JPH02112098A - 情報選択提供装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、情報選択提供装置に係り、特にプラント制御
用計算機システム等のマンマシンインタフェースに適用
するのに好適な情報選択提供装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来プラントの情報選択提供装置については、特開昭６
１−２３３８１０号公報に記載のように音声から機器名
等のキーワードを認識し表示を制御する方法がある。ま
た、特開昭６１−１８２１４３号公報に記載されたよう
なオペレータの脳波を測定してオペレータの覚醒レベル
を判断して覚醒レベルに応じて情報を選択する方法も考
えられている。

〔発明が解決しようとする課題〕

マンマシンインタフェースとは、対象とする人間に対し
、正確な情報を必要十分な精度で分り易く示すことにあ
る。すなわち正確な情報は、対象とする系（マシン）の
状態に応じ必然的に人間に示すべき内容であり、これは
インタフェースとは別個に作成すべきものである。イン
タフェースは、人間に対して示すべき正確な情報を、人
間に分り易、Ｓ形で示すことである。分り易い形で示す
とは、情報を人間の理解能力のレベルに合せた詳細度で
適切な表示方法で適当な表示順序・タイミングで示すこ
とである。

オペレータ（人間）は、プラント状況に応じて。

検知−診断一計画一手順作成の情報処理を逐次実行して
おり、この情報処理のタイミングに合せた情報提供を必
要としている０例えば１診断過程では診断結果、計画過
程では運転ガイダンスを提示してオペレータの情報処理
を支援することが望まれる。またオペレータは診断・計
画等の情報処理過程において論理的な処理をしている場
合や図形的処理をしている場合もある。このようなオペ
レータの処理の形態に合せた情報の提示、例えばプラン
ト挙動の論理的因果関係の表示あるいはトレンドグラフ
表示等が、情報処理を迅速かつ正確に行う上で大切であ
る。オペレータが物事を分析している時と物事を統合し
ている時とがあり、それぞれに応じた情報の提示、例え
ば詳細情報を与えるあるいは全体構成を示す等の表示方
法の制御が必要である。さらにオペレータには新人から
熟練者までおり、その技術レベルは様々である。また。

１人のオペレータをとってみてもその日の条件で情報処
理の技術レベルは変動する。オペレータの技術レベルが
高い場合には関連情報を詳細に提示して高度な判断を期
待できる。逆にオペレータの技術レベルが低い場合には
関連する必要最低限の情報に縮約表示して必要不可欠な
判断を正確にできるよう支援することが必要である。

ところが上記した従来技術は、オペレータの情報処理の
過程・形態・技術レベルに沿って情報の提示を制御する
方法は確立されておらず、オペレータに対して真に必要
な情報を適切な表示方式で適当なタイミングで提示でき
ないという問題があった０例えば、音声認識を用いた表
示方法では。

系統・機器等のキーワードから関連する系統・機器等の
構成・データを提示するのみである。またオペレータの
脳波を測定し情報を選択する方法では、あくまでもオペ
レータの覚醒レベルに応じて必要情報を選択するのみで
ある。

未発明の目的は、オペレータの技術レベル、情報処理の
形態あるいは過程を分析し、その時の状況に応じて運転
員に対し適確な情報を適切な表示方法で適当な順序・タ
イミングで表示できる情報選択提供装置を提供すること
にある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、（１）運転員の脳の活動状況を、脳磁場、
脳電流、あるいは脳内部の血液もしくはグルコースの分
布の測定・分析に基づき把握する、（２）脳の内部での
活動状況に基づき、情報処理（思考）の過程あるいは形
態を推定し、また過程・形態の変化パターンから運転の
技術レベルを推測する。（３）情報処理の過程・形態あ
るいは運転の技術レベルに基づき、運転員が注目すべき
内容の表示の形態や詳細度を決定し、その表示の順序・
タイミングを制御する、ことにより達成される。

〔作用〕

オペレータに分り易い情報を提示するための方法は多数
考えられている。例えば、特開昭６１−２３３８１０号
公報記載の音声認識を用いる方法は、オペレータが注目
しているあるいは注目したいプラントの対象（機器構成
、プロセス量等）を認識し。

オペレータの要求に応じた表示内容を表示するものであ
る。

また、特開昭６１−１８２１４３号公報の脳波をｆｉ１
１定する方法、脳波のパターンとして表われる、あるい
は情動を司さどる前頭葉の活性化パターンとして表われ
るオペレータの覚醒レベルや感情に応じて情報量を調整
して表示しようとするものである。

上記の各方法は、オペレータに分り易い情報を提示する
手段として有効なものである。しかし本発明の目的であ
る適確な情報を適切な表示方法で適当な順序・タイミン
グで提示するにはオペレータの情報処理の過程や形態に
即した形態での情報の提示を制御することが大切である
。

「脳の手帖−ここまで解けた脳・の世界」　（久保田競
他、講談社・ブルーパックス）によれば、脳の内部は機
能局在がなされており、その機能の分布地図は詳細に解
明されつつある。例えば、等である。すなわち、脳の活
性化している位置が分れば、脳の機能している部位が分
り、情報処理の過程や形態が推定できる。また、人間の
技術レベルに応じて、脳の使用される部位（機能）が異
なることも知られており、脳の活性化状況の時間変化を
分析すればその際の処理の技術レベルが推定できる。

脳の活性化位置は、脳電流、脳磁場分布を測定すること
により分る。また、脳の活性化する部位には血液やグル
コース（ブドウ糖）が集中することも知られている。ま
た、脳波（脳電流）のスペクトル分布から脳の活性化し
ている機能が直接推定できるとも言われている。脳表面
の脳電流を測定する方法は、脳波計として市販されてい
る。また脳磁場分布を測定する方法としては、超伝導を
応用した超伝導量子干渉素子（ＳＱＵＴＤと略記）を用
いた生体磁気検出法が比較的簡易がっ小型で高分解能で
測定できるようになってきた（高感度５ＱＵＩＤシステ
ムの開発：エレク１−ロニクス誌、ＶｏＱ。

３２、魔６．昭和６２．６．１）、グルコースの分布を
測定する方法としては、ＰＥＴ　（ポジトロン・エミッ
ション・トモグラフィ）が、また血液の分布では、Ｘ線
ＣＴ（コンピュータトモグラフィ）や核磁気共鳴イメー
ジングがある。特に核磁気共鳴イメージングでは、超伝
導の応用により強力な磁石が得られるようになり高分解
能のものが実現されている。

以上の眉の活性化位置を測定する方法に基づき、オペレ
ータの脳の情報処理の過程及びその情報処理の形態ある
いはオペレータの技術レベルを判断する・。この判断に
基づいて情報の表示方法を制御する。

（１）オペレータの情報処理の技術レベルに応じて情報
の詳細度を調整する。

（２）オペレータの情報処理の形態に応じて表示形態（
式・文章・グラフ・表）を決定する。

（３）オペレータの情報処理の過程に応じて、上記（１
）（２）で作成した表示内容の表示順序・タイミングを
制御する。

以上述べたように本発明の方法では、オペレータの情報
処理の過程や形態に合せて表示方法を制御するためにオ
ペレータの分り易い情報提供を実現できる。

〔実施例〕

以下１本発明の一実施例である情報選択提供装置を第１
図により説明する。第１図は、本実施例におけるマンマ
シンインタフェースである情報選択提供装置のブロック
図である。　８１！定されたプラント１のプロセス量は
、データ収集部２に取り込まれ、データ処理部３により
必要な情報が選択される。プラント状態評価部４は、知
識データ５の知識を用いてデータ処理部３で選択された
情報を分析し、プラントの異常診断、プラント挙動の予
測、オペレータが取るべき対策とその対策の手順作成等
を行う０表示内容作成部６は、プラント状態評価部４で
得られた結果に基づき、オペレータに示すべき情報の内
容を判断する。一方、脳磁場測定装置７によりオペレー
タの脳磁場が測定される。測定された脳磁場の情報は、
脳磁場分布測定部８によりオペレータに関する脳磁場分
布情報にまとめられる。この脳磁場分布情報に基づいて
。

脳活性化位置情報分析部９はオペレータの脳活性化位置
及びその時間変化を把握する。

脳活動形態分析部１０は、脳活性化位置情報分析部９で
得られた情報から、オペレータの脳の情報処理の過程・
形態あるいは処理の技術レベルを推定する０表示方法制
御部１１は１表示内容作成部６で作成した表示内容を脳
活動形態分析部１０で得られた脳の情報処理の過程・形
態等の情報に応じて表示すべき情報を選択しその表示方
法を決定し、さらにその表示順序・タイミングを決定す
る。出力情報編集部１２は１表示方法制御部１１で決定
された指示に従って表示画面を作成し１表示装置１３に
出力する。出力情報編集部１２は。

その指示に基づいて文章を作成して音声出力装置１４に
出力すると共に、プロテクションすべき機器１５に対し
プロテクション信号を出力する。

出力情報編集部１２の出力内容としては、プロセスデー
タ、診断結果、プラント挙動予測、対応方針やその手順
があげられる。重要な項目は強調表示する等の処置が有
効である。

第１図に示した実施例は脳磁場測定装置７をヘルメット
に装着した場合を示しているが、イスの上部にヘルメッ
ト状の装置を付けることも考えられる。またこの例は信
号を有線で送信しているが無線で送信する方が望ましい
。

第２図に本発明の他の実施例になるマンマシンインタフ
ェースである情報選択提供装置のブロック図を示す１本
実施例４は、前述の実施例にオペレータの注視点の分析
に基づく情報の表示方法の制御を追加した場合の例であ
る。視点測定装置１６は、オペレータの眼の動きをとら
えて視点を認識する。この信号を取り込んで、注視点認
識部１７においてオペレータの視点の動きからオペレー
タの注視点を把握する。注視内容分析部１８は、このオ
ペレータの注視点の位置と出力情報編集部１２の表示内
容の配置情報からオペレータが注視している内容を認識
する。表示内容作成部６は、プラント状態評価部４で作
成したオペレータが注目すべき内容と注視内容分析部１
８で認識したオペレータが注視している内容とを比較し
、オペレ−タが注目すべき内容以外に注意がそれている
等を把握して強張すべき表示内容等を決定する。本実施
例によれば、第１図の実施例の効果に加えてオペレータ
の注視点に最も重要な情報を表示する等の表示制御が可
能となる。

第１図及び第２図の実施例で、脳磁気測定からオペレー
タの情報処理の過程や形態を評価するまでの処理（脳磁
場分布測定部８、扇情性化位置情報分析部９及び脳活動
形態分析部１０での処理）の流れを第３図を用いて説明
する。

（１）処理７ａでは脳磁場測定装置７によりオペレータ
の脳磁場を測定する。

（２）脳磁場分布測定部８は、測定されたオペレータの
脳磁場のデータから特徴抽出し、この特徴から脳磁場の
三次元分布を求める分布情報抽出の処理８ａを行う。

（３）扇情性化位置情報分析部９は、処理９ａとして、
脳磁場分布測定部８で得られた脳磁場の三次元分布から
予め定めた脳の形状に基づく交換式に従い扇情性化位置
を求める。

（４）脳活動形態分析部１ｏは、扇情性化位置が右半球
と左半球のいずれに局在しているかを判断して情報処理
の形態を評価する処理１０ａと。

扇情性化位置の分布より情報処理の過程を評価する処理
１０ｂと、扇情性位置の時間的変化を分析して変化パタ
ーンを求める処理１０ｃと、処理１０ａ、１０ｂ及び１
０ｃで得られた結果に基づいてオペレータの技術レベル
を評価する処理１０ｄとを実行する。

ここで脳磁場を測定する装置としては、超伝導量子干渉
素子がある。また筋電流を測定する脳波計あるいは脳内
の血液やグルコースの集中する度合を測定するポジトロ
ンＥＴ、ＸａＣＴや核磁気共鳴イメージングでも同様の
効果が期待できる。

第４図は、第２図の実施例において注視内容を判定する
までの処理（注視点認識部１７及び注視内容分析部１８
での処理）の流れを示す、ここでは脳磁場測定と同様に
超伝導量子干渉素子を用いた眼電流測定に基づく方法を
説明する。しかし、言わゆるアイカメラと呼ばれる眼球
の動きをカメラでとらえる方法でも注視内容を判定でき
る。音声認識も代用機能として使える。

（１）視点測定装置１６は、オペレータの眼の動きに伴
い発生する眼電流を測定する処理１６ａを行う。

（２）注視点認識部１７は、測定されたオペレータの眼
電流の変化量及びその変化方向等の特徴を抽出して注視
点の移動の方向及びその移動量を計算しく処理１７ａ）
、その結果に基づいて注視点を認識（処理１７ｂ）、さ
らにその注視点の変化分析を行う処理（１７ｃ）。

（３）注視内容分析部１８は、注視点認識部１７で得ら
れた注視点の変化分析結果からオペレータが真に注視し
ているか否かを判定し、注視している場合には、注視点
の位置と画面情報の配置から注視内容を判定する（処理
１８ａ）。

第５図を用いて、第２図の実施例における表示方法制御
部１１で行う処理を説明する。この処理は１表示装置１
３の画面を選択するものである。

（ｉ）情報の内容分類処理１１ａにより、プラント状態
評価部４で作成した注目すべき表示内容１１ｂを選択す
るか、またはキーボードを介してのオペレータの要求に
応じた表示内容１１ｃを選択するかを判断する。

（ｉｉ）注視内容分析部１８で得られた注視点情報に基
づいて表示内容作成部６で決定された強張表示内容を強
調表示ｌｉｄする。

（ｉｉｉ）脳活動形態分析部１０で得られたオペレータ
の技術レベルの評価結果に基づいてプラント情報の表示
方式を判定する（処理１１ｅ）。この判定により１表示
装置１３の表示画面として高技術レベル用表示画面の選
択（処理１１ｆ）または低技術レベル用表示画面の選択
（処理１１ｇ）が行われる。

（ｉｖ）低技術レベル用表示画面の選択（処理１１ｇ）
が実行されると、情報処理過程の判定（処理１１ｈ）が
行われる。この判定は、脳活動形態分析部１ｏで得られ
たオペレータの情報処理の過程に関する情報に応じて、
プラントの検知・診断用ガイダンスの表示１１ｊまたは
プラントの計画・手順作成用ガイダンス表示１１ｉを選
択する。

第１図の実施例の表示方法制御部１１では、上記（ｉ）
〜（ｔｖ）の処理のうち（ｉｉ）の処理が実行されず、
（ｉ）の処理が終了すると（ｍ）の処理に移る。

第６図には、プラントの検知・診断用ガイダンス表示１
１ｊの表示画面の例として警報の表示画面を示す。熟練
者用の画面（第６図（Ａ））には、高度な判断を期待で
きるので必要情報を詳細に表示し、新人用の画面（第６
図（Ｂ））には必要不可欠な判断を正確に行える様、主
要情報のみを縮約して表示する。第７図にプラントの計
画・手順作成用ガイダンス表示ｉの表示画面としてスク
ラム発生時のガイダンスの例を示す。熟練者用の画面（
第７図（Ａ））には、事象の発生の提示、確認動作の指
示、操作の指示を一括して表示する。新人用の画面とし
て、スクラムの教示のみの検知・診断フェーズの画面（
第７図（Ｂ））操作項目のみ指示する。計画・手順作成
フェーズの画面（第７図（Ｃ））を用いる。

第８図は、第２図に示す実施例の表示方法制御部１１で
実行される処理の他の実施例を示している。この第８図
に示す処理は、第５図に示す情報表示方法の制御の方式
のうち、オペレータの注視点に応じた表示方式を１強調
表示ｌｉｄだけでなく、表示内容１１ｄ′を制御する方
法を採用した場合を示す、処理１１ｄ’、すなわち表示
内容の制御としては、重要度の高い情報を注視点領域に
表示する。さらに詳細情報をその近傍に配置する等の処
理である。また注視点領域にあるオペレータが関心を持
っている情報に関する詳細情報を注視点近傍に出力する
方法も考えうる。

第９図には、本発明の他の実施例になるマンマシンイン
タフェースである情報選択提供装置のブロック図を示す
６本実施例は、第２図の実施例にオペレータの認知モデ
ルを用いた表示内容作成の支援あるいは表示方法制御の
支援を追加した場合の例である。認知モデル１９には、
２種類ある。

その一つは、オペレータの情報処理の過程を詳細なネッ
トワークで記述した認知過程モデルである。

推論内容分析部２０は、このモデルを用い、オペレータ
の情報処理の過程の推測、あるいはプラント挙動との比
較により操作余裕時間及びオペレータのストレスの評価
が可能である。本実施例は、オペレータの脳磁場測定が
できない状況でも、オペレータの情報処理の過程を推測
できる。

また、本実施例は、操作余裕時間の評価から緊急を要す
るプラント操作の強調表示及びオペレータのストレスの
評価に基づいたオペレータに対する注意あるいはプラン
ト操作のプロテクションが可能となる。認知モデル１９
の他の一つは、オペレータが持っているプラントのイメ
ージをモデル化したメンタルモデルである。推論内容分
析部２０は、このメンタルモデルを用いて、定性的では
あるが高速でプラント挙動を予測でき、またオペレータ
が誤まり易い結論やオペレータが悩んでいる場合の原因
等を推測できる。メンタルモデルを用いた推論結果を示
せば、オペレータに分り易いという特徴がある。またオ
ペレータが誤り易い結論に対する注意を表示することも
できる。オペレータが悩んでいることをオペレータの注
視点の動き及びオペレータの情報処理過程の推移から検
知した時には、オペレータが悩んでいる内容を注視内容
からメンタルモデルを逆向きに推論して把握し、その関
連情報を提示したり、悩んでいる内容に関し各種の定性
的シミュレーションを実施してその結果を表示したりす
ることによりオペレータの悩みを解消できる。

第１０図は、第９図に示す実施例の表示方法制御部１１
で実行される処理を示す。情報の表示方式の判定類（処
理１１ｅ）でオペレータの情報処理が脳左半球を用いた
図形的処理を中心に行っている。判断された時はプラン
トシミュレータによる挙動予測（処理１１ｋ）を選択し
、プロセス量トレンド表示（処理１１Ｑ）を行う。また
、処理ｌｉｅの判定で脳の右半球を用いた論理的処理を
行っていると判断された時には、プラント状態に応じた
認知モデルの選択（処理１１ｍ）を行い、プラント挙動
の推論（処理１１ｍ）を行ない、処理１１ｍの結果をま
とめて推論過程の表示を行う（処理１１ｏ）。

第１１図は、図形的処理を支援するため、プラントシミ
ュレータを用いた原子炉水位挙動のシミュレーション結
果（処理１１にの結果）と、処理１１Ｑでトレンドグラ
フとして表示した場合を示す。第１２図は、論理的処理
を支援するため原子炉水位挙動を認知モデルを用いて定
性的に推論した結果（処理１１ｎの結果）を処理１１０
でネットワークとして表示した場合を示す。

なお、前述の各実施例では表示方法の制御及びオペレー
タの操作のプロテクションを行う場合について示したが
、手動装置から自動装置への切替等も考えることができ
る。

またプラント制御用計算機システムのマンマシンインタ
フェースを対象として説明したが、各種の教育システム
や訓練用のシステムにも応用できる。その方法として、
これまで述べた表示内容や方式以外に、オペレータへの
バイオフィードバック（自分の精神状態を制御できるよ
うにするために必要な情報、例えば自分自身の情動のレ
ベルや情報処理の過程や形態、あるいは誤りや誤り易い
推論過程等、をフィードバックする方式）も有効である
。

〔発明の効果〕

本発明によれば、人間の脳の活動状況を把握し人間の情
報処理の過程や形態あるいは技術レベルに応じた表示方
法を選択してオペレータに提示するため、ヒユーマンフ
レンドリなマンマシンインタフェースを実現できる。こ
れによりオペレータの迅速かつ正確な対応が可能となる
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の好適な一実施例である情報選択提供装
置のブロック図、第２図及び第９図は本発明の他の実施
例である情報選択提供装置のブロック図、第３図は第１
図、第２図及び第９図の実施例における脳活動形態分析
の処理を示す説明図。 第４図は第２図及び第９図の実施例の注視内容判定の処
理を示す説明図、第５図は第２図の実施例の表示方法制
御部の処理を示す説明図、第６図及び第７図は第５図の
処理に基づく表示画面の例を示す説明図、第８図は第５
図に示す表示方法制御部の処理の他の実施例の説明図、
第１０図は第９図の表示方法制御部の処理を示す説明図
、第１１図及び第１２図は第９図の処理に基づく表示画
面の例を示す説明図である。 １・・・プラント、６・・・表示内容作成部、７・・・
脳磁場測定装置、８・・・脳磁場分布測定部、９・・・
扇情性化位置情報分析部、１０・・・脳活動形態分析部
、１１・・・表示方法制御部、１２・・・出力情報編集
部、１３・・・表示装置、１６・・・視点測定装置、１
７・・・注視点認識部、１８・・・注視内容分析部、１
９・・・認知モデル、２０・・・推論内容分析部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、オペレータの脳の活動状況を示す情報を入力する第
   一の入力手段と、 プラントデータに基づいてプラントの挙動を診断・予測
   し、オペレータが注目すべき情報の内容を判断する第一
   の演算手段と、 前記第一の入力手段にて入力した情報に基づき、前記第
   一の演算手段で作成したオペレータが注目すべき情報の
   表示方法あるいは情報の詳細度を制御する第二の演算手
   段と、 前記第二の演算手段からの情報を出力する出力手段とを
   備えたことを特徴とする情報選択提供装置。 ２、前記第一の入力手段にて入力した情報に基づいて、 オペレータの情報処理の過程、オペレータの情報処理の
   形態、あるいはオペレータの技術レベルを判断する第三
   の演算手段を設け、 この第三演算手段にて得られた情報を前記第二演算手段
   に出力する請求項１の情報選択提供装置。 ３、オペレータの認知モデルを記憶する記憶手段と、 該記憶手段に記憶されている認知モデルに基づいて、オ
   ペレータの推論内容、誤りやすい結論、悩んでいる内容
   、運転員操作余裕時間、あるいはストレスを評価する第
   四の演算手段を備え、 該第四演算手段で得られた情報を前記第二の演算手段に
   出力する請求項１の情報選択提供装置。 ４、オペレータの注目している領域を示す情報を入力す
   る第二の入力手段と、 該第二の入力手段の出力信号に基づいてオペレータが注
   目している情報の内容、あるいはプロセス量・構成を判
   断する第五の演算手段とを備え、 該第五演算手段からの情報を前記第二演算手段に出力す
   る請求項１の情報選択提供装置。 ５、オペレータの脳の活動状況を示す情報を入力測定す
   る第一の入力手段の出力信号を、直接用いる、あるいは
   特徴抽出する、三次元分布に変換する、周波数分析する
   、もしくは時系列分析する第六の演算手段とを付加し、 該第六演算手段で得られた情報を前記第二の演算手段及
   び第三の演算手段に出力する請求項１または２の情報選
   択提供装置。 ６、前記第一の入力手段として、超伝導量子干渉素子に
   よる脳磁気分布測定法、脳波計、Ｘ線ＣＴ、ポジトロン
   ＥＴ、あるいは核磁気共鳴イメージングを用いる請求項
   １の情報選択提供装置。 ７、前記第二の入力手段として、アイカメラ、もしくは
   超伝導量子干渉素子による眼電流測定によりオペレータ
   の注視点を検出する方法、 あるいは音声認識によりオペレータの発話内容を入力す
   る方法、を用いる請求項４の情報選択提供装置。 ８、前記第二、第三、第四、あるいは第五の演算手段か
   ら出力される情報に基づき、バイオフィードバック、プ
   ロテクション、自動化、注意喚起等の情報を作成する第
   七の演算手段を設け、前記出力手段に出力する請求項１
   、２、３または４の情報選択提供装置。