В Предисловии к «Очерку рабочих движений человека», опуб­ликованному в 1901 г., И. М. Сеченов писал, что предмет его очер­ка «составляют вопросы о сложных мышечных движениях, при посредстве которых человек производит так называемые внешние работы, т. е. действует силами своих мышц на предметы внешнего мира» [54]. Хотя с тех пор существенно изменился характер «внешних работ» и появились совершенно новые типы трудовой деятельности, связанной с управлением сложными техническими устройствами, до настоящего времени справедливы слова Сеченова о том, что работа всегда была и всегда остается жизненной функ­цией мышечной системы человека, как бы ни вытесняла современ­ная техника из промышленной жизни мускульный труд человека. Для решения задач управления и оптимизации исполнительной деятельности и задач проектирования ее новых видов и форм необ­ходимо провести ее анализ и выявить общие принципы развития и становления ее функциональной структуры. Это необходимо для организации рационального обучения и тренировки, формирования совершенных навыков, организации режимов труда и отдыха, препятствующих утомлению.

Исполнительное или управляющее действие в эргономике — это приобретенное в результате обучения и повторения умение (навык) решать трудовую задачу, оперируя орудиями труда (ручной инструмент, органы управления и т. п.) с заданной точностью и скоростью. Обычно исполнительные действия входят в качестве компонента в более широкие структуры трудовой деятельности и обеспечивают ее эффективное выполнение наряду с такими компо­нентами, как познавательные (когнитивные), включая и принятие решения. В зависимости от вида трудовой деятельности удельный вес исполнительных действий может быть весьма различен. Эти действия могут совершаться либо эпизодически, либо занимать все рабочее время. Иными словами, в структуре деятельности в целом они могут занимать место основной цели либо выступать в качестве средства ее достижения, например передачи команды, реализации принятого решения и пр. В последнем случае исполни­тельные, моторные акты, как правило, просты и не требуют дли­тельного научения. В тех случаях, когда исполнительные действия составляют основное содержание деятельности (работа с ручным инструментом, работа станочника, водительские профессии, работа телеграфиста, оператора ЭВМ, работа в режиме слежения) тре­буется длительное формирование соответствующих умений и навы­ков, обеспечивающих своевременное и точное выполнение трудовой деятельности.

Для эргономического обеспечения этих видов исполнительных действий долгое время было достаточно традиционных представ­лений о моторном и сенсомоторном научении и представлений о двигательных навыках как об автоматизированных в значитель­ной степени стереотипных реакциях, возникающих при многократ­ном повторении сенсомоторных и кинестетических актов. Формиро­вание навыков описывалось обычно в терминах стимулов и реакций, рефлексов, проб и ошибок. При повторении этих элемен­тов, когда это повторение достигает успеха либо подкрепляется, прежде отдельные реакции заменяются комплексами, изолирован­ные движения объединяются в целостные кинетические структуры, своего рода «моторные формы», или «кинетические мелодии».

Подобный «атомарный» или в более позднее время стимульно-реактивный подход, ориентированный на результат, эффект отдель­ного, сравнительно простого действия, длительное время состав­лял научные основания концепции «инженерного проектирования» методов работы, которая связана с именами Ф. Тейлора и Ф. Гилбрета.

Методическую основу такого проектирования составил моторно-временной анализ элементарных действий и операций. Ф. Гилб­рет выдвинул идею универсальных микродвижений (терблигов), из комбинаций которых, отличающихся по составу и последова­тельности терблигов, должна состоять любая операция. Выделение терблигов положило начало симплификации и стандартизации трудовых функций работающих. Эта идея была использована на заводах Г. Форда, где путем тщательного проектирования весь трудовой процесс сборки был разбит на столь большое число мель­чайших операций, что автомобиль собирался, находясь в безоста­новочном движении. Форд стремился к тому, чтобы рабочий вы­полнял единственную работу единственным движением. Ф. Гилбрет изучал движения с помощью хронометража, фото- и киносъемки, циклографии. Сформулированные им принципы экономии движе­ний позволяли отсеивать лишние и выбирать из всех возможных наиболее быстро осуществляемые и требующие минимальных уси­лий, а также добиваться сокращения перерывов между последо­вательными движениями. Практические задачи проектирования работы положили начало изучению кинематических и динамичес­ких характеристик трудовых движений человека. Результаты и методы этих исследований, а также сформулированный Гилбретом принцип экономии рабочих движений применялись при решении задач организации рабочих мест, конструировании ручного инстру­мента, размещения органов управления и т. д.

Системы Ф. Тейлора и Ф. Гилбрета, несомненно, внесли суще­ственный вклад в изучение элементарных действий и операций. Однако с помощью моторно-временного анализа движений в том виде, в котором он был предложен, нельзя выявить структуру и механизмы целостной исполнительной деятельности человека. «На­до подчеркнуть...— писал в 1930 г. Н. А. Бернштейн,— что не только методы, но и самое понятие рационализации движений, да­леко не так просты, как мыслилось раньше. Нехитрая борьба Тейлора, а позднее Гилбрета с лишними движениями и понимание биомеханической операции как простой суммы последовательных движений, которую можно просеивать как зерно на сортировке, начинает уступать свое место пониманию двигательного комплек­са как органически нераздельного целого, всегда отзывающегося на изменения какой-нибудь одной детали перестройкой всех остальных» [5, с. 7].

Подобный инженерный подход к проектированию работы (при всей его первоначальной полезности) подвергается справедливой критике по ряду оснований. Очевидными следствиями предельной симплификации труда, сведения его к отдельным элементарным двигательным актам являются монотония и слабая удовлетворен­ность работой. И то и другое отрицательно сказывается на произ­водительности труда.

Что касается более сложных видов трудовой деятельности, то по отношению к ним этот подход уже исчерпал свои «оптимиза­ционные» возможности. А сложность исполнительных действий настолько возрастает, что стандартные моторные «формы» или даже кинетические «мелодии» не могут обеспечить ее эффективное выполнение. Речь идет о том, что в условиях современного произ­водства стереотипия трудовых движений постепенно уступает мес­то выполнению целесообразных, разумных, произвольных исполни­тельных действий. Во многих видах трудовой деятельности все чаще требуется защита от автоматизмов, от импульсивных, реф­лекторных реакций. Ошибочные действия, иногда приводящие к аварийным ситуациям, нередко происходят не потому, что чело­век не успел, а потому, что он поторопился.

Это справедливо и по отношению к станочнику, и по отношению к летчику. Современное механизированное и автоматизированное производство требует от человека выполнения не только заучен­ных, усвоенных действий, но и действий, так сказать, беспреце­дентных, которые необходимо не вспоминать, а построить в новой, неожиданно возникшей ситуации. Все более распространенными являются случаи, когда при профессиональном обучении невоз­можно воспроизвести все существенные условия реального трудо­вого процесса и доучивание происходит при выполнении не учебного, а трудового, исполнительного действия. Адаптация к реальным условиям особенно трудна, если выполнение действии требует совершенной сенсомоторной координации. Ярким приме­ром подобных ситуаций может быть деятельность космонавтов, которым в условиях невесомости необходимо осуществлять стыков­ку, расстыковку, переходить из одного объекта в другой, выходить в открытый космос, оперировать ручным инструментом, совершать ручную посадку, т. е. оперировать органами управления в пере­менных условиях гравитации, трансформирующих привычные сен­сомоторные координации, силовой рисунок хорошо освоенных прежде движений. В частности, невесомость влияет не только на двигательную сферу, но может вызвать разнообразные неприятные ощущения, нестойкие пространственные иллюзии или даже явле­ния деперсонализации и дереализации восприятий субъекта.

Не меньшую психическую нагрузку вызывает необходимость осуществления исполнительных действий в условиях задержанной обратной связи о результативности выполненного действия. К чис­лу таких действий относится управление луноходом, где задержка не превышает нескольких секунд, и управление супертанкером, где задержка соответствующих эволюций корабля после осущест­вления управляющего действия исчисляется несколькими минута­ми. Появление целого ряда сравнительно новых видов деятель­ности, связанных с управлением космическими кораблями и станциями, дистанционным исследованием планет, манипуляциями радиоактивными элементами, управлением разнообразными дви­жущимися объектами, в том числе и роботами, привело к тому, что в эргономике в качестве специального объекта исследования выделилась деятельность оператора-манипулятора. В этом виде деятельности главенствующую роль играют перцептивно-моторные координации и взаимодействия, хотя, разумеется, значительную роль играет также аппарат образного и понятийного мышления. Исполнительные действия оператора-манипулятора реализуются посредством так называемых «регламентированных движений», требующих высокой не только пространственной, но и временной точности. Это означает, что с точки зрения эффективности их вы­полнения информативным показателем является не только конеч­ный результат действия (как в случае нажатия на кнопку, клави­шу, тумблер), но и текущие характеристики движений, определяю­щие динамику объекта управления.

Совершенные перцептивно-моторные координации необходимы и для выполнения многих технологических процессов. Ярким при­мером является деятельность по изготовлению и эксплуатации микроустройств. Размеры микрообъектов и необходимая плотность их компоновки предъявляют такие высокие требования к техноло­гии их изготовления, что производство приборов на их основе стало ювелирной работой. Трудовая деятельность человека, заня­того в сфере сборки, например интегральных схем, осуществляется в условиях постоянного зрительного контроля, повышенной напря­женности, обусловленной необходимостью выполнять высокоточные и тонкокоординированные, прецизионные двигательные акты. Влияние этих факторов усугубляется еще и тем, что размеры микроустройств находятся на грани видимости невооруженным глазом и визуальный контроль технологических операций возмо­жен лишь при использовании увеличивающих оптических прибо­ров. Хорошо известно, что их использование имеет в качестве следствий закрепощенность позы, гипокинезию, суженное поле зрения и т. п.

Обслуживание многих станков требует высококоординированной работы обеих рук при непрерывном зрительном контроле. Временной интервал, в котором должны быть осуществлены коор­динированные движения, в некоторых случаях не должен превы­шать 60—80 мс. Необходимость оптимизации подобных видов деятельности привела к выделению в качестве специального объекта эргономического исследования деятельности оператора-технолога.

Приведенные примеры свидетельствуют о том, что «атомар­ный», стимульно-реактивный подход к исследованию и оптимиза­ции деятельности оператора-манипулятора и оператора-технолога не может удовлетворить современную эргономику. Двигательные акты, исполнительные действия вплетаются в ткань более широких структур деятельности, и успешность исполнительных действий должна оцениваться не сама по себе, а в контексте этих структур. Она зависит от того, насколько верно человек сориентировался в ситуации, т. е. построил ли человек правильный образ этой ситуации и нашел ли он, порой, единственно возможный способ действия.

Формирование образа ситуации, создание программы разум­ных действий, их точная и своевременная реализация, контроль за их эффективностью — вот проблемы, которые возникли перед современной эргономикой, как и перед комплексом смежных с ней наук: биомеханикой, физиологией и психологией, которые издавна изучали организацию, построение, управление движениями и дей­ствиями человека.

Как практические задачи, возникшие перед этими науками, так и логика их собственного развития требуют формулирования но­вых подходов к изучению исполнительных действий. В противовес атомарно-рефлекторным подходам, ориентированным на задание, результат, эффект и т. п., исследователи разрабатывают струк­турный, целостный, деятельностный подход, ориентированный не только на усвоение, но и на построение движений, действий, мо­торных программ и схем.

Тщательный анализ рисунка даже многократно повторяющихся в одной и той же ситуации движений свидетельствует об их уни­кальности и своеобразии. Детальный анализ моторного акта показывает, что его биодинамическая ткань неповторима как отпе­чаток пальца. Это означает, что строится не только образ ситуации и адекватная ей моторная схема, но что на основе этой схемы строится (а не просто повторяется) каждый живой моторный акт. Результаты и сам ход этой работы не вытекают однозначно из структуры внешнего стимульного подкрепления. В этом смысле объяснение происходящего движения по схеме «стимул-реакция» не соответствует существу дела. Исследователям предстоит еще разработать понятия, относящиеся к указанной выше работе по построению пространственного моторного действия.

Двигательное действие, рассматриваемое как необходимый компонент деятельности, должно обязательно соотноситься с ее когнитивными и личностными компонентами, такими, например, как образ и цель. При этом, как указывалось выше, и сама дея­тельность в целом и все ее компоненты обязательно характери­зуются предметно-смысловыми чертами и пространственно-времен­ной определенностью. Истоки этого подхода восходят к именам И. М. Сеченова и Ч. Шеррингтона.

И. М. Сеченов неоднократно подчеркивал, что «чувствование повсюду имеет значение регулятора движения, другими словами, первое вызывает последнее и видоизменяет его по силе и направ­лению» [55, с. 236—237]. Интересно и то, что Сеченов не ограни­чивал задачу физиологии и психологии изучением отдельных дви­жений, а говорил о необходимости изучения той области явлений, в которой «чувствование превращается в повод и цель, а движение — в действие». На современном этапе изучения рабочих движе­ний, трудовых операций и действий, сложнейших форм исполни­тельной деятельности человека особенно важно отметить указанное Сеченовым направление поисков решения и поныне кардинальной для физиологии и психологии проблемы: каков механизм регу­ляции движений чувствованиями? Возможность такой регуляции обеспечена уже тем, что мышца, представляющая собой «двойст­венный орган, наш рабочий орган и вместе с тем исконный, перво­начальный орган чувств, воспитавший в порядке своих свойств все другие органы чувств, окрашивает все наши представления об окружающем мире в образах движения» [53, с. 936]. Более того, Сеченов писал, что мышца дала нам наши представления о пространстве, времени, о числе, о счете и т. д. Все это может быть возможным только при условии, что 'сами движения и дей­ствия не являются лишь элементарными и утилитарными актами исполнения, а осуществляют также познавательные, когнитивные функции и функции экспрессивные. Последние отчетливо реализу­ются не только в движениях, но в позно-тонических компонентах действия, являющихся носителями его личностно-смыслового со­держания.

Многие трудовые движения и действия настолько совершенны, координированы, выразительны и красивы, что они нередко вклю­чаются в театрализованные представления. Не лишена смысла высказываемая время от времени идея создания специальной хоре­ографии трудовых процессов.

Функциональная двойственность мышцы, функциональная гете­рогенность движений и действий обеспечивают не только потен­циальную, но и актуальную целостность деятельности, возмож­ности ее развития и совершенствования. Примечательно в этом смысле предположение Ч. Шеррингтона о том, «... что в осущест­влении действий, направленных на окончательный, завершающий акт в процессе отбора открывается возможность элементам памяти (хотя и рудиментарной) и элементам предварения (хотя и незна­чительным) развиться в психическую способность к «развертыва­нию» настоящего назад, в прошлое, и вперед, в будущее, которая у высших животных является непременным признаком более вы­сокого умственного развития» [60, с. 314]. Именно эта «психиче­ская способность» и является регулятором исполнительных актов. И. М. Сеченов очень тонко понимал это, говоря, что чувствования, даваемые сознанию органами чувств, служат источниками дви­жений не прямо, а через психику,— поскольку с сигналом связан определенный смысл.

Различие атомарно-рефлекторного и целостного подходов за­фиксировано и в языке описания двигательного поведения. Для первого преимущественно использовались такие термины, как ре­актология, рефлексология, для второго — психомоторика, психо­нервная деятельность, психическая деятельность и т. п. Разумеет­ся, само по себе использование терминов «рефлекс» или «реакция»не означает еще, что тот или иной автор является сторонником «атомарного» подхода. Именно в этих терминах первоначально закладывались основы структурного подхода к изучению движений и действий. Так, Ч. Шеррингтон, анализируя предваряющие и завершающие реакции, писал: «Нетрудно видеть, какие широкие возможности для приспособительных реакций представляет такое устройство, состоящее из целой цепи последовательных актов, каждый из которых изменяет влияние акта, ему предшествовав­шего» [60, с. 312]. В этом отрывке отчетливо просматривается идея целостности приспособительной деятельности. Аналогичным образом И. П. Павлов, анализируя цепи двигательных рефлексов, пришел к идее динамического стереотипа как целостного образо­вания.

С тех пор как IT. М. Сеченов и Ч. Шеррингтон психологизи­ровали трактовку двигательного поведения, накоплены многочис­ленные данные о решающей роли сенсорных процессов в управле­нии человеческими движениями. Анализируя строение анатоми­ческого аппарата, обеспечивающего движения высших животных и человека, А. А. Ухтомский отмечает его своеобразие по сравне­нию с искусственными механическими устройствами, характери­зующееся значительно большим количеством степеней свободы. Ни костно-мышечный аппарат в целом, ни какая-либо его часть не составляет готового механизма для выполнения какого-либо определенного целесообразного акта, а представляет собой лишь совокупность известных анатомических компонентов, необходимых для создания такового. Особенности строения опорно-двигатель­ного аппарата обусловливают пластичность поведения высших животных и человека и вместе с тем делают задачу управления этим поведением необычайно сложной и трудной. Поскольку управление предполагает ограничение степеней свободы, а в са­мом устройстве исполнительных механизмов у живых организмов такого рода ограничения практически отсутствуют, функции регу­ляции выполняемых действий должны взять на себя центральные механизмы. Рассмотрим кратко эволюцию представлений и совре­менные взгляды на механизмы управления движениями.

Первоначально предполагалось, что центральные механизмы могут выполнить эту функцию, используя жесткие шаблоны, кото­рые заранее предопределяют характер и последовательность тре­буемых движений. Р. Вудвортс [80] для такого способа построе­ния движений ввел термин «центральное», или «моторное», программирование. Он доказывал наличие моторных программ, изучая быстрые произвольные движения человека.

Анализ кинематических характеристик точных движений руки привел его к заключению, что существует фаза движения, незави­симая от зрительной обратной связи, фаза, определяемая перво­начальной программой. Наряду с этой фазой существует и вторая фаза, совершаемая с учетом зрительной обратной связи и обеспе­чивающая точностные характеристики движения. Таким образом,

Вудвортс описал способы управления движением, получившие позже наименование управления по открытому и закрытому кон­турам регулирования. В настоящее время каждый из этих спосо­бов в значительной степени абсолютизирован и имеет своих сторонников. В пользу каждого из них накоплено значительное число экспериментальных данных, ведутся дискуссии между пред­ставителями теории открытого и закрытого контуров.

К. Лешли был, видимо, одним из первых, кто отчетливо сфор­мулировал концепцию центральных моторных программ и экспе­риментально доказал, что выработка навыка представляет собой центрально-организованный процесс, в реализации которого про-приоцептивные механизмы могут не играть существенной роли. Доводы Лешли, относящиеся к тому, что заученный навык может быть выполнен различными моторными структурами, действитель­но подтверждают идею моторного программирования, но сейчас практически не используются для доказательства слабой роли кинестетического контроля. Поиски доказательств в пользу откры­того контура шли по пути изучения быстрых баллистических дви­жений и блокирования каналов обратной связи, функционирующих при выполнении двигательных актов. Сторонники концепции мо­торного программирования и открытого контура оставляют за афферентацией лишь пусковые функции и модулирующие влияния. Однако до настоящего времени не получено решающих доказа­тельств того, что произвольное движение человека может осуще­ствляться только как результат центрально-организованных нервных команд, которые структурируются перед началом движе­ния и позволяют осуществлять движение при отсутствии перифе­рической обратной связи.

Главные недостатки систем открытого контура состоят в том, что они не обладают механизмами обратной связи для исправле­ния ошибок, возникающих как вследствие свойств их входов, так и вследствие трансформации сигналов внутри системы. Этот тип систем обладает слабыми компенсаторными возможностями.

В рамках концепции открытого контура были детально разра­ботаны представления о моторных программах. Понятие моторного программирования означает, что наборы моторных команд, как врожденных, так и заученных, хранятся в центральной нервной системе и могут вызываться и синтезироваться в желаемое движе­ние. Моторная программа — это тщательно скоординированный по­рядок синергии (иногда их называют субрутинами, или субрежи­мами) , которые вместе охватывают требуемое движение и которые не зависят от обратной связи.

Независимо от отношения представителей концепции открытого контура к участию в регуляции движений обратной связи ими развиваются интересные представления об иерархии моторных программ, о существовании обобщенных программ, программ-схем, нижние звенья которых освобождают основную программу от обременительных вычислений. Важное значение имеют также предположения о связи программ с мотивами и целями, которые трансформируются в некоторое внутреннее представление субъекта о желаемом, требуемом движении или действии. Другими слова­ми, моторные программы более тесно связываются с образом ситуации, с образом действия, не только с набором команд, хра­нящихся в нервной системе. Концепция открытого контура регу­лирования с минимальными оговорками и ограничениями приме­няется для объяснения механизмов движений глаз человека. В многочисленных исследованиях установлена почти однозначная зависимость между скоростью скачка на начальном этапе движе­ния и конечной амплитудой скачка. Это означает, что уже до на­чала движения запрограммирована скорость саккады. На основа­нии электрофизиологических исследований сделан вывод о том, что управление саккадическими движениями в одном фиксированном направлении сводится к определению временного отрезка, в тече­ние которого прилагается постоянная сила, сокращающая прямые мышцы глаза.

Зачатки противоположных идей относительно кольцевого или замкнутого (закрытого) контура регуляции движений мы находим у В. Джемса [70], Ч. Шеррингтона [60] и др.

Джемс предположил, что периферическая обратная связь от одной части движения вызывает к действию следующую, и выдви­нул гипотезу «цепных рефлексов», против которой позже выступил Лешли. В соответствии с теорией закрытого контура предпола­гается, что ответ не просто запускается рецепторикой, но и управ­ляется ею.

Управление движением по «закрытому» контуру предполагает передачу с помощью обратных связей информации о соответствии движения требуемой цели и выработку на основе этого новых управляющих команд. Обратная связь выполняет две функции: с ее помощью определяются пространственные характеристики цели, необходимые для составления программы баллистического движения, а также осуществляется соотнесение результатов вы­полнения этих программ с истинным положением цели, служащее для уточнения программ последующих движений. Наиболее пол­ная аргументация того, что жесткое программирование не может обеспечить целесообразный эффект движения, дана Н. А. Берн штейном.

Теория Н. А. Бернштейна охватывает широкий класс функцио­нально-различных движений и представляет собой общую теорию поуровневого управления и построения движений человека. Эта теория включает в себя три фундаментальных принципа: централь­ного программирования, сенсорных коррекций и уровневой орга­низации движений. Принцип координирования движений изложен им в безупречной с точки зрения современной теории автомати­ческого регулирования форме: «... как только орган, находящийся под действием внешних и реактивных сил, плюс еще какая-то до­бавка внутренних, мышечных сил, отклонится в своем результирующем движении от того, что входит в намерения центральной нервной системы, эта последняя получит исчерпывающую сигнали­зацию об этом отклонении, достаточную для того, чтобы внести в эффекторный процесс собственные адекватные поправки. Весь изложенный принцип координирования заслуживает поэтому наз­вания принципа сенсорных коррекций» [6, с. 28].

Н. А. Бернштейн долгое время решительно отвергал всякую возможность управления движением по разомкнутой схеме. Одна­ко позже он отошел от такой крайней точки зрения и допустил возможность того, что в некоторых элементарных процессах дуга не замыкается в рефлекторное кольцо либо из-за кратковремен­ности акта, либо вследствие его крайней элементарности.

Сенсорные коррекции осуществляются в общем случае всеми имеющимися в распоряжении организма рецепторными аппарата­ми. В частных случаях некоторые из обратных связей могут не участвовать в управлении движением. Первичные сигналы рецеп­торов предварительно подвергаются сложной обработке и «пере­шифровке», необходимой, например, для того, чтобы их можно было сличить с проектом движения, построенным на языке прост­ранственно-кинематических представлений. Полученные в результа­те обработки «синтезы», составленные из сигналов всех видов обратных связей, участвующих в управлении данным движением, служат для сенсорных коррекций.

Понятие о сенсорном синтезе играет в модели Бернштейна фундаментальную роль. Состав образующих его афферентаций, т. е. обратных связей, и принцип их объединения служат главным критерием, отличающим один уровень построения движения от другого.

Каждая двигательная задача находит себе в зависимости от своего содержания и смысловой структуры тот или иной ведущий уровень. Уровни различаются между собой не только видом сен­сорного синтеза, но и анатомическим субстратом, т. е. совокуп­ностью органов нервной системы, без которых осуществление функции этого уровня невозможно.

В зависимости от цели и смыслового содержания двигательного акта один из уровней берет на себя роль ведущего, координирую­щего действия нижележащих фоновых уровней. Во всяком движе­нии осознается только ведущий уровень. Выработка двигательного навыка — это процесс формирования в ходе обучения и тренировки уровневого состава движения, выделения ведущего уровня и сра­батывания между собой всех вовлеченных в управление уровней. Необходимым условием успешного изучения двигательных ак­тов является создание адекватного метода, позволяющего регист­рировать и анализировать пространственно-временную развертку движения, весь ход двигательного акта «по всему моторному аппа­рату тела». В исследованиях исполнительной деятельности, на­правленных на выявление объективных индикаторов процесса формирования сенсомоторного образа пространства и структурыдействия, использовался микроструктурный метод анализа, суть которого состоит в выделении быстротекущих компонентов цело­стных психических актов и в анализе их взаимоотношения. Исполь­зование этого метода при исследовании произвольных простран­ственных действий позволило вскрыть структуру пространственно­го действия; проследить динамику ее становления и развития в различных условиях протекания действий; выделить ряд ком­понентов-стадий: формирования программы, реализации, контроля и коррекций, составляющих структуру действия, проследить ди­намику их развития, соотношения их на разных этапах освоения действия, а также изменения, происходящие внутри выделенных компонентов целостного действия. (Описание методики исследо­вания см. в главе 3).

Экспериментальная ситуация предусматривала исследование формирования инструментального пространственного действия в различных условиях. В стабильных условиях маршруты требуе­мого движения были одинаковой величины и сложности. В дина­мических условиях маршруты отличались числом опорных элемен­тов и числом пространственных составляющих движения. В условиях инверсии вводилось рассогласование (полное или частичное) между перцептивным и моторным полями. Инверсия вводилась после выработки навыка в условиях нормы.

В результате исследования было обнаружено, что в процессе формирования навыка (стабильные условия, норма) наблюдается сложная динамика во взаимоотношениях между отдельными ста­диями целостного действия. Во-первых, в процессе освоения пpo­странственного действия наблюдается уменьшение времени каждой выделенной стадии; во-вторых, сокращение времени в каждой ста­дии происходит неравномерно, в-третьих, по мере тренировки проис­ходит перераспределение времени между выделенными стадиями. Неравномерность темпа сокращения времени в выделенных ста­диях свидетельствует о том, что все компоненты целостного дей­ствия совершенствуются неодинаково. В исследовании обнаружена последовательность формирования компонентов пространственного действия. Быстрее всего складывается стадия формирования мо­торных программ, за ней следует стадия контроля и коррекций, обе они формируются на фоне постепенного уменьшения времени, которое занимает стадия реализации моторных программ. Лишь после того как оба когнитивных компонента сформировались, видимо, возможно, последнее сокращение времени выполнения действия в целом. И это сокращение происходит за счет его испол­нительной части. Перераспределение времени между стадиями внутри целостного действия на разных этапах формирования сви­детельствует о том, что каждое новое упражнение — это новый процесс решения задачи, процесс изменения и совершенствования средств и способов ее решения.

При введении инверсии как средства разрушения сформирован­ного пространственного действия было показано, что субъективно процесс формирования навыка в условиях инверсии переживается как значительно более трудный в сравнении с нормой. Формиро­вание навыка в любом виде инверсии (полной или частичной) облегчает усвоение любого другого вида инверсии. Переход oт нормы к любому виду инверсии происходит с большими трудностя­ми и требует большего времени, чем обратный переход. Сопостав­ление хода формирования совместимого и инвертированного инструментального пространственного действия показывает, что при переходе к работе в условиях инверсии наблюдаются эффекты переноса и интерференции (рис. 10).

В ходе перестройки навыка наблюдается различная динамика поведения функциональных компонентов, анализ которой позволя­ет заключить, что более быстрое по сравнению с нормой форми­рование инвертированного навыка возможно за счет переноса фазических, скоростных черт пространственного действия.

Стадия реализации почти полностью сохранила свои характе­ристики. Инверсия перцептивного и моторного полей незначительно отразилась на скоростных характеристиках фазических элементов действия. В случае когнитивных компонентов мы имеем дело не с переносом, а с интерференцией образа пространства, построен­ного в условиях нормы, и образа, который еще только строится в условиях инверсии. Это сказалось на характере когнитивных элементов. Более того, именно это же сказалось и на характе­ристиках стадий реализации на начальных этапах построения нового действия в новых условиях. Фазическая часть действия вновь взяла на себя когнитивные функции. При помощи движения руки испытуемые прощупывают новое пространство и находят признаки этого пространства. Когда построен новый сенсомотор­ный образ пространства, стадия реализации освобождается от когнитивных функций и начинает работать, как при совместимом пространственном действии, но теперь она реализует другие про­граммы. Когнитивные компоненты продолжают совершенствоваться уже без видимого участия стадии реализации. Таким образом, явления переноса и интерференции имеют разную природу. Пере­нос происходит за счет исполнительной части действия, а интер­ференция — за счет когнитивных компонентов, однако явления эти не взаимоисключающие, они взаимодействуют в каждом простран­ственном действии.

Динамические условия предъявления информации сказались в основном на характеристиках когнитивных компонентов иссле­дуемого процесса аналогично изменениям, зарегистрированным при введении инверсии. Особенно резко меняющиеся условия предъявления информации сказались на характеристиках стадии контроля и коррекций, время функционирования которой в 2— 3 раза превышает время, необходимое для контролирования в ста­бильных условиях. Это связано с тем, что в условиях неопределен­ности на стадию контроля и коррекций ложится двойная нагрузка: не только проконтролировать каждое дискретное действие, но и, что особенно существенно, соотнести условия предъявления инфор­мации с совершаемым действием. Иначе говоря, в функции конт­роля входит не только проверка результата действия, но и конт­роль за адекватностью выбранной программы предстоящего действия. Результаты исследования дали новый материал для изучения процесса формирования сенсомоторного образа рабочего пространства, строящегося на основе активных действий, когни­тивный компонент которых является наиболее весомым на началь­ном этапе формирования нового действия. На основании данных о показателе когнитивности, характеризующем динамику времен­ных отношений когнитивных и исполнительных компонентов и выражающемся через отношение суммы времени когнитивных компонентов к исполнительному, явствует, что по мере овладения навыком удельный вес когнитивных компонентов в целостном действии уменьшается. Когда построен образ сенсомоторного про­странства, функция когнитивных компонентов сужается до про­граммирования осуществляемого действия, что, естественно, ска­зывается на уменьшении показателя когнитивности. По сравнению с динамичными условиями в стабильных условиях предъявления информации уменьшение значений показателя когнитивности вы­ражено за счет того, что в статике функция контроля в большей степени редуцирована.

На начальных этапах формирования нового действия, в каких бы условиях оно ни протекало, границы между стадиями нечеткие. Разброс между составляющими X, Y, Z внутри каждой стадии настолько велик (в отдельных случаях до секунды), что создается впечатление как бы вхождения одной стадии в другую. Это поло­жение вполне соответствует тезису, сформулированному в контек­сте системно-структурных исследований, согласно которому менее развитая структура характеризуется меньшей дифференцированностью ее компонентов. Сказанное позволяет сделать два предпо­ложения: первое — на начальных этапах обучения возможны параллельное выполнение программы и ее реализация, а также peализация и контролирование; второе, вытекающее из первого, сос­тоит в том, что на начальных этапах формирования навыка выпол­нение программы, ее реализация и контроль идут отдельно по составляющим движения. Иными словами, происходит последова­тельное планирование движения по каждой координате. Аналогичным образом последовательно осуществляются реализация и контролирование. Освоенное действие характеризуется значитель­ным уменьшением разброса, а так как разброс характеризует каче­ство действия (его пространственность),то на конечных этапах обу­чения сформированное действие приобретает черты более четкой функциональной структу­ры. И если на начальных этапах обучения функцио­нальная структура дейст­вия по показателю пространственности сопостави­ма для различных усло­вий протекания действия, то в конце обучения ока­зываются сопоставимы действия, формируемые в динамических условиях и в условиях инверсии, которые по значениям по­казателя разброса в 2— 3 раза превосходят зна­чения этого показателя в условиях нормы. Следо­вательно, введение инвер­сии или неопределенности неизменно вызывает ухуд­шение качества действия, выражающееся в увеличе­нии значений показателя разброса. Иначе говоря, качество действия чрезвычайно чувстви­тельно к различным изменениям, вносимым в условия протекания действия.

Знание функциональной структуры действия, исследование динамики ее формирования и становления, установление взаимо­связей и взаимоотношений между компонентами исследуемого объекта открывают возможности контроля за процессом форми­рования и оптимизации движений и действий.

Изменение удельного веса компонентов в структуре действия как в процессе его формирования, так и под влиянием тех или иных изменений, внесенных в условия его протекания, свидетель­ствует о том, что превалирование того или иного типа регулиро­вания двигательными актами зависит в основном от условий, в ко-

торых действие протекает, и от степени освоенности, обученности. На рис. 11 представлены удельные веса компонентов целостного действия в различных условиях его протекания и на разных этапах его формирования.

Соотношение компонентов функциональной структуры целост­ного действия в начале его формирования сходно независимо от того, в каких условиях протекает действие. В конце формирования сходное соотношение компонентов в структуре действия отмечается у действий, формируемых в динамических и инвертированных условиях; действие, формируемое в условиях нормы, имеет совер­шенно отличную от них структуру. Ситуация инверсии и динамики и ситуация нормы могут быть сопоставлены в терминах открыто­го и закрытого контура управления. В условиях нормы после дли­тельной тренировки у испытуемых формировались симультанный образ ситуации и программа, организующая моторный ответ, т. е. значительная часть действия осуществлялась как бы по открыто­му контуру, что подтверждается значительным удельным весом стадии формирования программ и сравнительно небольшим весом стадии контроля и коррекций. В ситуации инверсии и в динами­ческих условиях предъявления информации в течение проведенных экспериментальных серий сохранилась регуляция по принципу замкнутого контура, о чем свидетельствует удельный вес стадии контроля и коррекций, составляющей примерно 50% от целостного действия.

К настоящему времени предложено большое число разнообраз­ных вариантов теорий закрытого контура регулирования, описы­вающих более или менее сложные акты человеческого поведения и деятельности. Эти теории относятся к таким процессам, как дис­кретные и непрерывные двигательные процессы, перцептивно-мо­торные навыки, речевое поведение и т. д. Общие черты этих теорий состоят в том, что закрытый контур предполагает знание субъек­том хода осуществления движения. Это знание получается посред­ством обратной связи от движения и направляется на управление этим движением. Закрытый контур основывается на контроле за информацией от элементов системы, «подсчете» и учете ошибок, указывающих на направление или степень отклонения выхода системы за пределы заданного, исправлении этих ошибок. Основ­ная функция систем закрытого контура состоит в минимизации этих ошибок.

Интересный вариант замкнутого контура управления движени­ями при формировании двигательных навыков предложен Дж. Адамсом [63]. При разработке своей теории Адаме широко использовал представления об акцепторе действия П. К. Анохина, о задающем элементе и приборе сличения Н. А. Бернштейна и о нервной модели стимула Е. Н. Соколова.

Теория разработана для объяснения процесса научения про­стым дискретным движениям, выполняемым в умеренном, нена­вязанном темпе, т. е. является теорией формирования двигательного навыка. Она относится в первую очередь к линейным перемещениям руки на заданное расстояние в условиях, когда испытуемый не видит отметку, обозначающую нужное конечное положение руки, а длина пути задается ему или в словесной фор­ме, или он ее усваивает в ходе тренировок, перемещая руку до упора в ограничитель.

Согласно Адамсу, центральное место в замкнутом контуре за­нимают механизмы, с помощью которых информация, получаемая по каналам обратной связи, сравнивается с эталоном для обнару­жения ошибок, т. е. в системе предполагается наличие эталонного механизма, в котором фиксировано заданное действие, каналов обратной связи, а также аппарата сравнения, выделения и исправ­ления ошибок. Для формирования навыков первостепенное значе­ние имеет знание о результатах каждого выполненного движения. Это знание используется человеком для того, чтобы перестроить движение и исключить или уменьшить ошибку в каждой после дующей пробе. Подобные последовательные коррекции в конце концов приводят к выработке правильного движения. Эталонный механизм называется перцептивным следом, который представляет собой хранящуюся в памяти информацию о выполненных ранее движениях.

Понятие перцептивного следа эквивалентно понятию нервной модели стимула [56]. Перцептивный след представляет собой механизм, который детерминирует амплитуду движения, а воз­можно и временную организацию движения. Источниками форми­рования перцептивного следа в общем случае служат все виды обратных связей: зрительная, слуховая, проприоцептивная, а так­же рецепторы прикосновения и давления. Прочность перцептивного следа возрастает с увеличением числа проб. При этом информация о ранних, малоточных попытках забывается и растет удельный вес последних проб, реализованных с большой точностью.

Однако научение движению не сводится к столь простой схеме, по которой достаточно, чтобы был выработан перцептивный след и чтобы стимулы текущей обратной связи оказались соответствую­щими ему. На начальной стадии научения решающее значение имеет осознанное и вербализованное знание результатов. Эта ста­дия названа вербально-двигательной. Она заканчивается тогда, когда в ряде реализаций получен удовлетворительный результат и значения ошибок малы. Перцептивный след, достигший опреде­ленного уровня совершенства, фиксируется. Дальнейшее научение может уже происходить без знания результатов. Их заменяет сравнение информации обратных связей с высокоточным и проч­ным перцептивным следом. Эта завершающая стадия названа двигательной.

Адамс приводит логические доказательства в пользу существо­вания особого механизма, функция которого заключается в ини­циации и выборе движения, называемого следом в памяти. След в памяти действует в разомкнутой системе, управляя программнобез коррекции обратными связями движением на начальном участ­ке. Действие следа в памяти и перцептивного следа не совпадает во времени. Вначале включается в управление след в памяти, а несколько позже, когда начинают поступать сигналы обратных связей, управление передается перцептивному следу. Иначе гово­ря, след в памяти представляет собой двигательную программу, которая лишь актуализирует необходимые для осуществления ре­акции механизмы и запускает их в ход, а не управляет реализа­цией более длинной последовательности, как это обычно предпола­гается в концепции открытого контура. Некоторые движения реализуются на основе только следа в памяти, если двигательная реакция может быть классифицирована как баллистическая. Такая реакция инициируется следом в памяти и завершается до того, как испытуемый окажется в состоянии отрегулировать ее в про­цессе осуществления, сопоставляя получаемую обратную связь с перцептивным следом.

Нужно сказать, что объяснение баллистических движений, осуществляемых за время 100—200 мс, представляет наибольшие трудности для концепции замкнутого контура, так как в этих слу­чаях коррекция должна осуществляться до завершения движения. Для объяснения подобных случаев вводится предположение о том, что двигательный контроль планируется до начала движения. То, что человек может совершать движения, продолжительность кото­рых не превышает 100 мс, использовалось в качестве наиболее сильного (правда, все же косвенного) аргумента в пользу концеп­ции открытого контура. Однако современные исследования в об­ласти физиологии проприоцепции дали многочисленные факты, свидетельствующие о том, что проприоцептивная обратная связь может осуществляться за время, существенно меньшее, чем 100 мс. Корковые потенциалы от нервов, расположенных в языке и конеч­ностях, регистрируются через 3—5 мс. Полный цикл от мышечных рецепторов глаза через мозг и обратно осуществляется за 10 мс. Кортикальный ответ на движение руки регистрируется через 10 мс, а полный интервал от поступления двигательного стимула (через кору) и до ответа ЭМГ составляет всего 30—40 мс. Таким образом, двигательная система обладает необходимыми «нейрон­ными скоростями» для того, чтобы регуляция движений осуществ­лялась по замкнутому контуру и обратная связь использовалась не только на всех стадиях обучения, но и при реализации каждого отдельного двигательного акта [75].

Учитывая эти факты, нельзя оставлять без внимания и то не­маловажное обстоятельство, что «нейронные скорости» и скорости человеческих действий не совпадают друг с другом. Поэтому сами по себе значения скорости проведения нервных импульсов могут рассматриваться как косвенные доказательства потенциальной возможности прохождения информации по каналам обратной связи. Прямые доказательства этого должны быть получены в пси­хологическом, поведенческом эксперименте.

Концепция Дж. Адамса представляет собой заметный вклад в решение проблем построения и управления движениями. В то же время нельзя не отметить, что настойчивое отрицание Адамсом возможностей построения программ и участия их в регуляции движений даже в варианте обобщенных схем представляет собой шаг назад от теории построения движений, предложенной Н. А. Бернштейном.

В последние годы появляется все большее число работ, в ко­торых преодолевается альтернатива между концепциями открыто­го и закрытого контуров и делаются попытки соединить сильные стороны обеих концепций: построение программы и коррекция дви­жений по ходу их реализации с помощью каналов обратной связи. Выше отмечалось, что в теории Н. А. Бернштейна удачно соче­таются концепции открытого и закрытого контуров, т. е. он ввел в свою модель построения движений как программу, так и обрат­ную связь. Аналогичная попытка соединения двух концепций, но с учетом последних достижений в теории и практике изучения движений была выполнена Р. Шмидтом, который, анализируя обе теории, пришел к заключению, что перед ними стоит ряд трудных проблем [75]. Первая проблема связана с хранением и вызовом моторных программ, число которых невозможно себе представить, если принять тезис: «одна моторная программа — одно движение». Теория замкнутого контура также не снимает проблемы хранения; более того, в этом случае должны храниться не только программы, но и эталоны точности, с которыми должно сравниваться каждое движение. Вторая проблема связана с возникновением, или фор­мированием, новых движений. Теоретически проблема формули­руется следующим образом: откуда берутся программы или этало­ны точности, если исполнители могут продуцировать такие движения, которые никогда ранее точно так же не выполнялись. Наконец, третья проблема состоит в том, каким образом индиви­дуум приходит к обнаружению собственных двигательных ошибок и к повышению точности при последующих действиях. При этом остаются неясными механизмы обнаружения двух типов ошибок, имеющих различные источники: «шум» в сенсорной или двигатель­ной системах либо внешнее окружение. Перечисленные трудности и побудили Р. Шмидта предложить компромиссный вариант — теорию схем, которая, по его замыслу, в значительной мере их устраняет. Он исходит из того, что в системе управления движе­ниями широко используются оба механизма регулирования и по­этому не имеет смысла классифицировать системы на только открытые или замкнутые. Однако относительная роль каждого из них существенно различается в зависимости от типа и слож­ности движений, от момента времени выполнения движения и от исследуемого уровня системы. Например, компьютер, с одной сто­роны, можно рассматривать как систему открытого контура, по­скольку он может работать, не принимая во внимание ошибки, которые могут быть в программе, но, с другой стороны, он будет системой замкнутого контура, поскольку программист может обна­ружить ошибку после выполнения программы и внести изменения в последующую серию. Точно так же и система открытого контура может иметь петлю обратной связи, которая предупреждает про­грамму, например, от деления на ноль, а если такая попытка предпринимается, то внутренняя петля обратной связи может обнаружить это и внести изменения в выполнение программы открытого контура.

Анализ многочисленных данных приводит к заключению, что в человеческом поведении нет моторных программ, продуцирующих движение без обратной связи. Моторная программа представляет двигательным системам все детали работы, необходимые для про­хождения конечностью расстояния до определенной цели, а обрат­ная связь необходима для достижения этой цели. Если же появляется необходимость изменить цель движения в связи с про­исшедшим изменением в окружающей среде, то программа про­должает выполняться по-прежнему в течение некоторого времени (около 150 мс), пока движение не перестроится на достижение новой цели. В этом случае механизмы обратной связи активно обеспечивают достаточное достижение в новых условиях «невер­ной» цели. Шмидт определяет моторную программу как набор заранее построенных моторных команд, которые после активации реализуются в движение, ориентированное на достижение задан­ной цели, причем эти движения не затрагиваются периферической обратной связью, сообщающей о необходимости изменения цели. Развивая теорию схем, призванную объединить концепции от­крытого и закрытого контура, Шмидт постулирует существование двух состояний моторной памяти: одно — для вызова, другое — для узнавания. Вызывающая память является структурой, ответст­венной за генерирование импульсов к мышцам, производящим дви­жение (или выполняющим коррекцию), в то время как узнающая память представляет собой структур}, ответственную за оценку продуцируемой движением обратной связи, что позволяет выра­батывать информацию об ошибке движения.

В теории схем принимается также допущение о существовании «обобщенных» двигательных программ, создаваемых внутри цент­ральной нервной системы и содержащих мышечные команды со всеми деталями, необходимыми для выполнения движения. Роль, выполняемая программой, варьирует в зависимости от продолжи­тельности движения.

В случае быстрого движения (т. е. движения, время которого составляет менее 200 мс) двигательный акт выполняется под полным контролем вызывающей памяти, в которой программа заранее определяет все детали движения.

В случае более медленных движений движение производится с использованием сразу и вызывания и узнавания. Роль вызываю­щей памяти здесь заключается в производстве небольших уточ­няющих движений, а основным фактором, определяющим точность выполнения задания, является сравнение ожидаемой и действи­тельной обратной связи. Следовательно, медленные движения находятся в зависимости от узнающей памяти, хотя субъект мо­жет производить корректирующие движения с использованием вызывающей памяти.

Теории открытого и закрытого контура, а также различные варианты их объединения представляют собой существенный вклад в понимание механизмов построения и управления человеческими движениями и действиями. В исследованиях, лежащих в основе указанных теорий, накоплен арсенал функциональных элементов, важных для понимания регуляции движений. На очереди решение более сложной исследовательской задачи — установление различных типов связей между этими элементами. Без решения этой задачи теории открытого и закрытого контура не могут пре­тендовать на то, чтобы составить необходимую научную основу практики рационализации, организации и проектирования новых видов трудовой деятельности. Однако при всей оригинальности и обоснованности ряда важных положений они пока остаются общи­ми конкурирующими теориями построения движений и нуждаются не только в согласовании, но и в развитии, детализации, экспери­ментальной проверке, а возможно и в корректировке отдельных положений. Опыт практической работы в эргономике свидетельст­вует о том, что переход от общей теории, развитой в физиологии, биомеханике или психологии, к решению практических задач опти­мизации или проектирования деятельности и ее средств — дело далеко не простое.

Для эргономики недостаточно утверждения о том, что теоре­тические крайности сходятся и что в реальной деятельности имеет­ся тесное взаимодействие программного и кольцевого управления . движениями и действиями человека. Эргономику интересуют кон­кретные пределы независимости или сходимости, взаимодействия между программным и кольцевым способом управления примени­тельно к различным видам движения и конкретным условиям, в том числе и временным режимам их осуществления.

Живучесть оппозиции между теориями открытого и закрытого контура объясняется следующими обстоятельствами. В качестве предмета исследования брались слишком различные по своему биомеханическому рисунку и по своим задачам движения. Изуча­лись естественные и орудийные, изолированные и цепные (серий­ные) , быстрые и медленные, врожденные и заученные, вызванные (реактивные) движения. Для их исследования использовались методы, имеющие различную разрешающую способность: от про­стого наблюдения до весьма совершенных средств регистрации временного и пространственного рисунка движений. Организация движений исследовалась на различных уровнях, и нередки случаи генерализации результатов, полученных на психофизиологических, нейропсихологических, биомеханических и психологических уров­нях. Наконец, во многих исследованиях движение либо бралось как целое без достаточного расчленения на свои структурные компоненты, либо в качестве предмета исследования выступали отдельные элементы, изолированные от структуры движения в це­лом. Все это вызывало и вызывает большие трудности в сопостав­лении результатов, полученных в различных исследованиях. Поэтому преодоление оппозиции между теориями открытого и закрытого контуров регулирования по-прежнему остается актуаль­ной научной и практической задачей.

В этих теориях, равно как и в экспериментальных исследова­ниях, на которых они основывались, не уделялось достаточного внимания анализу предметного содержания деятельности. Да и сами исследуемые двигательные акты, как правило, были чрезвы­чайно элементарны и по своей сложности редко превосходили стандартные варианты стимульно-реактивных схем изучения дви­жения. Средства регистрации двигательных актов предназначались преимущественно для фиксации физиологических процессов, про­исходящих при реализации движений.

Обращает на себя внимание и интерпретация полученного ма­териала, которая ведется преимущественно в терминах теории автоматического регулирования, кибернетики. Даже сами наиме­нования — теория открытого, теория закрытого контура — свиде­тельствуют о влиянии идей и методов кибернетики. В этом влия­нии, разумеется, нет ничего предосудительного, и некоторые полезные аналогии с техническими системами и управлением исполнительными действиями человека действительно помогли про­яснить многие проблемы и привели к постановке новых проблем. Н. Е. Введенский когда-то писал: «К сожалению, построения живого мира настолько сложны и оригинальны, что смысл их вы­ясняется обыкновенно лишь после того, как физики и техники придут другими путями к тем же результатам» [15, с. 574]. Но он же предупреждал о том, что, наблюдая за деятельностью какой-либо ткани или органа, «не следует упускать из виду, что каждый раз имеют дело с живыми единицами, поставленными в своей дея­тельности в условия, общие для всех живых организмов» [там же, с. 566]. Имеется большой соблазн по аналогии с техническими устройствами рассматривать тот или иной орган или функцию как механизм, предназначенный только для известной работы, т. е. вне контекста условий его жизнедеятельности. Однако всякая аналогия имеет свои границы и пределы. Аналогии между глазом и каме­рой-обскурой или фотоаппаратом давно изжили себя. Речь идет не о том, что теории открытого или закрытого контура уже постиг­ла та же участь, а о том, чтобы выработать еще более широкий взгляд на человеческое движение и действие, включая их в кон­текст жизнедеятельности. В настоящее время созрели как теоре­тические, так и методические предпосылки для преодоления оппозиции между теориями открытого и закрытого контура. Тео­ретические предпосылки состоят в том, что во многих областях исследования психической деятельности успешно преодолевается

технологический, инженерный подход, в том числе и в его совре­менном информационно-кибернетическом варианте. Методические предпосылки состоят в том, что благодаря использованию ЭВМ на линии эксперимента появились принципиально новые возможности регистрации и анализа движений.

В качестве примера приведем исследование [52], предметом которого был анализ соотношений когнитивных и исполнительных компонентов инструментального действия. Экспериментальная си­туация предусматривала быстрое и точное горизонтальное движе­ние к цели, представляющей собой све­товой квадрат, равный по размеру управ­ляемому квадрату и появляющийся справа и слева от стартовой позиции на горизонтальной оси телевизионного индикатора по программе от ЭВМ. Реги­стрировались временные и скоростные характеристики движения.

На рисунке 12 представлен образец записи перехода на цель, включающий в себя запись параметрического графи­ка зависимости пути от времени, данные по скорости и ускорению совершаемого движения. Данный вид кривых S (t), V(t), A(t ) описывает движения, направ­ленные на быстрое и точное совмещение управляемого пятна с целью. Скорость движения возрастает до середины пути, а затем начинает монотонно падать вплоть до начала корректирующих дви­жений, подводящих управляемое пятно к цели. Изменение скорости движения, в свою очередь, вызвано тем, что усилие, прилагаемое для перемещения руки в пространстве и соответственно орудия, управляемого ею, изменяется во вре­мени. Характер изменения этого усилия описывается изменением ускорения движения во времени A(t), где можно выделить ускоренную часть, соответствующую началь­ной части движения, когда скорость нарастает от 0 до макси­мума, и части движения, когда ускорение имеет отрицательный знак. Одновременно для каждой группы реализаций (в зависимо­сти от амплитуды перемещения) был вычислен средний квадратич­ный разброс (а), т. е. определены участки максимального и ми­нимального отклонения от идеальной кривой. Как показал анализ, максимальное отклонение на кривой (а) отмечено в се­редине пути там, где, как видно на кривой скорости, она уже достигла своего максимума. Иначе говоря, разброс ми­нимален в начале и конце пути. Отсюда можно предположить. что движения в самом начале своего пути, соответствующие по времени фазе >нарастания ускорения и характеризующиеся мини­мальным разбросом (а), совершаются по четко отработанной программе для данной группы движений.

Эти данные согласуются с данными представителей програм­много или открытого типа управления движениями, постулирую­щих наличие набора моторных программ, которые могут синте­зироваться в желаемое движение, охватить его целиком и которые не зависят от обратной афферентации. Результаты проведенного исследования свидетельствуют о наличии программного типа управления лишь для начальной части движения, составляющей для данной экспериментальной ситуации и данной группы движе­ний 125—150 мс. Как было .показано, средний квадратичный раз­брос увеличивается, доходя до своего максимума на участке пути, соответствующему максимальному значению скорости, охватываю­щей на кривой S (t) интервал, равный 225—275 мс. Вследствие большого количества степеней свободы кинематических цепей человеческого тела, действия реактивных и внешних сил и других причин никакая, даже наиболее точно дозированная, система пус­ковых афферентных импульсов не может однозначно определить требуемое движение. Но движение все-таки совершается, и доста­точно точно, и совершается оно с помощью внесения поправок по ходу выполнения движения, на основе эфферентной сигнализации, поступающей в процессе двигательного акта, путем «сенсорной коррекции». Однако одних импульсов, поступающих в нервную систему по ходу выполнения движения, еще недостаточно для управления действием, они должны сопоставляться с заданными, запрограммированными их значениями, что и дает возможность вносить поправки по ходу выполнения действия; на основе такого сличения и производится коррекция двигательного акта. Иначе говоря, имеются основания для объединения в одном двигательном акте двух типов управления: программного и на основе обратной афферентации, т. е. закрытого типа управления.

Сами представления о моторной программе и об обратной связи, являющиеся центральными в этих теориях, тоже нуждаются в объяснении, тем более, что они рассматриваются в этих теориях преимущественно со стороны их физиологических механизмов. А между тем современные исследования открывают в человечес­ком действии такие осложнения, вариации и направления, о кото­рых не знают биомеханика и физиология, по крайней мере в их нынешнем состоянии. Главное осложнение состоит, видимо, в том, что как программа, так и контроль являются производными от об­раза, равно как и образ является производным от действия с предметом. Это не логический круг, поэтому разрывать его не нужно, но понять взаимоотношения между действием и образом необходимо; без этого невозможно решить проблему построения движений. Мы не случайно привели выше высказывание И. М. Се­ченова о том, что чувствования служат источниками движений не прямо, а через психику, т. е. через образ, который сам является не менее динамичным, чем регулируемое им движение.

Понимание этого обстоятельства кардинально отличает тео­рию Н. А. Бернштейна от теорий открытого и закрытого контура. Рассматривая функции «задающего» элемента, он совершенно справедливо ставит вопрос о происхождении макропрограммы целевого действия и о связи ее с двигательной задачей. Послед­няя прямо или косвенно определяется ситуацией, сложившейся к данному моменту. В качестве определяющего фактора в возник­новении и формировании макропрограммы двигательного акта в теории Бернштейна выступает образ или представление резуль­тата действия (конечного или поэтапного). «Привлечение мной для характеристики ведущего звена двигательного акта понятия образа или представления результата действия, принадлежащего к области психологии, с подчеркиванием того факта, что мы еще не умеем назвать в настоящий момент физиологический механизм, лежащий в его основе, никак не может означать непризнания су­ществования этого последнего или выключения его из поля нашего внимания. В неразрывном психофизиологическом единстве про­цессов планирования и координации мы в состоянии в настоящее время нащупать и назвать определенным термином психологичес­кий аспект искомого ведущего фактора, в то время как физиология может быть в силу отставания ее на фронте изучения движений... еще не сумела вскрыть его физиологического аспекта. Однако ignoramus не значит ignorabimus» [7, с. 241]. Несмотря на столь отчетливую постановку проблемы регулирующих функций образа, нельзя не отметить, что эти функции рассматриваются Н. А. Берн­штейном в самом общем виде. Вполне понятно, что именно в этом пункте он апеллирует к психологическому исследованию, которое не может обойти проблему формирования образа, выступающего в функции регулятора произвольного двигательного акта.

Важным этапом в исследовании произвольных движений и навыков было обращение к их ориентировочно-исследовательским, когнитивным компонентам. А. В. Запорожец показал, что в процес­се ориентировочно-исследовательской деятельности складывается образ ситуации и тех действий, которые должны быть осуществле­ны. Особенно существенным является вклад ориентировки на начальных стадиях формирования произвольных движений [28]. Логика исследования привела А. В. Запорожца и его сотрудников к дифференциации ориентировочно-исследовательских, пробующих и собственно-исполнительных действий. Появились новые аргу­менты в пользу полифункциональности движений, которые могут выполнять как исполнительные, так и когнитивные функции, что привело к созданию теории перцептивных действий [29—32], были разработаны методы микроанализа когнитивных, в том чис­ле и перцептивных процессов. При этом собственно-исполнитель­ные действия анализировались в самом общем виде: оценивались лишь время их реализации и точность достижения цели.

Развитие теории и методического арсенала исследования пер­цептивных действий позволяет поставить задачу объединения цело­го ряда подходов к исследованию произвольных движений и на­выков: теории построения и развития движений Н. А. Бернштейиа и А. В. Запорожца, теорий открытого и закрытого контура (вместе с различными вариантами их объединения) и теории перцептивных действий.

Первая попытка такого объединения была сделана на основе методов микроструктурного анализа исполнительной и познава­тельной деятельности.

В качестве существенного теоретического основания необходи­мости и полезности объединения названных концепций выдви­галось следующее. При построении движений происходит преодоление избыточных степеней свободы кинематических цепей человеческого тела. Не лишено оснований предположение, что имеется нечто общее между задачей построения движений и за­дачей построения зрительного образа. При построении образа также происходит преодоление избыточных и неадекватных вари­антов отображения одного и того же объекта. С точки зрения регуляции и контроля произвольных движений, видимо, иначе и не может быть, поскольку зрительная система представляет собой существенную часть регулирующего звена двигательного акта. Поэтому в регулирующем звене (кстати, не обязательно связан­ном только со зрительной системой) должно быть не меньшее число степеней свободы, чем в исполнительном. В противном слу­чае ряд степеней свободы исполнительного звена обязательно будет ускользать от регулирующего [36].

Именно поэтому исходя из принципа иннервации отдельных мышц нельзя объяснить целостный акт движения, нельзя говорить об однозначных связях между иннервационными импульсами и вызываемыми ими движениями. Близкие по смыслу идеи выска­зывает М. Турвей [78], считающий, что целесообразные движения регулируются не жестким (заранее готовым) паттерном, а обра­зом действия, который сам является постоянно становящейся структурой. Мало вероятно, что для каждого способа выполнения движения существует готовый регуляторный паттерн (шаблон), тем более, что без предварительного научения возможно примене­ние многих способов выполнения движений и действий. Движение реализуется путем подгонки друг к другу координируемых струк­тур, которые являются относительно автономными с точки зрения организации движения. Собственно становление движения может быть понято как гетерархия, в высших областях которой имеется малое количество больших и сложных координируемых структур, а в низших — большое количество маленьких и простых структур. Турвей также считает, что центральное место в организации дви­жения занимает образ предстоящего действия или представление о нем. В соответствии с таким пониманием процесса управления движением первоначальное представление о действии обязательно должно быть неопределенным в сравнении с его окончательным представлением в исполнительных командах для мышц. Проще говоря, «образ действия» не может и не должен быть конструктив­ным по отношению к конкретным деталям двигательного акта. В образ действия входят обобщенная оценка позы или схемы тела и выделенные перцептивные свойства, которые могут пона­добиться для управления движением, представленные также в обобщенной форме. В разворачивающемся движении «образ дей­ствия» постепенно конкретизируется на последующих уровнях управления движением путем внесения в него детализированною

предметного содержания. Причем объединение координированных двигательных структур на каждом уровне происходит с помощью соответствующих, зрительно выделенных свойств внешней среды. Необходимо установить, каким образом и на основании чего формируется новая для данного индивида деятельность, какова ее функциональная структура и каковы компоненты, ее состав­ляющие.

Для ответа на поставленные вопросы в экспериментальной ситуации была использована инверсия как средство разрушения сложившегося навыка, при введении которой перцептивные и мо­торные поля, каждое в отдельности, по сути дела не претерпевали никаких изменений. Нарушалось лишь соответствие между дви­жением манипулятора и перемещением пятна на экране, иначе го­воря, в инверсии нарушалось привычное соотношение перцептив­ного и моторного полей, что, естественно, вызывало разрушение сложившегося в условиях совместимости сенсомоторного образа пространства, т. е. средства стали неадекватны цели. Использова­ние инверсии дало возможность более полно проследить этапы построения нового сенсомоторного образа рабочего пространства [18, 19].

Остановимся подробнее на строении фазической стадии прост­ранственного действия, которая при введении инверсии из прост­ранственной, единой и целенаправленной превратилась в набор большого количества разнонаправленных движений, перемежаю­щихся либо полными остановками, либо значительными замедле­ниями. Каждая такая остановка говорит о том, что, сделав небольшое движение, испытуемый контролирует себя и намечает (программирует) свой дальнейший путь (рис. 13).

По сути дела, в структуре фазы при переходе на один элемент матрицы можно насчитать 3—8 полных циклов, каждый из кото­рых состоит из своих собственных стадий программирования, реализации и контролирова­ния. Иначе говоря, фазическая стадия целостного дей­ствия распалась на целый ряд разнонаправленных дви­жений, а если учесть, что такие разнонаправленные с большой амплитудой дви­жения, как бы пронизываю­щие оперативное простран­ство, зарегистрированы по каждой составляющей X, Y, Z пространственного действия, то станет ясно, насколько хаотично и бес­порядочно выглядит это действие, которое по сути дела нельзя назвать дейст­вием, 'поскольку оно не целе­направлено и раздроблено. Его можно представить себе как искусственно соединен­ные цепи отдельных опера­ций, каждая из которых имеет определенные направ­ления, скорость и точку при­ложения. Отсюда совершен­но ясно, что исконная функ­ция движения — исполнительная — трансформируется на этом этапе овладения действием в функцию познавательную, исследо­вательскую, ориентирующую.

Таким образом, на основе активных действий, прощупывающих рабочее пространство во всех направлениях, функция которых не исполнительная, а исследовательская, начинает строиться новый сенсомоторный образ пространства. На первом этапе построения сенсомоторного образа формируется достаточно обобщенный образ ситуации в целом (рис. 14, кривая 1), который можно назвать этапом построения образа конкретной ситуации.

Следующий этап характеризуется большой временной протя­женностью, занимая примерно несколько десятков реализаций.

Этот этап характеризуется прощупывающими движениями, иду­щими в направлении цели (рис. 14, кривая 2). Здесь уже нет раз­нонаправленных движений большой амплитуды. Движение от одного элемента матрицы к другому как бы делится на ряд последовательных операций, в каждой из которых отчетливо вы­деляются программирующая, реализующая и контролирующая ста­дии. Испытуемый как бы квантует воображаемую траекторию на мелкие отрезки, где нарастание скорости осуществления действия сменяется полными остановками. И квантов тем больше, чем менее освоен образ пространства. Необходимо отметить, что увеличение и падение скорости идет изолированно по каждой составляющей X, Y, Z движения. Это свидетельствует о том, что и на этом этапе освоения образа действие планируется не симультанно (простран­ственно) , а сукцессивно, изолированно по каждой координате. Более того, даже по отдельной координате оно не планируется полностью, а делится на кванты, где окончание предыдущего слу­жит началом следующего.

Единое действие на этом этапе превращено в цепь последова­тельных, пробующих операций, идущих в направлении заданной цели и в конце концов достигающих ее. Подобные действия необ­ходимы для подгонки сложившегося в общих чертах образа к кон­кретным двигательным задачам. Кроме того, видимо, они направ­лены на нахождение масштабного соответствия движения руки и местоположения элемента матрицы на экране.

Таким образом, второй этап овладения сенсомоторным прост­ранством можно назвать этапом построения образа реальных исполнительных действий.

Следующий этап освоения образа сенсомоторного пространства может быть отнесен к образной, ориентирующей части действия только на самых начальных этапах своего формирования (рис. 14, кривая 3). Он характеризуется целенаправленными целостными действиями, функция которых в основном направлена на слияние уже построенного образа ситуации с образом реальных исполни­тельных действий. Функция эта является достаточно сложной, она требует не механического соединения, а качественного проникно­вения одного в другое и на основе этого построения симультанно­го, единого для данных условий сенсомоторного образа рабочего пространства. На его основе затем будет совершенствоваться уже собственно-исполнительная часть действия. Наличие такого еди­ного ориентирующего образа открывает на этом этапе возмож­ность для формирования и совершенствования программы дейст­вия, первые попытки построения которой уже наметились на этапе построения образа исполнительных действий.

Как возможно соединение регулирующего и исполнительного компонентов, каждый из которых обладает большим числом сте­пеней свободы? Каков процесс ограничения числа степеней свобо­ды в обоих звеньях двигательного акта? Эти вопросы возникают применительно к анализу сформировавшегося двигательного акта,но еще большую остроту они приобретают по отношению к про­цессу его формирования, по отношению к процессу овладения человеком как традиционными, так и новыми орудиями трудовой деятельности.

Исследование характеристик когнитивных компонентов, а так­же изучение процесса их формирования чрезвычайно важны, так как именно они связывают ориентирующие и исполнительные ком­поненты деятельности.

Сравнительный качественный и количественный анализ харак­теристик движений руки и глаз, полученный на разных стадиях овладения двигательными навыками, позволил выявить общие закономерности изменения исследуемых параметров [21]. По мере овладения двигательным навыком сокращается как общее время выполнения действия, так и длительность каждой выделенной ста­дии целостного действия, а также продолжительность периода глазо-двигательной активности. Время программирующей стадии действия пропорционально величине и сложности маршрута дви­жения. При прохождении любого маршрута латентное время дви­жения руки при переходе со стартовой позиции на первую опорную точку маршрута в несколько раз превышает время латентной стадии перехода между любыми другими пунктами данного марш­рута, а разница тем больше, чем сложнее маршрут движения. Общая последовательность включения фаз движения руки и глаз всегда одинакова: после подачи сигнала зарегистрирован латент­ный период движения руки и глаз, сменяющийся периодом глазо­двигательной активности, который тем больше, чем сложнее маршрут движения, затем начинается движение руки.

Наблюдающиеся в исследовании движения глаз были разделе­ны на два функционально-различных класса. К первому классу относятся ориентировочно-исследовательские движения глаз, за­регистрированные только в латентной стадии движения руки. По мере выработки двигательного навыка наблюдается их постепенная редукция. Функция ориентировочно-исследовательских движений глаз состоит в формировании перцептивно-моторного образа про­странства и планировании движения по всему маршруту. Ко вто­рому классу относятся афферентирующие движения глаз, которые разделяются на два типа: прослеживающие движения руки скачки и опережающие движения руки скачки на цель. По мере выработ­ки навыка прослеживающие скачки трансформируются в опережа­ющие скачки. Функция афферентирующих движений состоит в сличении, коррекции и установлении масштабного соответствия заданной программы с реальной задачей.

На начальных этапах обучения у испытуемых, не владеющих навыком управления манипулятором, во время латентной стадии движения руки наблюдается большое число движений глаз, пере­секающих тестовую матрицу. Эти движения относятся по преиму­ществу к поступательно-возвратному типу. На стадии реализации у этих испытуемых наблюдаются афферентные прослеживающие движения глаз, сопровождающие исполнительное действие руки (рис. 15).

По мере выработки навыка постепенно сокращается число поступательно-возвратных движений глаз. Они сохраняются лишь во время латентной стадии первого перехода, т. е. до начала дви­жеения руки. Этому соответствует и сокращение латентных перио­дов движения руки каждого перехода на элемент матрицы; в меньшей степени сокращается первый латентный период. Посту-

пательно-возвратные скачки глаз трансформируются в поступа­тельные, непосредственно предшествующие исполнительному дей­ствию. В свою очередь, при хорошо сформированном навыке афферентные прослеживающие движения глаз трансформируются в опережающие исполнительное действие движения. После опере­жающего скачка глаз фиксирует цель до окончания исполнитель­ного действия руки, т. е. до совмещения управляемого пятна с соответствующим элементом матрицы (рис. 16).

В процессе обучения формируется новый образ пространства и перестраиваются или формируются заново соответствующие экспериментальной ситуации сенсомоторные координации; послетого как построен сенсомоторный образ, начинает активно формиро­ваться программа исследуемого действия. Одним из показателей сформированности образа пространства и пространственного дей­ствия являются типы движений глаз, их количество, скорость движения руки и характер сенсомоторного взаимодействия.

Из изложенного выше следует, что для понимания процесса превращения человеческой руки в «орудие орудий» необходима

правильная теоретико-методологическая ориентация исследований исполнительной деятельности. Движения живого органа должны быть не только поняты, но и раскрыты как своего рода морфоло­гические объекты, функциональные органы. Функциональным орга­ном «является всякое временное сочетание сил, способное осуще­ствить определенное достижение» [58, с. 71]. Аналогия между движениями живого органа и анатомическими органами или тканями убедительно обосновывалась двумя главнейшими его свойствами: «... во-первых, живое движение реагирует, во-вторых, оно закономерно эволюционирует и инволюционирует» [7, с. 178]. Подобная трактовка живого движения, выделение в качестве объекта исследования его «биодинамической ткани» задает новую стратегию его научного изучения и практической организации. В частности, она означает и то, что движение, моторная схема, навык не могут быть усвоены — они должны быть построены субъектом. «Упражнение — это повторение без повторений» [7]. Известно, что по мере овладения человеком определенной сис­темой движений, последняя стереотипизуется. Но далее «... эта система, бывшая раньше чем-то внешним, являвшаяся объектом усвоения, превращается постепенно в своеобразный орган инди­видуальности, в средство выражения и реализации отношения че­ловека к действительности» [28, с. 394]. Современную эргономику все в большей мере интересует строение этого «органа индивиду­альности», понимание и предвидение того, что может быть реали­зовано с его помощью.