深度态势感知就是认知资源的自适应供给。单靠符号计算不能提供智能，更准确地说，它不能提供意向性。

摘要

当前的团队训练中，使用较多的是从团队心理建设层面出发的团队训练法，而较少的从人因工程的角度考察团队在完成具体任务中的表现与可能出现的失误以及原因。虽然团队情景意识的概念很早被提出，但是目前并没有公认的、可操作性强的团队情景意识的概念模型，团队情景意识的维度与关键影响因素仍不清晰，因此，建立一个适用于小人数团体的团队情景意识十分重要。

本研究基于个体情景意识与共享情景意识的模型和分布式团队情景意识模型，参照切克兰德方法论，运用解释结构模型建立了团队情景意识的结构模型，提出了矩阵式团队情景意识概念模型。它的特点在于增加了机在团队情景意识中的贡献，并且定义团队中任务分配的最小单元不再局限于一个自然人、一个机器或是一个人机组合，而把它延伸到某个时间某种能力下的某个团队个体或其它组合。减少团队之间存在“返回现象”的交互。并且尝试建立适应团队情景意识的人机交互模式和矩阵式任务分配机制。

关键词：团队、情景意识、人机交互、矩阵式

第一章 绪论

1.1课题研究背景及意义

中国载人航天事业的快速发展使得更多的任务需要两人甚至多人合作完成。人因工程在团队成功完成任务的过程中起着十分重要的作用，当前的团队训练中，使用较多的是从团队心理建设层面出发的团队训练法，注重的是团队成员之间信任、交流、契合度等培养，而较少的从人因工程的角度考察团队在完成具体任务中的表现与可能出现的失误以及原因。虽然团队情景意识的概念很早被提出，但是目前并没有公认的、可操作性强的团队情景意识的概念模型，团队情景意识的维度与关键影响因素仍不清晰，针对团队情景意识的研究较为缺乏，同时较为零散，总结分析的难度较大。因此，建立一个适用于小人数团体的团队情景意识十分重要。

1.2情景意识研究现状

情景意识的概念最早出现在航空领域中，是为了描述飞行员对于作战飞行过程的理解状态^[10]。随着科技的不断进步，越来越多的复杂系统需要人们进行操作已完成特定的任务，而情景意识也被越来越多的研究者作为人因学的一个重要概念进行了诸多研究。

在情景意识研究的早期，不同的学者有着不同的定义，其中Dominquez（1994）将情景意识定义为“一种个体化的、通过从环境中持续的抽取信息并且结合之前的知识与经验而发展出的一个连续的心智图像（mental picture），且利用这个图像对未来的事件进行感知与预测”。Fracker（1991）对情景意识的定义则是“一种工作记忆中已有知识与环境中新信息的整合，是形成对情景未来发展的预测以及将要采取的行动的综合”。Smith与Hancock（1995）则从人机系统的角度出发，将情景意识定义为“人机系统中能够不断的产生系统完成绩效所需要的瞬时知识与行为的不变量”，将个体的知识与环境状态之间的差异看作是指导情景评价行为与从环境中获取所需信息的来源^[9]。从这些定义中可以看出，不同学者对情景意识的关注点并不相同。而Endsley（1995）则从信息加工理论出发，利用信息获取、加工、输出的三阶段模型，将情景意识描述为“操作者对当前环境中的关键因素进行知觉、对其重要的意义进行理解并且对后续的状态进行预测”的过程^[2]。Endsley将情景意识的过程分为了觉知—理解—预测三个阶段，可操作性强，也更加的直观，因此以她的定义最为大家所接受^[6]。

相比于定义，概念模型能够更加详细且直观的描述某一认知结构的组成成分及其相互关系，研究者可据此展开相应的测量方法与应用研究。因此，在情景意识的研究中，除了定义之外，研究者们针对情景意识的概念模型也提出了不同的观点。Smith和Hancock（1995）在Niesser知觉环模型的基础上，从情景意识的动态性出发，提出了情景意识知觉环动态模型（图1-1）。在他们的模型中，人机系统中的环境信息（Environment Information）、认知图式（Schema of Present Environment）与知觉探索（PerceptualExploration）三者共同构成了一个动态的环路。其中环境信息能够改变（modifies）认知图式，而认知图式则引导（direct）知觉探索行为，知觉探索行为又能够获取（samples）新的环境信息，三者构成一个闭合回路，而情景意识就是这个过程中处于中心的常量（invariant），将环境信息、认知图式和知觉探索联结起来^[9]。这个模型虽然强调了情景意识的动态性与在人机中的重要作用，但是它在实际操作中难以应用，也无法对情景意识进行一个量化的测量^[10]，因此并没有广泛的采用。但是它强调的情景意识的动态观点，是研究者们非常关注的。

除了知觉环模型之外，Endsley（1995）在自己对情景意识定义的基础上提出了情景意识的信息加工三阶段模型。在她的模型中，除了情景意识本身“觉知—理解—预测”的三阶段之外，还包括了情景意识与长时记忆、图式、工作记忆等其他认知过程的交互。在这个模型中，基于过去的经验以及知识而发展出的心智模型是发展和保持情景意识的关键要素。心智模型引导着操作员从环境中获取情景意识所需要的关键信息，并且结合过去的训练与经验理解这些信息，进而对未来可能发生的情况进行一定的模拟与行动。由于心智模型的概念也存有一定的争议，本身没有很好的理解，因此对这个模型有一定的批评声音。但是由于这个模型可操作性强，能够指导研究者针对不同的阶段进行情景意识的测量与训练，因此也是最为广泛接受的模型^[9]。

图1- 2 Endsley的信息加工模型（引用自Endsley 1995）

1.3 团队情景意识研究现状

1.3.1团队情景意识的定义与影响因素

作为现代社会中人们进行工作的基础单位，团队的重要性越来越受到人们的重视。以往的针对团队的研究中较多的是团队心理学层面的团队建设、领导力研究、沟通、冲突等方面的内容，较少的从人因学的角度出发，对团队绩效、团队内个体之间的有效沟通、团队与环境的交互等方面进行研究。情景意识的研究者将个体情景意识的概念延伸开去，指出团队情景意识是团队的人因学研究中重要的概念与领域。但是由于团队本身的复杂性，针对团队的情景意识研究目前仍然存在一个较为初级的阶段。虽然Endsley等人（2001）在提出三阶段的模型中就指出了团队情景意识与个体情景意识不同的地方^[24]，但是目前仍然没有一个大家公认的团队情景意识的定义。不同的学者从各个方面针对团队情景意识进行探讨。

Salas（2005）作为团队情景意识的早期研究者之一，针对团队进行了一个定义，他将团队定义为“由两个或者两个以上个体组成的、利用多种信息源完成同一个目标的组合”。在1995年的文章中，Salas（1995）提出团队情景意识应当包括两个方面，一个是团队中个体的情景意识，而另一个则是团队过程（team processes）^[25]。在他的定义中，团队情景意识的关键是团队成员之间的沟通。依照Endsley的个体三阶段情景意识模型，成员之间的沟通与信息交流能够在各个层面对团队情景意识产生重要的影响。在基础上，他提出团队情景意识应当是“特定时刻团队成员之间对当前情景的共享认知”，并且认为团队情景意识来源于“个体先验存在的相关知识与预期、从环境中得到的信息以及包括注意分配、觉知、数据提取、理解以及预期等认知技巧的交互”。他强调了团队过程以及沟通对团队情景意识的重要影响。

除了Salas之外，Nofi（2000）则将团队情景意识定义为“对特定情景的共享觉知”，Perla（2000）将其定义为“在特定情景下团队所有人以同样的方式对当前环境的理解”，Sotout（2006）则认为团队情景意识包含了团队中个体的情景意识以及不同成员之间共享的理解。Wellens（1993）将其定义为“在两个或者多个个体之间共享的对当前环境的中的时间、意义以及对未来预测的共同观点”^[9]。这些定义与Endsley对团队情景意识的定义都着重强调了团队成员之间“共享的”“共同的”部分。Endsley（2001）在对团队情景意识的探讨中将其定义为个体的SA与成员之间共享的SA的综合^[24]。与Endsley对个体情景意识的定义不同的是，目前的这些定义虽然从概念的角度阐释了团队情景意识，但是可操作性不强，无法对团队情景意识的实际研究有具体的指导意义。

Shu等人（2005）则根据前人的定义结合自己的理解，提出了团队情景意识是基于个体的情景意识与交互情景意识（mutual awareness，指A个体对B个体的情景意识以及对B个体对自己情景意识觉知水平的觉知）的觉知两个部分^[26]。他们通过概念分析、概念符号化以及公式推导等方式给出了一个团队情景意识的建立过程，这个过程较为复杂。除此之外他们还研究了影响团队情景意识的几个因素，包括共享信息显示、沟通交流、共同的知识基础、角色分配等。与前人的定义相比，Shu等人的定义更加具有可操作性，并且方便在实验中发展出针对性的测量。

除了关注团队的个体、团队过程、共享情景等概念之外，Garbis（1998）等人以分布式认知（Distributed Cognition）为基础，提出了关注团队中的连接与整体的分布式团队情景意识的观点（Distributed Team Situation Awareness）^[27]。Stanton（2006）认为团队情景意识不存在于个体的层面，因为对于团队来说，情景意识是一种“在系统中特定时间与特定任务下的动态的知识”^[28]。在这种观点下，情景意识不仅仅存在于团队的个体上，而且包括了团队中使用的各种信息采集与信息沟通的设备之中。这个观点与Endsley等人定义的团队情景意识的观点有着很大的区别，也是团队情景意识研究中不可忽视的一个流派。由于该定义的可操作性较差，因此目前并没有针对其影响因素的研究；但是从他们的定义中可以发现沟通是团队情景意识的重要影响因素。

1.3.2 团队情景意识的模型

在团队情景意识定义的基础上，不同的学者提出了不同的情景意识模型。根据上文所述，Endsley（2001）在2001年的文章中就对团队情景意识进行了一定的分析，指出团队情景意识除了依赖于个体水平的情景意识之外，还有属于团队的独特的过程^[24]。而Salas（1995）等人也指出团队情景意识绝对不简单是个体情景意识水平的加和，并且对早期的研究进行了总结^[25]。虽然不同学者针对团队情景意识的定义较多，但是总体而言概念模型主要有以下两个：

（1） 基于个体情景意识与共享情景意识的模型

对于团队来说，个体作为组成团队的基本单位有着重要的作用；而团队本身也依赖与个体之间的沟通与交流，因此团队可以被看作是个体以及个体与个体沟通交流的整体（图1-3）。从这个角度出发，Endsley（2001）提出团队情景意识包含了个体的情景意识以及由沟通带来的个体之间的情景意识的共享，即每个成员所共有的情景意识^[9,24]。

对于个体而言，只需要了解自己行为的目标与操作关键因素即可，但是对于团队而言，成员需要了解团队的目标以及在协作的过程中对于其他成员情景意识的了解与合作。Salas（1995）等人也是基于此而提出了基于个体情景意识与共同情景意识的模型，即由团队过程中的沟通，共享信息，团队共同目标和角色分配等过程形成的每个团队成员拥有的情景意识^[25]。而结合信息加工模型，团队情景意识除了拥有空间上不同成员之间的分布外，而需要成员在团队过程的特定时间节点下，对当前环境和团队状况的共同的意识。这个模型能够较好的反映团队情景意识中个体独有和与其他人共享的两部分的组成。

在这个模型的基础上，Shu等人（2005）提出了基于个体的情景意识与交互情景意识（Mutual Situation Awareness）的模型，其中交互情景意识是指团队成员对团队其他成员情景意识水平的了解以及对团队其他成员对自己情景意识水平了解程度的信心^[26]。这个模型可操作性强，但是缺点同样明显，他们的模型在两人团队中就显得较为复杂，三人团队中的交互情景意识（Mutual Awareness）的定义与测量更加复杂；同时这个定义只包含了个体层面的结构，对团队层面的描述与分析较少。但是这个模型仍然具有很强的启发性，后来被很多研究者所借鉴^[29]。

（2）分布式团队情景意识模型

除了以上模型之外，分布式团队情景意识模型的来源则是分布式认知理论，即在团队过程中将不同的个体和参与的设备都看作是一个个小单位，而这些单位之间汇聚起来的加工过程和加工模式是团队的本质（图1-4）。分布式团队情景意识的概念也同样是如此，Garbis等人（1998）提出这个模型并不是从个体成员之间的共享情景意识或者共有的情景意识出发，而是从整个团队的角度出发，认为团队情景意识应当是不同成员的情景意识沟通汇聚的结果^[27]。Stanton等人（2006）对分布式团队情景意识模型进行了较为详细的总结，他们认为团队情景意识的重点是团队的沟通交流上，认为这种沟通和交流才带来了团队情景意识。团队作为一个更高层面的有机体，它拥有独立于个体情景意识之外的、依赖但有高于个体层面的情景意识，个体情景意识的觉知—理解—预测模型也同样可以用于分布式团队情景意识的理解中。

Endsley的模型认为这种过程仅仅是依赖个体、存在于个体之中，个体之间共享的情景意识也是个体情景意识的一部分。对于分布式团队情景意识来说，将团队看作一个有机的整体，因此团队层面有它的独立的感知—理解—预测的过程，只不过在每个过程中都是团队的小单位在工作。例如对于一个消防团队来说，前方的传感器和火情观察员是团队的感知单位，而对于火情消防员来说他有基于自身任务的三阶段模型；而消防团队的队长或者指挥则肩负着对于火情的理解以及根据自己的知识做出合理预测的任务。因此从整个团队的角度来说，指挥员是处于理解和预测阶段的^[28]。

分布式团队情景意识的核心是根据团队对信息处理的过程，将团队层面的任务分配到不同的团队个体中，因此可能会出现团队的传感器等非人类单位也会参与到团队情景意识模型中的现象。在模型中的表现就是不仅仅有团队中的个体处于模型中，团队中的非个体也在模型中。同时不仅仅个体与个体之间存在沟通，个体与非个体之间也存在沟通，甚至非个体与非个体之间也存在沟通。团队情景意识受到这三种沟通的影响。与Endsley等人的团队情景意识模型相比较，该模型具有较强的独立性。

比较来看，Endsley的模型适用小规模以及中等规模的团队，在这两个规模的团队中，成员之间情景意识还存有较大的重叠以及共享的部分，但是对大型团队来说就不太实用，在大型团队中完全可能出现两个成员之间的情景意识没有也没必要有重叠部分的现象；对于大型团队来说，分布式团队情景意识模型能够较好的进行分析，可以根据团队中每个个体角色的不同进行归类，并且画出相应的连接网。但是同样的，该模型对于人数较少的团队来说就不太适用了，因为可能会出现将同一个个体归结到三阶段模型的不同的阶段的现象，这个时候Endsley的模型能够更加准确也更加简洁的描述团队情景意识。

1.4论文主要内容安排

论文的主要章节安排：第一章：介绍情景意识的相关概念以及团队情景意识的研究现状，同时介绍此研究的意义；第二章：建立团队情景意识的概念模型，在此基础上简历概念模型；第三章：针对团队情景意识建立适当的人机交互模型并实现矩阵式任务分配；第四章：采用CPLEX软件进行矩阵式任务分配机制的建模；第五章：指出研究中存在的不足和改进方法，对研究做出总结。