Когнитивная системная инженерия
Когнитивная системная инженерия (CSE) — это область исследований, которая изучает пересечение людей, работы и технологий с упором на критически важные для безопасности системы. Центральный принцип разработки когнитивных систем заключается в том, что она рассматривает совокупность людей и технологий как единую единицу, способную к когнитивной работе, которая называется совместной когнитивной системой. [1]
CSE опирается на концепции когнитивной психологии и когнитивной антропологии , такие как Эдвина Хатчинса , распределенное познание экологическая Джеймса Гибсона , теория зрительного восприятия цикл Ульрика Нейссера и восприятия ситуативное Уильяма Клэнси познание . [2] Методы CSE включают анализ когнитивных задач. [3] и познавательный анализ работы . [4]
История [ править ]
Разработка когнитивных систем возникла после аварии на Три-Майл-Айленде (TMI) . [5] В то время существующие теории безопасности не могли объяснить, как операторы TMI могли не понимать, что на самом деле происходит внутри завода. [6]
После аварии Йенс Расмуссен провел раннее исследование когнитивных аспектов диспетчерских атомных электростанций. [7] Эта работа повлияла на поколение исследователей, которые позже стали ассоциироваться с инженерией когнитивных систем, в том числе Мортен Линд , Эрик Холлнагель и Дэвид Вудс . [5]
После публикации Кимом Висенте учебника по проектированию когнитивных систем в 1999 году методы, используемые для анализа когнитивной работы (CWA), использовались для помощи в проектировании систем любого типа, в которых людям приходится взаимодействовать с технологиями. Инструменты, изложенные Висенте, не были опробованы и протестированы, и опубликованных отчетов о пяти этапах анализа практически нет. [8]
«Когнитивная системная инженерия» против « Когнитивной инженерии »
Термин «инженерия когнитивных систем» был введен в 1983 году в статье Холлнагеля и Вудса. [1]
Хотя термин «когнитивная инженерия» уже был введен Доном Норманом , Холлнагель и Вудс намеренно ввели новую терминологию. Они были недовольны формулировкой термина «когнитивная инженерия» , который, по их мнению, слишком сильно фокусировался на улучшении взаимодействия между людьми и компьютерами посредством применения когнитивной науки. Вместо этого Холлнагель и Вудс хотели подчеркнуть смещение акцента с взаимодействия человека и компьютера на совместные когнитивные системы как единицу анализа. [9]
Несмотря на намерение Холлнагеля и Вудса отличить когнитивную инженерию от инженерии когнитивных систем , некоторые исследователи продолжают использовать эти два термина как синонимы. [10]
Темы [ править ]
когнитивные системы Суставные
Как упоминалось выше в разделе «Происхождение» , один из ключевых принципов проектирования когнитивных систем заключается в том, что базовой единицей анализа является совместная когнитивная система . Вместо того, чтобы рассматривать когнитивные задачи как выполняемые только отдельными людьми, CSE рассматривает когнитивную работу как выполняемую группой людей, координирующих друг друга и использующих технологии для совместного выполнения когнитивной работы как системы. [1]
Изучение работы в контексте [ править ]
Исследователи CSE сосредотачивают свои исследования на работе на месте , а не на изучении того, как работа выполняется в контролируемых лабораторных условиях. [11] Этот исследовательский подход, известный как макропознание , аналогичен подходу, используемому при натуралистическом принятии решений . Примеры исследований, выполненных в контексте, включают этнографические исследования техников копировальных машин, проведенные Джулианом Орром, [12] Люси Сучман о том, как люди используют копировальные аппараты, Этнографические исследования [13] Исследование Дайан Вон инженерной работы в НАСА после катастрофы космического корабля "Челленджер " [14] и исследование Скотта Снука военной работы после инцидента со сбитием «Черного ястреба» в 1994 году . [15]
Как справиться со сложностью [ править ]
Общей нитью, которая проходит через инженерные исследования когнитивных систем, является вопрос о том, как спроектировать совместные когнитивные системы, которые могут эффективно справляться со сложностью, включая общие закономерности того, как такие системы могут не эффективно справляться со сложностью. [16] [11] [17] [18]
Аномальный ответ [ править ]
Как упоминалось выше в разделе «Происхождение», исследователи CSE находились под влиянием TMI. Одним из конкретных применений преодоления сложности является работа, которую должны выполнять люди-операторы, когда они контролируют такой процесс, как атомная электростанция, а затем им приходится иметь дело с возникающей проблемой. Эту работу иногда называют реакцией на аномалии. [11] [19] или динамическое управление неисправностями. [20] Этот тип работы часто связан с неопределенностью, быстро меняющимися условиями и компромиссом между рисками при принятии решения о том, какие действия по исправлению положения следует предпринять.
Координация [ править ]
Поскольку совместные когнитивные системы включают в себя множество агентов, которые должны работать вместе для выполнения когнитивных задач, координация является еще одной темой, представляющей интерес для CSE. Одним из конкретных примеров является понятие общей основы. [21] и его последствия для создания программного обеспечения, которое может эффективно выступать в качестве агентов в совместной когнитивной системе. [22]
Когнитивные артефакты
Исследователи CSE изучают, как люди используют технологии для поддержки когнитивной работы и координируют эту работу между несколькими людьми. Примеры таких когнитивных артефактов, которые изучали исследователи, включают «постельную книгу», используемую в отделениях интенсивной терапии, [23] «голосовые петли», используемые в космических операциях, [24] «скоростные жуки», используемые в авиации, [25] чертежи и эскизы в инженерных работах, [26] и различные инструменты, используемые в морской навигации. [27]
Особый интерес для исследователей CSE представляет то, как компьютерные инструменты влияют на совместную когнитивную работу. [28] в частности влияние автоматизации, [29] и компьютеризированные интерфейсы, используемые системными операторами. [30]
Книги [ править ]
- «Инженерия когнитивных систем: будущее меняющегося мира», Филип Дж. Смит и Робберт Р. Хоффман, ред. 2017 год
- Совместные когнитивные системы: закономерности в разработке когнитивных систем , Дэвид Вудс и Эрик Холлнагель, 2005. 978-0849328213.
- Совместные когнитивные системы: основы инженерии когнитивных систем , Эрик Холлнагель и Дэвид Вудс, 2005. 978-0367864156.
- Когнитивная системная инженерия Йенса Расмуссена, Аннелизы Марк Пейтерсен и Л. П. Гудштейна, 1994.
См. также [ править ]
Ссылки [ править ]
- ^ Перейти обратно: а б с Холлнагель, Эрик; Вудс, Дэвид Д. (июнь 1983 г.). «Инженерия когнитивных систем: новое вино в новых бутылках» . Международный журнал человеко-машинных исследований . 18 (6): 583–600. дои : 10.1016/S0020-7373(83)80034-0 . S2CID 15398274 .
- ^ Флах, Джон (2020). Подход к познанию, основанный на обработке смысла: что важно? . Фред Вурхорст. Нью-Йорк, штат Нью-Йорк. ISBN 978-0-367-40428-4 . OCLC 1117930294 .
{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка ) - ^ Крэндалл, Бет (2006). Рабочий разум: руководство для практикующего специалиста по когнитивному анализу задач . Гэри А. Кляйн, Роберт Р. Хоффман. Кембридж, Массачусетс: MIT Press. ISBN 978-0-262-27092-2 . OCLC 76064684 .
- ^ Висенте, Ким Дж. (1999). Когнитивный анализ работы: к безопасной, продуктивной и здоровой работе за компьютером . Махва, Нью-Джерси: Lawrence Erlbaum Associates. ISBN 0-585-16171-2 . OCLC 44961122 .
- ^ Перейти обратно: а б Кляйн, Г.; Виггинс, С.; Дил, С. (март 2008 г.). «Когнитивная системная инженерия: шумиха и надежда» . Компьютер . 41 (3): 95–97. дои : 10.1109/MC.2008.81 . ISSN 0018-9162 . S2CID 38587194 .
- ^ Кук, Ричард (5 февраля 2014 г.), 1. Все началось в TMI, 1979 г. , получено 23 сентября 2022 г.
- ^ Йенс Расмуссен (1986). Обработка информации и взаимодействие человека и машины: подход к когнитивной инженерии . Северная Голландия. ISBN 0444009876 . OCLC 13792295 .
- ^ Энн М. Бизанц; Кэтрин М. Бернс, ред. (2016). Применение анализа когнитивной работы . ЦРК Пресс. стр. 1–2. ISBN 9781420063059 .
- ^ Филип Дж. Смит; Роберт Р. Хоффман (2018). Когнитивная системная инженерия: будущее меняющегося мира . CRC Press, Тейлор и Фрэнсис. ISBN 9781472430496 . OCLC 987070476 .
- ^ ДАУЭЛЛ, ДЖОН; ЛОНГ, ДЖОН (1 февраля 1998 г.). «Целевой документ: Концепция проблемы проектирования когнитивной инженерии» . Эргономика . 41 (2): 126–139. дои : 10.1080/001401398187125 . ISSN 0014-0139 .
- ^ Перейти обратно: а б с Вудс, Д. (2019). СОВМЕСТНЫЕ КОГНИТИВНЫЕ СИСТЕМЫ: закономерности в разработке когнитивных систем . [Место публикации не указано]: CRC Press. ISBN 978-0-367-86415-6 . OCLC 1129755331 .
- ^ Орр, Джулиан Э. (2016). Говоря о машинах: этнография современной работы . Издательство Корнельского университета. ISBN 978-1-5017-0740-7 . OCLC 1030353116 .
- ^ Сучман, Люси (2009). Реконфигурации человека и машины: планы и ситуационные действия . Кембриджский университет. Нажимать. ISBN 978-0-521-85891-5 . OCLC 902661378 .
- ^ Воган, Дайан (4 января 2016 г.). Решение о запуске «Челленджера»: рискованные технологии, культура и отклонения в НАСА . Издательство Чикагского университета. ISBN 978-0-226-34682-3 . OCLC 944938820 .
- ^ А., Снук, Скотт (2011). Дружественный огонь: случайный сбит американских «Черных ястребов» над северным Ираком . Издательство Принстонского университета. ISBN 978-1-4008-4097-7 . OCLC 749265018 .
{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Холлнагель, Эрик (2005). Совместные когнитивные системы: основы инженерии когнитивных систем . Дэвид Д. Вудс. Бока-Ратон, Флорида: Тейлор и Фрэнсис. ISBN 0-8493-2821-7 . OCLC 309875728 .
- ^ Расмуссен, Йенс; Линд, Мортен (1981). «Как справиться со сложностями» (PDF) . Рисё-М (2293). Национальная лаборатория Рисё.
{{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется|journal=( помощь ) - ^ Холлнагель, Эрик (1 сентября 2012 г.). «Как справиться со сложностью: прошлое, настоящее и будущее» . Познание, технологии и работа . 14 (3): 199–205. дои : 10.1007/s10111-011-0202-7 . ISSN 1435-5566 . S2CID 15222531 .
- ^ «Когнитивная работа по исследованию гипотез во время реагирования на аномалии — очередь ACM» . Queue.acm.org . Проверено 24 сентября 2022 г.
- ^ ВУДС, ДЭВИД Д. (1 ноября 1995 г.). «Проблема сигнализации и направленное внимание при динамическом управлении неисправностями» . Эргономика . 38 (11): 2371–2393. дои : 10.1080/00140139508925274 . ISSN 0014-0139 .
- ^ Кляйн, Гэри; Фельтович, Пол Дж.; Брэдшоу, Джеффри М.; Вудс, Дэвид Д. (27 июня 2005 г.), «Точка соприкосновения и координация в совместной деятельности» , Организационное моделирование , Хобокен, Нью-Джерси, США: John Wiley & Sons, Inc., стр. 139–184, doi : 10.1002/ 0471739448.ch6 , ISBN 9780471739449 , получено 24 сентября 2022 г.
- ^ Клиен, Г.; Вудс, Д.Д.; Брэдшоу, Дж. М.; Хоффман, Р.Р.; Фельтович, П.Дж. (ноябрь 2004 г.). «Десять задач по превращению автоматизации в «командного игрока» в совместной деятельности человека и агента» . Интеллектуальные системы IEEE . 19 (6): 91–95. дои : 10.1109/MIS.2004.74 . ISSN 1941-1294 . S2CID 27049933 .
- ^ «BEING BUMPABLE (Р.И. Кук)» , Joint Cognitive Systems , CRC Press, стр. 33–46, 27 марта 2006 г., doi : 10.1201/9781420005684-8 , ISBN 978-0-429-12766-3 , получено 24 сентября 2022 г.
- ^ Паттерсон, Эмили С.; Уоттс-Перотти *, Дженнифер; Вудс, Дэвид Д. (декабрь 1999 г.). «Голосовые петли как средства координации в управлении полетами космических кораблей» . Совместная работа с компьютерной поддержкой (CSCW) . 8 (4): 353–371. дои : 10.1023/А:1008722214282 . ISSN 0925-9724 . ПМИД 12269347 . S2CID 5341838 .
- ^ Хатчинс, Эдвин (июль 1995 г.). «Как кабина запоминает свою скорость» . Когнитивная наука . 19 (3): 265–288. дои : 10.1207/s15516709cog1903_1 . ISSN 0364-0213 . S2CID 9409426 .
- ^ Хендерсон, Кэтрин (октябрь 1991 г.). «Гибкие эскизы и негибкие базы данных: визуальная коммуникация, устройства призыва и граничные объекты в проектировании» . Наука, технологии и человеческие ценности . 16 (4): 448–473. дои : 10.1177/016224399101600402 . ISSN 0162-2439 . S2CID 111281029 .
- ^ Хатчинс, Эдвин (1995). Познание в дикой природе . Кембридж, Массачусетс: MIT Press. ISBN 978-0-262-27597-2 . OCLC 44965743 .
- ^ Хендерсон, Кэтрин (1999). В сети и на бумаге: визуальные представления, визуальная культура и компьютерная графика в проектировании . Кембридж, Массачусетс: MIT Press. ISBN 978-0-262-27525-5 . OCLC 42856204 .
- ^ Бейнбридж, Лисанн (1 ноября 1983 г.). «Ирония автоматизации» . Автоматика . 19 (6): 775–779. дои : 10.1016/0005-1098(83)90046-8 . ISSN 0005-1098 . S2CID 12667742 .
- ^ Вудс, Дэвид Д. (сентябрь 1984 г.). «Визуальный импульс: концепция улучшения когнитивной связи человека и компьютера» . Международный журнал человеко-машинных исследований . 21 (3): 229–244. дои : 10.1016/S0020-7373(84)80043-7 .