航空航天安全与人为因素.ppt
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1、游旭群,陕西师范大学应用认知及人因实验室,航空航天安全与人为因素,Human Factors in Aerospace Safety,心理科学的发展,1879年冯特在莱比锡建立第一个心理学实验室 研究人的心智和行为的学科(实用性、本源性) 国际心理科学联合会(IUPsyS)是国际科学理事会(ICSU)的29个成员之一,心理学是生命科学的前沿(1),2005年7月科学杂志在庆祝其创刊125周年的时候,推出了目前科学界面临的25个最重要的科学问题和100个基本问题,有17个是与心理和行为科学有关的问题。,How are memories stored and retrieved How did c
2、ooperative behavior evolve What synchronizes an organisms circadian clocks? Why do we sleep? Why do we dream? Why are there critical periods for language learning? Do pheromones influence human behavior? What causes schizophrenia? What causes autism?,What Dont We Know? D. Kennedy and C. Norman,To wh
3、at extent can we stave off Alzheimers? What is the biological basis of addiction? Is morality hardwired into the brain? What are the limits of learning by machines? How much of personality is genetic? What is the biological root of sexual orientation? What gave rise to modern human behavior? What ar
4、e the evolutionary roots of language and music?,心理学是生命科学的前沿(2),心理学是生命科学的前沿(3),No.15 记忆如何储存与提取?,No.16 合作行为的发生与发展?,No.2 生物的意识是怎么产生的?,心理学家与诺贝尔奖(1),Konrad Lorenz 奥地利动物心理学家 1973年度诺贝尔生理学奖获得者 习性学创始人之一。他提出了动物本能行为的固定行为模式和动物学习的“印记”等概念。该理论不仅很好的解释了动物的行为,他还认为人类的好战行为也有其先天性基础,并将这种理论用于理解城市居民中的暴力行为,并可用以预防战争。,心理学家与诺贝
5、尔奖(2),Herbert A.Simon 中科院外籍院士 1978年诺贝尔经济学奖获得者提出人的记忆、思维存在局限性,这种知识储备空间的有限性约束了人的认识与决策,并导致了认知的巨大偏差。该理论扭转了传统经济学对于人都是理性的假说,很好的解释了很多与传统经济学不相符合的悖论。,心理学家与诺贝尔奖(3),Roger W Sperry 美国神经心理学家 1981年诺贝尔医学生理学奖获得者通过对割裂脑手术的人的神经心理学测验,发现了两半球机能的不对称性(asymmetry),右半球也有言语功能,从而更新了优势半球的概念。深入地揭示了人的言语、思维和意识与两个半球的关系。,心理学家与诺贝尔奖(4),
6、Eric R.Kandel 美国神经心理学家 2000年诺贝尔医学生理学奖获得者 记忆增强剂研究的先行者。他通过对海蛞蝓(sea alug Aplysia)的研究,找到记忆的奥秘,而获得诺贝尔奖。他发现学习通过若干方式发生在突触(两个神经元之间的接点)上。当一种称为CREB的蛋白被激活时,该突触便被强化,并且CREB蛋白也在果蝇和小鼠的记忆形成中发挥作用。,心理学家与诺贝尔奖(5),Daniel Kahneman 美国认知心理学家 2002年度诺贝尔经济学奖获得者 他发现经典的期望效用理论无法解释人们在认知选择中出现的系统性偏差,个体的认知策略会极大地影响人的认知结果。该理论把心理学研究和经济
7、学研究有效地结合起来,揭示了在不确定性条件下的决策机制,开拓了一个全新的研究领域,并改变了未来经济学的发展方向。,心理学家与诺贝尔奖(6),Konrad Lorenz ,1973 Herbert A. Simon,1978 Roger W Sperry,1981 Eric R. Kandel ,2000 Daniel Kahneman, 2002,背景一 : 十七大决议,注重促进人的心理和谐,加强人文关怀和心理疏导,引导人们正确对待自己、他人和社会,正确对待困难、挫折和荣誉,加强心理健康教育和保健,健全心理咨询网络,塑造自尊自信、理性平和、积极向上的社会心态。,背景二 :我国经济发展所处时期,
8、历史的发展表明,国家或地区的人均GDP处于1000美元至5000美元的发展阶段,往往对应着人口、资源、环境、效率、公平等社会矛盾瓶颈约束最为严重的时期。 据国家统计局提供的数据,2005年,我国GDP已经超过2.2万亿美元,人均GDP为1703美元。到 2010年我国人均GDP已达到3000美元,正处于该瓶颈阶段。,背景三:我国社会发展时期,我国正处于空前的社会变革时期,经济体制、社会结构、利益格局和思想观念的深刻变化带来各种影响社会和谐的矛盾和问题。,当代社会特点与心理科学,时代特点,核心问题,社会和谐与发展中的 重要心理学问题,心理健康与精神卫生 社会认知 社会预警与危机应对中的心理学问题
9、,心理健康(1),我国青少年中大约有3000万存在不同的心理问题,其中,中小学生中有心理障碍者为21.6-32;大学生中有心理障碍者为16-25.4并且有上升趋势(中国心理学会,2001) 我国上海、山东和内蒙等地的调查结果显示,大约有1530的学生表现出不同程度的厌学倾向。,青少年心理发展与健康,心理健康(2),中国国民亚健康问题 我国处于亚健康状态的人数惊人,而且呈明显上升趋势。北京、上海和广东的亚健康发生率分别高达75.3%,73.5%和73.4%(中国保健科技学会,2002)。 探讨亚健康状态的成因、评价和诊断,不同症候与疾病转归关系的预测等,以及综合运用认知-生理-生活调节技术的干预
10、,对消除亚健康状态,以及加深生理-心理综合健康观念的科学理解,都具有重大意义。,心理健康(3),老年(健康老龄化) 在本世纪未来的年中,世界老人将增加,中国的老人则将增加,年我国65岁以上老人将超过亿,年将超过亿,最多时约为亿人。中国将是世界人口老龄化和高龄化增长速度最快的国家。岁以上老人数平均每年将增长以上,岁以上老人数的年增长速度将超过,被称为老年老人或老老人的岁以上人口数增长速度更快。 老年人口是社会的弱势群体,特别是空巢、高龄、女性、农村老年人,其心理健康状况较差、主观幸福感较低。探讨老年人的心理健康,认知年老化个体差异性 ,进行轻度认知损伤(MCI)的早期发现和早期干预 ,将有助于延
11、缓认知功能的衰退进程,提高老年人的生活质量。,心理健康问题(4),重要精神疾病的机理研究(内表型,遗传,脑机制),社会认知(1),大脑容量与行为之间关系。由于社会生活的复杂性才促成了人脑的发展和进化。,高技术高风险环境下人类行为,心理学在确保“人的因素”在人造系统的信息回路中得到适当的考虑和应用,使得人类在信息化浪潮中保持了人的尊严和独立性。,高技术高风险环境下人类行为,航空航天作业环境的中人因失误,高技术高风险环境下人类行为,社会变革时期的心理学问题(1),个体的不确定决策问题 有限理性的期望法则与风险决策 不确定状态下的社会互动决策 不确定状态下的经济行为决策,社会变革时期的心理学问题(1
12、),个体的不确定决策问题 有限理性的期望法则与风险决策 不确定状态下的社会互动决策 不确定状态下的经济行为决策,社会变革时期的心理学问题(2),组织风险及应对问题 市场不确定性环境下的品牌管理与运作体系 领导行为与团队建设 高风险组织的安全文化,社会变革时期的心理学问题(3),社会风险与应对 基于公众态度调查的社会风险因素辨识与预警 社会心理和谐指数的构建 转型时期诚信问题的社会心理研究,心理学的发展与国家竞争力,国家竞争力要素构成,Contents,航天员心理品质研究,正在进行和计划中的研究工作,飞行员失误的对抗措施,航空安全与飞行员人因失误,一、航空安全与飞行员失误,1近年来飞行事故的总体
13、状况,数据来源: AOPA Air Safety Foundation 2001 Nall Report,30,40,50,60,70,20,10,0,驾次 (百万)/每百万率,事故,事故率3,1根据当前事故率统计 2根据航空业估计 3根据当前事故数统计,2.飞行事故的发展趋势,特别是CFIT事故类型大幅增加 CFIT现已成为威胁民航安全的第一杀手 CFIT是人因失误的一种典型结果,3飞行事故成因的变化趋势,航空技术的发展提高了航空器的可靠性,使得设备故障引起事故的比率大大降低。与之形成对比的,是飞行员的人因失误造成飞行事故比率的上升。,飞行员相关因素 70.2%,其他因素,飞行员相关因素 6
14、8.7%,其他因素,2000年美国民航事故中飞行员相关因素所占比例,2000年美国民航毁灭性事故中飞行员相关因素所占比例,数据来源: AOPA Air Safety Foundation 2001 Nall Report,4.人因失误 人因失误指操作者个体或团队在执行某一特定任务时偏离其目标的一种行为( Reason,1990) 。,图1 飞行人因失误的类型,图1 各种飞行人因失误导致的事故率,不安全行为的发生及其前提条件,5. 人因失误的理论模型,1墨非定律 n重贝努利(Bernoulli)试验推导 事件A恰好发生k 次差错的概率为 一次差错也不发生的概率为P0(n,p)=qn 由于0q1,
15、故 至少发生一次差错的概率为 ,n时,,墨非定律是西方航空界长期总结出来的一条重要经验。数学解释为一次差错也不发生的事件是不可能有的,至少发生一次差错的事件是肯定有的。它说明人为差错是不可能避免的,而且往往是以最坏的方式发生在最不利的时机。,2SHEL模型,(L= Liveware; H= Hardware; S= Software; E= Environment),4. 人因失误的理论模型,(3)行为主义模型,4. 人因失误的理论模型,(4)事故链模型 恶性事故极少是由一个原因引起,而是由许多因素象链条一样,把各个环节连接在一起时发生的。要防止事故的发生,只要将链条上的某一环节截断就可以了。
16、 国际民航组织(ICAO),4人因失误的理论模型,(5)REASON模型,二、飞行员失误的对抗措施,图2 飞行员失误对抗模型,视觉空间认知可塑性研究,空间定向障碍的认知机制研究,Black Hole Illusion研究,一、 航线飞行员选拔训练的基础研究,1. 视觉空间认知可塑性研究, 视觉空间认知研究 研究目的 探讨视觉表象、空间关系识别、视觉特征提取等视觉空间认知加工中各子系统所表现出的可塑性和稳定性问题。 就飞行员和航天员选拔而言, 将那些与职业要求紧密相关且功能可塑性水平相对较低的认知能力作为心理学选拔的核心进行评估,同时,将那些可塑性较高的认知能力将为日后实施有针对性的训练提供必要
17、的参考依据。,实验材料,实验刺激材料示例,主要研究结论 表象转换子系统更多地表现出了认知加工的可塑性和易变性特点, 而形状识别和确认加工子系统具有相对稳定性或表现出可塑性较低的认知特性(游旭群等,1999) 。 表象扫描加工水平既没有因训练而发生练习效应,也未出现年龄效应;表象扫描加工能力更多地表现出了其认知加工的相对稳定性或可塑性较低的认知特性(游旭群等,2002)。,在视觉表象扫描中, 扫描时间会受到表象对应刺激的视角大小影响,即使扫描的几何距离相等,不同视角大小条件下的扫描时间仍存在显著差异; 在4到10这个视角范围内心理扫描的时间显著短于这个范围之外的扫描时间, 6. 5左右是视觉表象
18、扫描的最佳视角(游旭群等,2007)。,负责数量空间关系判断的加工子系统随训练而表现出练习效应。相对而言,涉及类别空间关系判断的加工子系统较少受到练习影响(游旭群等, 2002)。 由于受大脑神经解剖结构特点以及加工任务性质影响, 数量空间关系加工子系统更多地表现出了认知加工的可塑性和易变性,而类别空间关系加工子系统则表现出相对的稳定性或可塑性较低的认知特性(游旭群等,2002)。,负责表象运动推断加工的子系统没有因系统的训练和年老化过程的影响而发生明显的功能改变, 从而表现出了一种相对稳定的认知特性(游旭群等, 1998)。 视觉特征提取加工既表现出了练习效应,也表现出了年龄效应;视觉特征提
19、取加工更多地表现出了可塑性或易变性相对较高的认知特性(游旭群等,2004)。, 视觉表象扫描冲突控制的ERP研究 研究目的:考察视觉表象扫描加工中冲突控制的神经基础,即通过对比不同距离下冲突与一致条件下的ERP成分,揭示冲突控制以及表象扫描加工相关的ERP成分。 实验材料,实验材料示意图,实验结果,图1:一致和冲突条件下受扫描距离调节的ERP波形(虚线为短距离条件,实线为长距离条件),图2:不同扫描距离下冲突和一致条件ERP波形比较 ( 虚线为一致条件,实线为冲突条件),主要结论 长距离条件下P1波和P2波波幅均显著大于短距离条件下;但是两种波的潜伏期在两种距离条件下均没有差异。因此, P1波
20、和P2波是受扫描距离调节的ERP成分。 冲突条件下N2波波幅大于一致条件;冲突条件下晚期持续正波的平均波幅大于一致条件,因此N2波和晚期持续正波是表象扫描加工中冲突控制的ERP成分。, 视觉表象建构与扫描中的眼动机制 研究目的:分析视知觉条件和语言描述条件下的表象建构及表象扫描的眼动特征,以及非视知觉(听觉)通道表象建构及表象扫描的眼动特征。 实验材料,实验材料示意图,实验结果,图2: 知觉阶段与表象阶段相对应的扫描轨迹,图1 不同眼动条件下各组回忆正确率,图4 被试在判断不同类型图片时眼动轨迹示例,图3 不同注视方式及不同报告方式的正确率,图6 两种范式下不同的扫描路径(左为KBR范式,右为
21、FP范式),图5 由注视条件下不同范式扫描任务眼跳次数,主要结论 眼动在表象建构和扫描中扮演功能性角色; 表象过程中的眼动与知觉中的眼动具有一致性,体现了表象与知觉的机能等价; 两种不同范式的表象扫描表现出不同的眼动特征 表象与知觉眼动的一致性支持内部图形表征; 从研究方法上突破了表象的传统反应时范式,采用眼动追踪技术,发现了反应时所不能反映的表象加工过程。, 视觉表象产生的fMRI研究 研究目的 运用fMRI技术研究言语材料条件下表象产生的脑激活情况,分析大脑两半球在不同类型表象产生中的脑激活部位,以确定其加工机制。 实验材料 在表象产生条件下,刺激材料由180个高表象值的具体名词组成,在基
22、线条件下,刺激材料由100个低表象值的伪词组成。其频率均值为每百万37.92(SD=20.68)。,表9 实验1中不同任务条件下9名被试的脑激活情况,注:x、y、z为Tailairach脑坐标。,实验结果,实验结果,表10 实验6中不同任务条件下被试各负激活的显著区域,注:x、y、z为Tailairach脑坐标。,实验结果,实验结果,实验结果,在一般表象产生条件下右上额区和前扣带回皮质有激活;特定表象在大脑左半球的额叶内侧、后扣带回区、以及大脑右半球的丘脑均有激活;说明不同神经回路支持不同类型的表象产生加工。 无论一般表象还是特定表象,均可发现大脑左侧额叶中心的显著激活。该结果证实了表象加工中
23、大脑左半球的专门化趋势。 情景表象和特定表象也激活了一组共同神经结构(额叶内侧和右背外侧额叶区),支持情景表象是“一个特定表象样例”的观点。,主要结论,相关研究成果,1表象运动推断加工子系统特性的实验研究. 心理科学, 1998,21(3): 231-234 2表象旋转加工子系统特性的初步研究. 心理学报, 1999,31(4): 377-382 3视觉空间关系识别中的认知加工特性. 心理学报,2002, 34(4): 344-350 4视觉表象扫描加工可塑性水平的研究. 心理科学,2002, 25(1): 18-22 5视觉特征提取加工中的认知可塑性. 心理科学,2004, 27(1): 4
24、6-50 6参照系冲突对表象更新的影响. 心理学报, 2007,39(6): 966-976 7视觉表象扫描中的视角大小效应. 心理学报,2007, 39(2): 201-208 8不同平面心理旋转的角色效应. 心理学报, 2007,39(1): 58-63 9仿真场景下类别空间关系判断中的注意分配. 心理学报, 2008,40(7): 759-765 10 目标类别空间关系判断任务中的提示效应. 心理科学,2008, 31(3): 540-545,2. 空间定向障碍的认知机制研究,(1)飞行错觉水平评定方法研究 研究目的:从飞行错觉发生的类型和频率出发, 尝试对飞行员在实际飞行中所产生的错觉
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