О наборе информации на устройствах типа «Гезотайп»

Для набора дискретной информации одной рукой из большого алфавита сообщений при небольших размерах рабочего поля клавиатуры существующие способы и соответствующие им устройства набора информации малоприменимы. Поэтому в течение ряда летв Лаборатории инженерной психологии Ленинградского университета ведутся работы с целью нахождения более оптимальных способов набора информации. Уже разработаны и функционируют устройства, в которых воплощены новые идеи и принципы набора информации, в том числе и предложенное одним из авторов данной статьи устройство «Гезотайп-4» (Г. А. Загорельский. Гезотайп. В сб. НТИ. Изд. ВИНИТИ, 1969, сер. 1, № 7; Г. А. Загорельский. «Гезотайп-4» — устройство набора дискретной информации. Наст. сб. стр. 134.). Следует отметить принципиальное отличие способа набора информации на устройстве «Гезотайп-4» от способов набора информации на существующих клавиатурах (пишущих машинках, телетайпах, письмосортировочных машинах и др.), где набираемый знак определяется лишь нажатием на соответствующую ему клавишу или группу клавиш.

При наборе информации на устройстве «Гезотайп»набираемый знак определяется не только нажатием на клавиши, но и взаимным расположением пальцев рук на рабочем поле устройства, т. е. смещением кончиков пальцев относительно друг друга на некоторое расстояние. Степень такого смещения характеризуется интервалами, в пределах которых заданное смещение однозначно соответствует элементу кодовой комбинации. Таким образом, кодовые комбинации пальцев, с помощью которых может производиться набор информации на устройстве типа «Гезотайп», представляют собой сочетание самих пальцев и интервалов между их парами. Число кодовых комбинаций пальцев, достаточное для набора алфавитов требуемой длины, определяется числом самих пальцев, числом интервалов между парами пальцев и числом этих пар. Для реализации интервалов, речь о которых будет идти ниже, мы выбрали две пары пальцев: указательны — средний (У—С) и средний — безымянный (С—Б), как наиболее подвижные и достоточные по длине.

Рис. 1. Интервалы и их величины относительного среднего пальца.

Естественное, не требующее психической регуляции, взаимное расположение полусогнутых расслабленных пальцев, лежащих на плоскости (клавиатуре), можно условно назвать «нулевым» интервалом. Из двух выбранных пар пальцев общий средний палец можно принять за точку отсчета, относительно которой кончик указательного и безымянного пальцев могут располагаться выше или ниже (по оси ординат на плоскости клавиатуры). Положение указательного или безымянного пальцев выше стеднего можно называть, по отношению к нулевому интервалу, «положительным» интервалом, ниже — «отрицательным». Последние в свою очередь могут быть разделены на меньшие интервалы. В наших экспериментах использовались четыре интервала, условно обозначенные +1; 0; -1 и -2, а их величины (на рис. 1 затушеваны) получены в резульнате предварительных экспериментов.

Исходя из числа подлежащих набору знаков в качестве переменного элемента кодовых комбинаций выбран большой палец, а конкретные комбинации выбирались по степени их эффективности, выявленной также экспериментальным путем.

Рис. 2. Таблица кода. а — для 32 знаков (с четырьмя интервалами); б — для 120 знаков (с тремя интервалами)

Для выявления возможностей набора информации с помощью комбинация пальцев на устройстве типа «Гезотайп» было проведено три серии экспериментов. В каждой из серий менялись длина алфавита знаков, подлежащих набору испытуемыми. Набор осуществлялся из 24, 32 и 120 сообщений. Во всех экспериментах знаки набирались только правой рукой.

Методика исследования

Набираемой информацией служили буквы русского языка, цифры и пунктуационные знаки. Каждому знаку однозначно в каждой серии соответствовала кодова комбинация пальцев. Кодовые комбинации в виде пиктограмм изображены на рис. 2.

Перед началом экспериментов испытуемые заучивали кодовоые таблицы и тренировались в наборе конкретного алфавита непосредственно на устройстве. Критерием заучивания являлось безошибочное воспроизведение испытуемым знаков соответствующими комбинациями пальцев на клавиатуре «Гезотайпа» без обратной связи и зрительного контроля набирающей руки.

В опытах по набору 24 знаков испытуемому предлагалось смотреть на таблицу подлежащих набору знаков (знаки в таблице расположены равновероятно в случайном порядке), называть вслух и как можно точнее набирать их.

В I серии экспериментов испытуемые осуществляли набор информации из алфавита 24 знаков: таблица кода приведена на рис. 2, а.

В эксперименте принимали участие 8 человек в возрасте от 20 до 35 лет. Было проведено 10 тренировок по 1 часу. После каждой тренировки регистрировались скорость и точность набора знаков. Затем был проведен дополнительный опыт по набору тех же 24 знаков в кожаных меховых перчатках. В связи с этим расстояние между клавишами было увеличено до величины, соответствующей ширине пальцев с надетой на руку перчаткой. Испитыемым предлагалось набрать 600 знаков в перчатках и без них. Знаки, набранные испытуемыми, в этой серии опытов высвечивались на индикаторе.

Во II серии экспериментов испытуемые осуществляли набор из алфавита 32 знаков с различными кодами. Таблица первого кода приведена на рис. 2, а, таблица второго — на рис 1 (См. рис. 1 на стр. 135 наст. сборника).

Набираемой информацией служил смысловой текст. В эксперименте по набору первым кодом серия — IIА — набор информации осуществлялся на клавиатуре «Гезотайпа». Через 10 часов тренировки набор продолжался на поверхности, имитирующей данную клавиатуру. Кроме того, была проведена серия IIБ по набору знаков вторым кодом, в которой было проведено 5 опытов продолжительностью по 4 часа в режиме, удобном для испытуемых. Задачей испытуемых в данной серии в отличие от остальных являлось печатание смыслового текста. Печатание производилось с помощью электроуправляемой пишущей машины «Консул-254».

В III серии экспериментов испитыемые осуществляли набор из алфавита 120 сообщений; таблица кода приверена на рис. 2 б. За основу алфавита были приняты 32 буквы русского языка и 7 арабских цифр, составляющие в сумме 39 знаков. Для увеличения числа знаков до 120 клавиатура «Гезотайпа» была дополнена двумя клавишами для большого пальца. Еще три комбинации образуются нажатием большого пальца на соответствующие ему клавиши (по нажатию на каждую отдельно и на обе вместе). Различие же между самими знаками при соответствующем им различии комбинаций заключалось в том, что указанные 39 знаков предъявлялись испытуемым в трех цветах; комбинациям, образованным сочетаниями нажатих клавиш большого пальца, соответствовали три пунктуационны знака. В этой серии опытов набираемые знаки регистрировались экспериментатором визуально с индикатора. В эксперименте принимали участие те же испытуемые, что и во II серии. Каждый испытуемый тренировался по 16 часов. Через каждые 2 часа тренировки снимались контрольные замеры по точности набора знаков и через каждые 4 часа — по скорости. По каждому знаку получено по 160 замеров.

Результаты опытов

Одним из важных факторов, характеризующих оптимальность системы «человек—машина», является степень обучаемости операторов этих систем быстрому и надежному приему и передаче информации. Этот фактор неоднозначен по важности для любых систем. В системах, где обстоятельства требуют быстрого освоения человеком способа связи с машиной, фактор быстрой обучаемости набору (передаче) информации приобретает особое значение.

Результаты всех серий экспериментов, изображенные на графиках (рис. 3, 4, 5, 6), свидетельствуют о быстрой тренируемости испытуемых в процессе набора дискретной информации на устройстве «Гезотайп». Независимо от длины алфавита подлежащей набору информации во всех экспериментах наблюдается общая тенденция быстрого возрастания скорости набора и уменьшения количества ошибок. Так, в I серии экспериментов, где информация рабиралась алфавитом из 24 знаков, испытуемые за 10 часов тренировки увеличили скорость набора в 2,5 раза (с 20 до 49 зн/мин) при одновременном уменьшении числа ошибок с 15 до 3% (рис. 3).

Рис. 3. Зависимость скорости и точности набора 24 знаков от времени тренировки. 1 — скорость, 2 — ошибки.

Рис. 4. Зависимость скорости и точности набора 32 знаков (с четырьмя интервалами) от времени тренировки. Обозначения те же, что на рис. 3.

Рис. 5. Зависимость скорости набора 32 знаков (с четырьмя интервалами) отдельными испытуемыми от времени тренировки.

Во второй серии экспериментов в идентичных условиях при наборе смыслового текста алфавитом 32 знаков была достигнута скорость набора в среднем 86 зн/мин с некоторым увеличением числа ошибок (рис. 4). Очевидно осмысленность текста позволяет испытуемым представлять динамику смены комбинаций на несколько знаков вперед, и поэтому произвольная регуляция движения пальцев руки осуществляется быстрее. Кроме того, осмысленный текст разгружает внимание испытуемого, направленное на восприятие случайных знаков бесмысленного текста.

Рис. 6. Зависимость скорости и точности набора 120 знаков от времени тренировки. Обозначения те же, что на рис. 3.

Таким образом, осмысленность подлежащего набору буквенного материала способствует процессу обучения. Относительно большее число ошибок, очевидно, связано с большим количеством интервалов, т. е. введением дополнительного «отрицательного» интервала — 2.

Продолжение эксперимента по набору знаков на поверхности, имитирующей клавиатуру «Гезотайпа», показало, что некоторые испытуемые (Ф-ин, Ч-ов, Па-ва) за время не более 20 часов тренировки достигли скорости 180–200 зн/мин одной рукой (рис. 5). Большинству других испитыемых также свойственна тенденция к достижению данного результата. В серии IIБ с использованием 32-значного кода с тремя интервалами испытуемые имели возможность набирать смысловой текст с одновременным выводом его на печатающее устройство. Последнее позволяло определить уровень производительности при длительной непрерывной работе. Здесь также было отмечено значительное возрастание объема отпечатанного текста. Средние данные 5 испытуемых по результатам 4-часовых опытов показали увеличение производительности более чем на 50% (с 9 до 14 тысяч знаков). Следует также отметить, что несмотря на непродолжительный опыт работы на «Гезотайпе» в отдельных случаях испытуемые показали высокие результаты: испытуемый Р-в отпечатал 15210 знаков с 0,4% ошибок.

Сравнивая полученные нами данные с данными Корада (R. Conrad, D. J. Longman. Standard Typewriter versus Chord Keyboard and Experimental COmparison. «Ergonomics», 1965, vol. 8, No 1.), в экспериментах которого скорость 60 зн/мин была достигнута на обычной пишущей машине за 66 часов обучения, можно сказать, что набор знаков на устройстве «Гезотайп» не уступает по скорости и точности набору как на обычной пишущей машинке, так и на устройствах с аккордными клавиатурами.

О потенциальных возможностях набора информации на устройстве типа «Гезотайп» свидетельствуют также и другие данные, полученные по отдельным испытуемым.

Так, испытуемый Р-в осуществил набор смыслового текста в 90 знаков со скоростью 159 зн/мин. О достижимой точности набора можно судить по результатам испытуемой Р-вой, которая в продолжение третьего часа третьего опыта сумела отпечатать 3060 знаков без ошибок.

Последняя серия экспериментов. в которой осуществлялся набор информации алфавитом в 120 знаков, представляет особый интерес, так как в некоторых современных системах управления оператору приходится иметь дело с алфавитами длиною до 100 и более знаков.

Средние данные о точности и скорости набора по 10 испытуемым приведены на рис. 6. В течение 16 часов тренировки скорость набора увеличивается в 2 раза, а количество ошибок во столько же раз уменьшается. По сравнению с результатами редыдущих экспериментов скорость набора в этой серии относительно меньше, однако динамика процесса обучения испытуемых позволяет предположить, что при длительной тренировке скорость набора информации алфавитом данной длины может быть значительно выше достигнутой.

Выводы

  1. Результаты экспериментов показывают, что способ набора информации с помощью комбинаций пальцев с полным правом может быть использован наряду с существующими способами, особенно в условиях занятости одной руки оператора другими функциями.
  2. Набор информации из алфавита 120 знаков при отсутствии зрительного контроля за движением пальцев и работе только одной руки свидетельствует о возможности его использования для набора еще больших алфавитов сообщений с сохранением относительно небольших размеров рабочего поля.
  3. Приведенные результаты экспериментов по набору информации на «Гезотайпе»не исчерпывают возможностей данного способа, поскольку информация может набираться не только одной рукой, но и обеими при наличии второго устройства. Скорость набора при этом еще больше увеличится.

В. П. Дворщенко, Г. А. Загорельский, С. Н. Сафарян


«Гезотайп-4» — устройство набора дискретной информации

В статье описывается одно из устройств для набора дискретной информации с помощью предложенного нами и исследуемого в Лаборатории инженерной психологии Ленинградского университета с 1968 г. способа, когда набираемый знак определяется не только нажатием на соответствующие клавиши, как в обычных устройствах набора, но и взаимным расположением пальцев на рабочей поверхности устройства. В отличие от разработанного нами ранее устройства «Гезотайп-1» (См.: Г. А. Загорельский. Гезотайп. Сб. НТИ, ВИНИТИ, № 7,. сер. 1. М., 1969.) в устройстве «Гезотайп-4» не используются сложные в изготовлении индукционные датчики, оно менее подвержено ложным срабатываниям при работе в условиях тряски, так как не имеет большого количества движущихся элементов. (Попытка использования датчиков, срабатывающих от наводимого напряжения при прикосновении к ним пальцев, не привела к успеху из-за трудности регулирования погора срабатывания и ложных срабатываний при резком изменении полей в окружающей среде.)

В описываемом устройстве набор каждого знака осуществляется кодом комбинация пальцев по рис. 1. Устройство «Гезотайп-4» показано на рис. 3. Устройство состоит из клавиш 1 на оси 2 для указательного, среднего, безымянного пальцев и мизинца (рис. 3). Под каждой клавишей имеется датчик 3, срабатывающий при нажатии на клавишу. В первых трех клавишах имеется щель 4 шириной 4 и длиной 60 мм, под которой расположены в ряд 15 фотодиодов 5, освещаемых источником света 6.

Рис. 1. Соответствие между знаками и расположением пальцев.

При каждом нажатии на клавиши пальцами часть фотодиодов закрывается от источника света, и с них не поступает сигнал на усилители и блок выделения максимума среднего ряда. Сигналы с блока выделения максимума второго ряда по каналу, соответствующиему последнему закрытому фотодиоду, и с усилителей для ряда фотодиодов указательного и безымянного пальцев поступают на соответствующие блоки разности. С каждого из двух блоков разности получаем по двум каналам сигналы 0 или 1, набор которых соответствуюет определенной разности между координатами среднего и соседних пальцев по оси Y. Эти сигналы вместе с сигналами от микротумблеров клавиш после блока временной памяти поступают на дешифратор и индикатор, где высвечивается знак, соответствующий расположению пальцев на клавишах.

Рис. 2. «Гезотайп-4».
Рис. 2. «Гезотайп-4».

Принципиальная схема устройства «Гезотайп-4» показана на рис. 4. Работа схемы происходит следующим образом. При нажатии на клавиши срабатывают контакты микротумблеров Ку, Кс, Кб и Км, через которые включаются и блокируются собственными контактами реле Р18, Р19, Р20, Р23. Каждый из фотодиодов Д1—Д45 нагружен соответственно на базу транзистора Т1—Т45. Для нормальной работы фотодиодов напряжение на них подается через делитель из сопротивления R100 R101. Транзисторы Т16—Т30 нагружены реле Р1—Р15, которые срабатывают, когда соответствующие фотодиоды освещены. В таком состоянии контакты реле и изображены на схеме. При нажатии пальцем на клавишу часть фотодиодов затемняется, и соответствующие реле Р1—Р15 обесточиваются, в результате чего через контакты последнего обесточенного реле и контакты последующих сработавших реле подается напряжение — 24 в на схемы разности.

Рис. 3. Функциональная схема «Гезотайпа-4».

Рис. 4. Принципиальная схема «Гезотайпа-4».

Например, если фотодиод Д17 закрыт, то реле Р2 обесточено и напряжение — 24 в подано в блок памяти на базы тридово Т48 и Т49, нагруженных самоблокирующимися реле Р21 и Р22, через цепочки R75 Д105 и R76 Д107 R105. Реле Р21 и Р22 срабатывают тогда, когда, во-первых, точки после сопротивлений R75 и R76 не заземлены через цепочки Д104 Т31 и Д106 Т35 в случае затемнения фотодиодов Д31 и Д35, что зависит от положения безымянного пальца на клавише; во-вторых, когда нажата средняя клавиша и базы триодов не заземлены через диоды Д156 и Д157 и контакты 1 и 2 микротумблера Кс; в-третьих, когда эмиттеры триодов Т48 и Т49 соединены с плюсом питания через контакты 1 и 3 микротумблера Кб. Подобным образом работает схема определения разности координат среднего и безымянного пальцев, когда последним закрытым в среднем ряду фотодиодом является другой. Блок разности между координатами указательного и среднего пальцев имеет такую же схему. При данной схеме коммутации сопротивления R46—R99 и диодов Д46—Д153 нулевой интервал среднего пальца относительно соседних будет при разности координат среднего и соседних пальцев по оси Y в пределах от +8 до -8 мм, интервал +1 при разности координат указательный — средний и безымянный — средний больше 12 мм, интервал -1 при разности этих координат меньше -12 мм.

С помощью контактов блока памяти можно управлять индикатором, электроуправляемыми пишущими машинами и другими исполнительными механизмами.

Для осуществления сброса служит схема сброса Сб на основе ждущего мультивибратора, которая запускается после отпускания всех клавиш и через заданный промежуток времени, определяемый величиной емкости мультивибратора, производит кратковременный разрыв цепи питания блока памяти, в результате чего реле Р16—Р23 обесточиваются. Диоды Д158—Д165 служат для развязки цепей запуска мультивибратора и блокировки реле. В качестве источника света использована осветительная лампа на напряжение 220 в мощностью 25 вт, укрепленная на высоте 100 мм над клавишами.

Г. А. Загорельский


Вопросы инженерной психологии в автоматизированных системах управления [Текст] / Ленингр. гос. ун-т им. А. А. Жданова ; [под ред. С. Н. Сафаряна]. — Л. : Издательство Ленинградского ун-та, 1972. — 144 с. : ил. — 0.64 р.

16 января 2019

keyboard gezotype


Комментарии

blog comments powered by Disqus