Одной из наиболее актуальных проблем в психофизиологии, психологии, эргономике является возможность оценки и контроля функционального состояния человека в процессе выполнения им профессиональной деятельности.

Большое количество параметров, которые необходимо учитывать для такого рода оценки, заставляют исследователей расширять базу аппаратуры и методов, позволяющих в достаточной степени оценивать функциональное состояние при анализе возможностей выполнения конкретной трудовой деятельности. (Красный В.А., 2022)

При этом в каждой области применения человеком своих возможностей, навыков и стремлений параметры функционального состояния могут значительно отличаться, поскольку значимо отличаются как выполняемые функции, так и условия, в которых происходит деятельность человека. (Небылицын В.Д., 2007)

Говоря об операторах сложных управляющих систем, следует учитывать именно специфические для данной деятельности требования и условия. (Пухов В.А., Иванов И.В., Чепур С.В., 2016) (Звоников В.М., 2004)

В настоящее время повышаются требования к специалистам, управляющими современными сложными техническими системами. Приобретают повышенную значимость не только профессиональные компетенции операторов, но и их личностная готовность к работе по данному направлению. Основными чертами личности, помогающими эффективно работать в рамках выбранной профессии, являются: нервно-психическая устойчивость, адаптивность личности, выносливость.

Интенсивные нагрузки, высокая ответственность, уровень стресса и нештатные ситуации в процессе деятельности операторов могут приводить к снижению продуктивности или ухудшению эмоционального состояния. Это негативно сказывается как на функциональном состоянии операторов, так и на психологическом здоровье.

В зависимости от конкретной сферы использования сложных технических систем, основные задачи, стоящие перед оператором, сохраняются, однако, есть и различия. Задача унификации информационных систем и комплекса управления должна решаться не только на уровне отдельных управляемых комплексов, но и с учётом разных задач применения этих комплексов.

По результату общения с инструкторами, которые принимают непосредственное участие в подготовке операторов и разработке методических материалов, стало понятно, что система отбора несовершенна, на обучение поступает значительный процент людей не годных к данному виду деятельности, что увеличивает расходы на обучение и повышает риски при управлении разными видами сложных систем. (Звоников В.М., 2004) (Звоников В.М, Егоров К.Ю., Степанова В.Е., 2004)

В проведении исследований функционального состояния возникают определенные противоречия в подходах по параметру – цена/качество производимых мероприятий. С одной стороны необходимо минимизировать количество исследований, которые дают значимые изменения функционального состояния, что в значительной степени облегчает процедуру выполнения этих исследований и уменьшает время, которое на них затрачивается.

В то же время, учитывая определенные сложности с уровнем точности применяемых для профессионального отбора и последующего контроля функционального состояния операторов методик, имеет смысл увеличение количества используемых методик и их интеграция в едином комплексе для увеличения вероятности достоверной оценки. В качестве примера можно сослаться на работу Н.Л. Бобровой по математической оценке функционального состояния человека – « Обоснование использования комплекса диагностических методик для оценки психофизиологического состояния человека» (Боброва Н.Л., 2014)

Очевидно, что имеет место неизбежное требование полифункционального исследования, которое определяет результат совокупности получаемых данных. (Пухов В.А., Иванов И.В., Чепур С.В., 2016)

Выбор методик определяется несколькими значимыми параметрами – высокой достоверностью, низким уровнем зависимости от субъективных реакций испытуемых, значимым уровнем комфорта оператора (отсутствием ощутимых помех в его деятельности в процессе исследования) и т.д.

В современных системах «человек-машина» наблюдается устойчивая тенденция повышения информационной нагрузки на человека-оператора с изменением структуры информационного потока: в нем сокращается доля простой информации, реакцией на которую могли быть преимущественно моторные отклики (например, выключить звуковой сигнал или «погасить» сигнальный транспарант после поступления определенных команд) при одновременном резком увеличении психофизиологической нагрузки на оператора, вызываемом ростом сложности и ответственности принимаемых решений.

Одним из основных направлений оценки функционального состояния является направление использования технических аппаратно-программных диагностических комплексов высокой сложности. (Баевский P.M. и др., 2002) (Гроховский С.С., Кубряк О.В., 2014.) (Звоников В.М., Люцкий И.М., Усачев В.И., Слива С.С., 2005) (Пухов В.А., Иванов И.В., Чепур С.В., 2016) (Баевский Р.М., Берсенева А.П., 2008) (Звоников В.М., Паков М.М., Степанова В.Е., 2012) (Белевитин А.Б., 2010)

Объектом исследования являлся комплекс аппаратно-программных средств, используемый в работе по изучению функциональных характеристик операторов сложных управляющих систем.

Предметом исследований являлись характеристики основных элементов аппаратно-программных комплексов.

Исследуемые аппаратно-программные комплексы

1. Электроэнцефалограф-регистратор компьютеризированный портативный
2. «Энцефалан-ЭЭГР-19/26» модификация «Мини», исполнение
3. «Энцефалан-ЭЭГР-19/26» АТ-Мини
4. Стабилоплатформа «Стабилан 01-2»
5. Силомоментное (стабилометрическое, очувствленное) кресло «Стабилан 01-3».
6. Комплекс для проведения психофизиологических исследований и объективного психологического тестирования «Эгоскоп»
7. Аппаратно-программный комплекса для психофизиологического тестирования УПФТ – 1/30 «Психофизиолог», производства фирмы ООО НПКФ «Медиком»

Не ставя целью полное и подробное описание этих комплексов (эти данные широко представлены в сети интернет) можно обобщить их свойства, как свойства аппаратуры высокого класса точности, широкого диапазона представляемых методик и значительной универсальности в формировании структуры проводимых исследований.

Однако, при всей привлекательности использования этих средств, при проведении функциональной диагностики, нельзя не обратить внимания на некоторые особенности, которые являются кране негативными с точки зрения эффективной обработки и представления полученных психофизиологических данных.

Основные проблемы работы комплекса психофизиологических исследований, следующие:

• Работа каждого отдельного средства оценки ПФ параметров операторов в рамках отдельной программы, не имеющей возможности прямого съема данных в общую базу.
• Невозможность синхронизации потоков информации от исследовательских комплексов в реальном времени.
• Специфичность представления данных в каждом аппаратно-программном комплексе.
• Имеющиеся конфликты оборудования от разных производителей между собой, что приводит к необходимости размещения соответствующих программ на разных компьютерах, что приводит к увеличению количества действий по объединению полученных данных в единую базу.
• Наличие в некоторых системах значительного количества контактных проводников малого сечения, что приводит к высокому риску разрыва и прекращения потока данных.
• Слабая защищенность аппаратных комплексов от внешних помех, что приводит к срыву процесса измерения.
• Наличие в комплексе «Энцефалан» необходимости увлажнения электродов специальным гелем, что приводит при некоторых условиях к нарушению контакта и прекращению съема данных.
• Для интерфейсных блоков системы «Энцефалан» предусмотрено два вида электропитания – от стационарного источника тока и от аккумуляторов. Использование стационарного источника не всегда возможно в полевых условиях. Использование аккумуляторов значительно ограничено по времени, особенно при проведении длительных замеров.
• Двухблочная структура прибора «Психофизиолог» создает значительные трудности при проведении исследований в полевых (натурных) условиях. Кроме того, данный прибор имеет значимые ограничения человеко-машинного интерфейса, а также ограничения по встроенной памяти, что затрудняет работу с ним.
• Громоздкое проводное соединение прибора «Психофизиолог» с функциональными элементами – стилусом и площадкой для теппинг-теста.
• Громоздкое соединение компьютера и планшета исследуемого оператора проводным способом.
• Отсутствует единый исследовательский интерфейс для всего комплекса аппаратуры.
• Отсутствует система синхронного выставления меток при всех изменениях режимов съема данных.
• Отсутствует система синхронизации нескольких исследовательских комплексов для возможности соотнесения деятельности всех исследуемых одновременно операторов.
• Отсутствует система комплексного аудиовизуального контроля протекания исследования.
• Отсутствует система общей коммуникации между исследователями и исследуемыми для контроля и изменения режимов исследования.

Исходя из приведенных особенностей, можно выдвинуть следующие соображения по созданию структуры аппаратно-программного комплекса, в котором будут учтены приведённые выше замечания. 

• Комплекс должен быть основан на единой системе обработки данных (один компьютер, в котором происходит сбор данных от периферийных устройств, для возможности обработки непосредственно в этом компьютере или для передачи данных на сервер, в котором будет организована основная база данный и средство обработки и представления результатов как в визуально-графической форме, так и в форме набора конечных отчетов для распечатки).
• Сбор данных от внешних датчиков должен быть синхронизирован и соотнесен между собой в единой временной шкале.
• Данные должны быть сформированы в известных форматах с возможностью сохранения первичных данных в виде стандартных форматов (*.EDF, *.EEG. *.AVI, *.DAT, *.XLSХ, *.DOCX и т.д.)
• Все системы съема данных должны иметь совместимость на уровне единой программной оболочки с возможностью выбора как одновременного, так и раздельного использования в каждом отдельном исследовании.
• Средства непосредственного съема физиологических данных должны иметь минимизированное количество свободных проводников, которые могут быть повреждены при проведении исследований
• Комплекс должен иметь высокий уровень защиты от внешних электромагнитных помех.
• Средства съема данных, контактирующие непосредственно с исследуемым оператором не должны иметь дополнительных гелевых или жидкостных проводников.
• Средства дистанционного сбора данных должны иметь систему электропитания, обеспечивающую долговременную работу без потери качества.
• Выносные блоки, выполняющие все функции системы «Психофизиолог» должны иметь одноблочную структуру, развитый интерфейс (эргономически оптимальный сенсорный цветной экран, контактные пластины для выполнения теппинг-тестов и тремор-теста) и иметь возможность изменения программы съема данный с базового компьютера.
• Комплекс должен иметь возможность оперативного вмешательства исследователя в процесс разметки потока получаемых данных в виде графических маркеров, редактируемых маркеров стандартных меток, звуковых маркеров, сбора данных о деятельности операторов непосредственно с АРМов исследуемых операторов.
• Комплекс должен предусматривать возможность объединенной работы нескольких рабочих мест исследователей в едином масштабе времени и с единой базой данных.
• Комплекс должен предусматривать наличие постоянного аудиовизуального контроля состояния всех выносных приборов съема данных с возможностью получения тревожных сигналов в случае аппаратных сбоев.
• Комплекс должен иметь реконфигурируемую систему аудиовизуальной связи между операторами и исследователями, а также выделенную систему связи исследователей между собой.
• Комплекс должен иметь возможность централизованного управления от внешнего компьютера для формирования динамической схемы проведения эксперимента. (Род динамической схемой подразумевается возможность перестраивать число, параллельность и последовательность проводимых психофизиологических тестов в процессе проведения эксперимента ил до его начала).
• Комплекс должен иметь возможность автоматической или полуавтоматической разметки соответствия выполняемых действий операторов и привязкой их к расчетным психофизиологическим характеристикам.
• Комплекс должен иметь возможность выполнения обработки полученных данных в реальном времени (или в постреальном времени) по стандартному перечню алгоритмов для приборов медицинского назначения по соответствующим направлениям. Набор алгоритмов должен состоять из постоянного (базового) набора (спектральных характеристик, расчетов опросниковых значений, параметров кардиоинтервалометрии, стабилометрии, статистических характеристик и т.д.) иметь интерфейс для оперативного формирования нужных алгоритмов.
• Комплекс должен иметь приборную часть, регистрирующую параметры среды обитания – температуру, влажность, атмосферное давление, освещенность рабочего места операторов и т.д.

На настоящий момент времени не существует аппаратуры медицинского назначения, которая адаптирована для проведения психофизиологических исследований операторов БпЛА в условиях, приближенных к реальным. В связи с этим возникает острая необходимость формирования комплексов такого рода аппаратуры, имеющих функционально-технические показатели, позволившие проводить исследования функционального состояния операторов в условиях реальной профессиональной деятельности.

1. Баевский P.M. и др. Анализ вариабельности сердечного ритма при использовании различных электрокардиографических систем [Журнал] // «Вестник аритмологии». - М. : [б.н.], 02 03 2002 r. - стр. 65.

2. Баевский Р.М., Берсенева А.П. Введение в донозологическую диагностику [Книга]. - М. : Фирма "Слово", 2008. - стр. 220.

3. Белевитин А.Б. Компьютерная стабилография в системе медико-физиологического обеспечения профессиональной деятельности авиационных специалистов / А.Б. Белевитин, В.Н. Цыган, А.А. Благинин [и др.] [Журнал] // Вестн. Рос. воен.-мед. акад. - 2010 г. - 3 (31). - стр. 108-111.

4. Боброва Н.Л. Обоснование использования комплекса диагностических методик для оценки психофизиологического состояния человека [В Интернете] // elibrary.ru. - 22 03 2014 г.

5. Гроховский С.С., Кубряк О.В. Метрологическое обеспечение стабилометрических исследований. [Журнал] // Медицинская техника. - 2014. r. - № 4. - стр. 22-24.

6. Звоников В.М, Егоров К.Ю., Степанова В.Е. Особенности профессионально значимых психофизиологических качеств операторов БпЛА. [Журнал] // Научные труды сотрудников ЦКБ МПС РФ. - М. : Москва Репроцентр , 2004 г. - Т. 12. - стр. 724.

7. Звоников В.М. Психофизиологические аспекты функциональных состояний летного состава в обычных и экстремальных условиях профессиональной деятельности. [Статья] // Научные труды сотрудников ЦКБ МПС РФ. - Москва : Репроцентр М, 2004 r. - Т. т.12,. - стр. 724 с.

8. Звоников В.М., Люцкий И.М., Усачев В.И., Слива С.С. Возможности компьютерной стабилометрии в оценке функционального состояния//Сборник статей по стабилометрии. Отв. ред. С.С. Слива. [Книга]. - [б.м.] : Таганрог: ЗАО "ОКБ "РИТМ», 2005. - стр. 88-89.

9. Звоников В.М., Паков М.М., Степанова В.Е. Объективная стабилометрическая оценка уровня внушаемости человека. [Журнал] // Вестник восстановительной медицины. - 2012 r. - стр. 14-17. - №2 (48) .

10. Красный В.А. Вектор научно-технологического развития России с учетом глобальных трендов [Конференция] // Беспилотные летательные аппараты. Проблемы и решения. - Белгород : АГЕНТСТВО ПЕРСПЕКТИВНЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ (АПНИ), 2022. - стр. 17-20.

11. Небылицын В.Д. Надежность работы оператора в сложной системе управления / Психологические основы профессиональной деятельности. [Журнал]. - - М., : [б.н.], 2007 r. - стр. 362-368..

12. Пухов В.А., Иванов И.В., Чепур С.В. Оценка функционального состояния организма военных специалистов: научно-практическое руководство / [Книга]. - Санкт-Петербург : СпецЛит, 2016. - стр. 312.