показателей результативности работы операторов на компьютере и в виртуальной среде в рамках проводимых комплексных исследований влияния времени работы в виртуальном пространстве на функциональные параметры (когнитивные функции) оператора. Результаты показали, что испытуемым, не имеющим опыта работы с гарнитурой виртуальной реальности и её органами управления, необходимо время на адаптацию и освоение механики взаимодействия со средой. Отсутствие такого опыта является причиной повышенной результативности работы на персональном компьютере в рамках эксперимента. Полученные результаты позволяют сформулировать гипотезу относительно степени влияния виртуальной среды на когнитивный статус оператора при выполнении многозадачной аналитической работы для постановки задач последующих исследований.

ABSTRACT

The article presents a block of performance indicators of operators on a computer and in a virtual environment within the framework of comprehensive studies of the effect of working time in virtual space on the functional parameters of the operator (his cognitive functions). The results showed that users who do not have experience with a virtual reality headset and its controls need time to adapt and master the mechanics of interacting with the environment. The lack of such experience is the reason for the increased effectiveness of working on a PC in the framework of the experiment. The results obtained allow us to formulate a hypothesis regarding the degree of influence of the virtual environment on the cognitive status of the operator when performing multitasking analytical work for setting the tasks of subsequent research.

Ключевые слова: человеко-машинная система, человеко-машинный интерфейс, виртуальная реальность, виртуальное рабочее пространство, когнитивная нагрузка, психометрическое тестирование, ЭЭГ.

Keywords: human-machine system, human-machine interface, virtual reality, virtual workspace, cognitive load, psychometric testing, EEG.

Технологии виртуальной и дополненной реальности (VR/AR) являются перспективными и активно развиваются как зарубежном, так и в России [1]. В дорожной карте развития «сквозной» цифровой технологии VR/AR определены субтехнологии и их уровень развития [2], при этом подчеркивается отсутствие и необходимость создания отраслевых стандартов для применения технологии в сфере образования, промышленности, здравоохранения и др. [3]. Таким образом, объективная оценка степени влияния виртуальной среды на пользователя, а также оценка эффективности выполняемой работы в виртуальной среде являются актуальными задачами.

Оценка результативности работы операторов на компьютере и в виртуальной среде, проводимая параллельно с апробацией методики оценки психофизиологического состояния оператора при виртуализации рабочего информационного пространства [4] являлась одним из блоков работ комплексного проекта по изучению степени влияния виртуальной среды на пользователя. Для оценки когнитивной нагрузки участников в условиях виртуальной реальности (далее ВР) и на персональном компьютере (далее ПК), поставлен эксперимент на добровольцах – условно здоровых мужчинах от 25 до 45 лет с высшим образованием, занятых в рамках служебных обязанностей интеллектуальной деятельностью, характеризующейся высокой степенью переключаемости, концентрацией внимания, многозадачностью – операторы, диспетчера, аналитики-эксперты, исследователи. Перед началом исследований испытуемые были разделены на две группы: основную и контрольную. До проведения исследований всем проведено расширенное психометрическое тестирование и нейрофизиологическое исследование методом электроэнцефалографии (ЭЭГ). Подробно методика опубликована авторами исследования ранее [4, 5].

На протяжении эксперимента участники обеих групп решали ряд заданий в течение 60 минут (три сессии по 20 минут с перерывами 5 мин между сессиями для нейрофизиологического контроля состояния пользователей). Разница заключалась в том, что участники основной группы проходили задания в ВР гарнитуре (без снятия в течение всего времени использования), а респонденты контрольной группы проходили те же задания на ПК.

Выполняемые задачи были четырех типов: устный числовой счет (ЧС), поиск информации в открытых источниках (ПИ), поиск информации и фактов в законченном тексте (ПТ), аудио задача на счет и логику (АУ), получаемая через звуковое устройство. Задачи поступали по электронной почте последовательно, ответы принимались в печатном виде также через почтовый клиент, фиксировались и оценивались ассистентом.

По результатам трех сессий оценивались как успешность (количество выполненных задач), так и результативность по шкале с учетом ошибок. Для задач СЧ – 0 или 1 бал за неверный, либо верный ответ, для задач ПИ, ПТ и АУ – от 0 до 2 баллов, с учетом полноты ответа. Результативность оценивалась в виде процента от максимально возможного количества полученных баллов. Первое задание, которое получали испытуемые в первой сессии, было ориентировано на числовой счёт. Результаты (рис. 1 а, б) показали, что за первую сессию большей части респондентов основной группы было недостаточно времени, чтобы начать, либо завершить выполнение одной из последующих задач, что обусловлено отсутствием опыта использования средств ВР у большинства участников. В то же время, контрольная группа, работающая на ПК, показала высокий результат по количеству выполненных задач (рис. 1 а), допустив при этом меньше ошибок (рис. 1 б).

Рисунок 1. Результаты 1-й сессии, где: а – количество выполненных задач; б – результативность

Во второй сессии у основной группы респондентов замечен значительный рост, как в количестве выполненных заданий (рис. 2 а), так и в проценте результативности (рис. 2 б), что объясняется успешной адаптацией в виртуальной среде и освоением принципов работы приборной панели. В свою очередь, контрольная группа показала менее значительные изменения по сравнению с первой сессией.

Рисунок 2. Результаты 2-й сессии, где: а – количество выполненных задач; б – результативность

К третьей сессии положительная тенденция увеличения показателей у основной группы сохранилась с превышением по количеству нескольких типов выполненных задач, в сравнении с группой контроля. Различия между результатами двух групп стали неярко выраженными (рис. 3 а, б).

Рисунок 3. Результаты 3-й сессии, где: а – количество выполненных задач; б – результативность

Следует отметить, что по результатам параллельно проводимых нейрофизиологических исследований, выполнение аналогичной работы в виртуальной реальности в предложенных временных рамках эксперимента, не вызвало более значимых изменений электрической активности коры головного мозга по сравнению со стандартной деятельностью оператора на ПК, что говорит об отсутствии значимых факторов, отрицательно влияющих на когнитивный статус операторов при работе в виртуальной среде.

Выводы:

1. Испытуемым, не имеющим опыта работы с гарнитурой виртуальной реальности и её органами управления, необходимо время на адаптацию и освоение механики взаимодействия со средой.
2. Отсутствие опыта работы и механики взаимодействия со средой являются причиной повышенной результативности работы на ПК в рамках эксперимента.
3. Замещение рабочего окружения на виртуальное в предложенных временных рамках не вызывает негативного влияния на пользователя в сравнении с работой на ПК.
4. Полученные результаты позволяют провести дополнительные исследования для уточнения показателей результативности посредством увеличения количества сессий и общего времени пребывания в виртуальной среде тех же испытуемых, с учетом отсутствия разницы уровня освоения и механики управления гарнитурой ВР и ПК.

Список литературы:

1. Указ Президента Российской Федерации "О национальных целях развития Российской Федерации на период до 2030 года" от 21 июля 2020 года № 474 // Официальный интернет-портал правовой информации.
2. Национальная технологическая инициатива URL: https://nti2035.ru/documents/Normative/ (дата обращения: 02.09.2022).
3. Акт министерств и ведомств Дорожная карта развития «сквозной» цифровой технологии «Технологии виртуальной и дополненной реальности» от 10 октября 2019 Официальный интернет-ресурс Министерства цифрового развития, связи и массовых коммуникаций Российской Федерации. 14 октября 2019 г.
4. Разработка тестового трехмерного рабочего пространства и методики оценки функционального состояния оператора при работе в виртуальной среде / М.С. Никитенко, С.А. Кизилов, И.В. Тарасова [и др.] // Наукоемкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов: науч. Журнал. Сиб. гос. индустр. ун-т; под общей ред. В.Н. Фрянова. – 2021. – № 7. – С. 288-293.
5. Апробация методики оценки психофизиологического состояния оператора при виртуализации рабочего информационного пространства / И.В. Тарасова, М.С. Никитенко, О.А. Трубникова [и др.] // Фундаментальная и клиническая медицина. – 2021. – 6(2). – C. 66-74.