Динамика показателей интонационной структуры речи в профессиональной деятельности операторов управления воздушным движением

Введение. Проведенное исследование направлено на определение возможности использования анализа речевого сигнала для диагностики функциональных состояний (ФС) операторов управления воздушным движением (УВД) с обоснованием набора информативных показателей интонационной структуры речи.
Материалы и методы. В эксперименте на полунатурном моделирующем комплексе с участием 16 диспетчеров УВД мужского пола моделировалась профессиональная деятельность диспетчера УВД при умеренной (6 воздушных судов на управлении) и интенсивной (7–12 воздушных судов на управлении) рабочей нагрузке. Продолжительность моделируемой рабочей смены составляла 6 часов. Регистрировались характеристики основного тона речи испытуемого и рассчитывались восемь джиттер-факторов, отражающих микроизменчивость кривой основного тона речевого сигнала, а также два индекса тремора, отражающих наличие в речевом сигнале периодических волн частотой 4–16 Гц в кривой частоты основного тона. Динамика изменений ФС операторов определялась по показателям кардиоритма. О надежности и работоспособности оператора судили по правильности ведения радиообмена, изменению рубежа приема и передачи управления ВС количеству допускаемых опасных сближений ВС, времени обнаружения вводимых отклонений ВС от заданной линии полета.
Результаты и обсуждение. Результаты анализа материалов экспериментов позволили установить, что ряд показателей основного тона имели явные изменения как в первой (при моделировании умеренной рабочей нагрузки), так и во второй серии (при моделировании интенсивной рабочей нагрузки) экспериментов. Полученные данные свидетельствуют о снижении уровня психической регуляции профессиональной деятельности операторов в период с 3-го по 5-й час «рабочей смены» в первой серии экспериментов и со 2-го по 4-й час во второй серии экспериментов, обусловленном уменьшением их психофизиологических резервов и развитием утомления.
Выводы: Исследование динамики показателей интонационной структуры речи в профессиональной деятельности операторов УВД показало, что использование таких показателей обеспечивает адекватную диагностику ФС. В качестве наиболее информативных выделены среднее значение, асимметрия гистограммы и эксцесс частоты основного тона речи, длительность пауз между словами команд операторов и пятый джиттер-фактор.

1. Ушаков И.Б., Кукушкин Ю.А., Богомолов А.В. Физиология труда и надежность деятельности человека. М.: Наука; 2008.

2. Солдатов С.К., Засядько К.И., Богомолов А.В., Вонаршенко А.П., Соломка А.В. Профессионально важные качества операторов управления воздушным движением. Авиакосмическая и экологическая медицина. 2017; 51(1): 30–4.

3. Бурлак С. Происхождение языка: факты, исследования, гипотезы. М.: Астрель, CORPUS; 2012.

4. Рахманенко И.А., Мещеряков Р.В. Анализ идентификационных признаков в речевых данных с помощью GMM-UBM системы верификации диктора. Труды СПИИРАН. 2017. 52(3): 32–50.

5. Карпов А.А., Юсупов Р.М. Многомодальные интерфейсы человеко-машинного взаимодействия. Вестник Российской академии наук.2018; 88 (2): 146–55.

6. Ушаков И.Б., Богомолов А.В., Кукушкин Ю.А. Психофизиологические механизмы формирования и развития функциональных состояний. Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова. 2014; 100 (10): 1130–7.

7. Галунов В.И., Манеров В.Х. Связь между психофизиологическим состоянием говорящего и характеристиками речевого сигнала. В кн.: «Автоматическое распознавание слуховых образов». Львов, 1974. C. 46–9.

8. Марьев А.А. Метод интерпретации результатов измерений параметров речевого сигнала в задачах диагностики психоэмоционального состояния человека по его речи. Инженерный вестник Дона. 2011; 4: 41–6.

9. Лебедева Н.Н., Каримова Е.Д., Казимирова Е.А. Анализ речевого сигнала в исследованиях функционального состояния человека. Биомедицинская радиоэлектроника. 2015; 2: 3–12.

10. Величко А.Н., Будков В.Ю., Карпов А.А. Аналитический обзор компьютерных паралингвистических систем для автоматического распознавания лжи в речи человека. Информационно-управляющие системы.2017. (90)5: 30–41.

11. Родькина О.Я., Никольская В.А. К проблеме распознавания психоэмоционального состояния человека по речи с использованием автоматизированных систем. Информационные технологии. 2016; (22)10: 728–33.

12. Витт Н.В. Информация об эмоциональных состояниях в речевой интонации. Вопросы психологии. 1965; 3: 89–103.

13. Бодров В.А. Профессиональное утомление: фундаментальные и прикладные проблемы. М.: ИП РАН; 2009.

14. Карпов А.А., Карпов А.В. Взаимосвязь психометрического интеллекта с организацией метакогнитивных процессов и качеств личности. Психологический журнал. 2016; (37)2: 69–78.

15. Червяков Н.И., Кучукова Н.Н. Проблемы автоматического распознавания слитной речи. методы обработки исходного речевого сигнала. Научные ведомости Белгородского государственного университета. Серия: Экономика. Информатика. 2016; 40(23): 148–55.

16. Савченко В.В., Акатьев Д.Ю., Кривошеев Д.В. Экспериментальные исследования акустического качества речевого сигнала на основе его информационных коррелятов. Телекоммуникации. 2017; 7: 12–6.

17. Бессонов М.А., Фархадов М.П. Алгоритмы интерпретации просодических признаков речи при ее обработке низкоскоростными кодеками. Управление большими системами. 2017; 66: 6–24.

18. Тиунов С.Д., Мещеряков Р.В., Черных Д.В. Оптимизация вычисления одновременной маскировки речевого сигнала. Труды СПИИРАН. 2014; 32(1): 45–57.

19. Вольф Д.А., Мещеряков Р.В. Модель процесса сингулярного оценивания частоты основного тона речевого сигнала. Акустический журнал. 2016; (62)2: 2–16.

20. Басов О.О., Носов М.В., Шалагинов В.А. Исследование характеристик джиттера периода основного тона речевого сигнала. Труды СПИИРАН. 2014; (32)1: 27–44.

21. Kukushkin Yu.A., Bogomolov A.V. Method of synthesis of the psychophysiological stress index of operators. Biomedical Engineering. 2001; 35(4): 207–10.

22. Ушаков И.Б., Богомолов А.В. Информатизация программ персонифицированной адаптационной медицины. Вестник Российской академии медицинских наук. 2014; (69)5–6: 124–8.

23. Крыжановский Г.А., Купин В.В. Обоснование способа экспериментальной оценки мотивационной готовности оператора при решении задач управления воздушным движением. Вестник Санкт-Петербургского государственного университета гражданской авиации. 2017; (15)2: 70–91.

24. Кукушкин Ю.А., Бухтияров И.В., Богомолов А.В. Обобщение результатов независимых экспериментальных исследований методом мета-анализа. Информационные технологии. 2001; 6: 48–56.

25. Симонов П.В. Динамический стереотип и физиология эмоций. В кн. «Восемнадцатый Международный психологический конгресс. Симпозиум 3: Целостные формы условно-рефлекторной деятельности». М., 1966: 97–110.

26. Фролов М.В., Милованова Г.Б. Речевой сигнал как показатель функционального состояния человека-оператора. Био-медицинская радиоэлектроника. 2009; 6: 49–53.

27. Фролов М.В., Милованова Г.Б. Особенности контроля состояния человека-оператора по параметрам основного тона и спектра речи. Физиология человека. 2009; (35)2: 136–8.