ИНДЕКС СООТНОШЕНИЯ ФОКАЛЬНЫХ И АМБЬЕНТНЫХ ФИКСАЦИЙ ПРИ ОЦЕНКЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ВНИМАНИЯ
Ю.В. Бессонова, А.А. Обознов
Yulia V. Bessonova, Alexander A. Oboznov AN INDEX OF THE FOCAL AND AMBIENT FIXATIONS RATIO IN DIVIDED ATTENTION ASSESSMENT
DOI: 10.38098/ipran.opwp_2023_29_4_008
Скачать полный текст статьи (.pdf)
Аннотация. Количество происшествий со сложными техническими средствами не снижается, несмотря на совершенствование техники. Проблемы по человеческим факторам включают проблемы восприятия и идентификации, распределения внимания, ситуационной осведомленности. В соответствии с гипотезой двух потоков, разные системы мозга связаны с обработкой разной визуальной информации: идентификация зрительных образов (вентральный поток), локализация (дорсальный). Данные фМРТ подтвердили теорию о связи амбьетных и фокальных фиксаций с активацией дорсального и вентрального потоков. Амбьентная стратегия направлена на обеспечение пространственной ориентировки и характеризуется короткими фиксациями и высокоамплитудными саккадами, фокальная стратегия связана с осознанным вниманием и идентификацией и характеризуется длительными фиксациями и короткими саккадами. Типичным для летной деятельности является совмещение задач пилотирования и пространственной ориентировки, что при использовании пилотажно-навигационного интерфейса предстает как обеспечение контроля полетной обстановки и ситуационной осведомленности. Метод: в исследовании воссоздавались 2 одновременные задачи (пилотирование с заданной скоростью и поиск наземной цели). Исследование включало 5 серий, задание выполнялось при разных усложняющих условиях: стандартный полет, в сложных погодных условиях, при лимитировании времени, отказе двигателя, утомлении оператора. Длительность фиксаций подчиняется полимодальному распределению с выделением кластеров ультракоротких компенсирующих фиксаций (< 90 мс); коротких амбьентных 90-140 мс; предфокальных 140-200 мс; фокальных 200-350 мс и ультрадлинных фиксаций. Фокальные фиксации ассоциированы с более высокой эффективностью совмещенной деятельности: успешным поиском и идентификацией цели, точным считыванием и выдерживанием показаний скорости. Совмещенная деятельность сопровождалась ожидаемым эффектом туннелирования – в сложных условиях совмещенные задачи становятся конкурирующими, приоритет приобретает поиск наземной цели, что отражается в увеличении длительности фиксаций в соответствующей области интерфейса за счет уменьшения длительности фиксации в других зонах. Был предложен индекс для поиска уязвимостей, связанных с переключением внимания при выполнении совмещенных задач как отношение плотности распределения фокальных фиксаций к амбьентным. В отличие от средней длительности фиксации или разницы фокальных и амбьентных фиксаций, индекс более чувствителен к изменениям когнитивных стратегий обработки зрительной информации и более тесно коррелирует с ошибками пилотирования.
Abstract. The number of accidents remains high regardless of improving technologies. Automation creates new risks associated with information load, high requirements for an operator. A human factors problems include perception and identification, distribution of attention, situational awareness. In accordance with two streams hypothesis, different brain systems are involved with of spatial-substantive visual information processing: identification (ventral stream) and location (dorsal stream). An fMRI data confirmed theoretical statements for the relationship between ambient/focal visual fixations and activation of the dorsal/ventral streams. The ambient mode provides orientation; it’s characterized by short fixations and high-amplitude saccades, while the focal mode is associated with conscious attention and identification, long fixations and short saccades. The hypothesis suggests that concurrent tasks actualize the interface vulnerability associated with attention, manifested in operators’ errors and cognitive load. A typical flight multitasking is the combination of piloting and spatial orientation that transform into providing control and situational awareness, while using flight navigation interface. Methods: The study includes 2 tasks simultaneously (speed control and target search) with eye-movement registration. The study consists of 5 series; the same flight task was performed in complicating conditions: standard flight; severe weather conditions; time limit, engine failure, operator’s fatigue. Nonhomogeneous fixation duration distributions have been obtained with clusters of ultrashort compensating fixations (< 90 ms); short ambient fixations 90-140 ms; prefocal fixations 140-200 ms; focal fixations 200-350 ms, extra-long fixations. Focal fixation relates to enhanced efficiency in multitasking: successful search and target identification, correct airspeed indicator reading, keeping within the speed limit. Task concurrency is followed by expected effect of tunnel vision, with priority attention to searching and target identification, as reflected in increased fixation duration to relevant area by reducing fixation duration to other areas. An index has been proposed to search for vulnerabilities associated with attentional shift in concurrent tasks performance. Index is a ratio of probability density of focal fixations to ambient fixations. In contrast to average fixation duration or focal-ambient subtraction, the index is more sensitive to changes in visual information cognitive processing, it closely correlates with operator’s errors.
Ключевые слова: уязвимости, внимание, распределение внимания, визуальное восприятие, совмещенная деятельность, оператор, индекс, фиксации.
Abstract. The number of accidents remains high regardless of improving technologies. Automation creates new risks associated with information load, high requirements for an operator. A human factors problems include perception and identification, distribution of attention, situational awareness. In accordance with two streams hypothesis, different brain systems are involved with of spatial-substantive visual information processing: identification (ventral stream) and location (dorsal stream). An fMRI data confirmed theoretical statements for the relationship between ambient/focal visual fixations and activation of the dorsal/ventral streams. The ambient mode provides orientation; it’s characterized by short fixations and high-amplitude saccades, while the focal mode is associated with conscious attention and identification, long fixations and short saccades. The hypothesis suggests that concurrent tasks actualize the interface vulnerability associated with attention, manifested in operators’ errors and cognitive load. A typical flight multitasking is the combination of piloting and spatial orientation that transform into providing control and situational awareness, while using flight navigation interface. Methods: The study includes 2 tasks simultaneously (speed control and target search) with eye-movement registration. The study consists of 5 series; the same flight task was performed in complicating conditions: standard flight; severe weather conditions; time limit, engine failure, operator’s fatigue. Nonhomogeneous fixation duration distributions have been obtained with clusters of ultrashort compensating fixations (< 90 ms); short ambient fixations 90-140 ms; prefocal fixations 140-200 ms; focal fixations 200-350 ms, extra-long fixations. Focal fixation relates to enhanced efficiency in multitasking: successful search and target identification, correct airspeed indicator reading, keeping within the speed limit. Task concurrency is followed by expected effect of tunnel vision, with priority attention to searching and target identification, as reflected in increased fixation duration to relevant area by reducing fixation duration to other areas. An index has been proposed to search for vulnerabilities associated with attentional shift in concurrent tasks performance. Index is a ratio of probability density of focal fixations to ambient fixations. In contrast to average fixation duration or focal-ambient subtraction, the index is more sensitive to changes in visual information cognitive processing, it closely correlates with operator’s errors.
Key words: psychological vulnerabilities, attention, divided attention, visual perception, operator, combining activity, index, fixation.
Библиографическая ссылка на статью:
Бессонова Ю.В., Обознов А.А. Индекс соотношения фокальных и амбьентных фиксаций при оценке распределения внимания // Институт психологии Российской академии наук. Организационная психология и психология труда, 2023. Т. 8. № 4. С. 180-222. DOI: 10.38098/ipran.opwp_2023_29_4_008
Bessonova, Y.V., Oboznov, A.A. (2023). Indeks sootnoshenija fokal'nyh i amb'entnyh fiksacij pri ocenke raspredelenija vnimanija [An index of the focal and ambient fixations ratio in divided attention assessment]. Institut Psikhologii Rossiyskoy Akademii Nauk. Organizatsionnaya Psikhologiya i Psikhologiya truda [Institute of Psychology of the Russian Academy of Sciences. Organizational Psychology and Psychology of Labor]. 8(4). 180-222. DOI: 10.38098/ipran.opwp_2023_29_4_008