Praca umysłowa © dr hab P. Łaszczyca UŚl 2003

1

FIZJOLOGIA PRACY

P

RACA UMYSŁOWA I PRACA OPERATORSKA

Z

APRACOWANY UMYSŁ

D

R HAB

. P

IOTR

Ł

ASZCZYCA

W

YKŁADY DLA STUDENTÓW

W

YśSZEJ

S

ZKOŁY

Z

ARZĄDZANIA

O

CHRONĄ

P

RACY

K

ATOWICE

2003

Zakres wykładu bieżacego

1. Praca umysłowa i praca operatorska.
2. Praca umysłowa jako proces przetwarzania informacji.
3. Podstawowe pojęcia teorii systemów i cybernetyki odnoszące się do pracy umysłowej.
4. Przekaz informacji w systemach ujęcie matematyczne i praktyczne implikacje.
5. Biologiczne podłoże czynności nerwowych - wybrane elementy budowy i czynności układu nerwowego.
6. Główne kategorie procesów neuropsychicznych i ich znaczenie w procesie pracy: wzbudzenie, pamięć i

uczenie, spostrzeganie, kojarzenie, motywacja i emocje, reagowanie i zachowanie.

7. Zmęczenie i znużenie w pracy umysłowej.
8. Elementy fizjologii procesów uczenia i motywowania do pracy.

Praca umysłowa i praca operatorska. Praca umysłowa jako proces przetwarzania informacji. Podstawowe
pojęcia teorii systemów i cybernetyki odnoszące się do pracy umysłowej. Przekaz informacji w systemach ujęcie
matematyczne i praktyczne implikacje. Biologiczne podłoże czynności nerwowych - wybrane elementy budowy
i czynności układu nerwowego. Główne kategorie procesów neuropsychicznych i ich znaczenie w procesie
pracy: wzbudzenie, pamięć i uczenie, spostrzeganie, kojarzenie, motywacja i emocje, reagowanie i zachowanie.
Zmęczenie i znużenie w pracy umysłowej. Elementy fizjologii procesów uczenia i motywowania do pracy.

Praca umysłowa © dr hab P. Łaszczyca UŚl 2003

2

P

O CZYM POZNAĆ

,

śE KTOŚ PRACUJE UMYSŁOWO

W

RÓĆMY DO PODSTAWOWYCH DEFINICJI

Praca - zespół czynności (fizycznych i psychicznych) wykonywanych na obiektach lub ich odwzorowaniach

(również psychicznych) za pomocą organów ciała i narzędzi, w wyniku którego osiągany jest efekt
materialny lub informacyjny, który przyczynia się do podniesienia zdolności adaptacyjnej jednostki,
populacji lub gatunku.

Praca produkcyjna - Praca nieprodukcyjna – przeżytki politycznego myślenia magicznego
Praca fizyczna - przekształcanie obiektów materialnych środowiska przy użyciu narządów ciała oraz narzędzi i

maszyn prostych;
kryterium: ilość energii użytecznej w przekształceniu mniejsza niż wydatek energetyczny organizmu.

Praca operatorska - sterowanie pracą „maszyn złożonych” podczas przekształcania obiektów środowiska;

kryterium: maszyna zwielokrotnia energię sterowania, energia wydatkowana większa od wydatku
energetycznego organizmu.

Praca umysłowa - przetwarzanie i gromadzenie informacji napływającej, nadawanie informacji przetworzonej.

Praca organizacyjna
Praca twórcza

Formy pracy umysłowej wg Strumlina (na podst. stałości / zmienności algorytmu, zadania i indywidualizacji):

•

zmechanizowana (sekretarka, referent)

•

stereotypowa (rachmistrz, księgowy)

•

odtwórcza (nauczyciel, inżynier dozoru technicznego)

•

twórcza ze stałym zadaniem - odtwórcza z uczeniem (lekarz, prawnik),

•

twórcza wolna (naukowiec, artysta)

I

NFORMACJA ORAZ SYSTEMY

-

PRZEDMIOT I ŚRODOWISKO PRACY

D

LA LEKARZA I FIZJOLOGA

B

ODZIEC

- nośnik informacji o stanie środowiska, ostrzeżenie o możliwości zmiany - zagrożeniach

- wyłącznie zmiana energii oddziaływań fizycznych na organizm
- bodziec progowy (wykrywany z prawdopodobieństwem 1/2), nadprogowy, maksymalny ... itd.
R

EAKCJA

- czynność lub proces przekształcania środowiska dla przeciwdziałania bodźcom - np. praca

- skutek przetworzenia bodźca według „zapisanego” w układzie nerwowym algorytmu (programu)

przetwarzania, może polegać wyłącznie na zmianie procesów chemicznych lub na wynikającym z tych
zmian wydzielaniu pewnych substancji, zmianie kształtu, ruchu w środowisku...

- reakcje są kontrolowane na drodze nerwowej lub hormonalnej (wydzielanie hormonów jest kontrolowane

przez układ nerwowy)

D

LA CYBERNETYKA

,

INFORMATYKA

...

Układ nerwowy jako system Przekazu i Przetwarzania Informacji.

S

YSTEM

- zbiór uporządkowanych, powiązanych według planu elementów lub ich odwzorowań.

S

TAN SYSTEMU

- aktualne relacje pomiędzy elementami zachodzące z określonym prawdopodobieństwem.

I

NFORMACJA

- odwzorowanie stanu systemu na stan innego systemu, potwierdzenie lub wykluczenie relacji -

potwierdzenie lub wykluczenie jednego z potencjalnie możliwych stanów systemu.

S

YGNAŁ

- materialny lub energetyczny nośnik informacji.

K

OD

- przyporządkowanie sygnałów stanom systemu:

• Kody nieciągłe (dyskretne) i ciągłe
• Alfabet kodu, Gramatyka kodu, Syntaktyka kodu, Semantyka kodu.
• Znaki, Wyrazy, Zdania, Komunikaty - Zapisy.

Przykłady ...

Praca umysłowa © dr hab P. Łaszczyca UŚl 2003

3

P

RZETWORZENIE INFORMACJI

- P

RZEKODOWANIE

- D

EKODOWANIE

.

Przykłady ...

P

RZENOSZENIE INFORMACJI

: - zachodzi w ... systemie

J

AK OCENIĆ ILOŚĆ INFORMACJI

P

RZERÓBMY TO W TEORII

...

Jednostka informacji (Shannon)

bit - ilość informacji wykluczająca jeden z dwóch przeciwstawnych stanów systemu.

czyli tyle ile jest w jednej odpowiedzi na pytanie rozstrzygnięcia,
po ludzku mówiąc tyle, ile zawiera potwierdzenie „TAK” (lub zaprzeczenie „NIE”)

Pojemność informacyjna (Hartley):

ilość informacji konieczna do określenia stanu systemu, równoważna przeciętnej ilości pytań
rozstrzygnięcia koniecznych do zadania w celu ustalenia stanu tego systemu,
(wszakże a priori - gdy własności systemu nie są znane i zakłada się jednakowe prawdopodobieństwo
wszystkich N stanów systemu)

I = lg

2

N = 3.322 lg

10

N

Ilość informacji w sygnale (Shanon):

miara zmniejszenia się nieokreśloności systemu po uzyskaniu danego sygnału, który występuje
określonym prawdopodobieństwem, różnym lub równym prawdopodobieństwu wystąpienia innych
sygnałów, im mniejsze prawdopodobieństwo danego stanu tym mniejsza ilość informacji w sygnale
(tym mniej informacji o systemie wnosi dany sygnał)

H

i

= - p

i

lg

2

p

i

≤

≤≤≤ 1/N lg

2

N

Entropia źródła informacji (Shannon):

suma ilości informacji we wszystkich sygnałach jakie mogą pochodzić z systemu (określona a posteori
- gdy własności systemu są znane, a stan - nie), entropia źródła informacji może być mniejsza lub
równa pojemności informacyjnej systemu, ale nigdy nie może być większa

H = ∑

∑

∑

∑ H

i

= ∑

∑

∑

∑ (- p

i

lg

2

p

i

) ≤

≤≤≤ I = lg

2

N

Redundancja przekazu - nadmiarowość informacji:

miara różnicy pomiędzy entropią a pojemnością informacyjną systemu, wynika z powtarzania tej samej
informacji w rzeczywistym sygnale (np. w formie gramatycznej zdania: „Ja jestem teraz tu” ilość
informacji taka sama jak w zdaniu „Jestem”).

R = 1 - H/I

Sprawność - niezawodność przekazu informacji

ilość informacji odebranej przez odbiornik (odbiorcę) po nadaniu przez nadajnik (nadawcę) równa
iloczynowi ilości informacji nadanej i współczynnika sprawności przekazu (prawdopodobieństwo
warunkowe odebrania sygnału nadanego)

T = H (Q ∩

∩

∩

∩ N) = H (N) ×××× P (QN) ; gdzie 0 ≤≤≤≤ P (QN) ≤≤≤≤ 1

Informacja

Sygnał

Informacja

Nadajnik

Kanał

przekazu

Odbiornik

Szum

Źródło

szumu

Nośnik informacji

Praca umysłowa © dr hab P. Łaszczyca UŚl 2003

L = H - T
FQ = T / H
E = 1- FQ

V = (1 / t) ×

××× [H (N) ×××× P (Q



N) ]

0

z

s

∆

0

y

∆

z

y

s

S

PRAWDŹMY JAK TO DZIAŁA W PRAKTYCE

...

Dziesięć pytań, które wyjaśniają prawie wszystko.

2

2

bo

2

2

2

2

2

3

2

Praca umysłowa © dr hab P. Łaszczyca UŚl 2003

C

ZYNNOŚCI NERWOWE SĄ BIOLOGICZNĄ PODSTAWĄ PRACY

UMYSŁOWEJ

P

RACĘ UMYSŁOWĄ WYKONUJE UKŁAD NERWOWY

.

N

EURONY BUDUJĄ UKŁAD NERWOWY

•

±

•

•
•

P

OBUDZENIE NEURONU TO PROCES

,

KTÓRA SKŁADA SIĘ NA WSZYSTKIE CZYNNOŚCI

NERWOWE

• w

•

•

•

.

•

6

ms]

[

]

0

Praca umysłowa © dr hab P. Łaszczyca UŚl 2003

6

C

ZYNNOŚCI KILKUSET MILIARDÓW NEURONÓW SĄ SCALANE

-

I

NTEGRACJA POBUDZEŃ W ZESPOŁACH NEURONÓW

•

•

•

•
•
•
•

•
•

U

KŁAD

N

ERWOWY MA BARDZO SKOMPLIKOWANĄ BUDOWĘ

–

FACHOWCY POTRAFIĄ PRZEKAZĄC WIELE INFORMACJI O TEJ

BUDOWIE

•
•
•

Główne okolice topograficzne układu nerwowego w różnych klasyfikacjach

M

P

Ś

M

Ś

P

Ś

M

M

.

M

P

P

M

.

ISTOTA SZARA

ISTOTA BIAŁA

Najważniejsze struktury układu nerwowego

•

•

•
•

•

•

•

•

•

Praca umysłowa © dr hab P. Łaszczyca UŚl 2003

Autonomiczny układ nerwowy:

Czynnościowy podział UN

G

ŁÓWNE KATEGORIE CZYNNOŚCI NERWOWYCH I PRAWA

,

KTÓRE OPISUJĄ TE

CZYNNOŚCI

.

W

ZBUDZENIE CZYLI CZUWANIE

,

SEN

,

CZUJNOŚĆ I UWAGA

Czuwanie i sen

Habituacja - Dyshabituacja - Uwaga spontaniczna - Uwaga dowolna

Zmęczenie i Znużenie

1. narastania,
2. hamowania specyficznego uwagi,
3. promieniowania pobudzenia,
4. hamowania uogólnionego

Nie należy zwalniać operatora od myślenia i reagowania bo spowoduje katastrofę

P

AMIĘĆ

, U

CZENIE

, W

ARUNKOWANIE

Rodzaje pamięci:

efekt Sperlinga

efekt Kamina

Praca umysłowa © dr hab P. Łaszczyca UŚl 2003

zmiany

.

Mullera albo

•

I

0

u

•

±

±

•

0

)

;

Prawo

ψ

ϕ-ϕ

0

)

n

P

=

0

.

5

P

>

0

.

5

P

<

0

.

5

lub

Praca umysłowa © dr hab P. Łaszczyca UŚl 2003

P

RZETWARZANIE INFORMACJI

-

KOJARZENIE

2

M

OTYWACJA

Prawa motywacji I i II prawo Yerkesa (zasada tolerancji),

Prawo motywacji Vrooma:

F = ∑ (V

i

× I

i

× E

i

)

R

EAGOWANIE CZYLI CZYNNOŚCI MOTORYCZNE

-

NADAWANIE INFORMACJI

.

Rodzaje reakcji:

•

•

•

T

r

u

d

n

e

P

r

z

e

c

i

ę

t

n

e

Ł

a

t

w

e

Bodżce

Recepcja

Percepcja

Kojarzenie

Decydowanie

Reagowanie

Nadawanie

Praca umysłowa © dr hab P. Łaszczyca UŚl 2003

10

Czas reakcji:

T = a lg N

T [ms] = 270 ln (N+1)

Szybkość i siła reakcja ruchowej (Hill):

(F + a) (V + b) = k

To jest oczywiście hiperbola, która słownie interpretuje się: albo szybko, albo z dużą siłą

Zasady optymalizacji wykorzystania stereotypów dynamicznych pracowników:

Praca umysłowa © dr hab P. Łaszczyca UŚl 2003

11

•
•
•
•

→

→

→

→

→

...

M

UTWÓR

A

N

A

L

I

Z

A

-

S

Y

N

T

E

Z

A

-

OCENA

S

Y

N

T

E

Z

A

-

A

N

A

L

I

Z

A

-

OCENA

•

P

R

Z

Y

G

O

T

O

W

A

N

I

A

, •

INKUBACJI

, •

ILUMINACJI

, •

WERYFIKACJI

.

•
•
•

Praca umysłowa © dr hab P. Łaszczyca UŚl 2003

12

•
•
•
•

•
•
•
•
•
•
•

...

•
•

•
•
•
•

S

TRES INFORMACYJNY I JEGO SKUTKI

.

•
•
•
•
•
•

Praca umysłowa © dr hab P. Łaszczyca UŚl 2003

13

BIOLOGICZNE

PODSTAWY PRACY CZŁOWIEKA

SYGNALIZATORY I

S

TEROWNIKI

J

AK PRAWIDŁOWO PRZEDŁUśYĆ CIAŁO URZĄDZENIAMI

D

R HAB

. P

IOTR

Ł

ASZCZYCA

W

YKŁADY DLA STUDENTÓW

W

YśSZEJ

S

ZKOŁY

Z

ARZĄDZANIA

O

CHRONĄ

P

RACY

K

ATOWICE

2003

P

RACA OPERATORSKA

–

STEROWANIE W ŚWIECIE

SYGNAŁÓW

S

YGNALIZACJA I SYGNAŁY

•
•
•
•
•

±

•

T
•
•
•

ANALOGOWA

-

CYFROWA

.

Praca umysłowa © dr hab P. Łaszczyca UŚl 2003

C

O WYBRAĆ

P

P

P

Praca umysłowa © dr hab P. Łaszczyca UŚl 2003

J

AK SYGNALIZOWAĆ OBRAZEM

•

•

1

•

≥

2

≥

•

×

⇒

⇒

≥

10

•

→

o

•

•

...

•

•
•

•
•
•
•
•
•

J

AK SYGNALIZOWAĆ DŹWIĘKIEM

•

1

•

•

2

•

ms

•
•

Praca umysłowa © dr hab P. Łaszczyca UŚl 2003

R

•
•
•
•
•
•
•
•

S

•

•
•
•
•

•
•
•

×

•

o

÷

o

±

o

±

o

±

o

0

o

÷

o

±

o

ruchy oczu

0

o

o

÷

o

±

o

±

o

o

÷

o

±

o

o

÷

o

0

o

±

o

o

o

÷

o

±

o

±

o

S

TEROWANIE I STEROWNIKI

S

±

•
•
•
•
•
•
•
•

•

Praca umysłowa © dr hab P. Łaszczyca UŚl 2003

17

•

•
•

•

•

•

•

♦

♦

♦

S

TEROWNIK STEROWNIKOWI NIERÓWNY

•

•

•

.

•

Typy sterowników:

•
•
•
•
•
•
•
•
•
•

Kryteria doboru sterowników:

•

•

Praca umysłowa © dr hab P. Łaszczyca UŚl 2003

D

UśE

D

D

D

P

P

D

a

_

Ś

_

a

_

_

_

_

W

SPÓŁDZIAŁANIE SYGNALIZATORÓW I STEROWNIKÓW

•
•
•
•
•

•

•
•
•
•

•
•
Zasada kompromisu w przypadku konfliktu wymogów

N

A TYM NIE KONIEC PROBLEMÓW Z PRACĄ OPERATORSKĄ

•
•
•

Praca umysłowa © dr hab P. Łaszczyca UŚl 2003

I

NA TYM NIE KONIEC PROBLEMÓW Z PRACĄ UMYSŁOWĄ W OGÓLNOŚCI

Praca umysłowa © dr hab P. Łaszczyca UŚl 2003

20

Praca umysłowa © dr hab P. Łaszczyca UŚl 2003

Praca umysłowa © dr hab P. Łaszczyca UŚl 2003

22

FIZJOLOGIA PRACY

R

OZWÓJ I STARZENIE

.

D

R HAB

. P

IOTR

Ł

ASZCZYCA

W

YKŁADY DLA STUDENTÓW

W

YśSZEJ

S

ZKOŁY

Z

ARZĄDZANIA

O

CHRONĄ

P

RACY

K

ATOWICE

2003

R

OZWÓJ

OSOBNICZY - P

OJĘCIE I WŁASNOŚCI

Materialne objawy rozwoju

(

WG

N.W

OLAŃSKIEGO

)

dodatnie - progresywne, ujemne - regresywne

•

•
•

•

Iloś

C

iowe wskaźnik rozwoju

•
• rozmach

∆

•
•

d

2

Praca umysłowa © dr hab P. Łaszczyca UŚl 2003

23

O

KRESY ROZWOJU

•
•
•

Główne systemy etapizacji życia człowieka:

Periodyzacja ergonomiczna życia ludzkiego wg Klonowicza

•

dziedziczne
wrodzone

•

biogeograficzne
ekonomiczno-społeczne

T

REND SEKULARNY W MENOPAUZIE

Z

ch.