戰術任務中,戰鬥機飛行員一方面掌握友機位置、一方面分析敵機動態,在此同時,
他置身於狹小而佈滿各種顯示或控制儀表的座艙環境中,雙手控制數十項不同系統的操作 電門,雙眼須在座艙內的各顯示器、各儀表及座艙外之所有景物間作時間分配與來回交互 檢查,雙耳須在數個不同發話源中監聽並與幾個不同發話人對談但又必須同時監控系統各 種不同警告音響,在這種手腦四肢與五官並用,視覺、聽覺與感覺並行,現在與未來、觀 察與想像、敵機與友機、攻擊或掩護…等不同面向之感測、判斷與戰術均同時進行並急遽 變化的情況下,如何將萬端訊息條理化並建立對全般狀況之掌握,是飛行員後續整體戰術 決策的發源點,亦是其整體作業績效的關鍵。飛行員所處的是一個複雜而多變的動態環 境,單位時間所獲得的資訊量極為龐大,他須自行判斷並篩選有用資訊成為輸入大腦的決 策因子,這些輸入因子不僅成為標註戰場狀況的屬性資料,亦成為左右戰況發展的關鍵訊 息。飛行員對各種現象的觀察角度與思考方向,將直接影響其對全般狀況之判斷,此一判 斷將左右其戰術決策,而戰術決策的內容與品質不僅決定當時之戰況發展趨勢,亦同時決 定整體任務成果(作業績效)。
戰鬥機飛行員之任務與動態決策之關係
飛行決策往往是依外界因素的改變而隨之因應。在一般儀器飛行(Instrument Flight) 中,飛行員控制飛行操縱面及發動機轉速以建立飛機預期之姿態,並將其妥為調整至穩定 狀態,然後觀察此一操控結果是否與需求之姿態相符,若然則予保持,若否則須施予適度 修正,修正後再依前述循環再度檢查。此一操作與檢查的循環,自飛機開始起飛動作至落 地完成關車止,均持續進行不已。即使飛行員已操作飛機至一穩定狀態,外來的擾動因素 (例如順、逆風)仍將影響原有之平衡關係(例如速度變化、垂直速率改變…等),使得飛行員 必須依飛行儀表指示之改變情況再施予操作輸入。這種飛行操作檢查程序的要領與口訣是
ETCA (E-Establish 建立狀態,T-trim 精調狀態,C-Crosscheck 交互檢查各項儀表指示,
A-Adjust 視需要調整修正)。由此等操作檢查的要領,可充分感受飛行員本身與操作系統以 及所處環境之間互相關聯與交互影響的連動作用。而由於飛行員本身也完全處於操作輸入 與操作結果的循環中,所以,本次操作輸入的依據是前次操作輸入的結果,而本次輸入操 作的結果亦將成為下次操作輸入的依據。這種現象即屬於動態決策的特徵。
動態決策是一種與決策環境有密切關係且受其嚴格限制的即時決策(Edward, 1962)。在 現實生活中,人們所須面對的決策問題,很少有能夠一次定案、徹底解決的,常常是在資 訊不足情況下,依局部條件作出決策,然後觀察決策結果所造成的環境因素改變,得到回 饋資訊,然後再依據此一回饋資訊修正行動方案、作出下一次的決策。這種前後決策間交 互影響的循環作用,即是動態決策。所以稱為動態決策,主要在於事件的前因後果,往往 無法作出明確的分割與定義。
有關動態決策之研究,最早係由 Edward (1962) 與 Toda (1962) 所提出,其後更由 Rapoport (1966a;1966b; 1967) 與 Elbert (1972) 進行實驗研究。不過由於當時缺乏符合動態 研究所需之案例設計工具(Brehmer, 1990),使得當時的研究成果相當有限。
Edward(1962)在提出動態決策的定義與內涵時,列出了動態決策的三大特徵:
一、決策者必須要依環境因素作出一連串的決策,以便能在持續變動的環境中,隨時對不 同環境作出最佳回應。
二、決策者的每一個決策都會造成系統狀態之改變,此一狀態改變會成為直接影響下一次 決策的新參數,此種循環式的因果關係,稱為循環式因果律(Circular causality)。
三、動態系統是一種開放的、自變的系統,它不僅依決策者的決策而改變,隨時間變化的 各項外部因素或環境亦同時對系統產生循環作用。
在變化不定的環境中,決策的品質有賴決策者對動態環境的整體掌握,此決策環境的 認識與了解稱為情境察覺(Situation Awareness)。
Gonzalez(2005)以 Pittsburgh 附近大學的 51 位學生(31 位女性、20 位男性)為受測樣本,
分配至慢速、快速及雙重負荷組等三種組別,於練習階段開始前,所有人員均完成 Raven 標準量度測試以決定其智力等級,然後實施連續三天的練習與實驗;實驗的內容係以淨水 廠任務為基礎(Gonzalez, Lerch, and Lebiere,2003),模擬由一連串水管連接水箱構成的淨水 設施;最多可同時啟動 5 個水箱,受試者須選擇開啟或關閉那一個幫浦,以便能在時限內 將 1080 加侖水泵入一系列的水箱內。績效評估方式係以實驗終了在系統中所剩餘之水量 為依據,最佳情況為 0,在未採取任何行動下的最差情況為 1080 加侖水。剩餘水量再經轉 換為總水量的百分比以便建立由 0%到 100%的評分範圍。雙重負荷組除上述工作外,尚須 執行二項額外工作:系統監控及通信。此二種工作是美國航空暨太空總署(NASA)的 Comstock 及 Arnegard(1992)所發展的 Multi-Attribute Task Battery:受試者的作業是監控 2 個警告燈及 4 個垂直分布的儀表,收聽無線電通信並須對自己的呼號作出正確回應;績效 評量的標準是正確回應率及回應時間。實驗結果顯示任務內容及智力測驗成績均分別對績 效呈現顯著之效益。雖然 Gonzalez(2005)認為本實驗僅使用一項智力評量及一種動態決策 作業任務,對其實驗結果可能有某種限制,但我們仍可據此推論,心智能力或起始的情境 察覺狀態,應可對動態決策之作業績效造成影響。
Douglas A.Wiegmann and Juliana Goh(2002)以動態模擬方式讓飛行員在保持目視飛航 的長途飛行中,依不同時間遭遇儀器天氣情況,觀察飛行員之反應與處置、記錄其進入儀 器天氣至下達改變航行計畫決心之飛行時間與距離,並藉由任務後問卷方式,分析其對天 氣評估之準確度,最後將所有數據綜合分析以取得狀況評估及飛行經驗對於飛行員決心轉 降外場的決策過程之影響情況;他們以 Illinois 州不同資格經驗的私人飛行員 36 人(男性
35 員、女性 1 員)為樣本,區分為短時組和長時組,每組均為 18 人,使用 Frasca 飛行模擬 器,仿真 cessna172 系統實施長途飛行;任務前,所有受試者均受到完整任務提示及有效 期為 24 小時之天氣預報資料,任務中均攜帶完整的飛行資料,並瞭解周邊備降場位置。
在每人實施二次的任務中,第一次為訓練任務,藉以熟悉模擬機操作,第二次為真實任務,
途中實施遭遇天氣惡化時之處置與觀察;短時組在起飛後約 30 浬遭遇天氣惡化(降至 2 哩 / 1500 呎),長時組在距離目的地前 30 浬遭遇天氣惡化(降至 2 哩 / 1500 呎)。實驗結果顯示,
飛行經驗愈少,下達變更計畫時機愈晚,飛入儀器氣象狀況(IMC, Instrument Meteorology Condition)之時間愈長且距離愈遠。Douglas A.Wiegmann and Juliana Goh 的資料顯示,錯誤 的狀況評估及飛行經驗,才是由目視飛行規則(VFR, Visual Flight Rule)進入儀器氣象狀況 (IMC, Instrument Meteorology Condition)飛行的主要成因,改進飛行員的天氣狀況評估能力 將有助於飛行中對天氣突變情況之處置決心下達。
我們由此可知,在動態決策情境中,決策者的心智能力及其對情境察覺的掌握程度與 狀態評估,對全般決策績效亦具有舉足輕重之影響。
影響情境察覺(Situation Awareness)理論的相關因素
所謂情境察覺的意義,除了要能夠知道許多片段的資訊,更要能夠進一步掌握全般情 況及瞭解未來趨勢(Endsley, 1995)。所以,良好的情境察覺係指不僅要知道表象,更要瞭 解其背後所隱涵的真正意義;研究發現,決策專家會先將狀況加以分類、深入瞭解,然後 立即選擇行動方案(Klein,1989b; Klein, Calderwood, and Clinton-Cirocco,1986; Lipshitz, 1987;
Noble, Boehm-Davis, and Grosz, 1987; Sweller,1988)。Endsley(1995)則進一步假設,對戰鬥 機飛行員而言,作業績效乃是情境察覺與決策的組合,好的情境察覺可以看作是有可能提 升績效的因素,但不見得一定有必要關聯;她所提出的情境察覺理論(Situation
Awareness ),將情境察覺區分為三個層級,分別是偵知現象、理解問題及規劃方案。飛行
員的注意力及工作記憶被認為是限制操作者辨識及解讀外來資訊以建立情境察覺的主要 關鍵因素;而飛行員記憶中所擁有的心智模型及目的導向的行為,則被視為是可用以克服 這些限制的重要機制。
人們必須妥善分配有限的注意力與工作記憶等資源(Tsang and Wickens ,1988),方能滿 足情境察覺的三個階段心智活動所需。每個人建立情境察覺的能力是他資訊處理能力的函 數,與個人能力、經驗以及訓練有關。但情境察覺並不包含個人的全部知識,而是指與動 態環境有關的那一部分而已,完整的準則、規定、程序、檢查卡…等類似的事物,雖然也 都與決策過程有關,但都只能算是靜態知識來源而不在情境察覺的定義範圍內。即使是受 過最嚴格訓練的決策者,在情境察覺資訊不正確或不完整情況下,仍然可能作出錯誤的決 策,反之,具有完美情境察覺的人,也可能作出錯誤的決策(由於缺乏正確程序的訓練或戰 術錯誤等)或表現出不佳的績效(因為能力無法執行必要的行動)。1988 年 7 月 3 日,美國巡 洋艦 Vincennes 號,因為對於接近飛機的資訊不全(誤判敵友識別器信號及欠缺高度改變的 直接資訊等)及多重任務壓力(當時該艦正忙於處置伊朗砲艇騷擾事件)導致錯誤判斷,將阿 巴斯港機場起飛往阿拉伯聯合大公國的伊朗 655 次班機擊落,造成嚴重誤擊事件並導致全 機 290 人全部喪生。調查資料(Llein,1989a)顯示,此一事件的肇因在於決策者所建立的情
人們必須妥善分配有限的注意力與工作記憶等資源(Tsang and Wickens ,1988),方能滿 足情境察覺的三個階段心智活動所需。每個人建立情境察覺的能力是他資訊處理能力的函 數,與個人能力、經驗以及訓練有關。但情境察覺並不包含個人的全部知識,而是指與動 態環境有關的那一部分而已,完整的準則、規定、程序、檢查卡…等類似的事物,雖然也 都與決策過程有關,但都只能算是靜態知識來源而不在情境察覺的定義範圍內。即使是受 過最嚴格訓練的決策者,在情境察覺資訊不正確或不完整情況下,仍然可能作出錯誤的決 策,反之,具有完美情境察覺的人,也可能作出錯誤的決策(由於缺乏正確程序的訓練或戰 術錯誤等)或表現出不佳的績效(因為能力無法執行必要的行動)。1988 年 7 月 3 日,美國巡 洋艦 Vincennes 號,因為對於接近飛機的資訊不全(誤判敵友識別器信號及欠缺高度改變的 直接資訊等)及多重任務壓力(當時該艦正忙於處置伊朗砲艇騷擾事件)導致錯誤判斷,將阿 巴斯港機場起飛往阿拉伯聯合大公國的伊朗 655 次班機擊落,造成嚴重誤擊事件並導致全 機 290 人全部喪生。調查資料(Llein,1989a)顯示,此一事件的肇因在於決策者所建立的情