認知人體工學：定義與範例

人體工學被定義為研究人們工作的系統設計的科學學科。 這些系統被稱為“工作系統”，廣泛定義為“人類工作對其產生影響並從中提取工作所需資訊的環境部分”。

人體工學的目標是描述人類與工作系統所有元素之間的關係。值得強調的是，在人與工作制度的關係中，我們可以突顯兩個相對不同的面向：

物理人體工學

一方面，我們有純粹的身體方面，指的是人的肌肉和骨骼結構。例如，在辦公室工作的人可能坐著（在電腦上打字）或站著（影印）。兩種情況下的姿勢是不同的，工作場所的設計必須考慮人體結構的特點，使人舒適、不疲勞、不產生任何脊柱病變。

物理人體工學涉及這個方面，並且可能是最受歡迎的。例如，當一款新的「符合人體工學設計」的汽車做廣告時，其口號通常意味著，例如，方向盤的高度可以調節，以適應駕駛員的身高。

心理或認知人體工學

然而，人與工作系統的關係還有一個方面，就是人如何認識和行動。為了執行他們的任務，一個人必須感知環境的刺激，從其他人那裡接收訊息，決定什麼行動是適當的，執行這些行動，將訊息傳遞給其他人以便他們可以執行他們的任務，等等。

所有這些方面都是心理或認知人體工學的研究對象（Cañas 和 Waern，2001）。在汽車設計中，我們會對如何向駕駛者呈現資訊感興趣。例如，在設計速度指示器時，我們可以使用類比或數位指示器。從駕駛者如何感知和處理速度資訊的角度來看，每個指標都有其優點和缺點。

儘管身體和心理這兩個方面並不完全獨立，但在認知人體工學中，我們對第二個方面感興趣，我們參考第一個方面，因為它具有心理後果。例如，如果空中交通管制員採取某種不舒服的姿勢，他的疲勞就會增加，這會產生心理影響，例如降低他的警覺程度。

認知人體工學的一個應用領域具有悠久的傳統，目前備受關注，即預測和避免所謂的“人為錯誤或失敗”。

很多時候，我們對悲慘事故的消息感到驚訝，例如火車出軌，導致大量人員死亡。當由人（例如駕駛員）控制的機器（例如火車）行為不當（例如脫軌）時，就會發生這些事故。因此，在調查的第一步中，技術人員將注意力集中在可能的技術故障上。然而，經常發生的情況是，在對機器進行徹底檢查後，沒有發現其零件故障。然後，他們將注意力轉向另一個可能對事故負責的人，也就是控制機器的人。

不幸的是，登上新聞頭版的第一件事是懷疑此人的身體或精神狀況發生了改變。因此，醫生根據調查法官的命令開始進行分析，尋找酒精、毒品或任何其他證明異常行為的物質的痕跡。然而，當這些分析沒有揭示任何內容時，技術人員和公眾的困惑就變得顯而易見。操控機器的人身體和精神都處於完美狀態。然後發生了什麼事？

通常，此時我們會聽到「事故是由於人為錯誤造成的」。也就是說，控制機器的人，在身體健康的情況下，犯了一個難以理解的錯誤。顯然，這個錯誤是故意的可能性被排除了。沒有人願意撞上火車。因此，剩下的問題是他為什麼會犯這個錯誤？將事故歸類為人為失誤或故障是不夠的。

在認知工效學中，我們以 Reason（1992）提出的人為錯誤的定義為起點，他認為「一個通用術語，用於指定所有那些計劃好的精神或身體活動序列未能實現目標的情況」。其預期結果，並且當這些失敗不能歸因於某些隨機因素的干預時。

類似地，Sanders 和 McCormick (1993) 將人為錯誤定義為「降低或可能降低系統有效性、安全性或性能的不適當或不良的人為決定或行為」。

無論如何，人為錯誤是指未能令人滿意地執行任務，且不能歸因於人類無法直接控制的因素。要理解一個人為什麼會犯錯誤，我們必須先考慮控制機器意味著在機器和人之間建立通訊。從這個角度來看，機器必須有將其內部狀態傳遞給人的手段。

機械設計的重要性

因此，當工程師建造它時，他設計了帶有所有類型指示器（刻度盤、螢幕等）的面板，旨在提供操作員正確控制它所需的所有資訊。此外，由於這種通訊發生在機器運作的物理環境內，因此也設計了訊號來呈現有關機器工作的外部條件的資訊。

最後，人與機器之間的通訊幾乎總是發生在涉及其他人和其他機器的情況下。他們之間的溝通是透過設計的技術手段建立的，以便需要資訊的人能夠正確接收和處理資訊。

儘管如此，多年來人們已經認識到，這些人為錯誤的原因往往是由於機器、資訊訊號或人與人之間的溝通方式可能設計不良所致。

考慮到這種設計，對於認知工效學家來說最重要的機器組件是操作員互動的介面。簡單地說，介面就是人與機器溝通的「媒介」。這種通信是雙向建立的。因此，在談論介面時，我們必須包括機器向人們呈現資訊的方式以及人將資訊輸入機器的方式。

目前介面上可用的輸入和輸出設備的數量如此之多，以至於不可能以簡單的方式對它們進行分類。然而，由於電腦技術已被引入當今設計的幾乎所有機器中，因此介面設計主要在現代認知人體工學領域「人機互動」中進行研究。

目前，我們在介面設計方面所看到的進步如此之快，以至於它迫使認知工效學家研究人類在新環境中的互動。例如，我們正在從與具有螢幕、鍵盤和滑鼠的個人電腦互動轉向虛擬介面，在虛擬介面中，輸入和輸出設備將提供超越人類自然能力的互動體驗。

對於個人計算機，互動主要透過視覺和聽覺進行。然而，在虛擬實境環境中，人類可以與機器進行交互，例如透過前庭感覺向大腦通報人體的平衡情況。

因此，認知人體工學目前面臨新的挑戰，將心理學和神經科學的研究應用到介面設計中，使其適應人類工作的條件。

工業製程控制系統的設計是認知工效學家經常工作的領域，可以用來說明介面設計在預防和避免人為錯誤的重要性。

在能源轉型和化學製造業中，流程鏈必須由人類透過人工製品進行控制，這些人工製品用於呈現資訊並對工業園區內外發生的操作採取行動。負責此控制的人員與設備的互動通常發生在所謂的操作控制室內。在這些控制室中，我們可以找到一個很好的例子，從預測和避免人為錯誤的角度來看，良好的介面設計具有重要意義。

過程控制室中人員的任務是監督正在發生的情況，在需要時進行幹預，了解系統的狀態，對其進行重新編程，在必要時控制自動化流程並規劃短期和長期的未來行動。 1997）。所有這些功能都涉及人類認知過程，其正確功能取決於人機互動的良好設計。

為了使監督成為可能，介面必須以可關注、感知、理解、記憶等方式呈現有關係統狀態的資訊。例如，根據對眼球運動進行的心理學研究，我們知道眼球運動發生的速度不會超過每秒兩次。因此，不建議以超過此速度的速度呈現資訊（Vicente，1999）。

然而，當事故發生時，人類必須透過直接與工件互動來控制整個過程。即使在正常情況下，也建議操作不要將一切交給自動系統，因為事實證明，這樣我們可能會遇到一種稱為自滿的現象（Parasuraman 和 Riley，1997）。當人們過於相信自動系統的正常運作並停止監督（互動）這個過程時，就會發生這種現象，以至於當問題出現時他們沒有意識到需要進行幹預。

因此，近年來控制室的設計理念發生了變化，這與認識到人機互動的重要性以及認知人體工學在這方面的貢獻是一致的。

在經典的概念中，控制室的設計認為機器應該是自動的，而人們只能在事故發生時採取行動。然而，現在人們認為，這些房間的設計應該從基於 Zwaga 和 Hoonhout (1994) 所謂透過有意識地了解情況進行監督的策略的概念來完成。

對環境中元素的感知

每當一個人處於某種情況時，任何人都知道他們的環境中正在發生什麼。即使我們坐著無所事事，我們也能了解周遭發生的一切。然而，當我們必須執行像在控制室中執行的複雜任務時，我們有必要處理大量有關控制室內部和外部發生情況的資料。所有這些資訊都必須被關注、保留、解釋和使用，以便做出必要的決策，使工業流程能夠正確進行。

所有這些都稱為獲取、處理和使用情境意識，情境意識被定義為“在一定時間和空間範圍內對環境中元素的感知，對其意義的理解以及它們在環境中的狀態的投射” 。

在認知人體工學的許多應用領域，例如空中交通管制、飛機駕駛或核電站或火力發電廠的控制，人體工學家需要使用這個概念來描述和整合他們負責的所有認知過程。

人體工學目前作為一門有助於改善人類福祉的科學學科的重要性要求我們努力明確定義其研究對象。從這個意義上說，在這項工作中，我們希望引起人們對身體和心理兩個方面的關注，這兩個方面對於區分人類與其工作系統之間的關係非常重要，並且可以區分人類內部的兩個分支學科。