ヒューマンモデリング　Ⅴ

システム創成学科

ＳＩＭコース

なぜ人の言動が理解できるのか

◎ ☆ ※

ヒューマンモデル

ヒューマンモデル

人間行動の理解と予測が全ての基礎

ある目的のために人の特定の特性（全特性である必要はない）を限定的に表現したもの

自動車の衝撃安全試験のためのマネキン

選挙予測に用いられる世論調査の統計

ヒューマンモデリングの視点

記述的モデル

すでに行われた人間行動について理解し、説明するために用いられるモデル

予見的モデル

これから行われる人間行動を予測するために用いられるモデル

規範的モデル

合理的で正しい人間行動はどうあるべきかを示唆するために用いられるモデル

人間行動研究の変遷

行動主義

観測可能な外面的事実だけで行動を説明

認知主義

人の心は情報処理装置（物理記号システム）

生態主義

行動は環境との相互作用のうちに創発する

ヒューマンモデリングの方法（１）

制御理論特定の人間行動の特性は制御理論の概念を用いて記述できる

目標追従などの感覚運動技能

確率統計論人間行動は確率統計的事象

ブラックボックス／認知的モデル

行動主義的ではあるが人間信頼性を議論する場合には必須な枠組み

ヒューマンモデリングの方法（２）

意思決定理論

人は基本的に合理的な意思決定者

ベイズ推定、線形スコアリングモデル、多属性高揚理論など

情報処理モデル

人の心の働きは基本的に情報処理

認知心理学による裏づけ

ヒューマンモデリングの方法（２）

人工知能情報処理モデルを計算機で実行可能な形に具現化したもの

記号操作

生態主義的モデル全体論（反要素還元論）

受動的な情報処理装置ではなく能動的主体

状況依存的行為、直接知覚、外界の知識

RasmussenのSRK分類

スキルベースの行動熟練したタスクに関する自動的で無意識的な感覚ー運動連合による行動

ルールベースの行動過去の経験と学習によって獲得した規則や手順の意識的適用

知識ベースの行動不慣れな情況における行動目標からの行為系列の概念レベルにおける導出と適用

シグナル、サイン、シンボル

5

0 10

5

0 10

5

0 10

シグナル

ダイアルノブを回して針を設定指示の点に調節する

サイン

もしバルブが開いており、

指示値がCならば: OK指示値がDならば: 流量調整

もしバルブが閉じており、

指示値がAならば: OK指示値がBならば: メータの校正

シンボル

もしバルブが閉じているのに流量がゼロでないならばどこかで漏洩しているかもしれない

A

BC

D

VF

pipe valve

AB

CD

RasmussenのSRKモデル

蓄積されたタスク用の

ルール

状態とタスクの連　合

再　認

同　定 タスク決定 計　画

自動化された感覚運動パターン

特徴形成

知識ベース行　動

目　標

スキルベース行　動

ルールベース行　動

サイン

シンボル

サイン

感覚入力 シグナル 行　為

意思決定の梯子モデル

現タスク，安全性，効率などに対する

影響の解釈

曖昧さ最 終目 標

達成基準の評価

タスクの定義システム状態の

適切な変更の選択

目 標状 態

タスク

手順の定式化行為系列の計画

実　行操作の統合

手 順

活性化情報処理の

必要性の検出

情報やデータの観　測

システムの現在の状態の同定

警 戒

一連の観　測

システム状態

ルールベースのショートカット

知識

ベー

スの

計画

知識

ベー

スの

分析

情報処理活動

情報処理活動の結果得られる

知識状態

人間情報処理モデル長期記憶

δLTM = ∞µLTM = ∞

κLTM = 意味的

作業記憶

µWM = 3 [2.5-4.1] chunksµWM* = 7 [5-9] chunks

δWM = 7 [5-226] secδWM(1 chunk) = 73 [73-226] sec

δWM(3 chunks) = 7 [5-34] secκWM = 音声または視覚イメージ

視覚イメージ貯蔵庫

δVIS = 200 [70-1000] msecµVIS = 17 [7-17] lettersκVIS = 物理的

聴覚イメージ貯蔵庫

δAIS = 1500 [900-3500] msecµAIS = 5 [4.4-6.2] lettersκAIS = 物理的

運動プロセッサ

τM = 70 [30-100]msec

認知プロセッサ

τC = 70 [25-170]msec

知覚プロセッサ

τP = 100 [50-200]msec

感覚器（目・耳）

運動器（手・足） Card, Moran

視覚的パターン照合課題長期記憶

作業記憶

視覚イメージ貯蔵庫 聴覚イメージ貯蔵庫

τP

α'

α'

長期記憶

作業記憶

視覚イｍ－ジ貯蔵庫 聴覚イメージ貯蔵庫

τMτP

α'

α'

長期記憶

作業記憶

視覚イメージ貯蔵庫 聴覚イメージ貯蔵庫

τM

τP

α'

α'α α'α = α' ?

長期記憶

作業記憶

視覚イメージ貯蔵庫 聴覚イｍ－ジ貯蔵庫

τMτP

α'

α'

α α'α = α'押す ?

α α'

α α'α = α'押す

押す

GOMSモデル（１）

Goals達成すべき望ましい状態を表す記号構造

Operatorsユーザの記憶あるいは作業環境を変化させるための知覚的、認知的あるいは物理的基本操作

GOMSモデル（２）

Methods適用可能性判定条件を伴った、目標達成のために実行される手順

Selection rules適用可能な複数の手段の中から一つを選ぶための規則

エディタ評価への応用例GOAL:EDIT-MANUSCRIPT. GOAL:EDIT-UNIT-TASK

　repeat until no more unit task. . GOAL:ACQUIRE-UNIT-TASK. . . GET-NEXT-PAGE　　if at end of manuscript page. . . GET-NEXT-TASK. . GOAL:EXECUTE-UNIT-TASK. . . GOAL:LOCATE-LINE. . . . [select: USE-QS-METHOD

USE-LF-METHOD]. . . GOAL:MODIFY-NEXT. . . . [select: USE-S-COMMAND

USE-M-COMMAND]. . . . VERIFY-EDIT

認知の状態遷移モデル

心的状態人の心は、情報処理過程に対応するいくつかの離散的状態の間を遷移する。

モデル変数ある認知状態に留まっている平均時間

次にどの認知状態に遷移するかの分岐確率

統計的サンプリング（モンテカルロ法）時間信頼性相関（TRC）の評価

Worledgeの運転員モデル

Ａ観測，解釈の試み，仮説生成，選択肢の評価，診断，手順の選択

Ｄプラント状態の不適切な推移，不適切な行為の実行，状態と心的イメージとの比較，診断結果の検証

Ｃプラント状態の適切な推移，適切な行為の実行，状態と心的イメージとの比較，診断結果の検証

Ｂ観測，応答，手軽で利用可能なスキーマの起動または採用，手順の選択

警　戒

成功

失敗

失敗

イメージとの不一致による軌道修正

イメージとの不一致による軌道修正

手順の実行開始

手順の実行開始

重大なスリップ1− Pr

Pr

1 2− Pm

Pm1

1 1− Pm

Pm2

λc1

λc2

λs手順の実行開始手順の実行開始

氏田の運転員モデル

ゴール評価

同　定

解　釈

観　察

タスク決定

手順決定

操　作 確認（成功）

確認（失敗）

検　知

＜ 0.4 ≦0.2 ≦

分岐確率

＜ 40

50 ≦

15 ≦

＜ 5

遅延時間 (s)

モデルによるTRCの評価

100 1000

1

1020304050

70

99

9080

60

応答時間 (s)

累積

応答

率 (%

)事象シナリオ A B Cシミュレ－ション認知実験

認知環境シミュレーション（ＣＥＳ）

応答管理

監　視

説明生成

行為の意図

処理機構

視覚的表示より

データと状態の関　連

状態と状態の関　連

状態と応答の関　連

知識の格納庫

特徴的な運転員モデル（１）

行動調整因子（ＰＡＦ）

放浪者移り気で一事に注意を集中できない

いつも新しい出来事に注目する

ハムレット全ての可能性を検討して意思決定する

意思決定に時間がかかりすぎる

完全な説明を追及する

特徴的な運転員モデル（２）袋小路

一つの方針に固執しすぎる

途中からの割込みには反応しない

探　偵情報収集に熱心で沈思黙考型

狭い注意範囲、適切な判断基準

専門家重要部分への注意集中が速い

広い注意範囲、適切な判断基準

運転員認知行動シミュレーション（ＯＣＣＳ）

目 標

行動計画

計 画

実 行

行 為

スキル適用

認 識

感 覚

観 測

類似性照合

仮 説

仮説検証

確 認

スクリプト適用

スクリプト適用

ルール適用

信 念

ルール適用説明生成

翻　意

OCCSの黒板制御方式

黒 　板

知識ベース

黒 　板

知識ベース

黒 　板

知識ベース

推論エンジン制御機構

情報伝達経路

シミュレーションシステム構成

プラント

シミュレータ

インタフェースシミュレータ

制御室モデル

メッセージ伝送

サブモジュール

解析者用

インタフェース

相互作用

サブモジュール

運転員

シミュレータ

コミュニケーションネットワーク

chain circle

Y wheel

white red

brown

yellow

blue

Ｌｅａｖｉｔｔ

原発中央制御室の設計評価

L字型97m (107±28m)

U字型85m

集約型11m

原子炉運転員タービン運転員補機運転員

知識分布による影響

0 10 20 30

(b) メッセージ交換回数

クルー１

クルー２

クルー３広　報

指　示

0 5 10 15

(a) 判断的タスクの回数

クルー１

クルー２

クルー３

COROAOTO

反応能（プロセス）と制御

解　釈

同　定

タスク決

活性化

評　価

観　測

手順生成

実　行

知覚のサイクル（Neiser）

探　査スキーマ

知覚対象（入手可能情報）

採取修正

方向づけ

制御モデル

戦略的制御モード

戦術的制御モード

機会主義的制御モード

混乱状態制御モード

情況決定制御モデル（ＣＯＣＯＭ）

ヒューマンモデリングの視点

知識モデル

扱われる情報の内容に関するモデル

プロセス・モデル

どのような情報処理が行われるかのモデル

制御モデル

複数プロセスの統合法に関するモデル

ヒューマンモデル

知識モデル

因　果

構　成

目　標状　態情　況

制御モデル

機会主義的

戦術的

混乱状態

戦略的

プロセスモデル

解　釈

観　測 実　行

計　画

記　憶